DE102007012608B4 - Method and device for producing a preform for a force flow compatible fiber composite structure - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Preform (42) für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur, mit der folgenden Reihenfolge von Schritten:
a1) Bereitstellen eines flachen Faserbands (14),
c). Abschneiden eines Faserbandstückes (40, 40', 40'') von dem flachen Faserband (14),
e) Aufnehmen des Faserbandstückes (40, 40', 40'') an einer vorgegebenen Aufnahmeposition mittels einer Legevorrichtung (28),
f) Platzieren des Faserbandstückes (40, 40', 40'') an einer vordefinierten Position,
g) Fixieren des Faserbandstückes (40, 40', 40'') mittels eines Bindermaterials (38),
wobei die Schritte c) bis f) zum Platzieren und Fixieren weiterer Faserbandstücke (40, 40', 40'') an anderen vordefinierten Positionen wiederholt werden und wobei die Schritte e) und f) mittels eines Legekopfes (52) der Legevorrichtung (28) durchgeführt werden, der automatisch von der wenigstens einen Aufnahmeposition zu einer ersten vordefinierten Position zum Platzieren eines ersten Faserbandstückes (40) und zurück zu der oder einer von mehreren vorgegebenen Aufnahmepositionen zwecks Aufnahme eines zweitens Faserbandstückes (40') und dann...
A method of manufacturing a preform (42) for a flow-compatible fiber composite structure, comprising the following sequence of steps:
a1) providing a flat sliver (14),
c). Cutting a sliver piece (40, 40 ', 40'') from the flat sliver (14),
e) picking up the fiber band piece (40, 40 ', 40'') at a predetermined picking position by means of a laying device (28),
f) placing the fiber band piece (40, 40 ', 40 ") at a predefined position,
g) fixing the fiber band piece (40, 40 ', 40'') by means of a binder material (38),
wherein steps c) to f) are repeated for placing and fixing further fiber ribbon pieces (40, 40 ', 40 ") at other predefined positions, and wherein steps e) and f) are performed by means of a laying head (52) of the laying device (28) automatically from the at least one pick-up position to a first predefined position for placing a first sliver piece (40) and back to the one or more predetermined pick-up positions to receive a second sliver piece (40 ') and then ...

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Preform für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verfahrens bei der Herstellung kraftflussgerechter Faserverbundstrukturen. Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for producing a preform for a force flow Fiber composite structure. Furthermore, the invention relates to the use of such a process in the production of more power flow Composite structures. After all the invention relates to a device for carrying out the Process.

Beim Bau von Fahrzeugen aller Art, insbesondere beim Bau von Luft- und Raumfahrtgeräten, aber auch in anderen Industriezweigen, wie im Maschinenbau, gibt es immer mehr das Bedürfnis nach belastbaren und dennoch leichtgewichtigen und möglichst kostengünstigen Materialien. Insbesondere Faserverbundwerkstoffe bieten ein überragendes Leichtbaupotential. Das Prinzip besteht darin, dass insbesondere hochfeste und steife Fasern belastungsgerecht in einer Matrix eingebettet werden, wodurch Bauteile mit herausragenden mechanischen Eigenschaften entstehen, die mit bisherigen Techniken typischerweise 25% leichter als Aluminium und 50% leichter als Stahlstrukturen mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit sind. Ein Nachteil liegt in den hohen Werkstoffkosten und insbesondere in der aufwändigen, größtenteils manuellen Fertigung.At the Construction of vehicles of all kinds, especially in the construction of air and Spacecraft, but There are always other industries, such as mechanical engineering more the need after resilient, yet lightweight and possible inexpensive Materials. In particular fiber composite materials offer an outstanding lightweight construction potential. The principle is that in particular high-strength and rigid Fibers are embedded in a matrix according to stress, which Components with outstanding mechanical properties arise, those with previous techniques typically 25% lighter than aluminum and 50% lighter than steel structures with comparable performance are. A disadvantage lies in the high material costs and in particular in the elaborate, Mostly manual production.

Es gibt daher den Wunsch, eine automatisierte Herstellung zu schaffen, die eine maschinelle Anordnung der Fasern im Raum ermöglicht. Heutzutage zeichnen sich faserverstärkte Kunststoffe insbesondere bei Verwendung von gerichteten Langfasern, zum Beispiel Kohlenstofffasern, durch eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht aus. Außerdem verfügen sie über ein hohes gewichtsspezifisches Energieaufnahmevermögen und gute Ermüdungseigenschaften.It There is therefore a desire to create an automated production, which allows a mechanical arrangement of the fibers in the room. These days, fiber-reinforced plastics are becoming increasingly popular when using oriented long fibers, for example carbon fibers, by a very high strength and rigidity at low weight. Furthermore feature she over a high weight-specific energy absorption capacity and good Fatigue properties.

Dies wird bislang dadurch erreicht, dass Endlosfasern belastungsgerecht in einer Matrix (beispielsweise Epoxidharz) eingefügt werden. Je nach Verstärkungsrichtung können anisotrope Werkstoffe entstehen, die richtungsabhängige mechanische Eigenschaften haben. So kann zum Beispiel ein Werkstoff in der Länge andere Eigenschaften aufweisen als in der Breite. Bei modernen Luft- und Raumfahrzeugen besteht bereits heutzutage ein hoher Prozentsatz des Strukturgewichtes aus faserverstärkten Kunststoffen.This is achieved so far by the fact that continuous fibers load requirements in a matrix (for example epoxy resin) are inserted. Depending on the direction of reinforcement can anisotropic materials are created, the directional mechanical Have properties. For example, one material may be different in length Have properties as in width. In modern air and Spacecraft already has a high percentage today the structural weight of fiber-reinforced plastics.

Das wichtigste Fertigungsverfahren basiert derzeit auf der sogenannten Prepreg-Technologie. Hierbei werden die Verstärkungsfasern parallel (unidirektional) an geordnet und in eine Matrix eingebettet. Nach einem Aushärtungsschritt entstehen Halbzeuge, die als dünne Lage auf eine Rolle aufgewickelt werden. Bei der Verarbeitung werden diese Lagen entsprechend der Bauteilkontur zugeschnitten und vorwiegend von Hand Schicht für Schicht in ein Werkzeug laminiert. Anschließend erfolgt die Aushärtung unter Druck und Temperatur in einem Autoklaven. Die entstehenden Bauteile weisen ein sehr hohes Leichtbaupotential auf, die Fertigung ist jedoch sehr aufwändig und teuer. Seit mehreren Jahrzehnten beschäftigt die Werkstoff-Forscher daher die Frage, wie Fasern belastungsgerecht, dreidimensional und von ihrer Kontur her möglichst nahe an der endgültigen Kontur des Bauteiles in einem automatisierten Prozess angeordnet werden.The most important manufacturing process is currently based on the so-called Prepreg technology. in this connection become the reinforcing fibers arranged in parallel (unidirectionally) and embedded in a matrix. After a curing step arise semi-finished products as thin Able to be wound up on a roll. When processing will be these layers tailored to the component contour and predominantly by hand layer for Layer laminated in a tool. Subsequently, the curing takes place under Pressure and temperature in an autoclave. The resulting components have a very high lightweight construction potential, the manufacturing is but very expensive and expensive. For several decades employed the material researchers Therefore, the question of how fibers are stressful, three - dimensional and as possible from its contour close to the final Contour of the component arranged in an automated process become.

