DE10060379A1 - Verfahren zur Herstellung von multidirektionalen Faden- oder Fasergelegen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von multidirektionalen Faden- oder Fasergelegen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von multidirektionalen Faden- oder Fasergelegen, insbesondere für die Verstärkung dreidimensionaler, dünnwandiger Werkstücke aus Kunststoffen oder Harzen, wobei eine Zahl endloser Fäden oder Faserstränge einander kreuzend übereinander auf einem Ablegegrund gelegt und anschließend miteinander verbunden werden. Mit dem Ziel, die Herstellung der Fadengelege zu rationalisieren und Fadengelege mit verringertem Aufwand und mit besser variierbaren Festigkeitseigenschaften für dreidimensionale, dünnwandige Gegenstände einsetzbar zu gestalten, wird das Verfahren so verändert, dass auf dem Ablegegrund (10) und/oder auf vorher gelegten Fadenschichten, in Verbindung mit dem Ablegevorgang für die Ausbildung einer Schicht, Fäden fixierende Mittel in die Ablegezone eingebracht und/oder dort aktiviert werden und dass die Fäden und/oder Faserstränge in einer Schicht einzeln oder in Gruppen zyklisch, wellen- und/oder schlingenförmig, fortschreitend, entlang unterschiedlich wählbar gerichteter Bahnen, spannungsfrei auf dem Ablegegrund und/oder auf vorher gelegten Fadenschichten abgelegt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von multidirektionalen Faden- oder Fasergelegen, insbesondere für die Verstärkung dreidimen­ sionaler, dünnwandiger Werkstücke aus Kunststoffen oder Harzen, wobei eine Zahl endloser Fäden oder Faserstränge einander kreuzend überein­ ander auf einem Ablegegrund abgelegt und anschließend miteinander verbunden werden.
Eine Anordnung und ein Verfahren zur Herstellung multiaxialer (auch multidirektionaler) Faden- oder Fasergelege ist u. a. durch die US-Patent­ schrift 3,761,345 bekannt geworden. Bei diesem Verfahren werden über zwei kontinuierlich bewegbare Transportketten mit Haken, in Zick-Zack- Lagen endlose Fadenscharen in wechselnden Richtungen geführt und eingehangen. Die einzelnen Zick-Zack-Lagen bestehen aus zwischen den Transportketten überwiegend gestreckten Fadenscharen, die auf unter­ schiedliche Winkel zu den Transportketten ausgerichtet sind.
Die Legeanordnungen für unterschiedliche Winkel sind entlang der Trans­ portketten hintereinander angeordnet. Auf eine der zuerst vorgelegten Fadenlagen mit gestreckten Fadenscharen können auch Faden- oder Faserschichten mittels umlaufend rotierender Fadenführer aufgebracht werden. Die durch die umlaufend rotierenden Fadenführer (auch Um­ lauffadenführer genannt) zyklisch und lose aufgelegten schlingenförmigen Fadenlagen werden von einer weiteren, später gelegten und deswegen darüberliegenden Schicht aus gestreckten Fäden eingeschlossen. Auch diese Schicht ist in Zick-Zack-Form zwischen den Haken der genannten Transportketten gespannt.
Das so gebildete Fadengelege wird unmittelbar nach seiner Vollendung - dem Bewegungsrythmus der Transportketten angepasst - zunächst durch sog. Nadelvorgänge verdichtet und anschließend nach Art einer Ketten­ wirkmaschine durch eine Vielzahl von Maschenstäbchen derart mitein­ ander verwirkt, dass das Fadengelege bis zu seiner Weiterverarbeitung stabilisiert bleibt.
Ein derartiges Fadengelege ist als Halbzeug für großflächige, wenig gekrümmte oder verformbare Teile vorgesehen. Es wird mit Kunstharz oder mit geeigneten Kunststoffen getränkt und gemeinsam mit diesen zu dem gewünschten Werkstück verarbeitet. Die auf diese Weise hergestell­ ten, plattenförmigen Teile sind für großflächige Teile wie Flugzeugrümpfe, Schiffsplanken u. ä. geeignet. Solche Teile haben bei einer geringen Masse eine extreme Festigkeit.
Als Nachteil ist zu vermerken, dass derartige Halbzeuge wegen der ge­ streckten Lage und der extrem hohen Festigkeit der Fadenscharen eine Verformung nach Art des Tiefziehens selbst mit geringen Tiefen und größeren Radien nicht zulassen.
Ein ähnliches Verfahren zur Herstellung multiaxialer Fadengelege ist u. a. durch die DE 197 26 831 A1 bekannt geworden. Bei dieser Anordnung werden - ähnlich wie vorn beschrieben - Fadenschichten mit paralleler und gestreckter Ausrichtung der Einzelfäden in jeweils einer Schicht zwischen den beiden Transportketten aufgespannt und geführt. Auch in diesem Fall werden die Einzelfäden der verschiedenen Fadenscharen und Fadenschichten mit hoher Spannung zwischen den Transportketten gehal­ ten und der Wirkstelle einer Kettenwirkmaschine zugeführt.
Alle übereinander ausgebildeten Schichten werden durch die Nadeln der Wirkbarre einer Kettenwirkmaschine durchdrungen und mittels Maschen­ verbund in der vorgelegten Ausrichtung aneinander gehalten. Als be­ sonderer Nachteil dieser Anordnung ist der extrem große Platzbedarf für die Legeanordnungen hinter der Kettenwirkmaschine zu bewerten.
Die an den Haken der Transportketten wirkenden Zugkräfte durch die einzelnen Fadensysteme erreichen bei den üblichen Gelegebreiten solche Größenordnungen, dass sich die Haken verformen. Eine gleichmäßige Spannung der Einzelfäden ist dann nicht mehr gewährleistet.
Das auf dieser Anlage hergestellte Fadengelege ist nicht für das Ver­ stärken von dreidimensionalen, dünnwandigen, und meist unregelmäßig profilierten Werkstücken einsetzbar. Die gleichmäßig gespannten, sehr fest miteinander verbundenen und sehr stabilen Einzelfäden fassen sich nicht faltenfrei über derartige Werkstücke und deren Herstellungsformen legen oder gar Tiefziehen. Das Anpassen an diese Formen erfordert ein hohes Maß an Handarbeit. Dieses Verfahren ist damit für die rationelle Gestaltung großer Serien von dreidimensionalen dünnwandigen Teilen nicht geeignet.
