AT514825A2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeuges - Google Patents

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AT514825A2 ATA50616/2014A AT506162014A AT514825A2 AT 514825 A2 AT514825 A2 AT 514825A2 AT 506162014 A AT506162014 A AT 506162014A AT 514825 A2 AT514825 A2 AT 514825A2
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Abstract

vorliegende Erfindung Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Faserhalbzeuges (11), wobei ein Faserstrang (5) über Stifte (4) auf einem Unterwerkzeug (2) gewickelt wird und optional einem Oberwerkzeug der Faserstrang (5) wird und durch Schneidvorrichtungen (8) durchtrennt wird. vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Faserhalbzeuges (11) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Faserhafbzeuaes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zurHerstellung eines Faserhalbzeuges,
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugkomponenten ausFaserverbundwerkstoff herzustellen. Hierzu werden beispielsweise eine Dachhaut,eine Motorhaube oder aber auch Kraftfahrzeugstrukturbauteile wie beispielsweiseeine B-Säuie aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt. Der Faserverbundwerkstoffbesteht dabei zum einen aus einem Faserwerkstoff, zumeist Glasfasern, Kohlefasernaber auch Aramidfasern, Metallfasern oder anderen Fasertypen, welche mit einemMatrixharz vermischt werden und somit den Faserverbundwerkstoff ausbilden. DasMatrixharz härtet dann aus, so dass eine vorgegebene Form, in die derFaserverbund gepresst wurde, dauerhaft beibehalten wird und das Bauteil seinegeforderte Festigkeit bzw. Steifigkeit erhält. Der Faserwerkstoff selbst wird zumeist inMattenform oder aber Gewebeform bereitgestellt und entsprechend mit einer Kontur des herzustellenden Bauteils mit einem Überstand randseitig beschnitten. Hierbei istes jedoch nachteilig, dass ein entsprechend hoher Verschnittanteil anfällt, derinsbesondere beim Einsatz von hochwertigen und teuren Fasern zu einer nichtunerheblichen Verteuerung des Produktionsprozesses führt.
Ferner ist aus der DE 10 2010 015 199 A1 ein Verfahren zum Herstellen einesFaserrohlings bekannt, wobei zunächst ein dreidimensional geformterWerkzeugträger bereitgestellt wird und dann mit Hilfe eines Legekopfes eineFaserschar jeweils über dem Werkzeugträger abgelegt wird und am Rand desWerkzeugträgers fixiert wird. Die Fasern können dann optional am Rand nach demFixiervorgang abgeschnitten werden, woraufhin ein neuer Legevorgang stattfindet.Dieses Verfahren ist in Bezug auf den beim Herstellungsverfahren anfallendenVerschnitt derart optimiert, so dass nur ein geringer Produktionsabfall anfällt. DasVerfahren ist jedoch dahingehend aufwendig, dass nach jedem Ablegevorgang mitHilfe einer entsprechenden Schneideinrichtung die abgelegte Faser bzw. dieabgelegte Faserschar durchtrennt werden muss und die Fasern dreidimensionalabgelegt werden müssen. Aus der DE 42 34 083 A1 sowie der US 6,609,964 B1 sindVorrichtungen zum Legen von Fäden bekannt, bei denen jeweils Fasern auf einerrunden Scheibe mit Pins abgelegt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand derTechnik, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist,einen Faserrohling schnell und kosteneffizient herzustellen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zumHerstellen eines Faserhalbzeuges gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1gelöst.
Der verfahrenstechnische Teil wird weiterhin erfindungsgemäß mit einem Verfahrenzur Herstellung eines Faserhalbzeuges gemäß den Merkmalen im Patentanspruch10 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand derjeweils abhängigen Patentansprüche.