Um Faserverbundstrukturen mit entsprechend dem Kraftfluss angeordneten Fasern herzustellen, hat man bisher neben Prepregs für ausgewählte Anwendungen sogenannte Preforms als textile Halbzeuge gefertigt. Dabei handelt es sich um meist zwei- oder dreidimensionale Gebilde mit belastungsgerecht ausgelegter Faserausrichtung. Bisher werden hierzu mit Mitteln der Textiltechnik Endlosfasern in Belastungsrichtung verlegt und mit Mitteln der Textiltechnik, in der Regel durch Vernähen, Stricktechniken oder dergleichen, vorfixiert. Beispiele für Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen solcher Preforms finden sich in der DE 30 03 666 A1 , der DE 196 24 912 A1 der DE 197 26 831 A1 sowie der DE 100 05 202 A1 . In order to produce fiber composite structures with fibers arranged in accordance with the force flow, so-called preforms have previously been produced in addition to prepregs for selected applications as semi-finished textile products. These are usually two- or three-dimensional structures with load-oriented fiber alignment. So far, for this purpose, by means of textile technology continuous fibers laid in the loading direction and by means of textile technology, usually by sewing, knitting or the like, prefixed. Examples of apparatus and methods for making such preforms can be found in the DE 30 03 666 A1 , of the DE 196 24 912 A1 of the DE 197 26 831 A1 as well as the DE 100 05 202 A1 ,

Aus der US 4,952,366 A ist ein vergleichbares Verfahren zum Herstellen einer Preform sowie einer Verbundstruktur daraus bekannt, wobei zum Herstellen der Preform ein Prepreg mit einer Endlosfaser verstärkt wird. Die Endlosfaser wird an dem Prepreg bei dessen Transport zunächst mit einer Vakuumansaugung fixiert. Ein Transport von Fasergelegen auf einem Transportband derart, dass diese Fasergelege mittels Vakuum angesaugt werden, ist somit aus diesem Stand der Technik bekannt.From the US 4,952,366 A a comparable method for producing a preform and a composite structure is known therefrom, wherein a prepreg is reinforced with an endless fiber for producing the preform. The continuous fiber is first fixed to the prepreg during its transport with a vacuum suction. A transport of fiber webs on a conveyor belt such that these fiber webs are sucked by vacuum, is thus known from this prior art.

Aus der DE 30 48 367 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbreiten eines Faserstranges bekannt. Hierbei dringt eine konvexe Oberfläche in den Faserstrang ein und fächert diesen möglichst breit auf.From the DE 30 48 367 C1 For example, a method and apparatus for spreading a fiber strand are known. In this case, a convex surface penetrates into the fiber strand and fanning it as wide as possible.

Aus der CH 450 239 A sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbreitung eines Faserstranges bekannt. Hierbei wird der Faserstrang über feste Leisten mäanderförmig geführt. Eine Führungsfläche der Leiste ist dabei bogenförmig konvex gekrümmt.From the CH 450 239 A Also, a method and an apparatus for spreading a fiber strand are known. Here, the fiber strand is guided meandering over solid strips. A guide surface of the strip is curved arcuately convex.

Aus der US 2002/0123819 A1 ist ein System zur automatischen Steuerung des Aufspreizens einer Textillage bekannt, welche Textillage aus einer Mehrzahl von Fasersträngen gebildet ist. Dieses System hat eine Messeinrichtung zum Messen der Positionen der Längskanten jedes Faserstranges, eine Breiteneinstelleinrichtung zum individuellen Einstellen der Breite jedes Faserstranges, eine Positionseinstelleinrichtung zum Einstellen der Position jedes Seiles und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Aufspreizvorganges in der Art, dass die Textillage eine vorbestimmte Breite und Position hat. Die Faserstränge werden dabei über gekrümmte Stangen gezogen.From the US 2002/0123819 A1 For example, a system for automatically controlling the spreading of a textile layer is known, which textile layer is formed from a plurality of fiber strands. This system has a measuring device for measuring the positions of the longitudinal edges of each fiber strand, a width adjusting device for individually adjusting the width of each fiber strand, a position adjusting device for adjusting the position of each Rope and a control device for controlling the Aufspreizvorganges in the way that the textile layer has a predetermined width and position. The fiber strands are pulled over curved rods.

Aus der DE 695 00 513 T2 ist ein segmentierter Faserlegekopf zum Verlegen und Anpressen von Fasersträngen an eine Vorform bekannt. Durch die Segmentierung ist der Faserlegekopf elastisch, so dass die Anpresskräfte besser an unregelmäßige Formen anpassbar sind. Der Legekopf hat eine Andrückrolle, mittels welche einzelne lange Faserstränge an die Vorform angepresst werden können. Zum Bilden des segmentierten Faserlegekopfes ist diese Anpressrolle aus vielen Einzelscheiben gebildet. Zu dem Faserkopf werden insgesamt 16 einzelne Faserstränge über Faserstrangführungen geführt.From the DE 695 00 513 T2 is a segmented fiber laying head for laying and pressing fiber strands to a preform known. Due to the segmentation of the fiber lay head is elastic, so that the contact forces are better adapted to irregular shapes. The laying head has a pressure roller, by means of which individual long fiber strands can be pressed against the preform. To form the segmented fiber laying head, this pressure roller is formed of many individual disks. A total of 16 individual fiber strands are guided over fiber strand guides to the fiber head.

Aus der EP 0 491 353 A1 ist eine Mehrfach-Achsen-Faserauftragsmaschine bekannt, die einen Legekopf an einem Roboterarm aufweist. Dieser Legekopf enthält eine Anpressrolle, mittels der Faserstränge kompaktiert und angedrückt werden können. Der Legekopf verarbeitet ein Roving zu einem Band und legt das Band auf einer drehbar gelagerten Vorform auf. Die Rovings werden vorher mit Harz imprägniert. Die einzelnen Elemente sind temperaturgesteuert, um die Klebrigkeit des Harzes an den jeweiligen Verarbeitungsschritt anzupassen. Insbesondere kann die Kompaktierrolle erhitzt werden, um die Klebrigkeit beim Aufpressen zu erhöhen. Auch hier werden die Rovings über Faserführungen direkt von Vorratsspulen zu dem Legekopf geführt.From the EP 0 491 353 A1 For example, a multi-axis fiber applicator machine having a laying head on a robot arm is known. This laying head contains a pressure roller, can be compacted and pressed by means of fiber strands. The laying head rovings into a tape and places the tape on a rotatably mounted preform. The rovings are previously impregnated with resin. The individual elements are temperature controlled to match the tackiness of the resin to the particular processing step. In particular, the compaction roller can be heated to increase the tackiness during pressing. Again, the rovings are guided via fiber guides directly from supply spools to the laying head.

