CN111902260A - 用于生产挤出物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产优选股状挤出物(40)的方法，所述方法包括以下步骤：将可固化基质(44)和纤维(45)或粗挤出物(41)引入拉挤单元(6)中；在拉挤单元(6)中使粗挤出物(41)成形，其中在粗挤出物(41)移动通过拉挤单元(6)的拉挤通道(9)期间，粗挤出物(41)的外侧(51)与拉挤单元(6)的至少一个成形壁(46)接触；从拉挤单元(6)取出成形的粗挤出物(41)；将从拉挤单元(6)取出的粗挤出物(41)引入挤出单元(7)中；在挤出单元(7)中使粗挤出物(41)成形；以及从挤出单元(7)的开口(60)取出成形以形成挤出物(40)的粗挤出物(41)；其中，在垂直于粗挤出物(41)在拉挤通道(9)中的移动方向(54)的通过粗挤出物(41)的横截面视图中，粗挤出物(41)的外侧(51)的第一部分在移动通过拉挤单元(6)期间与拉挤单元(6)的至少一个成形壁(46)接触，并且粗挤出物(41)的外侧(51)的第二部分不与至少一个成形壁(46)接触。

Description

用于生产挤出物的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于生产挤出物的方法和一种根据权利要求14的前序部分的加工单元。
背景技术
具有拉挤单元和挤出单元的加工单元用于生产股状挤出物。在拉挤单元中，例如热塑性材料的基质通常与纤维材料地结合，并且粗挤出物在拉挤单元中与基质和纤维一起变形。在挤出单元中，来自拉挤单元的粗挤出物形成挤出物的最终形式。在拉挤单元中，将粗挤出物移动通过完全闭合的拉挤通道，所述拉挤通道由成形壁界定。因此，可用于粗挤出物的横截面面积受到拉挤通道的横截面面积的限制。例如纤维的材料公差可能使拉挤通道中的粗挤出物必须暂时需要更大的横截面面积。然而，由于粗挤出物的可用横截面面积受拉挤通道的横截面面积的限制，因此这导致粗挤出物在拉挤通道中的压力急剧上升并造成堵塞，原因是粗挤出物以大按压力靠置在成形壁上，并且因此在粗挤出物与成形壁之间存在大量摩擦。该问题尤其发生在具有小直径的粗挤出物上。由于此原因，拉挤单元不能可靠地生产具有小直径的挤出物。
DE 10 2015 007 317 A1示出了一种用于用加强结构来加强现有基础结构的方法。使用具有拉挤单元和挤出单元的加工单元来生产加强结构。
因此，本发明的目的是提供一种用于生产挤出物的方法和一种加工单元，其中也可以可靠地生产具有小直径或小横截面面积的挤出物。
发明内容
此目的通过一种用于生产挤出物，优选股状挤出物的方法来实现，所述方法包括以下步骤：将可硬化基质和纤维或粗挤出物引入拉挤单元中；在所述拉挤单元中使所述粗挤出物变形，其中在所述粗挤出物移动通过所述拉挤单元的拉挤通道期间，所述粗挤出物的外侧靠置在所述拉挤单元的至少一个成形壁上；将变形的粗挤出物从所述拉挤单元排出；将从所述拉挤单元排出的粗挤出物引入挤出单元中；在所述挤出单元中使所述粗挤出物变形并从所述挤出单元的开口排出已再成形以形成挤出物的粗挤出物，其中在垂直于所述粗挤出物在所述拉挤通道中的移动方向的通过所述粗挤出物的截面中，所述粗挤出物的外侧的第一部分在移动通过所述拉挤单元期间靠置在所述拉挤单元的至少一个成形壁上，并且所述粗挤出物的外侧的第二部分不与所述至少一个成形壁接触，和/或在垂直于所述粗挤出物在所述拉挤通道中的移动方向的通过所述粗挤出物的截面中，所述粗挤出物的外侧在移动通过所述拉挤单元期间靠置在所述拉挤单元的至少一个成形壁上，并且第一成形壁与第二成形壁之间的距离垂直于所述粗挤出物在所述拉挤通道中的移动方向改变，使得在所述拉挤通道中在所述第一成形壁与所述第二成形壁之间可用于所述粗挤出物的横截面面积改变。因此，在粗挤出物的移动期间在垂直于粗挤出物在拉挤通道中的移动方向的相同截面处粗挤出物在拉挤通道中的横截面面积改变，使得可以优选地基本上避免特别是由于材料公差造成的粗挤出物的堵塞。由于第一成形壁和第二成形壁的移动，可用于粗挤出物的横截面面积优选地改变至少5％、10％、20％或30％。粗挤出物在拉挤单元中变形，并且纤维可选地在拉挤单元中与基质材料地结合。在拉挤单元中，纤维与基质之间的材料结合的可选执行取决于所使用的粗挤出物的类型。例如，在混合纱线的情况下，当纤维和基质被引入拉挤单元中时它们尚未彼此材料地结合，使得在拉挤单元中产生纤维与基质之间的材料结合。如果粗挤出物是复合带，则纤维和基质在引入拉挤单元中之前已经至少部分地彼此材料结合，使得在拉挤单元中不产生纤维与基质之间的材料结合或仅产生最少的材料结合。然而，通常，即使在粗挤出物是复合带时，在拉挤单元中也会产生纤维与基质之间的材料结合，原因是在拉挤单元中加热和再成形粗挤出物会导致纤维与基质之间的附加的和/或改性的材料结合。
在另一实施例中，在所述粗挤出物的外侧的第二部分上，所述粗挤出物仅与环境空气或工艺气体接触。因此，可以执行粗挤出物在外侧的第二部分上的移动以增加粗挤出物的横截面面积。
在补充变型中，所述至少一个成形壁特别是在平行于所述粗挤出物的移动方向的移动方向上是固定的，使得由于所述粗挤出物移动通过所述拉挤单元，所述粗挤出物相对于所述至少一个成形壁执行相对移动。