Die Vorrichtung zum Hersteilen eines Faserhalbzeuges, wobei die Vorrichtung einUnterwerkzeug aufweist und auf dem Unterwerkzeug Stifte zum Umwickeln einesFaserstranges und zur Ausbildung eines flächigen Faserhalbzeuges in einemInnenbereich des Unterwerkzeugs angeordnet sind, ist erfindungsgemäß dadurchgekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug an die Kontur des herzustellendenBauteils angepasst ist und ein Oberwerkzeug vorgesehen ist undSchneidvorrichtungen an dem Unterwerkzeug und/oder dem Oberwerkzeugvorgesehen sind, die die Faserstränge beschneiden, wobei jedem Stiftkorrespondierend eine Schneidvorrichtung zugeordnet ist, so dass bei Schließen vonUnterwerkzeug und Oberwerkzeug die jeweils um den Stift gewickelten Fasersträngedurchtrennbar sind. im Rahmen der Erfindung wird somit der äußeren Kontur entsprechend einUnterwerkzeug hergestelit, welches Ober die äußere Kontur des Bauteilsüberstehend ausgebildet ist. An dem Unterwerkzeug werden sodann Stifte befestigt,die gegenüber dem Unterwerkzeug überstehen, wobei im Anschluss daran um dieStifte ein Faserstrang gewickelt wird, so dass im Inneren des Unterwerkzeugs einflächiges Faserhalbzeug für das später herzusteilende Bauteil ausgebildet wird. Eskönnen auch Faserstränge in Form von Rovings oder Faserscharen um die Stiftegewickelt werden. Dabei kann ein jeweils für das Bauteil individuelles Wickelmustererfolgen, wobei das flächige Faserhalbzeug auch verwebt oder vernäht sein kann.Hierdurch ist es zunächst möglich, das Faserhalbzeug mit einem Endlosfaserstrangherzusteilen, wobei der eigentliche Ablegevorgang bzw. Wickelvorgang schnell undeffektiv, insbesondere mit einem Verlegekopf, ganz besonders bevorzugt mit einem2D-Veriegekopf, ausführbar ist. Dadurch, dass das Unterwerkzeug erfindungsgemäßan die Kontur des herzustellenden Bauteils angepasst ist, was bedeuten kann, dasser geringfügig über diese überstehend ausgebildet ist, wird überschüssigesFasermateriai, welches im anschließenden Beschnitt als Abfall anfallen würde,weitestgehend reduziert.
Damit nunmehr nach dem Wicklungsvorgang die zu dem flächigen Faserhalbzeuggelegten Faserstränge in ihrer relativen Lage zueinander fixiert bleiben, istvorgesehen, dass die Faserstränge im Bereich des Spannrahmens klebetechnischmiteinander gekoppelt werden. Hierbei kann ein in den Faserstrang vorhandenes
Bindemittel oder aber Matrixharz beispielsweise aufgrund thermischer Einwirkungaktiviert werden. Eine zusätzliche oder alternative Lösung ist das Vernähen.
Sodann ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass an dem Unterwerkzeugselbst und/oder an dem Oberwerkzeug Schneidvorrichtungen vorgesehen sind, mitdenen es möglich ist, die Faserstränge bei einem Absenkvorgang und/oder kurznach dem Absenkvorgang zwischen Unterwerkzeug und Oberwerkzeug derart zubeschneiden, dass anschließend das fertige Faserhalbzeug aus dem Rahmenentnommen werden kann und seiner weiteren Verwendung zugeführt wird. EinBeschneiden eines jeden Faserstranges nach dem Abiegevorgang, wie es aus demStand der Technik bekannt ist, wird hierdurch vermieden, so dass auf einenaufwendigen Beschneidevorgang, der sehr zeit- und kostenverursachend ist,verzichtet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, sowohl zweidimensionalausgebildete flächige Faserhalbzeuge auszubilden, als auch diese Faserhalbzeugeim Wesentlichen zweidimensional zu Segen bzw. zu wickein und im Anschluss darandurch den Absenkvorgang zwischen Unterwerkzeug und Oberwerkzeugentsprechend dreidimensional vorzuformen.