Durch die DE 30 03 666 A1 wurde ein Verfahren aufgezeigt, mit dem einzelne, unterschiedlich geformte Fadengelege mit unterschiedlicher Ausrichtung der Armierungsfäden hergestellt werden können. Auf einer Platte mit erheblichen Abmessungen und einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Bohrungen werden entlang der Konturen eines herzustellenden Halbzeuges Haltestifte eingebracht. Ein in alle Richtungen bewegbarer Fadenführer legt unterschiedlich ausgerichtete Fadengruppen über die gewünschte Fläche und um die genannten Stifte herum zu einem mehr­ schichtigen Fadengelege. Dieses Fadengelege wird anschließend für den Weitertransport fixiert und von den genannten Stiften abgehoben.
Die Verwendung derartiger Fadengelege für die Stabilisierung dreidimen­ sionaler, dünnwandiger Teile ist - ebenso wie in den vorgenannten Fällen nicht möglich, weil sich die einzelnen gestreckten Fäden des Fadengele­ ges nicht oder nur sehr ungenügend in eine andere räumliche Form bringen lassen. Auch hier ist das Anbringen von Falten oder keilförmigen Ausschnitten, die die Form bzw. die Festigkeit des Werkstückes nachteilig beeinflussen, unvermeidbar. Eine Verfomung nach der Art des Tiefziehens ist völlig ausgeschlossen.
In dem gleichen Dokument wird auch vorgeschlagen, gewölbte Fadenla­ gen herzustellen. In diesem Fall werden die genannten Stifte auf einer gewölbten Fläche angeordnet, so dass die dann aufgebrachten Fadenla­ gen eben diese gewölbte Form annehmen und dann später auch dreidi­ mensionale dünnwandige Werkstücke aus Kunststoff oder Harz verstärken können, ohne dass es zu einer unerwünschten Faltenbildung kommt. Auch diese Art der Herstellung von Fadengelegen zur Verstärkung dreidi­ mensional geformter Werkstücke ist für viele Einsatzzwecke ungeeignet.
Die Produktivität bei der Herstellung dieser Fadengelege ist wegen des Einsatzes nur eines einzigen Fadenführers äußerst gering. Die Herstel­ lung von großen Stückzahlen ist mit einem zu hohen Aufwand verbunden. Nachteilig ist weiterhin, dass für jedes Werkstück unterschiedliche Grund­ platten vorzusehen sind, in denen die Stifte zur Führung des Fadengele­ ges eingebracht werden können. Die Halbzeuge sind regelmäßig nur für einen ganz bestimmten Zweck einsetzbar. Weiterführende Tiefziehvorgän­ ge sind auch mit einem solchen Fadengelege nicht möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Her­ stellung multidirektionaler Fadengelege vorzuschlagen, das vorzugs­ weise zu einem Halbzeug führt, das mit einfachen technischen Mitteln in einer vorgegebenen, ggf. gewölbten Ebene (Ablegegrund) mit vorgegebe­ nen Konturen hergestellt oder nach einem Zuschnittvorgang in jede belie­ bige dreidimensionale Form - vorzugsweise durch eine Art Tiefziehvor­ gang - gebracht werden kann. Die dabei entstehenden Verstärkungs­ eigenschaften sind auch nach dem Verformungsvorgang in multidirek­ tionaler Form gewährleistet. Die damit hergestellten Teile sollen möglichst dünnwandig ausgestaltbar sein und eine hohe Festigkeit in allen Richtun­ gen gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte nach Anspruch 1 gelöst. Das Ablegen der Fäden und/oder Faserstränge in räumlich begrenzten, in sich fortschreitend geschlossenen Figuren, die sich mehr oder weniger regelmäßig wiederholen und gegenseitig kreuzen, gestattet es, die dreidi­ mensionale Form nahezu beliebig zu gestalten. Das so erzeugte Faden­ gelege kann in folgenden Arbeitsgängen gemeinsam mit Kunststoffen oder Harzen räumlich verformt werden, ohne dass die Fäden oder Faser­ stränge reißen. Die in einem noch nicht ausgehärteten Kunststoff oder Harz noch nicht fest aneinander haftenden, zyklisch gelegten Faden- oder Faserabschnitte sind während des Verformungsvorganges gegeneinander verschiebbar ohne dass die Grundstruktur der Verstärkung wesentlich beeinträchtigt wird. Die gewünschte hohe Festigkeit entsteht nach dem endgültigen Aushärten des Kunststoffes oder des Harzes.
Man war bisher der Auffassung, dass man extrem große Kräfte nur dann in einer bestimmten Richtung übertragen könne, wenn ein durchgehend gestreckter Faden oder Faserstrang aus Glas oder Kohlenstoff in das Harz oder den Kunststoff eingebunden ist. Die Erfindung baut jedoch darauf, dass jeder Faden, der im Kunststoff eingebunden ist, bereits nach geringer Länge die auf ihn wirkenden Kräfte über den Kunststoff oder das Harz auch auf angrenzende andere Fäden im Werkstoff des Werkstückes übertragen hat. Viele, auf die gleiche oder ähnliche Richtung ausgerichte­ te, in Zugrichtung hintereinander gestaffelten Fasern können große Kräfte bei geringer Dehnung aufnehmen, wenn die Harz oder Kunststoffschich­ ten zwischen den Fasern sehr dünn gehalten werden.
Das Verfahren nach Anspuch 1 ist auch für die Herstellung großflächiger, wenig strukturierter, wenig gekrümmter Teile zweckmäßig, weil bei Siche­ rung nahezu gleicher Festigkeitswerte der Herstellungsaufwand deutlich reduziert werden kann.
Der Platzbedarf einer Anlage für die Herstellung eines solchen Fadengele­ ges ist deutlich geringer als für herkömmliche Anlagen dieser Art. Mit der Arbeitsweise nach Anspruch 1 ist es auch möglich, die einzubrin­ genden Verstärkungen je nach den Erfordernissen weitgehend unter­ schiedlich zu gestalten. Auch die Kombination mit gestreckt verlegten Fadenschichten ist möglich. Die Fäden- und/oder Faserscharen können mit gleichbleibender, relativ niedriger Geschwindigkeit zugeführt werden und werden damit deutlich weniger belastet.
Die Verwendung von ebenen Zuschnitten und das Verformen des Halb­ zeuges zwischen den Begrenzungswänden eines Werkzeuges nach Anspruch 2 ermöglicht ein rationelles Herstellen auch großer Stückzahlen unterschiedlich geformter Werkstücke aus ein und demselben Halbzeug.
Die Modifizierung des Verfahrens nach Anspruch 3 eignet sich in be­ sonderer Weise für großflächige Werkstücke mit unregelmäßigen Kontu­ ren, mit größeren Öffnungen und mit unterschiedlich belasteten oder belastbaren Abschnitten.