Aus der FR 2 882 681 A1 ist ebenfalls eine Faserauftragsmaschine zum Herstellen von faserverstärkten Verbundstrukturen bekannt. Diese weist einen Legekopf zum Anbringen von Fasersträngen auf. Der Legekopf hat ebenfalls eine Auflegerolle zum Auflegen der Fasern auf eine Vorform. Weiter ist der Legekopf, der am Ende eines Roboterarms beweglich angebracht ist, mit einer Auftragsvorrichtung zum Auftragen von Harz auf jede Faser kurz vor dem Verlegen versehen. Damit lässt sich im Kopf beispielsweise ein Thermoplast als Bindematerial aufbringen. In dem Kopf ist auch eine Schneidvorrichtung zum Schneiden der Faserstränge in gewünschte Längen vorgesehen. Diese Schneidvorrichtung ist der Vorrichtung zum Aufbringen von Harz vorgelagert. Ein Transport der Faserstränge von der Schneidvorrichtung zu der Auflegerolle erfolgt mit Luft. Außerdem ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der die Auflegerolle kontaktierenden Faserstränge vorgesehen, um die Klebrigkeit einzustellen. In der Harzauftragsvorrichtung können Heizeinrichtungen vorgesehen sein, um die Viskosität des Harzes zwecks Dosierung und Aufbringung einzustellen. Zu dem Legekopf werden eine Vielzahl von Fasersträngen, die nebeneinander zu einem Faserband vereinigt gelegt werden, geliefert. Hierzu gibt es eine Transporteinrichtung, durch die die Endlosfaserstränge von Vorratsspulen bis zu dem Legekopf geführt sind.From the FR 2 882 681 A1 Also, a fiber applicator machine for making fiber reinforced composite structures is known. This has a laying head for attaching fiber strands. The laying head also has a loading roller for laying the fibers on a preform. Further, the laying head, which is movably attached to the end of a robot arm, is provided with an applicator for applying resin to each fiber just before laying. This can be applied as a binding material in the head, for example, a thermoplastic. A cutter is also provided in the head for cutting the fiber strands into desired lengths. This cutting device is upstream of the device for applying resin. A transport of fiber strands from the cutting device to the Auflegerolle done with air. In addition, a cooling device is provided for cooling the fiber strands contacting the lay-up roller to adjust the stickiness. In the resin applicator, heaters may be provided to adjust the viscosity of the resin for metering and application. To the laying head, a plurality of fiber strands, which are placed side by side to form a sliver, supplied. For this purpose, there is a transport device through which the endless fiber strands are guided by supply spools up to the laying head.

Aus der DE 103 01 646 A1 ist ein Faden- oder Fasergelege sowie ein Herstellverfahren hierfür bekannt. Dabei werden einzelne Strangstücke eines Faserstrangmaterials spannungsfrei abgelegt. Dies erfolgt mittels einer Vielzahl von kombinierten Lege- und Trennvorrichtungen, die neben der Legefunktion zum Verlegen des einzelnen Faserstranges auch eine Trennfunktion zum Abtrennen des Faserstrangstückes aufweisen. Die Lege- und Trennvorrichtung ist rohrförmig ausgestaltet und kann eine gewisse Aufspreizfunktion aufweisen, in dem ein ursprünglich mit rundem Querschnitt versehener Faserstrang in einen flacheren, mehr rechteckigen Querschnitt gebracht wird. Die Ablage erfolgt in der Regel mit parallelen benachbarten Strangstücken. Die Fixierung der einzelnen abgelegten Faserstrangstücke zum Untergrund kann mittels Klemmmitteln, welche ein weiteres Aufspreizen bewirken, oder mittels Verkleben erfolgen.From the DE 103 01 646 A1 is a thread or fiber fabric and a manufacturing method thereof known. In this case, individual strand pieces of a fiber strand material are stored stress-free. This is done by means of a plurality of combined laying and separating devices, which in addition to the laying function for laying the individual fiber strand also have a separating function for separating the fiber strand piece. The laying and separating device is tubular and can have a certain Aufspreizfunktion in which a originally provided with a round cross-section fiber strand is brought into a flatter, more rectangular cross-section. The filing is usually done with parallel adjacent strand pieces. The fixation of each deposited fiber strand pieces to the ground can be done by means of clamping means, which cause further spreading, or by means of gluing.

Jedoch sind die bekannten Verfahren zum Herstellen von Preforms kompliziert in der Anwendung und der Prozesstechnik. Insbesondere bei solchen Bauteilen, wo gekrümmte Kraftflusslinien mit variierender Dichte zu erwarten sind, ist mit den bisher bekannten Methoden die Herstellung eines entsprechend kraftflussgerecht ausgelegten Bauteiles nicht möglich. Insbesondere können die Fasern nicht beliebig entlang definiert gekrümmter Bahnen orientiert werden, und der Fasergehalt lässt sich nicht lokal variieren.however The known methods for producing preforms are complicated in the application and the process technology. Especially with such Components where curved Power flux lines with varying density are to be expected with the previously known methods the preparation of a corresponding Not suitable for flow-oriented components. In particular, the Fibers are not arbitrarily oriented along defined curved paths, and the fiber content leaves do not vary locally.

Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von textilen Halbzeugen für kraftflussgerecht ausgelegte Faserverbundstrukturen zu schaffen, bei denen die Fasern einfacher und besser an komplizierte Kraftflussverläufe anpassbar sind. Insbesondere soll ein einfacheres Herstellverfahren für ein kraftflussgerecht ausgelegtes Bauteil ermöglicht werden, in welchem Fasern entlang beliebig definiert gekrümmter Bahnen orientierbar sind und der Fasergehalt lokal variierbar ist.It is accordingly Object of the invention, a method and an apparatus for producing textile semi-finished products for to create power flow oriented fiber composite structures, where the fibers are easier and better adaptable to complicated Kraftflussverläufe are. In particular, a simpler manufacturing process for a power flow is appropriate designed component allows in which fibers along arbitrarily defined curved paths are orientable and the fiber content is locally variable.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Preforms für kraftflussgerecht ausgelegte Faserverbundstrukturen mit den Schritten des beigefügten Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Herstellverfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 22 gelöst. Eine vorteilhafte Verwendung des Herstellverfahrens ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches 21.These The task is accomplished by a process for the production of preforms for power flow designed fiber composite structures with the steps of the appended claim 1 and a device for carrying out such a manufacturing method solved with the features of claim 22. An advantageous use the manufacturing process is the subject of the independent claim 21st