Damit zunächst jedoch der Wickeivorgang selbst besonders einfach durchführbar ist,sind die Stifte als Pins ausgebiidet, wobei diese insbesondere eine im Längsschnittzu einem freien Ende hin abnehmende Geometrie aufweisen. Mithin werden dieStifte bzw. Pins zu ihrem freien Ende hin dünner, schmaler und/oder kleiner, so dassein insbesondere zweidimensional verfahrbarer Legekopf die Fasersträngebesonders einfach um die Pins abiegen kann. Ein versehentliches Faischwickeinwird zunächst aufgrund der nach oben abnehmenden Geometrie vermieden, so dassder Faserstrang sicher um den Pin gewickelt ist. Durch den anschließendenAbsenkvorgang zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug wird der Faserstrangdann aufgrund der zum Unterwerkzeug hin zunehmenden Querschnittsgeometriedes Stiftes bzw. Pins hin nochmals gespannt.
Weiterhin besonders bevorzugt weisen die Stifte an ihrem freien Ende ein Widerlagerauf, insbesondere in Form einer Querschnittsvergrößerung. Beispielsweise haben die Pins an ihrem freien Ende hin eine Art Kugelkopf. Hierdurch wird vermieden,dass ein bereits um den Pin gewickelter Faden durch eine weitere Spannbewegungderart in Richtung zu dem freien Ende hin des Stiftes bzw. Pins bewegt wird, dass erüber das freie Ende hinweg gleitet und somit nicht mehr in seiner gewünschtenLaufbahn gespannt ist.
Weiterhin besonders bevorzugt sind die Stifte selbst federnd an dem Unterwerkzeuggelagert. Hierdurch ist es möglich, dass der Stift bei dem Umwickiungsvorganggeringfügig nachgibt, so dass ein gewickelter Faserstrang nicht reißt. Ferner wirdermöglicht, dass bei einem Kontakt mit dem zweidimensionalen Lagekopf der Stiftgeringfügig nachgibt und somit wiederum sichergestellt wird, dass bei nicht 100%-igausgeführter Bahnkurve des Legekopfes dennoch der Faserstrang um den Stift bzw.Pin gewickelt wird.
Weiterhin besonders bevorzugt ist das Unterwerkzeug derart gegenüber derAußenkontur des herzustellenden Bauteils vorstehend, dass es das Bauteil um 1 bis50 %, insbesondere um 1 bis 30 %, besonders bevorzugt um 1 bis 20 % und ganzbesonders bevorzugt um 1 bis 10 % überragt. Hierdurch wird es ermöglicht, denUmwicklungsvorgang besonders schnell durchzuführen und den Faserrohling derartbereitzustellen, dass bei einem dreidimensionalen späteren Formgebungsvorgangzum Herstellen des Faserverbundbauteiis ein seitlicher Einzug der Fasermatte in dasFormwerkzeug ausreichende Reserven bietet, sodass das Faserhalbzeug nichtseitlich zu kurz ausgebildet ist und dennoch der anfallende Verschnitt bzw.Produktionsabfall gering gehalten wird.
Weiterhin besonders bevorzugt sind das Unterwerkzeug und/oder das Oberwerkzeugbeheizt. Hier ist es insbesondere bei vorimprägnierten Fasersträngen möglich, durchdie thermische Einwirkung das in dem Faserstrang befindliche Matrixharz und/oderden Kleber thermisch zu aktivieren, so dass die Faserstränge um die Stifte gewickeltsind, relativ zueinander fixiert werden. Weiterhin besonders bevorzugt ist an demUnterwerkzeug und/oder dem Oberwerkzeug eine Antihaftbeschichtung aufgetragen,so dass die Fasern bei der späteren Entnahme nicht an dem Unterwerkzeugund/oder dem Oberwerkzeug anhaften und somit besonders leicht von diesen lösbarsind.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,dass jedem Stift korrespondierend eine Schneidvorrichtung zugeordnet ist, so dassdie jeweils um den Stift gewickelten Faserstränge durch die zu dem Stiftkorrespondierende Schneidvorrichtung beim Schließvorgang von Unterwerkzeug undOberwerkzeug durchtrennbar sind. Im Rahmen der Erfindung bedeutet dies, dassjeder Stift eine einzelne Schneidvorrichtung aufweist bzw. dass jedem Stift eineeinzelne bzw. eine separate Schneidvorrichtung zugeordnet ist. DieSchneidvorrichtung ist hierzu insbesondere als Schneidmesser bzw. Schneidklingeausgebildet, wobei die Schneidvorrichtung selber insbesondere zu ihrem freien Endehin abnehmend ausgebildet ist. Hierdurch wird wiederum sichergestellt, dass beieinem Absenkvorgang von Unterwerkzeug und Oberwerkzeug zueinander zunächstdie Schneidvorrichtung mit ihrem abnehmenden bzw. spitzen Ende hinter dieFaserstränge führbar ist und durch den dann zunehmenden Querschnitt denFaserstrang spannt, so dass es dann zu einem Trennvorgang bei weiteremEinfahren kommt.