Verwendet man als unteren Ablegegrund gemäß Anspruch 4 ein Faden­ gelege mit zwischen den Transportketten oder in Kettrichtung gespannten, vorzugsweise dünnen Fäden begrenzter oder später begrenzbarer Festig­ keit, kann der Transport vom Fadenleger zu der Maschine, die das Fa­ dengelege verdichten und fixieren soll, zuverlässig und kontinuierlich gewährleistet werden. Die Festigkeit der hierfür verwendbaren Fäden sollte so gewählt werden, dass sie einerseits ihrer Tragefunktion als Ablegegrund gerecht werden und dass sie andererseits bei einem Verfor­ mungsvorgang, der meist bei höheren Temperaturen stattfindet, platzen oder sich verformen. Auf diese Weise behindern sie den Verformungs­ prozess nicht.
Die Lagesicherung der bogen- oder schlingenförmigen Fäden oder Faser­ stränge auf dem Ablegegrund oder auf vorher gelegten Schichten wäh­ rend des Legevorganges mit klebefähigen Stoffen - nach Anspruch 5 - führt zu einem qualitativ hochwertigen Werkstück.
Die Verwendung von sog. Schmelzfasern oder eingebrachten Partikeln aus leicht schmelzbaren Stoffen - nach Anspruch 6 - erlaubt den Verzicht auf Sprühanordnungen im Bereich bewegter Maschinenteile (Lieferwerk und umlaufende Fadenführer). Heizvorrichtungen behindern mechanisch bewegte Teile weniger als Sprühvorrichtungen für aushärtbare, flüssige Partikel.
Die in Anspruch 7 definierte Größe der zyklischen Legungsbilder ist in der Mehrzahl der Anwendungsfälle ausreichend zur Sicherung der erforderli­ chen Festigkeit. Zum Einen ermöglichen sie das konturengetreue Gestal­ ten der Fadengelege in drei Dimensionen an sich. Zum Anderen tragen sie zur Erhaltung der gelegten Form der Legungsbilder auf ihrer Unterlage unter Berücksichtigung der Eigenschaft der Fäden, dass diese sich im spannungslosen Zustand strecken, bei. Schließlich erlauben solche Grö­ ßenverhältnisse der Legungsbilder auch die nötige Verformbarkeit des Fadengeleges.
Werden die Fäden und/oder Faserstränge - nach Anspruch 8 - vor dem Ablegen in Schlingen- oder Wellenform texturiert, kann man mit zusätzlich reduziertem Vorrichtungsaufwand für viele Einsatzfälle die notwendige multiaxiale Struktur des Fadengeleges sichern. Auf diese Weise lassen sich auch kleinere Bögen der Fäden realisieren.
Das Aufbringen der Fadengelege mit den Verfahrensschritten nach An­ spruch 9 ermöglicht es, Fadengelege mit geringsten technischen Aufwen­ dungen hinsichtlich der Vorrichtungen und auf kleinstem Raum herzustel­ len. Die Festigkeitseigenschaften dieser Fadengelege sind nahezu gleich­ wertig denen, die auf herkömmlichen Multiaxialmaschinen mit gestreckten Fäden oder Fasersträngen in jeder Schicht erreicht wurden. Halbzeuge dieser neuen Art lassen sich auch und mit besonderen Vorteilen für wenig verformbare ebene Platten für Schiffsplanken, Propeller oder Karosserie­ teile von Flugzeugen oder Fahrzeugen verwenden.
Die Art und Weise der Legung nach Anspruch 10 gestattet es, z. B. in Karosserieteilen, beliebige Ausnehmungen in dem Fadengelege vor­ zusehen und somit die Verstärkung der effektiven Fläche nach Form und Größe anzupassen. Die Verwendung von Lieferwerken im Bereich der Fadenleger gestattet eine Ablage der Faserstränge oder Fäden mit einer hohen Präzision auch dann, wenn die gesamte Anlage aus irgendwelchen Gründen diskontinuierlich arbeitet.
Eine zuverlässige Ausrichtung der Fäden auf ihrer Unterlage gewährleistet man durch den Einsatz von Lieferwerken nach Anspruch 11.
Fügt man in die Fäden oder Faserstränge auch schmelzfähige Fasern ein, kann man mit den Verfahrensschritten nach Anspruch 12 das Halbzeug in der Herstellungsebene auf einfache Weise kalibrieren und verdichten. Das so aus dem Fadengelege hergestellte Flächengebilde bzw. Halbzeug ist für Zuschneide- und Transportvorgänge ausreichend stabilisiert und kann beim Zusammenwirken mit der Form des Spritzwerkzeuges zu­ verlässig gehandhabt werden.
Die Art der Verfestigung nach den Arbeitsschritten gemäß Anspruch 13 macht es möglich, eine hohe Stabilität der vorläufigen Fixierung des Halbzeuges bei Transport und Zuschnitt zu gewährleisten. Die elastischen Fäden des Gewirkes müssen beim Tiefziehvorgang nicht unbedingt zer­ platzen. Das elastische Gewirke folgt im erheblichen Maß dem Verfor­ mungsvorgang des Halbzeuges. Nur bei extremer Verformung werden einzelne Fäden des Gewirkes platzen ohne den gleichmäßigen Aufbau der Verstärkung zu beeinträchtigen.
Das Fadengelege nach Anspruch 14 ermöglicht es auch innerhalb eines Teiles oder eines Werkstückes unterschiedliche Grade der Verstärkung entsprechend dem Einsatzzweck der Werkstücke vorzusehen. Zur Auto­ matisierung eines nachfolgenden Zuschnittes kann man das großflächig hergestellte Fadengelege vorzugsweise nach dem Verdichten und Fixieren in Längsstreifen trennen und dadurch den Zuschneideprozess rationalisie­ ren.
Die Ausführung nach Anspruch 15 modifiziert die Gestaltung des Verfah­ rens nach Anspruch 14 für ausgewählte Einsatzzwecke.