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine Preform dadurch herstellen, dass zunächst ein Faserfilamentbündel, vorzugsweise ein Roving, flach aufgespreizt wird. Von diesem aufgespreizten Faserfilamentbündel wird dann ein Fa serbandstück, in der folgenden Beschreibung auch Patch genannt, vorzugsweise mit vordefinierter Länge, abgeschnitten. Anschließend wird das Faserbandstück mittels einer Legevorrichtung aufgenommen und an einer vordefinierten Position platziert. Dort wird das Faserbandstück mittels eines Bindermaterials fixiert. Das Abschneiden, Verlegen und Fixieren von Faserbandstücken wird wiederholt, wobei die Faserbandstücke an unterschiedlichen vordefinierten Positionen platziert und fixiert werden. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass aus den mehreren aneinander und/oder an eventuelle weitere Bestandteile der Preform fixierten Patchen die gewünschte Preform mit entsprechend kraftflussgerechter Faserorientierung gebildet wird. Es lässt sich dadurch zum Beispiel auch ein Bereich einer konventionell hergestellten Preform gezielt verstärken, beispielsweise indem an besonders belasteten Stellen Patches kraftflussgerecht abgelegt werden.at the method according to the invention let yourself Produce a preform by first a fiber filament bundle, preferably a roving, spread flat. From this spread fiber filament bundle is then a Fa band piece, in the following description also called patch, preferably with predefined length, cut off. Subsequently becomes the sliver piece taken by means of a laying device and at a predefined Position placed. There is the sliver piece by means of a binder material fixed. The cutting, laying and fixing of fiber band pieces is repeated, wherein the sliver pieces at different predefined Positions are placed and fixed. This is preferably done in such a way that from the several to each other and / or to any further Components of the preform fixed patches the desired preform is formed with appropriate flow-oriented fiber orientation. It leaves For example, this is also an area of a conventionally produced Reinforce preforms in a targeted manner, For example, at particularly heavily loaded patches power flow be filed.

Die Erfindung, die auch Fiber-Patch-Preforming-Technologie genannt werden kann, ermöglicht durch einen speziellen Legeprozess das positionsgenaue Aufbringen kurzer Faserstücke (Patches). Über die Orientierung und Anzahl der Faserstücke können die geforderten Eigenschaften der Preform erfüllt werden.The Invention, which are also called fiber patch preforming technology can, made possible by a special laying process the positionally accurate application of short fiber pieces (Patches). About the Orientation and number of fiber pieces can be the required properties the preform are met.

Eine Orientierung auch entlang stärker gekrümmter Bahnen ist durch das Aufschneiden in kurze Faserstücke ermöglicht. Untersuchungen haben ergeben, dass trotz der Verwendung kurzer Faserstücke anstelle von Endlosfaserstrukturen dennoch – insbesondere aufgrund der exakten Orientierung und der besseren Anpassbarkeit – sehr hohe Festigkeitswerte erreichbar sind, wobei gegenüber den rein textilen Preforming-Verfahren eine wesentliche Vereinfachung des Legeprozesses ermöglicht ist.A Orientation also along stronger curved Webs is made possible by cutting into short pieces of fiber. Investigations have shown that despite the use of short pieces of fiber instead of continuous fiber structures nevertheless - in particular due to the exact orientation and better customizability - very high Strength values are achievable, compared to the purely textile preforming process a substantial simplification of the laying process is possible.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können durch die Ablage gespreizter, kurz geschnittener Faserstücke kraftflussoptimierte Preformen hergestellt werden. In bevorzugten Ausgestaltungen schneidet ein Faserschneidwerk speziell vorgefertigte, bebinderte Faserbänder in kurze Stücke und übergibt diese an ein Vakuumfließband. Dort werden die Faserbandstücke vereinzelt und zu der Legevorrichtung transportiert. Die Übergabe der Faserbandstücke an einen Legekopf der Le gevorrichtung erfolgt vorzugsweise fliegend über eine Kombination aus Ansaugmodulen und Abblasmodulen. In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Heizvorrichtung an dem Legekopf vorgesehen, die das Faserbandstück während des Transports zum Ablegeort aufheizt und dadurch den Binder aktiviert. Der Legekopf presst das Faserbandstück auf die vordefinierte Stelle und löst sich dann vorzugsweise mit einem Abblasimpuls. Der Legekopf kehrt danach in Ausgangsposition zurück.at the method according to the invention can through the storage of splayed, short cut pieces of fiber optimized for flow Preforms are produced. In preferred embodiments, cuts a fiber cutting plant specially prefabricated, binded slivers in short pieces and passes this to a vacuum conveyor. There are the sliver pieces isolated and transported to the laying device. The handover the sliver pieces To a laying head of the Le gevorrichtung preferably takes place flying over a Combination of suction modules and blow-off modules. In a preferred embodiment a heater is provided on the laying head, which the sliver piece during the Heats up transport to the deposit and thereby activates the binder. The laying head presses the sliver piece to the predefined position and solve then preferably with a blow-off. The laying head returns then back to starting position.

Die Technologie gemäß der Erfindung und/oder von deren bevorzugten Ausgestaltungen erlaubt die vollautomatische Produktion von komplexen Faserpreformen. Parameter wie Fasergehalt, Faserorientierung und Kurvenradien können weitgehend variiert werden.The Technology according to the invention and / or of their preferred embodiments allows the fully automatic Production of complex fiber preforms. Parameters such as fiber content, fiber orientation and curve radii can be varied widely.

Bevorzugt wird das Bindermaterial zum Fixieren des Faserbandstückes auf die Faserfilamente aufgetragen, wobei das Bindermaterial vorzugsweise ein thermisch aktivierbares Bindermaterial, beispielsweise ein Thermoplast, ist. Prozesstechnisch einfach lässt sich dies realisieren, wenn das Bindermaterial in Form von Pulver vorliegt und auf die Faserfilamente aufgebracht wird, und dort durch eine kurze Erwärmung anhaftet. Wenngleich möglich ist, das Bindermaterial während des Transportes zwischen dem Abschneiden und dem Platzieren aufzubringen, so hat es sich als prozesstechnisch einfacher realisierbar erwiesen, wenn das Bindermaterial vorher auf die Faserfilamente aufgetragen wird. Eine gute Verteilung unter gleichzeitig einfacher Anbringung lässt sich erreichen, wenn das Bindermaterial zwischen dem Aufspreizen und dem Abschneiden auf das aufgespreizte Faserfilamentbündel aufgetragen wird.Prefers The binder material for fixing the sliver piece on the fiber filaments applied, wherein the binder material is preferably a thermally activatable binder material, for example a thermoplastic, is. Process-technically simple realize this when the binder material in the form of powder is present and applied to the Faserfilamente, and there by a short warming adheres. Although possible is the binder material during transport between cutting and placing, it has proven to be easier to implement as a process technology if the binder material previously applied to the Faserfilamente becomes. A good distribution with easy attachment let yourself reach when the binder material between the spreading and the cutting on the spread fiber filament bundle applied becomes.

Um auch komplizierte dreidimensionale Gestaltungen ausbilden zu können, ist weiter bevorzugt, dass beim Platzieren das Faserbandstück auf einen Teilbereich einer Formfläche für die Preform gepresst wird. Dies lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass ein Legestempel mit einer elastischen Pressfläche an dem Legekopf verwendet wird.Around is also able to train complicated three-dimensional designs is more preferably that when placing the sliver piece on a partial area a mold surface for the Preform is pressed. This leaves preferably achieve that a laying temple with a elastic pressing surface is used on the laying head.