在附加实施例中，作为移动壁，所述至少一个成形壁至少部分地，特别是完全地跟随所述粗挤出物通过所述拉挤单元的移动，使得所述粗挤出物的移动速度与所述至少一个移动壁的移动速度之间的相对移动速度小于所述粗挤出物通过所述拉挤单元的移动速度，并且所述粗挤出物的移动速度与所述至少一个移动壁的移动速度特别地大致相等，由此基本上优选地表示粗挤出物的移动速度和至少一个移动壁的移动速度相差小于20％、10％、5％或3％。
所述至少一个壁适当地构造为至少一个辊和/或通过机构移动的至少一个模具的移动壁。至少一个辊的径向外侧靠置在粗挤出物上，使得辊的径向外侧的旋转速度大致对应于粗挤出物的外侧的平移速度，原因是辊设置成处于由粗挤出物引起的相应旋转运动中。所述机构由马达，特别是电动马达驱动，并且模具放置到粗挤出物的外侧上并且然后暂时跟随粗挤出物的平移运动。然后将模具从粗挤出物提起，移回，然后再次放置在粗挤出物上，由此重复执行该过程。
在附加实施例中，所述第一成形壁和/或第二成形壁特别是在垂直于所述粗挤出物的移动方向的按压力方向上用按压力按压到所述粗挤出物的外侧上，使得所述第一成形壁和/或第二成形壁在垂直于所述粗挤出物的移动方向的移动方向上移动。按压力对于成形壁引起粗挤出物的足够变形是必需的。
所述第一成形壁和/或第二成形壁优选地通过致动器，特别是电动马达或可移动活塞，和/或弹性元件，特别是弹簧，按压到所述粗挤出物的外侧上。
在附加变型中，所述第一成形壁和/或第二成形壁由辊形成，并且所述辊在垂直于所述粗挤出物的移动方向的移动方向上移动。辊的移动改变了粗挤出物的横截面面积。
在另一变型中，由所述至少一个成形壁界定的拉挤通道在所述粗挤出物的移动方向上为圆锥形，使得在所述粗挤出物在所述拉挤单元中变形期间所述粗挤出物的宽度减小并且所述粗挤出物的厚度增加。
在补充实施例中，纤维在所述拉挤单元中，特别是在所述拉挤通道中与可硬化基质材料地结合。纤维是否在拉挤单元中材料地结合到基质取决于所使用的粗挤出物的类型。
在附加变型中，在所述粗挤出物移动通过所述拉挤单元的拉挤通道期间，纤维和优选地可硬化基质通过拉伸力受到应力。
在另一实施例中，所述至少一个壁包括作为移动壁的凹和/或凸表面，并且所述移动壁的凹和/或凸表面靠置在所述粗挤出物上，使得将互补的几何形状加工到所述粗挤出物的外侧中。
在附加实施例中，通过以下步骤用至少一个加强结构来加强现有的基础结构以形成支撑结构：生产所述至少一个加强结构；将所述至少一个加强结构连接到所述基础结构，使得所述至少一个加强结构在连接位置连接到所述基础结构，并且所述基础结构与所述至少一个加强结构一起形成所述支撑结构，其中所述至少一个加强结构，特别是所有加强结构由具有纤维和基质的复合材料通过拉挤和/或挤出制成，并且拉挤单元和/或挤出单元和/或加工单元在空间中移动，使得在拉挤和/或挤出之后，所述至少一个加强结构，特别是所有加强结构在所需的连接位置处分别拉挤和/或挤出到所述基础结构上，并且使用此专利申请中描述的方法生产作为挤出物的加强结构。
根据本发明的加工单元包括：具有拉挤通道的拉挤单元，并且所述拉挤通道由至少一个成形壁界定；挤出单元，所述挤出单元具有挤出通道和用于从所述挤出通道排出挤出物的开口；输送装置，所述输送装置用于将来自所述拉挤单元的粗挤出物输送到所述挤出单元中，由此所述拉挤通道部分敞开。
在另一实施例中，所述拉挤通道在横截面上至少部分地为大致U形或V形。
在补充实施例中，该方法利用此专利申请中描述的加工单元来执行。
此专利申请中描述的加工单元优选地是用于执行此专利申请中描述的方法的加工单元。
在另一实施例中，粗挤出物在挤出单元中移动通过挤出通道。
粗挤出物的外侧的第二部分优选地占粗挤出物的总外侧的至少10％、20％或30％，特别是在垂直于粗挤出物在拉挤通道中的移动方向的截面中。
在另一实施例中，特别是在拉挤单元的起点和终点，通过张紧装置，特别是张紧辊，向粗挤出物施加力，特别是拉伸力，使得拉挤通道中的粗挤出物，特别是纤维，在拉挤单元中具有拉伸力。
在另一实施例中，粗挤出物在被引入拉挤通道之前和/或从拉挤通道排出之后，通过至少一个偏转装置，特别是至少一个偏转辊偏转，使得粗挤出物优选地与垂直于粗挤出物在拉挤通道中的移动方向的平面在引入期间成角α1定向和/或在排出期间成角α2定向。角α1和角α2优选地在0°至90°之间，特别是在20°至80°之间。
至少一个张紧装置也适当地形成至少一个偏转装置。
在另一实施例中，在拉挤和/或挤出并放置在基础结构上之后，拉挤和/或挤出的至少一个加强结构，特别是所有加强结构，不执行相对于基础结构的移动，并且/或者拉挤和/或挤出的加强结构，特别是所有加强结构的基质，在基础结构上的所需连接位置处硬化，和/或同时和/或连续地执行拉挤和挤出。
在另一实施例中，作为生产挤出物的第一步骤执行拉挤并且作为第二步骤执行挤出，使得在第一步骤中部分生产的拉挤的粗挤出物在第二步骤中通过挤出进行后加工。
通过在距基础结构一定距离或无距离的所需连接位置的区域处和/或中的移动路径中在空间中移动，特别是连续地移动拉挤单元和/或挤出单元和/或加工单元，来适当地生产，特别是适当地连续生产挤出物，特别是加强结构，优选地是所有加强结构。距离在0mm到几mm或cm之间的范围内。拉挤单元和/或挤出单元和/或加工单元基本上在所需的连接位置处移动，原因是在至少一个加强结构从加工单元排出之后，加强结构与基础结构的距离仍然很小或没有。
在另一变型中，挤出单元的基础结构在挤出单元在空间中移动期间通过挤出单元塑性地变形并且优选地弹性地变形，使得由于基础结构的塑形变形而在基础结构中形成至少一个凹部，并且至少一个加强结构在所需的连接位置处放置在至少一个凹部中。