Benötigt man eine hohe Festigkeit auch in den Randbereichen eines Werkstückes, empfiehlt sich die Vorgehensweise nach Anspruch 16.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazu gehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Grundform eines Fadengeleges mit einer Vielzahl einander überlappender Schlingen und eine vereinfachte Darstellung des Legers und der Legezone in einer Seiten­ ansicht,
Fig. 2a, b, c Grundformen der Schlingen und Wellengelege,
Fig. 3a bis f unterschiedliche Schlingenlegeformen und Winkelorientie­ rungen,
Fig. 4 das Prinzip einer Schlingenlegung mit sich spiralförmig verlagernden Bahnen und eine Darstellung der damit er­ zeugten unterschiedlichen Schichtdicken,
Fig. 5 ein grobes Schema einer ersten Anlage für die Herstellung eines Fadengeleges in zwei Ansichten, wobei der Able­ gegrund von einer Schar endloser Kettfäden gebildet ist,
Fig. 6 eine Anlage ähnlich der Anlage nach Fig. 5, bei der der Ablegegrund durch zick-zack-förmig zwischen Transport­ ketten gelegte Schussfadenscharen gebildet ist,
Fig. 7 eine Darstellung eines Werkstückes mit unterschiedlichen Verstärkungsbereichen und unregelmäßigen Konturen
Fig. 8 ein nach dem Legevorgang tiefgezogenes, schalenförmi­ ges Werkstück,
Fig. 9 ein kappenförmiges Werkstück mit unterschiedlich ver­ stärkten Bereichen,
Fig. 10 ein mehrschichtiges, unregelmäßiges Fadengelege im Schnitt,
Fig. 11 ein einschichtiges Fadengelege mit einer Deckschicht aus Schnitzeln,
Fig. 12 ein einschichtiges Fadengelege mit umgeschlagenen Rän­ dern,
Fig. 13 ein auf einem dreidimensional gewölbten Ablegegrund aufgelegtes Fadengelege und
Fig. 14 vier unterschiedliche Fadengelege, die sich aus unter­ schiedlichen Wellengelegen zusammensetzen.
Das in Fig. 1 gezeigte Fadengelege 1 wird mittels umlaufendem Faden­ führer gelegt. Dem umlaufenden Fadenführer 422 sind ein Lieferwerk 423 und ein entsprechender Antrieb 424 zugeordnet. Dieser umlaufende Fadenführer 422 wird von oben nach unten in mäanderförmigen Bahnen 20 geführt und legt durch die Überlagerung dieser unterschiedlichen Bewegungen zyklisch Fadenschlingen auf dem Ablegegrund 10 ab, die einander überlappen und erzeugt in der Summe ein Fadengelege 1 unter­ schiedlicher Dichte und Dicke.
Die so erzeugten Fadenlagen und Schichten 11 werden in einem folgen­ den Arbeitsgang mit Kunststoff oder Harz getränkt und härten anschlie­ ßend meist unter Druck in einer Form zu einem festen Gebilde aus. Solange der Kunststoff oder das Harz noch in einem wachsförmigen Zustand verformbar ist, kann man dieses Fadengelege, dessen Schlingen und Lagen gegeneinander verschiebbar sind, auch durch einen Präge- oder Gießvorgang nach dem Prinzip des Tiefziehens in dreidimensionale dünnwandige Teile einformen. Die im Werkstück eingefügten schlingenför­ migen Fasern oder Fäden geben dem Werkstück auch bei sehr kleinen Querschnitten eine sehr hohe Festigkeit. Falten oder Einkerbungen in dem Fadengelege sind bei der Umformung in drei Dimensionen nicht erforderlich.
Mögliche Grundbestandteile einer Legung sind in den einzelnen Bildern a), b) und c) der Fig. 2 dargestellt. Im Bild a) der Fig. 2 ist eine Schlingen­ legung dargestellt, bei der sich der Umlauffadenführer 422 als Einheit entlang der Bahn 20 bewegt. Ein einzelner Zyklus einer solchen Schlin­ genlegung ist links durch eine stärker gezeichnete Schlinge 21 angezeigt. Das Bild b) dieser Fig. 2 zeigt ein Wellengelege 31, 32 mit zwei unter­ schiedlich quer zur Arbeitsrichtung changierend gesteuerten Fadenfüh­ rern, deren Zyklen unterschiedlich und ggf. in sich variabel sein können. Durch eine entsprechende, gegenseitig versetzte Anordnung der Faden­ führer und ihrer Bahnen 310, 320 kann man unterschiedlich dicke und gerichtete Schichten erzeugen. Die Bahnen dieser Wellengelege verlaufen entweder parallel zur Arbeitsrichtung X oder in einem dazu geneigten Winkel.
Das Bild c) zeigt eine Kombination von wellenförmigen Gelegen 33, 35, 36, deren Bahnrichtungen sowohl in Schuss-Y als auch in Arbeitsrichtung X ausgerichtet sein kann. Die Wellengelege 33 verlaufen überwiegend in Arbeitsrichtung X, während die Wellengelege 35, 36 überwiegend entlang von Bahnen geführt werden, die sich etwa in Schussrichtung Y erstrecken.
Die Fig. 3 zeigt in den Bildern a bis f unterschiedliche Varianten von Schlingenlegungen. In diesem Fall führt der Umlauffadenführer ovale Umlaufbewegungen aus. Die längere Achse des Ovals kann auf unter­ schiedliche Weise zur Bewegungsbahn 20 des Fadenführers als Einheit ausgerichtet sein. Die jeweilige Ausrichtung der Winkelorientierung wird bestimmt durch die voraussichtliche künftige Belastungsrichtung des Fadengeleges 1 bzw. des später daraus hergestellten Werkstückes.
Die Fig. 4 zeigt im Bild a) die Gestaltung der Bahn 20' eines ovalen Schlingengeleges 2'. Die Bahn 20' ist hier spiralförmig angeordnet und verlagert sich in eine vorgegebene wählbare Richtung Z.
Im Bild b) der Fig. 4 ist gezeigt, wie bei dieser Anordnung unterschiedliche Dicken d1, d2 des Fadengeleges entstehen. Durch eine entsprechende Steuerung der Verlagerung kann man Werkstücke mit Rippenstrukturen in einer oder mehreren Richtungen auf einem Ablegegrund 10 herstellen.
Fig. 5 zeigt stark schematisiert eine Anlage zur Herstellung von Fadenge­ legen 1, die überwiegend als Bahn gleicher Breite entsteht. Den unteren Ablegegrund 10 bildet eine Kettfadenschar 101, die von einem Kettbaum 7 gesteuert unter Erhaltung einer entsprechenden Spannung abgezogen wird und im Bereich der Wirkstelle einer Kettenwirkmaschine 9 gemein­ sam mit dem zwischenzeitlich gebildeten Fadengelege 1 verfestigt wird.
An Stelle der Kettenwirkmaschine 9 kann jede andere Verfestigungsein­ heit angebracht werden, die geeignet ist, das Fadengelege 1 in der vor­ gelegten Form so lange zu fixieren, bis es nach weiteren Arbeitsgängen gemeinsam mit dem Kunststoff oder Harz in die gewünschte Form ge­ bracht werden kann.