Je kürzer die Faserbandstücke oder Patches abgeschnitten werden, desto kleinere Krümmungsradien lassen sich durch unterschiedliche Orientierung von in Faserrichtung hintereinander abgelegten Faserbandstücken nachbilden. Daher ist bevorzugt, dass zum Bilden des Faserbandstückes jeweils ein Stück von weniger als ca. 20 cm, insbesondere von weniger als ca. 10 cm abgeschnitten wird. Werden die Faserstücke sehr kurz, dann ergeben sich höhere Anforderungen an die Vorrichtungen zur Handhabung der Faserbandstücke, insbesondere an eine Schneidvorrichtung, die mit entsprechend kürzerem Abstand möglichst genau definiert abschneiden soll, sowie an die Legevorrichtung, die dann entsprechend mehr Faserbandstücke für eine gegebene Fläche der Preform verlegen muss. Daher wird als unterer Wert für die Länge der Faserbandstücke ca. 10 mm bevorzugt. Je nach Größe des herzustellenden Bauteiles können diese Größenangaben entsprechend variieren.ever shorter the sliver pieces or patches are cut, the smaller radii of curvature can be achieved by different orientation of the fiber direction reproduce sliver pieces stored one behind the other. thats why preferably that for forming the sliver piece each a piece of less cut off as about 20 cm, in particular less than about 10 cm becomes. Become the fiber pieces very short, then there are higher requirements to the devices for handling the fiber band pieces, in particular to a cutting device with a correspondingly shorter distance preferably to cut exactly defined, as well as to the laying device, then correspondingly more sliver pieces for a given area of Must relocate Preform. Therefore, the lower value for the length of the Sliver pieces about 10 mm preferred. Depending on the size of the component to be manufactured can these sizes vary accordingly.

Ein Legekopf der Legevorrichtung wird erfindungsgemäß – vorzugsweise automatisch – so gesteuert, dass er zwischen wenigstens einer oder mehreren Aufnahmepositionen, wo die einzelnen Faserbandstücke aufgenommen werden und den jeweils für die einzelnen Faserbandstücke vorbestimmten Positionen, wo die Faserbandstücke platziert werden, hin- und herverfahrbar ist.A laying head of the laying device is invented According to the invention - preferably automatically - so controlled that it is between at least one or more receiving positions, where the individual sliver pieces are received and the respectively for the individual sliver pieces predetermined positions where the sliver pieces are placed, moved back and forth.

Um die Faserbandstücke oder Patches nach dem Abschneiden zu vereinzeln oder mit einem genügend großen Abstand zueinander zu versehen, so dass sie sicher einzeln von der Verlegevorrichtung nacheinander ergriffen werden können, ist ein Transport mittels einer Transporteinrichtung bevorzugt, die eine größere Transportgeschwindigkeit als die Fördergeschwindigkeit des gespreizten Faserfilamentbündels zu einer Schneidvorrichtung hat.Around the sliver pieces or patches after trimming or with a sufficiently large distance provided to each other so that they are safe one by one from the laying device in succession can be taken If transport by means of a transport device is preferred, the greater transport speed as the conveying speed of the spread fiber filament bundle to a cutting device.

Um die Faserbandstücke lagegenau zu positionieren, ist es weiter bevorzugt, dass die einzelnen Patches an der Transporteinrichtung und/oder der Legevorrichtung, insbesondere an einem Legekopf davon, festgehalten werden. Dies ist bevorzugt mit pneumatischen Kräften, insbesondere mittels Ansaugen und Abblasen, durchführbar. Das Festhalten mittels pneumatischem Ansaugen hat den Vorteil, dass die einzelnen Faserbandstücke, die aufgespreizt sind, wobei einzelnen Filamente vorzugsweise bereits durch Bindermaterial vorfixiert sind, flach ohne Verwerfungen aufliegen können. Aufgrund der flachen aufgespreizten Struktur des Faserbandstückes ist das Festhalten problemlos möglich. Dies wäre insbesondere bei gewirkten oder sonstigen vorgefertigten Fasergeweben oder Fasergelegen nach dem Stand der Technik nicht der Fall, da diese aufgrund ihrer Dimensionen und aufgrund ihrer Luftdurchlässigkeit durch Saugkräfte nicht zuverlässig fixiert werden können.Around the sliver pieces It is further preferred that the individual patches be positioned precisely on the transport device and / or the laying device, in particular held on a laying head thereof. This is preferred with pneumatic forces, in particular by means of suction and blowing, feasible. The Holding by pneumatic suction has the advantage that the individual slivers, which are spread apart, with individual filaments preferably already are pre-fixed by binder material, lie flat without distortions can. Due to the flat spread structure of the sliver piece is clinging easily possible. This would be in particular in knitted or other prefabricated fiber fabrics or Fasergelegen according to the prior art, not the case because these because of their dimensions and because of their air permeability by suction not reliable can be fixed.

Als Filamentbündel, welches zum Liefern des Ausgangsmaterials aufgespreizt wird, wird vorzugsweise ein Roving, insbesondere ein Kohlenstoff-Roving verwendet.When filament bundles, which is spread to provide the starting material is preferably a roving, in particular a carbon roving used.

Die Faserbandstücke oder Patches werden zum Beispiel so verlegt, dass sie sich an Randbereichen teilweise überlappen, so dass eine Fixierung der Faserbandstücke aneinander erfolgen kann. Andererseits ist das Überlappen benachbarter Faserbandstücke unter dem Aspekt unerwünscht, dass aufeinanderliegende Fasern benachbarter Faserbandstücke zu Aufdickungen führen können, die die Festigkeit beeinträchtigen können. Wenn man das Abschneiden der Patches bzw. Faserbandstücke entlang von bogenförmigen Schneidlinien, insbesondere entlang von kreisbogenförmigen Schneidlinien durchführt, dann lässt sich an einem Ende jedes Faserbandstückes ein konkaver Kantenbereich und an einem anderen Ende des Faserbandstückes ein komplementärer konvexer Kantenbereich erhalten. Die Faserbandstücke können dann mit ihren entsprechend bogenförmig gekrümmten Schneidkanten aneinanderliegend aneinandergereiht werden, wobei Überlappungen oder Lücken minimiert werden. Insbesondere bei einer kreisbogenförmigen Schneidkante können dabei die Faserbandstücke eng aneinanderliegend mit verschiedenen Faserausrichtungen zueinander orientiert werden, ohne dass Aufdickungen oder Überlappungen entstehen.The Sliver pieces or patches are laid, for example, so that they are on edge areas partially overlap, so that a fixation of the sliver pieces can be done together. On the other hand, the overlap adjacent sliver pieces unwanted from the aspect, that superimposed fibers of adjacent sliver pieces to thickenings to lead can, which impair the strength can. If you cut the patches or slivers along of arcuate Cutting lines, in particular along arcuate cutting lines performs, then let yourself at one end of each sliver piece a concave edge portion and at another end of the sliver piece a complementary convex Edge area received. The slivers can then work with theirs accordingly arc curved Cutting edges are strung together juxtaposed, with overlaps or gaps be minimized. Especially with a circular arc-shaped cutting edge can while the sliver pieces close together with different fiber orientations to each other be oriented without causing thickening or overlapping.