拉挤单元和/或挤出单元和/或加工单元适当地用机器人移动，和/或在相应的挤出物的拉挤和/或挤出之后，用切割单元切割具有纤维和基质的挤出物。
在附加实施例中，粗挤出物和/或挤出物首先通过拉挤单元然后通过挤出单元连续地输送。
将具有纤维和基质的混合纱线或复合带适当地输送到拉挤单元，或者将纤维和基质单独地输送到拉挤单元。
在附加实施例中，在拉挤期间借助于基质，特别是在从拉挤单元输送到挤出单元期间通过加热和/或硬化基质，和/或冷却和/或硬化基质，使纤维在拉挤单元中彼此材料地结合，使得纤维彼此材料地结合，和/或借助于输送装置，例如两个输送轮，特别是通过输送装置在将粗挤出物从拉挤单元输送到挤出单元时作用在粗挤出物上来输送粗挤出物，和/或纤维和基质首先通过拉挤变形，并且特别通过加热和/或硬化基质来优选地彼此材料地结合，然后挤出物的横截面形状在挤出期间在挤出单元中至少部分地形成。
在另一实施例中，粗挤出物应理解为是基质和纤维的布置和/或混合物，而不管纤维是否与基质材料地结合。
挤出物适当地具有小于10mm、5mm、3mm、1mm或0.7mm的最大直径。挤出物具有例如矩形、正方形或椭圆形的横截面形状，其最大直径小于10mm、5mm、3mm、1mm或0.7mm。
在另一实施例中，粗挤出物在拉挤单元中加热，特别是用加热装置加热。
在附加实施例中，粗挤出物和/或挤出物在挤出单元中变形。
适当地，粗挤出物首先在拉挤单元中加热，粗挤出物在从拉挤单元输送到挤出单元时冷却，然后再次在挤出单元中加热粗挤出物。
粗挤出物在拉挤单元中用例如第一冷却装置适当地主动冷却。
在另一实施例中，挤出物在输送通过挤出单元之后用例如第二冷却装置(例如，鼓风机)主动冷却。
在另一实施例中，使用塑料将挤出物生产为基质，塑料优选为热塑性和/或热固性材料和/或作为反应性热熔体或反应性热熔体粘合剂或反应性热熔体聚合物的塑料。作为反应性热熔体或反应性热熔体粘合剂或反应性热熔体聚合物的塑料是例如初始具有热塑性质的塑料，和/或是热塑性材料，并且在至少一个变化参数之后，例如加温或加热和/或暴露于湿气和/或用UV光照射和/或通过化学改性，特别是至少一种化学反应除去氧，具有热固性质，和/或是热固性材料。如果变化参数是加温或加热，则在拉挤单元和/或挤出单元中可以将加温和/或加热用作变化参数。即使在加温或加热时，热固性材料也为100％固体，即，硬化不能通过加热来逆转。拉挤单元和/或挤出单元中的加温和/或加热例如在60℃至200℃之间的温度下进行。对于例如基于聚合物的反应性热熔体，通过现有大分子链之间的连接(所谓的交联)进行化学改性。反应性热熔体基于例如EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)和聚酯，或基于PA(聚酰胺)或基于聚合物或基于PUR来构造。反应性热熔体还可以部分包含不是塑料或粘合剂的物质。在这方面，粘合剂也被视为塑料。因此，反应性热熔体或反应性热熔体粘合剂或反应性热熔体聚合物的基本性质是，在由于至少一个变化参数的作用而硬化之后，至少一个加强结构的加热不会导致反应性热熔体或由反应性热熔体制成的基质熔化，使得尽管加热到正常的应用温度(例如高达200℃或300℃的温度)，仍可保证挤出物的负荷承载能力和/或刚性。
在附加实施例中，挤出物用玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酰胺纤维形式的纤维生产。
在另一实施例中，在将至少一个加强结构放置在基础结构的表面上之前，在至少一个加强结构与基础结构之间的稍后接触表面的区域中，在基础结构的表面上局部去除基础结构的材料。
优选地，通过机械加工，特别是用工具，优选地用铣削工具来去除基础结构，并且工具由机器人沿着基础结构的表面移动。
在附加变型中，由于基础结构的材料的去除和/或变形，特别是塑性变形，将优选细长的凹部加工到基础结构中，并且接着将至少一个加强结构放置到凹部中，使得在凹部处形成至少一个加强结构与基础结构之间的形状锁合连接(form-locking connection)，特别是在基质冷却和硬化之后。
在补充实施例中，在将至少一个加强结构放置在基础结构的表面上之前，在至少一个加强结构与基础结构之间的稍后接触表面的区域中用基础结构加热装置，特别是激光器或红外辐射器或风扇加热器局部地加热基础结构的表面。
在另一实施例中，基础结构加热装置由机器人沿着基础结构的表面移动，和/或由于基础结构的表面的加热，在至少一个加强结构与基础结构之间的稍后接触表面的区域中局部地改变基础结构的材料的性质，特别是在粘性和/或黏性和/或液体方面，使得在至少一个加强结构的基质与基础结构的材料之间形成材料结合，特别是在冷却之后。
在补充实施例中，在将至少一个加强结构放置在基础结构的表面上之前，使用供应装置将物质，特别是粘合剂和/或粘合促进剂局部地施加在至少一个加强结构与基础结构之间的稍后接触表面的区域中，以改善至少一个加强结构与基础结构之间的连接。
供应装置优选地由机器人沿着基础结构的表面移动。
在补充实施例中，首先生产或提供基础结构，然后生产至少一个加强结构。
使用与至少一个加强结构不同的方法适当地生产基础结构。
基础结构适当地由金属，特别是钢和/或铝，和/或塑料，特别是纤维加强塑料或泡沫聚苯乙烯或塑料泡沫或塑料，和/或两种不同材料的夹层构造制成。
在另一变型中，基础结构构造为平面部件、板、盘、部分球形壳体、圆顶、部分旋转椭圆体、孔或杯。