Dem Kettbaum 7 ist unmittelbar ein schwingender Fadenleger 51 nach­ geordnet, der auf die gespannten Kettfäden 101 wellenförmige Fadenla­ gen ablegt. Der Mehrfachfadenführer 511 ist beiderseits des Arbeits­ bereiches auf Schwinghebeln 512, 513 gelagert. Unterhalb dieses Faden­ legers 51 befindet sich ein umlaufendes Transportband 8 mit einer Viel­ zahl von Nadeln an seinem Umfang. Diese Nadeln durchgreifen die Gas­ sen zwischen den einzelnen Kettfäden (101) und sichern die wellenförmig abgelegten Fadenlagen. Haben diese Fadenlagen ihre stabile Lage er­ reicht, werden die Nadeln nach unten aus der Schar der Kettfäden 101 bewegt.
Eine von einem Sprühbalken 61 in feinsten Partikeln aufgebrachte klebri­ ge Masse, die vorzugsweise eine gleiche oder ähnliche Zusammenset­ zung hat wie der später das Fadengelege 1 einschließende Kunststoff oder das Harz, sichert den Zusammenhalt des bisher gelegten Fadengele­ ges 1 und schafft die Voraussetzung, dass die nachfolgend aufgebrach­ ten, spannungslos abgelegten Schlingen- 2 oder Wellengelege 3 ihre Lage beim Legevorgang im Wesentlichen beibehalten.
Im vorliegenden Beispiel folgt diesem Sprühbalken 61 ein Fadenleger 42. Dieser hat einen Rahmen 421, in dem, über die Breite des Geleges verteilt, Umlauffadenführer 422 angeordnet sind. Der gesamte Rahmen wird hier beispielsweise entlang einer rechteckigen oder sich kreuzenden Bahn 20" geführt. Diese Bahn 20" kann man je nach der gewünschten Struktur und Form des Fadengeleges 1 unterschiedlich gestalten. Man kann die einzelnen Umlauffadenführer 422 mit unterschiedlichen Ge­ schwindigkeiten antreiben oder auch völlig stillsetzen.
Nach einem weiteren Sprühvorgang am Sprühbalken 62 ist ein weiterer Fadenleger 43 mit Umlauffadenführern 432 vorgesehen. Der Rahmen 431 wird hier ausschließlich quer zur Arbeitsrichtung X schwingend bewegt. An der Kettenwirkmaschine 9 wird das so hergestellte Fadengelege 1 in an sich bekannter Weise durch einen vorzugsweise elastischen Maschen­ verbund verfestigt. Die Elastizität des Maschenverbundes kann man durch die Verwendung elastischen Fadenmaterials oder durch eine bestimmte Legung (z. B. Trikot) erreichen.
Beabsichtigt man aus dem so hergestellten Fadengelege 1 räumlich gestaltete Hohlkörper herzustellen, dann werden aus dem vorverfestigten bahnförmigen Fadengelege 1 auf herkömmliche Weise Zuschnitte erzeugt, die dann in die Spritz- oder Pressform unter Beigabe entsprechender Kunststoffe oder Harze in die endgültige Form gebracht werden. Die Zuschnitte brauchen keine Reserven für Falten und keine keilförmigen Ausnehmungen erhalten.
Bei dem hierbei auftretenden Verformungsvorgang wird das Fadengelege 1 nicht zerstört. Es bilden sich auch keine Falten aus. Die einzelnen zyklisch gelegten Fadenabschnitte verlagern sich im Werkstück gegenein­ ander und sorgen dafür, dass quasi eine gleichmäßige Verstärkung in allen Wandabschnitten bis zum Abschluss des Formgebungsvorganges gegeben ist.
Die so hergestellten Werkstücke haben bei einer sehr geringen Eigenmas­ se eine hohe Festigkeit. Die während der Herstellung des Fadengeleges verwendeten Kettfäden 101 zur Bildung des ersten Ablegegrundes 10 sollten hinsichtlich ihrer Stärke und Festigkeit so gewählt werden, dass sie beim Formgebungsvorgang reißen oder unter Einwirkung der Wärme beim Formgebungsvorgang plastisch verformt werden. Dadurch behindern sie den Formgebungsvorgang nicht mehr.
Ebenso können an der Kettenwirkmaschine 9 Wirkfäden verwendet wer­ den, die bei dem Formgebungsvorgang brechen oder sich strecken kön­ nen.
Die Fig. 6 zeigt eine ähnliche Anlage, wie sie in Bezug auf Fig. 5 be­ schrieben wurde. Der erste Ablegegrund 10 wird hier durch Schussfaden­ scharen 102 gebildet, die in herkömmlicher Weise zwischen zwei Trans­ portketten 71, 72 in Zick-Zack-Lagen gespannt werden. Auf dieses erste Fadengelege 102 wird durch den Fadenleger 41 ein Schlingengelege mit Hilfe eines umlaufenden Mehrfachfadenführers 411 aufgebracht. Der Mehrfachfadenführer 411 wird durch Kurbeln 412, 413 unter Beibehaltung seiner Lage zur Abzugsrichtung X umlaufend angetrieben. Die Lager der Kurbeln 412, 413 sind zusätzlich nach einem beliebigen Programm ver­ setzbar, so dass man eine nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten aufge­ baute erste Schicht aus schlingenförmigen Lagen herstellen kann. Eine unter dem Fadengelege 102 angeordnete Sauganordnung oder eine oberhalb angeordnete Düsenanordnung (nicht dargestellt) kann neben der Schwerkraft für eine ausreichende Haftung des Schlingengeleges 2 auf dem Ablegegrund 10 sorgen.
Nach dem Aufbringen der ersten Schicht bringt ein Sprühbalken 62 - wie bereits oben beschrieben - feinste Partikel einer klebenden Flüssigkeit auf diese erste Schicht auf. Ein folgender Fadenleger 52, ausgestattet mit einem Mehrfachfadenführer 521 legt ein wellenförmiges Fadengelege 3 in einer zweiten Schicht auf. Diese Schicht wird ebenfalls durch einen Sprühbalken 64 mit einer klebrigen, punktförmig verteilten Masse beauf­ schlagt. Damit sind die Voraussetzungen gegeben, dass ein weiterer Fadenleger 53 mit seinem Mehrfachfadenführer 531 ein weiteres Wellen­ gelege 3 aufbringen kann.
Die Kettewirkmaschine 9 verfestigt das ihr vorgelegte Fadengelege 1' aus der unteren Lage 102, einem Schlingengelege 2 und zwei weiteren Wel­ lengelegen 3 mit einem elastischen bzw. flexiblen Maschenverbund. Wie bereits erwähnt, muss die Verfestigung des Fadengeleges nicht unbedingt mittels Kettenwirkmaschine 9 erfolgen.