Besonders bevorzugt ist die Schneidvorrichtung entweder dem Stift gegen¬überliegend als separates Bauteil ausgebildet, so dass der Stift beispielsweise amUnterwerkzeug vorliegend ist und dann die Schneidvorrichtung an demOberwerkzeug angeordnet ist und bei Zufahren von Oberwerkzeug undUnterwerkzeug die Schneidvorrichtung den um den Stift gewickelten Faserstrangabtrennt bzw. durchtrennt. Die Schneidvorrichtung kann aber auch direkt an dem Stiftausgebildet sein. Insbesondere sind hierzu Stift und Schneidvorrichtung einstückigund werkstoffeinheitlich ausgebildet. Bei einem Absenkvorgang von Oberwerkzeugund Unterwerkzeug wird dann der um den Stift gewickelte Faserstrang in Richtungzu der an dem Stift ausgebildeten Schneidvorrichtung bewegt und durch dieSchneidvorrichtung dabei durchtrennt.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin unter einem Umwickeln eines Stiftes miteinem Faserstrang zu verstehen, dass der Faserstrang nicht zwingend vollständigum den Stift gewickelt sein muss. Vielmehr kann auch unter einem Umwickelnverstanden werden, dass der Faserstrang durch den Stift umgelenkt wird bzw.zumindest abschnittsweise um den Stift gewickelt ist.
Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass die Schneidvorrichtungen separatvon Oberwerkzeug und Unterwerkzeug verfahrbar sind und zunächst dasUnterwerkzeug und das Oberwerkzeug die Faserstränge zueinander lagefixieren unddann die Schneidvorrichtungen entsprechend die Faserstränge durchtrennen.
Insbesondere sind die Stifte im Querschnitt hohl und halboffen ausgebildet. DieSchneidvorrichtungen selber fahren dann in den Hohlraum ein und durchgreifen dieÖffnung des halboffenen Querschnitts des Stiftes. Bei weiterem Einfahren steht danndie Schneidvorrichtung gegenüber der Außenmantelfläche des Stiftes vor, spanntden Faserstrang und schneidet diesen letztendlich durch. Hierzu sind die Öffnungeninsbesondere in Bezug auf das Unterwerkzeug nach außen hin gerichtet, so dassebenfalls eine Trennspitze bzw. Schneidkante der Schneidvorrichtung ebenfalls nachaußen hin gerichtet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einesFaserhalbzeuges, wobei eine Vorrichtung mit mindestens einem der zuvorgenannten Merkmale zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird und dasVerfahren erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte aufweist: - Bereitstellen eines an die Außenkontur des herzustellenden Bauteilsangepassten Unterwerkzeuges, - Umwickeln der Stifte des Unterwerkzeuges mit einem Faserstrang, sodass auf dem Unterwerkzeug ein flächiges Faserhalbzeug ausgebildetwird, - Verkleben der Faserstränge untereinander im Bereich desUnterwerkzeuges und Beschneiden der Faserstränge, - Entnahme des Faserhalbzeuges.
Zur Herstellung des Faserhaibzeuges ist es somit möglich, das Unterwerkzeug miteinem Wickelkopf derart zu bewickeln, insbesondere um die Stifte herum, dass in derMitte ein flächiges Faserhalbzeug ausgebildet wird. Das Faserhalbzeug wird dannbeschnitten und zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug werden dieFaserstränge derart relativ zueinander lagefixiert, dass das FaserhaSbzeug auch durch den Transport im Wesentlichen eine flächige Form mit der gewünschtenFaserstrangorientierung beibehält.