本发明还包括一种计算机程序，其具有存储在计算机可读数据载体上的程序代码装置，以用于当在计算机或相应的处理单元上执行计算机程序时执行此专利申请中描述的方法。
本发明的另一组成部分是一种计算机程序产品，其具有存储在计算机可读数据载体上的程序代码装置，以用于当在计算机或相应的处理单元上执行计算机程序时执行此专利申请中描述的方法。
下面参照附图更详细地描述本发明的设计示例。
附图说明
图1是用于实施方法的具有拉挤单元和挤出单元的加工单元的简化纵向截面，
图2是实施方法期间的加工单元的侧视图，
图3是放置加强结构之前的基础结构的横截面，
图4是放置加强结构之后的图3的基础结构的横截面，
图5是根据现有技术的拉挤单元的透视图，
图6是图6的拉挤单元的截面A-A，
图7是图6的拉挤单元的截面B-B，
图8是图6的拉挤单元的截面C-C，
图9是在第一设计示例中的根据本发明的拉挤单元的透视图，
图10是通过拉挤通道的拉挤单元的纵向截面，
图11是图9的拉挤单元的截面A-A，
图12是图9的拉挤单元的截面B-B，
图13是图9的拉挤单元的截面C-C，
图14是在第二设计示例中的根据本发明的拉挤单元的透视图，
图15是图14的拉挤单元的截面A-A，
图16是在第三设计示例中的根据本发明的拉挤单元的透视图，
图17是图16的拉挤单元的截面A-A，
图18是图16的拉挤单元的截面B-B，
图19是图16的拉挤单元的截面C-C，
图20是在第四设计示例中的根据本发明的拉挤单元的透视图，
图21是第一设计示例中的拉挤通道的横截面，
图22是第二设计示例中的拉挤通道的横截面，
图23是第三设计示例中的拉挤通道的横截面，
图24是第四设计示例中的拉挤通道的横截面，
图25是第一设计示例中的辊的横截面，
图26是第二设计示例中的辊的横截面，
图27是第三设计示例中的辊的横截面，
图28是第四设计示例中的辊的横截面，
图29是用于供给到拉挤单元中的第一设计示例中的可硬化块和纤维的视图，以及
图30是用于供给到拉挤单元中的第二设计示例中的可硬化块和纤维的视图。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的用于生产作为挤出物40的加强结构1的加工单元5。加工单元5包括拉挤单元6和挤出单元7。在拉挤单元6中构造有拉挤通道9，并且在如图1中所示的作为粗挤出物41的移动方向54的从右向左的方向上，拉挤通道9初始在一个截面中构造成圆锥形，其具有减小宽度42，然后具有恒定宽度42。拉挤通道9由成形壁46界定。在如图1中所示的作为移动方向42的从右向左的方向上，以及在待生产的混合纱线21或挤出物40的输送方向上，第一加热装置8以及然后第一冷却装置10布置在拉挤通道9上。加热装置8和冷却装置10还形成成形壁46。在第一冷却装置10上构造有冷却通道11，冷却流体移动通过所述冷却通道以冷却粗挤出物41。在图1的图的平面下方，拉挤通道9由另一未示出的成形壁46界定。在图1的图的平面上方没有成形壁46。粗挤出物41或基质44和纤维45的外侧51的第一部分52靠置在拉挤单元6的成形壁46上。未在图1中示出的粗挤出物41的外侧51的不同的第二部分53不与成形壁46接触，并且仅与环境空气接触。因此，拉挤通道9在图1的图的平面上方部分敞开。基质44和纤维45的布置和/或混合物在被引入拉挤通道9之前已被视为粗挤出物41。因此，在整个拉挤通道9中且在拉挤通道9之前，在纤维45和基质44之间没有或具有材料结合的情况下，基质44和纤维45也被称为粗挤出物41。
挤出单元7包括挤出通道15，并且挤出通道15包括第一圆锥形截面和具有恒定直径的第二截面。第二加热装置16设置在挤出通道15的具有恒定直径的第二截面上。第一加热装置8和第二加热装置16优选地构造为电阻加热器。在挤出物40通过挤出通道15的输送方向上，在挤出通道15的圆锥形截面之后是挤出通道15的具有恒定直径的截面。输送装置12设置在拉挤单元6与挤出单元7之间。输送装置12包括由未示出的电动马达驱动的第一输送轮13和第二输送轮14。粗挤出物41位于两个输送轮13、14之间，使得粗挤出物41通过输送装置12从拉挤单元6拉出并通过输送装置12推入挤出单元7中。
拉挤单元6和挤出单元7通过连接部件20，例如在图1中仅部分示出的壳体彼此连接。具有三个导向孔24的供给部件23也附接到连接部件20。混合纱线21分别在作为存储辊22的三个辊22上卷起。混合纱线21由例如玻璃纤维45的纤维45组成，并且还包括由热塑性材料制成的基质44。作为热塑性材料的基质44作为纤维基质44或作为基质纤维44设置在混合纱线21中。混合纱线21是柔性的并且因此可以从辊22解绕。第二冷却单元17也附接到挤出单元7。第二冷却单元17包括鼓风机18和冷却管19。借助于鼓风机18，环境空气在离开挤出单元7之后立即被引导通过冷却管19并且被引导到加强结构1的区域。切割单元25用于根据需要切割在挤出单元7处挤出的挤出物40，并且因此能够产生挤出物40的端部。
在生产加强结构1作为具有纤维45和基质44的复合材料29的挤出物40期间，挤出物40借助于如图1中所示的输送装置12首先输送通过拉挤单元6，然后通过挤出单元7。然而，由于杆2的长度以及拉挤单元6与挤出单元7之间的距离，两个过程同时进行。因此，在输送粗挤出物41期间混合纱线21从三个辊22解绕，并且供给到拉挤通道9的圆锥形截面中。通过第一加热装置8在移动方向54上在拉挤通道9的具有减小宽度42的圆锥形截面处加热三个混合纱线21，使得混合纱线21上的基质44的热塑性材料熔化，并且因此作为拉挤的过程步骤，三个混合纱线21中的玻璃纤维45借助于热塑性材料的基质44彼此材料地结合。另外，作为进一步的过程步骤，在拉挤单元6中执行基质44和纤维45或粗挤出物41的再成形或变形，使得从拉挤单元6排出的粗挤出物41具有适合于挤出单元7的形状。