Fadengelege mit schmelzfähigen Bestandteilen in Form von Fasern oder Faserummantelungen oder einem daran haftenden Pulver machen es möglich, dasselbe mittels Wärme in einem vorgegebenen Raum zu fixie­ ren oder zu kalibrieren. Man kann in diesem Fall auch die Sprühbalken 61 . . . 65 durch Heizstäbe ersetzen.
In den Fig. 7 bis 9 sind einige Werkstücke als Beispiele dargestellt. Die Fig. 7 zeigt eine Seitenwand eines Kraftfahrzeuges. In Abhängigkeit von der jeweiligen Funktion der Abschnitte sind darin unterschiedlich dichte Fadengelege 1 eingebracht worden. Die Bereiche bei A1 erfordern eine durchschnittliche Festigkeit. Sie sind mit einer mittleren Dichte des Fadengeleges ausgestattet. Besonderst stark belasbare Abschnitte A2 kann man mit einer zusätzlichen Verstärkung versehen. Andere Abschnit­ te wieder kommen, wie bei A3 gezeigt mit einer deutlich reduzierten Verstärkung aus. Verwendet man eine besondere Form eines Legers, z. B. einen Roboter mit einem Legearm, kann man sowohl die Außenkontu­ ren als auch bestimmte Öffnungen wie für Fenster und Türen bereits beim Legevorgang begrenzen. Die Vorteil besteht in einer deutlichen Material­ einsparung.
Die Fig. 8 zeigt ein schalenförmiges Werkstück B, das in dieser oder einer ähnlichen Form herzustellen ist und oft einer starken Belastung ausge­ stetzt wird. Dieses Werkstück wird regelmäßig aus einem ebenen Halb­ zeug hergestellt. Das Halbzeug ist hier meist eine vorfixierte Bahn aus Fadengelege 1. Durch einen Zuschnitt wird die Größe des in das Werk­ zeug zu legenden Fadengeleges 1 bestimmt. Das Fadengelege kann bereits mit Kunststoff oder Harz - ähnlich einem sog. "Prepreg" - getränkt sein, wobei sich dieser in einem wachsähnlichen Zustand befindet, wenn der Zuschnitt in des Werkzeug eingebracht wird. Im Werkzeug härtet dann das Werkstück unter dem Einfluss von Druck und Hitze aus.
Ein ähnliches Anwendungsbeispiel zeigt die Fig. 9. Hat ein solches Teil C relativ kleine Abmessungen, kann dasselbe auch aus einem besonders strukturierten flachen Fadengelege hergestellt werden.
Übersteigt die Größe dieses Teiles C bestimmte Abmessungen, dann ist es zweckmäßig das Fadengelege bereits auf einem sphärisch gewölbten Ablegegrund 103 (Vgl. Fig. 13) auszubilden und vorzufixieren. Der Able­ gegrund 103 braucht dabei noch nicht genau den Endabmessungen des fertigen Werkstückes entsprechen. Ein an einem Roboterarm angebrach­ ter Fadenleger (nicht dargestellt) der vorzugsweise Schlingenlegungen 2 aufbringt, kann Gerüstelemente aus dickerem Fadengelege C1 und Füll­ flächen aus weniger dichtem Fadengelege C2 vorlegen.
Gerade bei derartigen Teilen tritt durch die beliebige Gestaltung der Gelegedicke ein deutlicher Vorteil hinsichtlich der Materialökonomie ein. Auch deutliche Gewichtseinsparungen sind möglich. Das macht sich insbesondere an Kfz-Teilen und an Teilen von Flugzeugen besonders vorteilhaft bemerkbar.
Die Fig. 10 bis 13 zeigen noch einmal besondere Strukturen von Fadengelegen im Querschnitt.
In Fig. 10 wird auf eine Kettfadenschar 101 als erste Schicht 11 ein Schlingengelege 2 aufgebracht. Die zweite Schicht 12 wird von einem flachen Wellengelege 3 gebildet. Ihr folgt in einer dritten Schicht 13 ein Schlingengelege 2. Schießlich wird das so erzeugte Fadengelege 1' durch eine Deckschicht 14 abgeschlossen, die hier aus einem Wellengelege besteht.
Fig. 11 zeigt ein partiell dichter gestaltetes Fadengelege 1", das z. B. im Bereich eines Holmes gelegt werden kann. Zur Verbesserung der Ober­ flächenstruktur werden fallend Faserschnitzel gleichmäßig verteilt aufge­ bracht und in den Werkstückverbund mit eingefügt.
Die Fig. 12 zeigt ein flaches Gelege, bei dem die dünneren Randzonen des Geleges nach innen umgeschlagen werden, um so zu einer gleichen Gelegedicke auch in den Randbereichen beizutragen. Man kann damit die Schichtdicke in den Randbereichen korrigieren.
Das Fadengelege 1''' in Fig. 13 wird vorteilhaft für gewölbeartige Werk­ stücke verwendet. Auf einem gewölbten Ablegegrund 103 werden mittels dreidimensional bewegbarem Fadenleger die gewünschen Schichten und Figuren aufgelegt. Mit dieser Maßnahme reduziert man die Größe des notwendigen Tiefziehvorganges bei Teilen mit größeren Abmessungen.
Die Fig. 14 zeigt nochmals vier Beispiele von unterschiedlichen Fadengele­ gen 1a, 1b, 1c, 1d.
Jeweils oberhalb jedes Geleges sind die Grundformen der Bewegungen des Fadenlegers jedes Fadensystems und damit die Wellenformen der verlegten Schichten dargestellt.
Das erste Fadengelege 1a setzt sich aus Fadensystemen 3a1, 3a2, 3a3 und 3a4 zusammen. In diesem Fadengelege 1a überwiegen die Fäden in der Ausrichtung zwischen +/-22,5° und +/-45° zur Arbeitsrichtung X. In dem zweiten Fadengelege 1b sind die Fadensysteme 3b1 und 3b2 enthalten, die etwa den Fadensystemen 3a1 und 3a2 entsprechen. Bei diesem Fadengelege liegt die Hauptbelastungsrichtung bei +/-22,5° zur Arbeitsrichtung X.
Das dritte Fadengelege 1c besteht nur aus den Fadensystemen 3c1 und 3c2 die etwa den Fadensystemen 3a3 und 3a4 entsprechen. Die Haupt­ belastungsrichtung liegt bei etwa +/-45° zur Arbeitsrichtung X.