Insbesondere sind die Faserstränge vorimprägniert und werden zwischen demUnterwerkzeug und dem Oberwerkzeug miteinander verklebt oder vernäht. Alternativdazu können die Faserstränge ebenfalls vorimprägniert sein und werden durchthermische Einwirkung im Bereich des Unterwerkzeugs miteinander verklebt.Alternativ oder aber auch ergänzend ist es möglich, dass die Faserstränge durchAufbringen eines Klebers im Bereich des Unterwerkzeugs miteinander verklebtwerden. Hierdurch erfährt das Faserhalbzeug in seinem Randbereich eine relativeLagefixierung der Faserstränge zueinander, so dass bei einem weiterenTransportvorgang die Kontur aber auch die flächige Faserorientierung beibehaltenwird.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass die flächigen Fasersträngeim Innenbereich des Unterwerkzeugs mit einem Bindepulver ebenfalls zueinanderlagefixiert werden. Insbesondere bei einer komplexen Faserstrangorientierungund/oder Verwebung der Faserstränge zueinander, ist dies erforderlich.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, nicht nur ein zweidimensionalausgebildetes Faserhalbzeug bereitzustellen, sondern auch ein dreidimensionalvorgeformtes Faserhalbzeug herzustellen. Hierzu besitzt das Unterwerkzeug einenicht nur zweidimensionale Ausbildung, sondern eine dreidimensionale Ausbildung.Zunächst werden die Faserstränge jedoch im Wesentlichen zweidimensional voneinem Stift zum jeweils gegenüberliegenden Stift gewickelt. Durch dasanschließende Verpressen mit Hilfe des Oberwerkzeugs bekommt dann dasherzusteilende Faserhalbzeug eine dreidimensional ausgebildete Vorkonturierung.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sindGegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvariantenwerden in den schematischen Figuren dargestelit. Diese dienen dem einfachenVerständnis der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße
Vorrichtung mit Unterwerkzeug und Oberwerkzeug,
Figur 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Unterwerkzeug mit um die Stifte gewickeltem Faserstrang,
Figur 3a und b einen Stift jeweils in einer Seitenansicht,
Figur 4 ein erfindungsgemäß federnd gelagerter Stift in einer
Seitenansicht,
Figur 5a, b und c eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht ingeöffnetem und geschlossenem Zustand in verschiedenenAusführungsvarianten,
Figur 6a und b eine Seitenansicht auf einen Stift sowie eine Trennvorrichtung inverschiedenen Ausführungsvarianten,
Figur 7a und b eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Stiftmit Schneidvorrichtung und
Figur 8a und b eine alternative Ausführungsvariante der Vorrichtung mit
Oberwerkzeug und Unterwerkzeug.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichenverwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründenentfällt.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1.Hierbei ist ein unten gezeigtes Unterwerkzeug 2 dargestellt, wobei umlaufend amRand 3 des Unterwerkzeugs 2 Stifte 4 angeordnet sind. Um die Stifte 4 wirdangedeutet ein Faserstrang 5 gewickelt, so dass an einem Innenbereich 6 desUnterwerkzeugs 2 ein nicht näher dargestelltes flächiges Faserhaibzeug ausgebildetwird. Das Unterwerkzeug 2 selbst ist mit seiner äußeren Kontur an die Kontur desherzustellenden Bauteils angepasst. Dem Unterwerkzeug 2 korrespondierendzugeordnet ist ein Oberwerkzeug 7, wobei an dem Oberwerkzeug 7Schneidvorrichtungen 8 angeordnet sind, hier in Form von exemplarischangedeuteten Schneidmessern. Der auf dem Unterwerkzeug 2 abgelegte und um dieStifte 4 gewickelte Faserstrang 5 wird somit durch Einfahren der
Schneidvorrichtungen 8 in die Stifte 4 an jeweils einer äußeren Kante 9durchgetrennt. Die hier dargestellte Ausführungsvariante zwischen Unterwerkzeug 2und Oberwerkzeug 7 weist Jeweils nur eine Trennfunktion auf. Das Unterwerkzeug 2und Oberwerkzeug 7 kann jedoch auch den aufgewickelten Faserstrang 5entsprechend in einem Zwischenraum verpressen.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, wobei hier gutzu erkennen ist, dass das Unterwerkzeug 2 gegenüber der äußeren Kontur desherzustellenden Bauteils 10 randseitig überstehend ausgebildet ist. Auf demUnterwerkzeug 2 sind dann die Stifte 4 angeordnet, wobei um die Stifte 4 derFaserstrang 5 gewickelt ist, sodass das flächige Faserhalbzeug 11 im Innenbereich 6des Unterwerkzeugs 2 ausgebildet wird. Ein zweidimensional verfahrbarerVerlegekopf 12 wickelt dabei den Faserstrang 5 um die Stifte 4.