Eine Fixierung der Faserbandstücke an ihrer vorbestimmten Position und in ihrer vorbestimmten Orientierung in der Preform kann beispielsweise anhand links und rechts benachbarter Faserbandstücke oder anhand einer versetzt aufgebrachten weiteren Lage von Faserbandstücken, wobei die aufeinanderliegenden Faserbandstück-Lagen mittels des Bindematerials fixiert werden, oder insbesondere im Falle, dass die Fiber-Patch-Technologie zur bereichsweisen Verstärkung von Preformen eingesetzt wird, an weiteren Bestandteilen der Preform, beispielsweise an einem konventionellen Fasergelege, erreicht werden.A Fixation of the fiber band pieces at its predetermined position and in its predetermined orientation in the preform, for example, on the left and right adjacent Sliver pieces or Based on an offset applied further layer of slivers, wherein the superposed fiber band piece layers by means of the binding material be fixed, or in particular in the event that the fiber patch technology for areawise reinforcement of preforms is used on other components of the preform, For example, on a conventional fiber fabric, be achieved.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit eine Preform in einer Art Patchwork-Legeanordnung unter Anpassung der Anzahl und der Orientierung der einzelnen Patches erzielen.With the method according to the invention let yourself thus a preform in a kind of patchwork laying arrangement under adaptation the number and orientation of each patch.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der dargestellten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to the drawings shown. In this shows:

1 eine schematische Übersichtsdarstellung über eine Vorrichtung zur Herstellung einer Preform zwecks Herstellung kraftflussgerechter Faserverbundstrukturen; 1 a schematic overview of an apparatus for producing a preform for the purpose of producing kraftflussgerechter fiber composite structures;

1a eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung von 1 an einer durch eine strichpunktierter Linie angedeuteten Trennebene; 1a a schematic representation of an alternative embodiment of the device of 1 at a dividing plane indicated by a dot-dash line;

2 eine schematische Darstellung einer bei der Vorrichtung gemäß 1 verwendbaren Abrollvorrichtung zum Abrollen eines in der Vorrichtung gemäß 1 verarbeitbaren Faserfilamentbündels; 2 a schematic representation of a device according to 1 usable unrolling device for unwinding in accordance with the device 1 processable fiber filament bundle;

3 eine schematische perspektivische Darstellung eines in der Abrollvorrichtung von 2 verwendbaren Positionssensors sowie ein Diagramm von dessen Kennlinie; 3 a schematic perspective view of a in the unwinding of 2 usable position sensor and a graph of its characteristic;

4 eine perspektivische Ansicht einer an sich bekannten Spreizvorrichtung zur Erläuterung des Wirkungsprinzips einer in der Vorrichtung gemäß 1 eingesetzten Spreizung eines Faserfilamentbündels; 4 a perspective view of a known spreading device for explaining the principle of action in accordance with the device 1 used spreading of a fiber filament bundle;

5 eine perspektivische schematische Darstellung einer bei der Vorrichtung von 1 verwendbaren Spreizeinrichtung; 5 a perspective schematic Representation of the device of 1 usable spreading device;

6a eine schematische Seitenansicht einer bei der Vorrichtung von 1 verwendbaren Lockerungseinrichtung; 6a a schematic side view of a device in the 1 usable loosening device;

6b eine schematische Darstellung des Wirkungsprinzips der Lockerungseinrichtung von 6a; 6b a schematic representation of the principle of action of the loosening of 6a ;

7 eine schematische Seitenansicht einer bei der Vorrichtung von 1 verwendbaren Bebinderungseinrichtung; 7 a schematic side view of a device in the 1 usable binding device;

8 eine schematische Seitenansicht von bei einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Preform eingesetzten Kombination aus Schneidvorrichtung und Legevorrichtung; 8th a schematic side view of one used in an embodiment of a device for producing a preform combination of cutting device and laying device;

9/10 schematische Darstellungen des Wirkungsprinzips der Schneidvorrichtung von 8; 9 / 10 schematic representations of the principle of action of the cutting device of 8th ;

11 eine schematische Darstellung von vorgegebenen Bahnen zur Ablage von Fasern durch eine der Vorrichtungen gemäß 1 oder 8; 11 a schematic representation of predetermined paths for depositing fibers through one of the devices according to 1 or 8th ;

12 eine Reihe von durch die Vorrichtung gemäß 1 abgelegten Faserbandstückeu; 12 a series of through the device according to 1 discarded sliver piece;

13 eine schematische Darstellung einer mit einer der Vorrichtungen gemäß 1 oder 8 herstellbaren Preform; 13 a schematic representation of one with one of the devices according to 1 or 8th producible preform;

14 eine schematische Querschnittsansicht durch einen bei der Legevorrichtung von 8 oder 1 verwendbaren Legekopf; 14 a schematic cross-sectional view through a laying device of 8th or 1 usable laying head;

15 eine Unteransicht auf den Legekopf von 14 und; 15 a bottom view of the laying head of 14 and;

16 eine detailliertere schematische perspektivische Darstellung der Legevorrichtung aus 8. 16 a more detailed schematic perspective view of the laying device 8th ,

In 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Preform-Herstellvorrichtung in der Übersicht dargestellt. Mit dieser Preform-Herstellvorrichtung lässt sich ein kompliziertes textiles Halbzeug mit kraftflussgerecht verlaufenden Faserfilamenten zur Herstellung von Faserverbundstrukturen selbst bei kompliziertem Aufbau des Halbzeugs in einfacher Weise herstellen. Derartige textile Halbzeuge werden Preforms genannt. Die Herstellung dieser Preforms erfolgt in der Vorrichtung gemäß 1 aus mittels Bindermaterial fixierten einzelnen kurzen Faserstücken, die zuvor von einem speziell vorbearbeiteten Faserfilamentstrang oder Faserband abgeschnitten worden sind. Die Preform-Herstellvorrichtung lässt sich somit in eine Aufbereitungsgruppe 12 zur Aufbereitung des Faserbandes 14 und in eine Schneid- und Legegruppe 16 zum Abschneiden von Faserbandstücken und Verlegen derselben aufteilen. Mit einer strichpunktierten Linie ist die mögliche Trennung 15 zwischen diesen Gruppen 12 und 16 angedeutet.In 1 is a total with 10 designated preform manufacturing device shown in the overview. With this preform manufacturing device, a complicated textile semifinished product can be produced in a simple manner with fiber filaments running in accordance with the flow of force for the production of fiber composite structures even with a complicated construction of the semifinished product. Such semi-finished textile products are called preforms. The production of these preforms takes place in the device according to 1 from individual short fiber pieces fixed by means of binder material, which have been previously cut from a specially pre-processed fiber filament strand or sliver. The preform manufacturing device can thus be in a processing group 12 for the preparation of the sliver 14 and into a cutting and laying group 16 for cutting fiber ribbon pieces and laying them divide. With a dash-dotted line is the possible separation 15 between these groups 12 and 16 indicated.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen Schneid- und Legegruppe 16; ein zweites Ausführungsbeispiel einer solchen Schneid- und Legegruppe 16 ist in 8 dargestellt. 1 shows a first embodiment of such a cutting and laying group 16 ; A second embodiment of such a cutting and laying group 16 is in 8th shown.

Zunächst wird anhand der 1 der Gesamtaufbau sowie das Wirkungsprinzip der Preform-Herstellvorrichtung 10 erläutert, wonach dann anhand der weiteren Figuren deren einzelne Baugruppen erläutert werden.First, based on the 1 the overall structure and the mode of action of the preform manufacturing device 10 explained, which then explained with reference to the other figures whose individual modules.