Das vierte Fadengelege 1d besteht aus zwei Fadensystempaaren 3d1 und 3d2, die gemeinsam nahezu kreisbogenförmig geschlossene Wellen­ gelege erzeugen. Die Überlagerung führt zu dem Fadengelege 1d. Wir erkennen deutlich, dass in nahezu allen Richtungen geschlossene ge­ richtete Belastungslinien entstanden sind. So hergestellte Erzeugnisse haben in der Wandebene solcher Teile eine nahezu homogene Festigkeit.
Bezugszeichenliste
1
,
1
',
1
" Fadengelege
1
a,
1
b,
1
c,
1
d Fadengelege
10
Ablegegrund
101
Kettfadenschar
102
Schussfaden gelege
103
Ablegegewölbe (sphärische Ablegefläche)
11
1
. Schicht (Schlingengelege)
111
,
112
Falte
12
2
. Schicht (Wellengelege)
13
3
. Schicht (Schlingengelege)
14
Deckschicht (Wellengelege)
15
Deckschicht (Schnitzel)
2
,
2
' Schlingengelege (allgemein)
20
,
20
',
20
" Bahn
21
Schlinge (Zyklus)
3
,
3
' Wellengelege, allgemein
3
a,
3
b,
3
c,
3
d Wellengelege (angehangene Ziffern bezeichnen unterschiedliche Fadensysteme der Wellengelege)
31
Wellengelege (in Kettrichtung)
310
Bahn
31
a Zyklus
32
Wellengelege
320
Bahn
32
a Zyklus
33
Wellengelege
330
Bahn
33
a Zyklus
35
Wellengelege (in Schussrichtung)
350
Bahn
35
a Zyklus
36
Wellengelege (in Schussrichtung)
360
Bahn
36
a Zyklus
41
Fadenleger
410
Rahmen
411
Mehrfachfadenführer, schwingend
412
Kurbel
413
Kurbel
42
Fadenleger
421
Führungsrahmen
422
Umlauffadenführer
423
Lieferwerk
424
Antrieb
43
Fadenleger
431
Führungsrahmen
432
Umlauffadenführer
433
Lieferwerk
51
Fadenleger
511
Mehrfachfadenführer
512
Schwinge
513
Schwinge
52
Fadenleger
521
Mehrfachfadenführer
53
Fadenleger
351
Mehrfachfadenführer
61
,
62
,
63
,
64
Sprühbalken
7
Kettbaum
71
,
72
Transportketten
73
Schussfadenführer
8
Nadelband
9
Kettenwirkmaschine
A Werkstück
A1 Bereiche, verstärkt
A2 Bereiche, doppelt verstärkt
A3 minimale Verstärkung
A4 Ausnehmungen
B Werkstück, schalenförmig
B1 Tiefe
C Werkstück, kalottenförmig
C1 stark verstärkte Bereiche
C2 gering verstärkte Bereiche
X Arbeitsrichtung
Y Schussrichtung
Z Richtung
d1, d2 Dicke

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von multidirektionalen Faden- oder Faser­ gelegen, insbesondere für die Verstärkung dreidimensionaler, dünnwandi­ ger Werkstücke aus Kunststoffen oder Harzen,
wobei eine Zahl endloser Fäden oder Faserstränge einander kreuzend
übereinander auf einem Ablegegrund gelegt und anschließend
miteinander verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Ablegegrund und/oder auf vorher gelegten Fadenschich­ ten, in Verbindung mit dem Ablegevorgang für die Ausbildung einer Schicht, Fäden fixierende Mittel in die Ablegezone eingebracht und/oder dort aktiviert werden und
dass die Fäden und/oder Faserstränge in einer Schicht einzeln oder in Gruppen zyklisch, wellen- und/oder schlingenförmig, fortschreitend, entlang unterschiedlich wählbar gerichteter Bahnen, spannungsfrei auf dem Ablegegrund und/oder auf vorher gelegten Fadenschich­ ten abgelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Fadengelege in regelmäßigen Bahnen hergestellt wird,
dass aus den Bahnen des Fadengeleges Flächenabschnitte in vorgege­ benen Abmessungen und Konturen zugeschnitten werden und
dass die zugeschnittenen Flächenabschnitte in die Form eines Werkzeu­ ges eingebracht und dort gemeinsam mit Kunststoffen oder Harzen in an sich bekannter Weise umgeformt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Fadengelege in Form von Flächenabschnitten mit vorgegebe­ nen, unregelmäßigen Konturen und unterschiedlicher Dicke her­ gestellt wird und
dass die Flächenabschnitte in die Form eines Werkzeuges eingebracht und dort gemeinsam mit Kunststoffen oder Harzen in an sich be­ kannter Weise umgeformt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Ablegegrund (10) aus einem Fadengelege (101, 102) mit zwischen Transportketten (71, 72) oder in Kettrichtung (Arbeits­ richtung X) gespannten und gestützten Fäden begrenzbarer Festig­ keit besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Auflegen einer Schicht ein Harz oder ein Kunststoff in Form eines Sprühnebels als Fäden fixierendes Mittel auf den Able­ gegrund aufgebracht wird und
dass dieses Harz oder der Kunststoff demjenigen Werkstoff entspricht, der den Charakter des künftigen Werkstückes bestimmt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die zugeführten Fäden oder Faserstränge als Fäden fixierende Mittel Fasern oder Partikel aus leicht schmelzbarem Material mit­ führen und
dass in der Legezone eine Erwärmung des Fadengeleges erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinsten mittleren Radien der zyklischen Legungsbilder zwi­ schen 10 und 80 mm und die Fadenlänge eines Legungszyklus zwischen 80 und 200 mm vorgegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführten Fäden oder Faserstränge vor dem Ablegen in Wellen- oder Schlingenform texturiert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass in mindestens einer Schicht Fadenscharen eines Fadenlegers (z. B. 51) in Arbeitsrichtung (X) fortschreitend wellenförmig (z. B. Wellen­ gelege 3a, 3b, 3c, 3d) vorgelegt werden,
dass das Fadengelege (1) mittels mindestens zwei, in Arbeitsrichtung (X) im Abstand hintereinander angeordneter, voneinander unab­ hängig bewegbarer Faden leger (51, 42, 43; 41, 52, 53) gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fäden einer Schicht innerhalb eines Legungszyklus schlingen­ förmig mittels umlaufend geführter Fadenleger (411, 422, 432) abgelegt werden,
dass mehrere Fadenleger (422, 432) über die Breite des Fadengeleges (1) verteilt angeordnet sind und
dass die umlaufend geführten Fadenleger (411, 422, 432) einzeln oder gemeinsam in Bahnen quer und längs zur Arbeitsrichtung geführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden im Bereich der Fadenleger (411, 422, 432) in Richtung des Ablegegrundes (10) gefördert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadengelege (1) zwischen zwei, im definierten Abstand von­ einander geführten Transportbändern unter Wärmezuführung kali­ briert und schließlich abgekühlt zwischengespeichert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadengelege (1) der Wirkstelle einer Kettenwirkmaschine (9) zugeführt und dort mittels elastischer Gewirkebindungen (Trikot) und/oder unter Verwendung elastischer Fäden verdichtet und fixiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadengelege (1; A) durch die Variation der Bewegung des/der Fadenleger in unterschiedlichen Bahnen mit Abschnitten (A1, A2, A3; C1, C2) unterschiedlicher Dichte ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Dichte des Fadengeleges (1) in streifenförmigen Bereichen reduziert ist und