Damit der Faserstrang 5 die Stifte 4 nicht zu ihrem freien Ende 13 hin übergleitetbzw. von diesem abrutscht, ist das freie Ende verdickt ausgebiidet, beispielsweisedurch einen in Figur 3a dargestellten Kugelkopf 14 oder aber in Figur 3b einedargestellte Querschnittsvergrößerung am freien Ende 13.
Damit der Stift 4 ferner den Faserstrang 5 zum einen optimal spannt, zum andereneinen Bahnkurvenfehler des Veriegekopfes 12 ausgleicht, ist dieser weiterhinbesonders bevorzugt federnd gelagert, was prinzipiell in Figur 4 dargestellt ist.
Ferner ist es dann möglich, durch ein Absenken des Oberwerkzeugs 7 gegenüberdem Unterwerkzeug 2 den um die Stifte 4 gewickelten Faserstrang 5 zu verpressenund dabei gleichzeitig und/oder geringfügig zeitversetzt zu beschneiden. Dies ist inFigur 5a, b und c in verschiedenen Varianten dargestellt, bezogen auf die Bildebenejeweils oben in geöffnetem Zustand und unten in geschlossenem Zustand. In Figur5a weist das Oberwerkzeug 7 Hohlräume 15 auf, so dass die über dasUnterwerkzeug 2 überstehenden Stifte 4 in die Hohlräume 15 des Oberwerkzeugs 7bei einer Absenkbewegung des Oberwerkzeugs 7 einfahren. Ferner sind dieSchneidvorrichtungen 8 in dem Oberwerkzeug 7 angeordnet, so dass bei einerAbsenkbewegung des Oberwerkzeugs 7 die Schneidvorrichtungen 8 entweder anden Stiften 4 vorbei fahren und/oder zumindest teilweise in die Stifte 4 einfahren und dabei den zu dem Unterwerkzeug 2 hin verpressten Faserstrang 5 randseitigbeschneiden.
Alternativ dazu ist der Faserstrang 5 in Figur 5b um die Stifte 4 gewickelt und wirddurch eine Absenkbewegung des Oberwerkzeugs 7 lediglich beschnitten, nichtjedoch der Faserstrang 5 nochmals zwischen Oberwerkzeug 7 und Unterwerkzeug 2verpresst.
Figur 5c zeigt eine weitere alternative Ausführungsvariante, wobei hier dargestellt,der Faserstrang 5 auf den Stiften 4 des Unterwerkzeugs 2 gewickelt ist, und danndurch eine Absenkbewegung des Oberwerkzeugs 7 in Richtung zu demUnterwerkzeug 2 der Faserstrang 5 zwischen Unterwerkzeug 2 und Oberwerkzeug 7verpresst wird. Ferner sind an den Stiften 4 des Unterwerkzeugs 2Schneidvorrichtungen 17 vorgesehen, was auch in Figur 6b dargestellt ist, so dassder Faserstrang 5 über die Stifte 4 nach unten hin zum Unterwerkzeug 2 gedrücktwird und gleichzeitig durch die Schneidvorrichtung 8, welche ebenfalls zumUnterwerkzeug 2 hin zunehmend ausgebildet ist, entsprechend zusätzlich gespanntwerden und an einer Schneidkante 16 der Schneidvorrichtung 17 getrennt werden.