然后，将粗挤出物41输送或移动到拉挤通道9的具有第一冷却装置10的截面，使得粗挤出物41被冷却并因此被部分硬化。在排出粗挤出物41之后，通过输送装置12将粗挤出物41输送或供给到挤出单元7中。由于粗挤出物41在第一冷却装置10中冷却，因此粗挤出物41可以由输送装置12输送。在挤出单元7中，粗挤出物41作为具有纤维45和基质44的复合材料29通过第二加热装置16在挤出通道15的具有恒定直径的截面处再次被加热到这样的程度，使得在挤出通道15的输送方向上的端部区域处，待生产的加强结构1的横截面形状的最终成形在作为挤出通道15的端部的开口60处形成。开口60具有圆形横截面形状，使得借助于加工单元5将加强结构1生产为具有圆形横截面的挤出物40。在将挤出物40从挤出单元7的挤出通道15排出之后，鼓风机18将作为冷却空气的环境空气通过冷却管19移动到作为挤出物40的杆2，使得可以实现加强结构1的更快冷却。
用该方法生产的作为挤出物40的加强结构1构造为直或弯曲杆2。杆2由加工单元5在基础结构4上的所需连接位置处产生，使得加工单元5借助于在图2中以高度简化的形式示出的机器人的移动臂28在作为直线27或曲线27的移动路径26上移动。作为直线27或曲线27的移动路径26大致对应于由加工单元5生产的加强结构1的纵向轴线。在生产杆2并且将杆2或加强结构1放置在基础结构4的表面上之后，所生产的杆2相对于其他已经生产或将尚未生产的杆2或相对于基础结构2的相对移动或移动是不必要的，原因是已经在基础结构4上的所需连接位置处用加工单元5生产了杆2。图2未示出辊22和混合纱线21。加强结构1由复合材料29(即，具有作为玻璃纤维45的纤维45和作为热塑性材料的基质44)的杆2组成。
在加工单元5的另一未示出的设计示例中，将纤维(例如，玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或碳纤维)缠绕在辊22上，并且作为热塑性材料的基质在加热状态下独立地存储在具有容器加热器的容器中并借助于未示出的基质输送装置输送到拉挤单元6。拉挤单元6和挤出单元7也可以仅构造为一个部件，例如通过在拉挤之后立即执行挤出，即最终成形作为挤出物40的杆2的外侧33，而无需在挤出单元7与拉挤单元6之间布置输送装置12。
在另一未示出的设计示例中，使用热固性材料或作为反应性热熔体或反应性热熔体粘合剂或反应性热熔体聚合物的塑料来代替热塑性材料作为基质。将热固性材料独立地存储在容器中并使用基质输送装置供给到挤出单元7和/或拉挤单元6。热固性材料的硬化通过辐射或添加化学添加剂来进行。作为反应性热熔体或反应性热熔体粘合剂或反应性热熔体聚合物的塑料的硬化特别地是通过在拉挤单元6和/或挤出单元7中加工基质期间作为变化参数的加热来进行的。与此不同的是，作为反应性热熔体的塑料的硬化也可以借助于湿气和/或UV光和/或除氧来进行。在通过UV光硬化的情况下，在将至少一个加强结构1放置在基础结构4上之后，借助于UV光源(未示出)用UV光辐照至少一个加强结构1。
在加工单元5的另一未示出的设计示例中，复合带缠绕在辊22上。由于基质44的预固结，复合带的纤维45已经至少部分地，特别是完全地材料结合到基质44，使得通常仅在拉挤单元6中产生纤维45与基质44之间的很小材料结合。
作为工具34(例如铣削工具35)、基础结构加热装置36(例如激光器37)，或红外辐射器38的预加工装置34、36、38以及用于粘合剂31的供应装置39附接到加工单元5(仅在图2中示出)。工具34、基础结构加热装置36和供应装置39可以通过机械装置相对于加工单元5移动，使得可以将预加工装置34、36、38布置在具有基础结构4的不同表面的不同移动路径26上的所需位置。在将在加工单元5上生产的加强结构1放置在基础结构4的表面上之前，取决于铣削工具35的几何形状具有任何期望的横截面形状的细长凹部32(图3)通过铣削工具35铣削到基础结构4中。凹部32具有底切，使得在具有纤维和基质的复合材料29在凹部32内冷却并硬化之后，在基础结构1(例如板30)上形成作为加强结构1的杆2的形状锁合连接。
然后，用基础结构加热装置36在凹部32的区域中对基础结构4的表面进行加热，使得复合材料29的基质可以与基础结构4的材料结合，并且在复合材料29和基础结构4冷却和硬化之后，在基础结构4与加强结构1之间存在固体材料结合。
随后，用供应装置39在凹部32的区域中将粘合剂31施加到基础结构4的表面，以便在加强结构1已放置在基础结构4上并且粘合剂31已硬化之后，将加强结构1材料地结合到基础结构4。通常，取决于基础结构4的材料，仅基础结构加热装置36或仅供应装置39被操作。对于由金属(例如钢或铝)制成的基础结构4，仅供应装置39被操作而基础结构加热装置36不被操作。对于由热塑性材料制成的基础结构4，仅基础结构加热装置36被操作而供应装置39不被操作。