Wie aus 1 ersichtlich, weist die Preform-Herstellvorrichtung 10 eine Abrollvorrichtung 18, eine Spreizvorrichtung 20, eine Bebinderungsvorrichtung 22, eine Schneidvorrichtung 24, eine Transporteinrichtung 26, eine Legevorrichtung 28 sowie ein Vorform 30 auf. Diese Einzelvorrichtungen 18, 20, 22, 24, 26, 28 und 30 sind jeweils für sich verkehrsfähig und auch ohne die jeweils anderen Vorrichtun gen zum Erfüllen ihrer Einsatzzwecke verwendbar. Die hiesige Offenbarung umfasst daher auch die jeweiligen Vorrichtungen 12, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 jeweils einzeln und alleine.How out 1 can be seen, the preform manufacturing device 10 a rolling device 18 , a spreading device 20 , a binding device 22 , a cutting device 24 , a transport device 26 , a laying device 28 as well as a preform 30 on. These individual devices 18 . 20 . 22 . 24 . 26 . 28 and 30 are each self-negotiable and usable without the other Vorrichtun conditions to fulfill their purposes. The present disclosure therefore also encompasses the respective devices 12 . 16 . 18 . 20 . 22 . 24 . 26 . 28 . 30 each individually and alone.

Die Abrollvorrichtung 18 dient zum Liefern eines Faserfilamentstranges, beispielsweise eines Rovings 32. Die Abrollvorrichtung 18 ist, wie dies im folgenden noch näher erläutert ist, derart ausgebildet, dass ein verdrehfreies Abrollen des Rovings 32 ermöglicht ist. Zum Herstellen von kohlefaserverstärkten (CFK) Bauteilen wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kohlenstoff-Roving verwendet.The unwinding device 18 serves to provide a Faserfilamentstranges, such as a roving 32 , The unwinding device 18 is, as will be explained in more detail below, designed such that a twist-free rolling of the roving 32 is possible. For the production of carbon fiber reinforced (CFRP) components, a carbon roving is used in the illustrated embodiment.

Die Spreizvorrichtung 20 dient zum möglichst breiten Aufspreizen der einzelnen Filamente des Rovings 32, um so ein möglichst flaches Faserband 14 aus möglichst wenigen Lagen nebeneinanderliegender einzelner Filamente zur Verfügung zu stellen. Hierzu weist die Spreizvorrichtung 20, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird, eine Spreizeinrichtung 34 und eine Lockerungseinrichtung 36 auf.The spreading device 20 serves for the widest possible spreading of the individual filaments of the roving 32 , so as flat as possible sliver 14 from as few layers of adjacent individual filaments to provide. For this purpose, the spreading device 20 , as will be explained in more detail below, a spreader 34 and a loosening device 36 on.

Die Bebinderungsvorrichtung 22 dient dazu, Filamente des Faserbandes 14 und/oder einzelne Faserbandstücke davon mit einem Bindermaterial 38 zu versehen, das zum Fixieren der Faserbandstücke in der Preform dient. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Bebinderungsvorrichtung 22 Teil der Aufbereitungsgruppe 12 und wird so zum Versehen des aufgespreizten Faserbandes 14 mit Bindermaterial 38 verwendet. In nicht dargestellten Ausführungsformen der Preform-Herstellvorrichtung 10 lässt sich zusätzlich oder alternativ eine Bebinderungsvorrichtung 22 der Schneid- und Legegruppe 16 zuordnen, um dann die bereits abgeschnittenen Faserstücke mit Bindermaterial 38 zu versehen.The binding device 22 serves to filaments of the sliver 14 and / or individual sliver pieces thereof with a binder material 38 to provide, which serves to fix the sliver pieces in the preform. In the in 1 illustrated embodiment, the binding device 22 Part of the processing group 12 and thus becomes the provision of the spread sliver 14 with binder material 38 used. In non-illustrated embodiments of the preform manufacturing device 10 can additionally or alternatively a binding device 22 the cutting and laying group 16 then assign the already cut fiber pieces with binder material 38 to provide.

Die Schneidvorrichtung 24 ist zum Abschneiden von Stücken definierter Länge von dem Faserband 14 (Faserstücke) ausgebildet. Die einzelnen Faserbandstücke werden im folgenden als Patches 40, 40', 40'' bezeichnet.The cutting device 24 is for cutting pieces of defined length from the sliver 14 (Fiber pieces) formed. The individual sliver pieces are referred to as patches below 40 . 40 ' . 40 '' designated.

Die Transporteinrichtung 26 dient zum Vereinzeln der Patches 40 und zum Transportieren derselben zu der Legevorrichtung 28.The transport device 26 is used to separate the patches 40 and for transporting the same to the laying device 28 ,

Die Legevorrichtung 28 ist derart ausgebildet, dass sie einzelne Patches 40 erfassen kann und an vordefinierte Positionen, hier an der Vorform 30 platzieren kann. Die Vorform 30 dient dazu, der Preform 42 eine vorgegebene dreidimensionale Flächengestaltung zu geben.The laying device 28 is designed to be single patches 40 and to predefined positions, here at the preform 30 can place. The preform 30 serves to the preform 42 to give a given three-dimensional surface design.

Die Preform-Herstellvorrichtung 10 weist weiter eine hier mehrere Steuerungen 44a, 44b aufweisende Steuerungsvorrichtung 44 auf, die die Einzelvorrichtungen 12, 18, 20, 22, 26, 30 derart steuert, dass nach Art einer Patchwork-Decke aus oder mit den einzelnen Patches 40 die Preform 42 gebildet wird.The preform manufacturing device 10 also has one here several controls 44a . 44b having a control device 44 on which the individual devices 12 . 18 . 20 . 22 . 26 . 30 so controls, that in the manner of a patchwork blanket or with the individual patches 40 the preform 42 is formed.

Mit der Preform-Herstellvorrichtung 10 lässt sich somit folgendes Herstellverfahren zum Herstellen einer Preform 42 für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur automatisch durchführen:
Zunächst wird ein in Form des Rovings 32 vorliegendes Faserfilamentbündel gespreizt und mit dem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel thermisch aktivier baren Bindermaterial 38 versehen. Das so zur Verfügung gestellte bebinderte Faserband 14 wird anschließend in die Stücke definierter Länge – Patches 40 – geschnitten. Die Patches 40 werden vereinzelt und zu der Legevorrichtung 28 transportiert. Die Legevorrichtung 28 platziert jedes Patch 40 an einer jeweils vordefinierten Position 46 an der Vorform 30 und presst das Patch 40 auf die Vorform 30 auf.
With the preform manufacturing device 10 Thus, the following manufacturing method for producing a preform can be achieved 42 automatically carry out a power flow-compatible fiber composite structure:
First, one in the form of roving 32 present Faserfilamentbündel spread and with the in the present embodiment, thermally activated ble binder material 38 Mistake. The so-provided binded sliver 14 is then inserted into the pieces of defined length - patches 40 - cut. The patches 40 are isolated and to the laying device 28 transported. The laying device 28 places every patch 40 at a respectively predefined position 46 at the preform 30 and squeezes the patch 40 on the preform 30 on.