Ferner ist in Figur 6a das Prinzip aus Figur 5b in einer Querschnittsansichtdargestellt, sodass das Oberwerkzeug 7 ebenfalls einen Fortsatz aufweist, an demdie Schneidvorrichtung 8 befestigt ist, wobei der Fortsatz ebenfalls als Stift 4ausgebildet sein kann. Die Schneidvorrichtung 17 fährt sodann an dem eigentlichenStift 4 des Unterwerkzeugs 2 hinunter und kommt mit ihrer Schneidkante 16zwischen die Umwicklung des Faserstranges 5 an dem Stift 4, spannt denFaserstrang 5 und trennt diesen letztendlich nach außen hin.
Das Funktionsprinzip ist ebenfalls noch einmal in Figur 7a und 7b in einer Draufsichtdargestelit. Figur 7a zeigt dabei einen Stift 4, welcher im Querschnittsprofil halboffen,insbesondere C-förmig ausgebildet ist. Um den Stift 4 herum ist der Faserstrang 5gewickelt. In die Öffnung 18 des Stiftes 4 fährt dann die Schneidvorrichtung 17 einund durchtrennt an einer Außenseite den um den Stift 4 gewickelten Faserstrang 5.Dies entspricht einer Ausführung gemäß beispielsweise der Figur 5a und b.Alternativ dazu ist es möglich, gemäß Figur 7b, dass der Stift 4 direkt eine
Schneidvorrichtung 17 aufweist, wie es auch in Figur 6b dargestellt ist, so dass derFaserstrang 5, gemäß Figur 7b, korrespondierend zu Figur 5c, Darstellung oben um den Stift 4 gewickelt ist und sodann auf die Bildebene von Figur 7b bezogen nachunten gedrückt würde durch ein Absenken des Oberwerkzeugs 7 gedrückt wird unddann über die Schneidvorrichtung 17 gestritten wird und letztlich von dieserdurchtrennt wird.
Figur 8a zeigt eine alternative Ausführungsvariante der erfindungsgemäßenVorrichtung 1, aufweisend ein Oberwerkzeug 7 und ein Unterwerkzeug 2, wobei aufdem Unterwerkzeug 2 entsprechend wiederum Stifte 4 angeordnet sind und die Stifte4 jeweils eine Schneidvorrichtung mit Schneidkante 16 gemäß der Darstellung inFigur 6b besitzen. Wiederum wird der Faserstrang 5, hier angedeutet, um die Stifte 4gewickelt und dann durch einen Absenkvorgang des Oberwerkzeuges 7, dargestelltin Figur 8b, derart in Absenkrichtung A bewegt, so dass der Faserstrang 5 an derSchneidkante 16 einen Schnitt 19 erfährt. Das Oberwerkzeug 7 weist Öffnungen 20auf, wobei die Öffnungen 20 zum äußeren Rand 21 des Oberwerkzeuges 7 hinjeweils einen Schlitz 22 besitzen, so dass die Schneidvorrichtung mit ihrerSchneidkante 16 beim weiteren Absenken des Oberwerkzeuges 7 in den Schlitz 22formschlüssig aufgenommen wird und hierdurch der Schneidprozess bzw.Trennprozess vollzogen wird.