图5至8示出了从现有技术已知的(未示出的)加工单元5的从现有技术已知的拉挤单元5，由此为了简单起见未示出必要的功能部件，例如第一加热装置或第一冷却装置。粗挤出物41移动通过拉挤通道9。横截面形状为圆形并且在粗挤出物41的移动方向54上呈圆锥形的拉挤通道9由拉挤单元6的成形壁46界定。在垂直于粗挤出物41的移动方向54的图6至8的截面中，粗挤出物41的整个外侧51靠置在成形壁46上，使得存在闭合的拉挤通道9。在拉挤通道9的小横截面形状的情况下，特别是在直径小于1mm的端部区域中，纤维45和基质44的材料公差可导致堵塞和阻塞，使得拉挤单元6不再起作用，即，加工单元5不再可以生产挤出物40。可用于粗挤出物41的横截面面积由闭合的拉挤通道9限制，并且局部增加粗挤出物41的横截面面积以防止堵塞在结构上是不可能的。由于拉挤通道9的闭合形式，粗挤出物41的压力很高并且当粗挤出物41移动通过拉挤通道9时由于横截面面积减小而急剧增加。
图9至13示出了根据本发明的加工单元5的拉挤单元6的第一设计示例。为了简单起见，未示出必要的功能部件，例如第一加热装置或第一冷却装置。在成形壁46上构造有(未示出的)加热装置，所述加热装置允许粗挤出物41由加热的成形壁46加热，使得在拉挤单元6中拉挤期间基质44可以变形并且纤维45可以可选地与基质44材料地结合。使粗挤出物41变形并且优选地使纤维45与基质44材料地结合的过程步骤因此在拉挤单元6中执行。大致U形的拉挤通道9是部分敞开的，使得在外侧51上，粗挤出物41在外侧51的第一部分52上与固定成形壁46靠置，并且在外侧51的第二部分53上，外侧51不与成形壁46接触，即仅与环境空气接触。由于外侧51的敞开的第二部分52，当粗挤出物41移动通过拉挤通道6时，粗挤出物41的压力非常小并且基本恒定。
在垂直于粗挤出物41的移动方向54的图11至13的截面中，特别是在粗挤出物41的移动方向54上固定的三个成形壁46彼此垂直，并且两个成形壁46在该截面中彼此平行地对准。拉挤通道9中的粗挤出物41具有宽度42和厚度43。在该截面中彼此平行对准的成形壁46也在粗挤出物41的移动方向54上朝向彼此圆锥形地渐缩(图9)，使得当粗挤出物41移动通过拉挤通道9时宽度42减小并且厚度43增加(图11至13)。即使在该截面中彼此平行对准的两个成形壁之间的拉挤通道9的端部区域中存在小于宽度42，例如0.5mm的距离，纤维45和基质44的材料公差46也不会导致粗挤出物41的堵塞，原因是考虑到材料公差，可变形的粗挤出物41可以移动到拉挤通道9的没有粗挤出物41的区域中；即，厚度43局部增加并且因此避免堵塞。因此，粗挤出物41的最大横截面面积可以显著增加，原因是拉挤通道9中的自由空间的尺寸设定成在材料公差的情况下需要的粗挤出物41的横截面面积的增加可用于防止堵塞。粗挤出物41的厚度43是粗挤出物41在拉挤通道9的开口方向上和/或在垂直于粗挤出物41的宽度42的方向上的延伸。粗挤出物41的宽度42是粗挤出物41在垂直于厚度的方向上的延伸和/或粗挤出物41在两个成形壁46之间的延伸。
由于三个成形壁4是固定的，因此粗挤出物41与三个成形壁46之间的相对移动速度对应于粗挤出物41的移动速度。在粗挤出物41上施加拉伸力F1和F2的未示出的张紧装置，特别是张紧辊设置在拉挤单元6的起点和终点处，使得拉挤单元6中的粗挤出物41具有拉伸力。拉伸力F1小于拉伸力F2，使得粗挤出物41在粗挤出物41中的拉伸力，特别是粗挤出物41的纤维45中的拉伸力的作用下移动通过拉挤通道9。张紧装置，特别是张紧辊额外地用作偏转装置，特别是偏转辊，使得粗挤出物41在被引入拉挤通道9中之前和在从拉挤通道9排出之后被偏转，并且粗挤出物41在引入之前以角α1定向并且在排出之后以角α2定向。角α1和α2小于90°，使得在引入和排出时粗挤出物41在拉挤通道9中不平行于移动方向54对准，而是成锐角地对准。为此目的，当引入和排出粗挤出物41时，偏转装置向该粗挤出物施加横向力FQ。横向力FQ是角α1和α2的函数。
图14和15示出了根据本发明的加工单元5的拉挤单元6的第二设计示例。在下文中，仅描述与图9至13中的第一设计示例的区别。辊55设置在部分敞开的拉挤通道9的端部区域处。辊55安装成可围绕旋转轴线62旋转，并且作为辊55的表面的径向外侧63靠置在粗挤出物41的外侧51的第二部分53上并使第二部分53变形。因此，在拉挤通道9的具有辊55的此端部区域处，存在闭合的拉挤通道9。辊55的轴线(未示出)由作为弹簧57的弹性元件56以按压力压靠外侧51的第二部分53，使得径向外侧63以按压力靠置在粗挤出物41的外侧51的第二部分53上。此外，辊55的轴线安装在垂直于移动方向54的方向上，使得靠置在粗挤出物41上的作为第一成形壁47的辊55的径向外侧63改变了到作为第二成形壁48的相对成形壁46的距离50。由此也改变了横截面面积。因此，辊55还形成作为移动成形壁46的移动壁49。辊55的轴向延伸略小于粗挤出物41的宽度42或在该截面中平行对准的成形壁46之间的距离，使得辊55部分地设置在拉挤通道9中。因此，可以通过作为辊55的平移运动的移动来吸收特别是由于材料公差导致的粗挤出物9的横截面面积的变化，而没有粗挤出物9的堵塞的风险。由于辊55围绕旋转轴线的旋转运动，由辊55的径向外侧63形成的第一成形壁47跟随粗挤出物41的平移运动，使得在辊55的旋转径向外侧63与粗挤出物41的外侧51的第二部分53之间基本上没有相对移动速度。