dass das fixierte Fadengelege (1) in Bereichen geringerer Dichte in Arbeitsrichtung in einzelne Streifen getrennt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder eines überwiegend aus Schlingen gebildeten Fadenge­ leges (Schlingengelege 2) vor dem endgültigen Formgebungs­ vorgang umgeschlagen und anschließend fixiert werden.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10252671C1 (de) * 2002-11-11 2003-12-04 Mayer Malimo Textilmaschf Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten, dreidimensionalen Kunststoffteilen
WO2009103474A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Thermoplast Composite Gmbh Tragstruktur sowie verfahren zur herstellung und verwendung einer derartigen tragstruktur
CN104070689A (zh) * 2013-03-27 2014-10-01 宝马股份公司 用于纤维复合构件局部增强的方法及相应的纤维复合构件
DE102013221174A1 (de) * 2013-10-18 2015-04-23 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder mehrlagigen multiaxialen Geleges
WO2015086983A1 (fr) * 2013-12-12 2015-06-18 Compagnie Plastic Omnium Feuille de renfort pour moulage de pièces en composites
DE102014207017A1 (de) * 2014-04-11 2015-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Halbzeugs sowie Faser-Halbzeug und Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102014211016B3 (de) * 2014-06-10 2015-11-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faser-Halbzeugs, Faser-Halbzeug zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs sowie Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff und lokal definierter Permeabilität
DE102016111080A1 (de) * 2016-06-17 2018-01-11 Cetex Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen gemeinnützige GmbH Verfahren zum Herstellen von Halbzeugen für Faser-Kunststoff-Verbundbauteile
CN117719961A (zh) * 2024-02-03 2024-03-19 张家港市科兴炭纤维制品有限公司 自动布线装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216835B4 (de) * 2013-08-23 2017-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1127860B (de) * 1958-01-25 1962-04-19 Bruno Romanin Textilbahn sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung
GB1220204A (en) * 1966-01-12 1971-01-20 Friedrich Hebberling Non-woven fabric
US3761345A (en) * 1969-04-03 1973-09-25 R Smith Nonwoven structure for reinforcing resinous material
DE3003666A1 (de) * 1980-02-01 1981-08-06 Richard 4937 Lage Pott Gelege zur herstellung einer verstaerkung von im wesentlichen aus flaechen bestehenden bauteilen und eine vorrichtung zur herstellung desselben
DE8137512U1 (de) * 1981-12-23 1982-06-16 Kirson Patentverwertung und Vertriebsges.mbH, 8425 Neustadt Verstaerkungsgelege fuer flaechige produkte
DE19726831A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Liba Maschf Multiaxial-Maschine mit Portalaufbau

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1127860B (de) * 1958-01-25 1962-04-19 Bruno Romanin Textilbahn sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung
GB1220204A (en) * 1966-01-12 1971-01-20 Friedrich Hebberling Non-woven fabric
US3761345A (en) * 1969-04-03 1973-09-25 R Smith Nonwoven structure for reinforcing resinous material
DE3003666A1 (de) * 1980-02-01 1981-08-06 Richard 4937 Lage Pott Gelege zur herstellung einer verstaerkung von im wesentlichen aus flaechen bestehenden bauteilen und eine vorrichtung zur herstellung desselben
DE8137512U1 (de) * 1981-12-23 1982-06-16 Kirson Patentverwertung und Vertriebsges.mbH, 8425 Neustadt Verstaerkungsgelege fuer flaechige produkte
DE19726831A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Liba Maschf Multiaxial-Maschine mit Portalaufbau

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10252671C1 (de) * 2002-11-11 2003-12-04 Mayer Malimo Textilmaschf Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten, dreidimensionalen Kunststoffteilen
WO2009103474A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Thermoplast Composite Gmbh Tragstruktur sowie verfahren zur herstellung und verwendung einer derartigen tragstruktur
DE102008010869A1 (de) * 2008-02-23 2009-09-10 Thermoplast Composite Gmbh Tragstruktur sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung einer derartigen Tragstruktur
CN104070689B (zh) * 2013-03-27 2016-11-23 宝马股份公司 用于纤维复合构件局部增强的方法及相应的纤维复合构件
CN104070689A (zh) * 2013-03-27 2014-10-01 宝马股份公司 用于纤维复合构件局部增强的方法及相应的纤维复合构件
DE102013221174A1 (de) * 2013-10-18 2015-04-23 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder mehrlagigen multiaxialen Geleges
DE102013221174B4 (de) * 2013-10-18 2017-02-09 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder mehrlagigen multiaxialen Geleges sowie ein entsprechendes Gelege und dessen Verwendung
WO2015086983A1 (fr) * 2013-12-12 2015-06-18 Compagnie Plastic Omnium Feuille de renfort pour moulage de pièces en composites
FR3014730A1 (fr) * 2013-12-12 2015-06-19 Plastic Omnium Cie Feuille de renfort pour moulage de pieces en composites
DE102014207017A1 (de) * 2014-04-11 2015-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Halbzeugs sowie Faser-Halbzeug und Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102014211016B3 (de) * 2014-06-10 2015-11-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faser-Halbzeugs, Faser-Halbzeug zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs sowie Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff und lokal definierter Permeabilität
DE102016111080A1 (de) * 2016-06-17 2018-01-11 Cetex Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen gemeinnützige GmbH Verfahren zum Herstellen von Halbzeugen für Faser-Kunststoff-Verbundbauteile
DE102016111080B4 (de) 2016-06-17 2020-06-18 Cetex Institut gGmbH Verfahren zum Herstellen von Halbzeugen für Faser-Kunststoff-Verbundbauteile
CN117719961A (zh) * 2024-02-03 2024-03-19 张家港市科兴炭纤维制品有限公司 自动布线装置
CN117719961B (zh) * 2024-02-03 2024-04-12 张家港市科兴炭纤维制品有限公司 自动布线装置

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