Bezuoszeichen: 1 - Vorrichtung 2 - Unterwerkzeug 3 - Rand 4 - Stifte 5 - Faserstrang 6 - Innenbereich 7 - Oberwerkzeug 8 - Schneidvorrichtung 9 - äußere Kante 10 - Bauteil 11 - flächiges Faserhalbzeug 12 - Verlegekopf 13 - freies Ende zu 4 14 - Kugelkopf 15 - Hohlraum16- Schneidkante 17 - Schneidvorrichtung 18- Öffnung 19- Schnitt 20 - Öffnungen 21 - Rand 22 - Schlitz A- Abschnitt

Claims (12)

  1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Hersteilen eines Faserhalbzeuges (11), wobei die Vorrichtung(1) ein Unterwerkzeug (2) aufweist und auf dem Unterwerkzeug (2) Stifte (4)zum Umwickeln eines Faserstranges (5) zur Ausbildung eines flächigenFaserhalbzeuges (11) in einem Innenbereich (6) des Unterwerkzeugs (2)angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (2)an die Kontur des herzustellenden Bauteils angepasst ist und ein Oberwerkzeug (7) vorgesehen ist und Schneidvorrichtungen (8, 17) an dem Unterwerkzeug (2)und/oder dem Oberwerkzeug (7) vorgesehen sind, die die Faserstränge (5)beschneiden, wobei jedem Stift (4) korrespondierend eine Schneidvorrichtung(8, 17) zugeordnet ist, so dass bei Schließen von Unterwerkzeug (2) undOberwerkzeug (7) die jeweils um den Stift (4) gewickelten Faserstränge (5)durchtrennbar sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (4)als Pins ausgebildet sind, insbesondere mit einer im Längsschnitt zum freienEnde (13) abnehmenden Geometrie.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieStifte (4) an ihrem freien Ende (13) ein Widerlager aufweisen, insbesondere inForm einer Querschnittsvergrößerung.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (4) federnd gelagert sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (2) gegenüber der Außenkonturdes herzustellenden Bauteils (10) um 1 bis 50%, insbesondere 1 bis 30% undbesonders bevorzugt 1 bis 20%, ganz besonders bevorzugt um 1 bis 10%übersteht.
  6. 8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (2) und/oder das Oberwerkzeug (7) beheizt sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (2) mit dem Oberwerkzeug (7)formschlüssig unter Ausübung einer Kiemmkraft auf die dazwischenbefindlichen Faserstütze (5) miteinander koppelbar sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung (8, 17) ein Schneidmesser ist,wobei die Schneidvorrichtung (8,17) insbesondere zu ihrem freien Ende (13)hin abnehmend ausgebifdet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (4) im Querschnitt eine halboffeneKonfiguration besitzen, wobei die Schneidvorrichtung (8) beim Schließvorgangin die Öffnung (18) des Stiftes (4) einfahrbar ist, insbesondere ist die Öffnung (18) bezogen auf das Unterwerkzeug (2) nach außen hin gerichtet.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung eines Faserhalbzeuges (11) mit Hilfe einer Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9,gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: - Bereitstelien eines an die Außenkontur des herzustellenden Bauteils (10)angepassten Unterwerkzeugs (2), - Umwickeln der Stifte (4) des Unterwerkzeugs (2) mit einem Faserstrang (5), so dass in dem Unterwerkzeug (2) ein flächiges Faserhalbzeug (11)ausgebildet wird, - Koppein, insbesondere Verkleben, oder Vernähen der Faserstränge (5)untereinander im Bereich des Unterwerkzeugs (2) und Beschneiden derFaserstränge (5), - Entnahme des Faserhalbzeuges (11).
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieFaserstränge (5) vorimprägniert sind und durch ein Verpressen zwischenUnterwerkzeug (2) und Oberwerkzeug (7) miteinander verklebt werden oderdass die vorimprägnierten Faserstränge (5) durch thermische Einwirkungmiteinander im Bereich des Unterwerkzeugs (2) miteinander verklebt werdenoder dass die Faserstränge (5) durch Aufbringen eines Klebers im Bereich desUnterwerkzeugs (2) miteinander verklebt werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dasUnterwerkzeug (2) eine dreidimensionale Ausbildung hat, wobei zunächst dieFaserstrang (5) um die Stifte (4) des Unterwerkzeugs (2) gewickelt werden undbeim Verpressen des Unterwerkzeugs (2) mit dem Oberwerkzeug (7) das indem Unterwerkzeug (2) ausgebildete flächige Faserhalbzeug (11)dreidimensional vorgeformt wird und insbesondere mit einem Bindemittel fixiertwird.
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