图16和19示出了根据本发明的加工单元5的拉挤单元6的第三设计示例。在下文中，仅描述与图9至13中的第一设计示例的区别。拉挤通道9由三个辊55的径向外侧63形成。因此，径向外侧63具有大致U形的凹表面59。拉挤通道9且因此粗挤出物41的宽度42从图17中所示的第一辊55减小到图19中所示的第三辊55，并且图18中所示的辊55具有在第一辊与第三辊55之间的中间宽度42。由于辊55的旋转运动，在辊55的径向外侧63与粗挤出物41之间基本上没有相对移动速度。用未示出的加热装置加热的粗挤出物41在三个辊55的拉挤通道9的三个截面处变形。辊55还设置有另一个可选的加热装置，特别是电阻加热装置，使得可以加热基质44以便与纤维45可选地材料结合。
图20示出了根据本发明的加工单元5的拉挤单元6的第四设计示例。在下文中，仅描述与图16至19中的第三设计示例的区别。拉挤通道9的三个截面由两个辊55界定。相应截面中的两个辊55的径向外侧63是相同的，并且对应于图16至19中所示的第三设计示例中的径向外侧。大致U形的凹径向外侧63通常在相应的截面中界定拉挤通道9的一半。相应截面中的两个辊55的径向外侧63通常在大致U形的凹部之外彼此叠置。相应截面中的辊55的轴线不能在垂直于粗挤出物41的移动方向54的空间中移动，使得此辊55形成第二成形壁48。相应截面中的作为第一成形壁47的另一辊55由作为弹簧57的弹性元件56压靠形成第二成形壁48的辊55。作为第一成形壁47的另一辊55的轴线安装成可在垂直于粗挤出物41的移动方向54的移动方向上移动，使得作为第一成形壁47的辊55也形成移动壁49，原因是相应截面中的两个辊55之间的距离可以改变。当截面的两个辊55之间的距离增加时，考虑到材料公差，粗挤出物41的横截面面积增加以避免粗挤出物41的堵塞。
图21至24示出了大致U形或V形拉挤通道9的固定成形壁46的不同横截面形状。图22以虚线示出了覆盖壁61和粗挤出物41。粗挤出物41与覆盖壁61相距较大的距离，使得即使在材料公差很大且粗挤出物41的横截面面积增加很多的情况下，粗挤出物41也不会与覆盖壁61接触，并且在图22中也有部分敞开的拉挤通道9。在初始设置期间，覆盖壁61允许粗挤出物41和/或纤维45与基质44更容易地放入拉挤通道9中，并且部分敞开的拉挤通道9免受来自外部的污染和机械影响。
图25和图26示出了辊55的径向外侧63的凹表面59的示例。拉挤通道9的凹部在图25中为大致U形的并且在图26中为大致V形的。
图27和图28示出了辊55的径向外侧63的凸表面58的示例。在图27中，凸表面58为大致U形的，并且在图28中其为大致V形的。图27和28中所示的辊55允许例如在图14和15中所示的设计示例中的粗挤出物41的外侧51的第二部分53的变形。
图29和30示出了在引入拉挤通道9中之前的作为粗挤出物41的基质44和纤维45的构造的两个示例。基质44和纤维45是柔性的并且在辊22上卷起。图29示出了具有大致矩形的横截面的条带，其中纤维45由基质44围绕。在图30中，基质44被分成几个股状片，纤维45设置在所述股状片之间和周围。
总而言之，显著的优点与根据本发明的用于生产挤出物40的方法和根据本发明的加工单元5相关联。粗挤出物41在部分敞开的拉挤通道9中和/或在具有可变横截面面积的拉挤通道9中的拉挤允许粗挤出物41的安全和可靠的拉挤，即使在0.5mm范围内的小直径的情况下，而没有拉挤通道9中的粗挤出物41的堵塞的风险。材料公差可暂时导致粗挤出物41的横截面面积的增加，并且该增加可以通过向外移动外侧51的第二部分53和/或增加第一成形壁47与第二成形壁48之间的距离来实现。

Claims (15)

1.一种用于生产优选股状挤出物(40)的方法，所述方法包括以下步骤：
-将可硬化基质(44)和纤维(45)或粗挤出物(41)引入拉挤单元(6)中，
-在所述拉挤单元(6)中使所述粗挤出物(41)变形，其中在所述粗挤出物(41)移动通过所述拉挤单元(6)的拉挤通道(9)期间，所述粗挤出物(41)的外侧(51)靠置在所述拉挤单元(6)的至少一个成形壁(46)上，
-将变形的粗挤出物(41)从所述拉挤单元(6)排出，
-将从所述拉挤单元(6)排出的粗挤出物(41)引入挤出单元(7)中，
-在所述挤出单元(7)中使所述粗挤出物(41)变形，并且将已再成形以形成所述挤出物(40)的粗挤出物(41)从所述挤出单元(7)的开口(60)排出，
其特征在于
在垂直于所述粗挤出物(41)在所述拉挤通道(9)中的移动方向(54)的通过所述粗挤出物(41)的截面中，所述粗挤出物(41)的外侧(51)的第一部分(52)在移动通过所述拉挤单元(6)期间靠置在所述拉挤单元(6)的至少一个成形壁(46)上，并且所述粗挤出物(41)的外侧(51)的第二部分(53)不与所述至少一个成形壁(46)接触，并且/或者，
在垂直于所述粗挤出物(41)在所述拉挤通道(9)中的移动方向(54)的通过所述粗挤出物(41)的截面中，所述粗挤出物(41)的外侧(51)在移动通过所述拉挤单元(6)期间靠置在所述拉挤单元(6)的至少一个成形壁(46)上，并且第一成形壁(47)与第二成形壁(48)之间的距离(50)垂直于所述粗挤出物(41)在所述拉挤通道(9)中的移动方向(54)改变，使得在所述拉挤通道(9)中在所述第一成形壁(47)与所述第二成形壁(48)之间的可用于所述粗挤出物(41)的横截面面积改变。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
在所述粗挤出物(41)的外侧(51)的第二部分(53)上，所述粗挤出物(41)仅与环境空气或工艺气体接触。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
所述至少一个成形壁(46)特别是在平行于所述粗挤出物(41)的移动方向(54)的移动方向上是固定的，使得由于所述粗挤出物(41)移动通过所述拉挤单元(6)，所述粗挤出物(41)相对于所述至少一个成形壁(46)执行相对移动。
4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
作为移动壁(49)，所述至少一个成形壁(46)
至少部分地，特别是完全地跟随所述粗挤出物(41)通过所述拉挤单元(6)的移动，使得
所述粗挤出物(41)的移动速度与所述至少一个移动壁(49)的移动速度之间的相对移动速度小于所述粗挤出物(41)通过所述拉挤单元(6)的移动速度，并且所述粗挤出物(41)的移动速度和所述至少一个移动壁(49)的移动速度特别地大致相等。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于
所述至少一个壁(46)构造为至少一个辊(55)和/或通过机构移动的至少一个模具的移动壁(49)。
6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
所述第一成形壁(47)和/或所述第二成形壁(48)特别地在垂直于所述粗挤出物(41)的移动方向(54)的按压力方向上用按压力按压到所述粗挤出物(41)的外侧(51)上，使得所述第一成形壁(47)和/或所述第二成形壁(48)在垂直于所述粗挤出物(41)的移动方向(54)的移动方向上移动。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于
所述第一成形壁(47)和/或所述第二成形壁(48)借助于致动器，特别是电动马达或可移动活塞，和/或弹性元件(56)，特别是弹簧(57)，按压到所述粗挤出物(41)的外侧(51)上。
8.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
所述第一成形壁(47)和/或所述第二成形壁(48)由辊(55)形成，并且所述辊(55)在垂直于所述粗挤出物(41)的移动方向(54)的移动方向上移动。
9.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
由所述至少一个成形壁(46)界定的所述拉挤通道(9)在所述粗挤出物(41)的移动方向(54)上是圆锥形的，使得在所述粗挤出物(41)在所述拉挤单元(6)中变形期间，所述粗挤出物(41)的宽度(42)减小并且所述粗挤出物(41)的厚度(43)增加。
10.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
所述纤维(45)在所述拉挤单元(6)中，特别是在所述拉挤通道(9)中与所述可硬化基质(44)材料地结合。
11.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于
在所述粗挤出物(41)移动通过所述拉挤单元(6)的拉挤通道(9)期间，所述纤维(45)和优选地所述可硬化基质(44)通过拉伸力受到应力。
12.根据权利要求4至11中的任一项或多项所述的方法，
其特征在于，
所述至少一个壁(46)包括作为移动壁(49)的凹和/或凸表面(58、59)，并且所述移动壁(49)的凹和/或凸表面(58、59)靠置在所述粗挤出物(41)上，使得将互补的几何形状加工到所述粗挤出物(41)的外侧(51)中。
13.根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，
其特征在于，
通过以下步骤用至少一个加强结构(1)加强现有的基础结构(4)以形成支撑结构(3)：生产所述至少一个加强结构(1)；将所述至少一个加强结构(1)连接到所述基础结构(4)，使得所述至少一个加强结构(1)在连接位置连接到所述基础结构(4)，并且所述基础结构(4)与所述至少一个加强结构(1)一起形成所述支撑结构(3)，其中所述至少一个加强结构(1)，特别是所有加强结构(1)由具有纤维(45)和基质(44)的复合材料通过拉挤和/或挤出制成，并且拉挤单元(6)和/或挤出单元(7)和/或加工单元(5)在空间中移动，使得在拉挤和/或挤出之后，所述至少一个加强结构(1)，特别是所有加强结构(1)在所需的连接位置处相应地拉挤和/或挤出到所述基础结构(4)上，并且使用根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法生产作为挤出物(40)的所述加强结构(1)。
14.一种加工单元(5)，包括：
-具有拉挤通道(9)的拉挤单元(6)，并且所述拉挤通道(9)由至少一个成形壁(46)界定，
-挤出单元(7)，所述挤出单元具有挤出通道(15)和用于从所述挤出通道(15)排出挤出物(40)的开口(60)，
-输送装置(12)，所述输送装置用于将来自所述拉挤单元(6)的粗挤出物(41)输送到所述挤出单元(7)中，
其特征在于，
所述拉挤通道(9)部分敞开。
15.根据权利要求14所述的加工单元，
其特征在于，
所述拉挤通道(9)的横截面至少部分地为大致U形或V形。
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