Mit der Preform-Herstellvorrichtung 10 lässt sich somit eine Fiber-Patch-Preforming-Technologie durchführen, die durch einen speziellen Legeprozess das positionsgenaue Aufbringen kurzer Faserstücke ermöglicht. Über die Orientierung und Anzahl der Faserstücke können die geforderten Eigenschaften der Preform 42 erfüllt werden. Dadurch können Fasern entlang definiert gekrümmter Bahnen orientiert werden; und der Fasergehalt kann lokal variieren.With the preform manufacturing device 10 Thus, a fiber patch preforming technology can be carried out, which enables the positionally accurate application of short pieces of fiber through a special laying process. The required properties of the preform can be determined by the orientation and number of fiber pieces 42 be fulfilled. As a result, fibers can be oriented along defined curved paths; and the fiber content can vary locally.

Durch die Ablage gespreizter, kurz geschnittener Faserbandstücke – Patches 40 – können kraftflussoptimierte Preformen 42 hergestellt werden. Ein Faserschneidwerk 48 schneidet die speziell vorgefertigten, bebinderten Faserbänder 14 in kurze Stücke, und übergibt diese an ein Vakuumfließband 50 der Transporteinrichtung 26.Through the storage of splayed, short cut slivers - patches 40 - can power flow optimized preforms 42 getting produced. A fiber cutter 48 cuts the specially prefabricated, bonded slivers 14 in short pieces, and passes them to a vacuum conveyor 50 the transport device 26 ,

Die Übergabe der Patches 40 von dem Vakuumfließband 50 an einen Legekopf 52 der Legevorrichtung 28 erfolgt fliegend über eine Kombination aus Ansaug- und Abblasmodulen. Der Legekopf 52 heizt den Patch 40 während des Transports zum Ablegeort auf und aktiviert dadurch das Bindematerial 38. Der Legekopf 52 presst den Patch 40 auf die vordefinierte Stelle und löst sich dann mit einem Abblasimpuls. Der Legekopf 52 kehrt danach in die Ausgangsposition zurück.The handover of the patches 40 from the vacuum conveyor 50 to a laying head 52 the laying device 28 takes place over a combination of suction and blow-off modules. The laying head 52 heats the patch 40 during transport to the deposit location and thereby activates the binding material 38 , The laying head 52 squeezes the patch 40 to the predefined position and then dissolves with a blow-off pulse. The laying head 52 then returns to the starting position.

Diese Technologie erlaubt die vollautomatische Produktion von komplexen Faser-Preformen. Parameter wie Fasergehalt, Faserorientierung und Kurvenradien können weitgehend variiert werden.These Technology allows the fully automatic production of complex Fiber preforms. parameter like fiber content, fiber orientation and curve radii can be largely be varied.

In den hier dargestellten Ausführungsformen werden zum Herstellen der Preformen 42 gespreizte Kohlenstofffasern anstatt textiler Halbzeuge verwendet. Die Länge der Fasern ist sehr kurz (wenige Zentimeter) im Vergleich zu vorkonfektionierten Gelegen, die Langfasern verwenden. Durch eine spezielle Positionierung der Kurzfasern – in den Patches 40 – können ähnlich hohe mechanische Kennwerte wie bei Langfaserverbunden erreicht werden.In the embodiments shown here are for producing the preforms 42 spread carbon fibers used instead of textile semi-finished products. The length of the fibers is very short (a few centimeters) compared to prefabricated fabrics using long fibers. By a special positioning of the short fibers - in the patches 40 - Similar high mechanical characteristics can be achieved as with long fiber composites.

Die Kurzfasern können relativ exakt entlang komplexer Kraftflusspfade gelegt werden. Bei zuvor zum Herstellen von solchen Preformen eingesetzten textilen Zuschnitten können nur Vorzugsorientierungen eingestellt werden. Dadurch können mit der hier dargestellten Technologie extreme geometrische Formen dargestellt werden. Das Herstellverfahren ist vollautomatisiert und es können Dickenvariationen innerhalb einer Preform und/oder veränderte Faservolumengehalte erhalten werden.The Short fibers can be placed relatively accurately along complex power flow paths. at previously used for the production of such preforms textile Can cut only preferred orientations are set. This can be done with The technology presented here represents extreme geometrical shapes become. The manufacturing process is fully automated and it can thickness variations within a preform and / or altered Fiber volume contents are obtained.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Preform-Herstellvorrichtung 10 wird in der Schneid- und Legegruppe 16 als Faserschneidwerk 48 ein Laser 54 verwendet, der prozessorgesteuert exakt relativ zu dem Faserband 14 bewegbar ist. Weiter ist in 1 als Legemechanik 184 zur Bewegung des Legekopfes 52 ein Roboterarm angedeutet. Die Vorform 30 ist exakt und definiert relativ hierzu bewegbar und drehbar, um verschiedene komplexe 3D-Strukturen von Preformen 42 einfach erzeugen zu können.In the in 1 illustrated embodiment of the preform manufacturing device 10 is in the cutting and laying group 16 as a fiber cutter 48 a laser 54 used, the processor controlled exactly relative to the sliver 14 is movable. Next is in 1 as a laying mechanism 184 for movement of the laying head 52, a robot arm indicated. The preform 30 is exact and defines relative to this movable and rotatable to various complex 3D structures of preforms 42 easy to generate.

Zusammenfassend ist ein Grundgedanke der hier vorgestellten Ausführungsform der Fiber-Patch-Preforming-Technologie, Kohlenstofffaser-Rovings 32 möglichst breit aufzuspreizen, mit Binderpulver zu beschichten und mit einer neuen Schneidtechnik in definiert lange Stücke, sogenannte Patches 40, zu schneiden. Diese Patches 40 werden dann von der speziellen Legevorrichtung 28 aufgenommen, an eine vordefinierte Position platziert und mittels dem Bindermaterial 38 fixiert. Damit sind verschiedenste Bauteilgeometrien und Faserarchitekturen erzeugbar.In summary, a basic idea of the embodiment of fiber patch preforming technology presented here is carbon fiber rovings 32 Spread as wide as possible, coat with binder powder and with a new cutting technique in defined long pieces, so-called patches 40 to cut. These patches 40 become then from the special laying device 28 taken, placed at a predefined position and using the binder material 38 fixed. This makes it possible to produce a wide variety of component geometries and fiber architectures.

Bei dem hier dargestellten Herstellprozess werden gespreizte Fasern eingesetzt. Eine Faserspreizung bildet eine Grundlage dafür, lokale Ansammlungen von Faserenden innerhalb des späteren Verbundwerkstoff zu vermeiden, da diese Spannungskonzentrationen verursachen und schlimmstenfalls zum Bauteilversagen führen könnten. Durch eine Spreizung reduziert sich die Dicke des Rovings 32. Damit können mehr durchgängige Fasern in den Einflussbereich eines Faserendes gelangen und Spannungsspitzen kompensieren. Des weiteren wird bei überlappendem Ablegen die Stufe am Schnittende eines Rovings 32 reduziert. Eine solche Stufe könnte bei einem ungespreizten Roving bis zu 250 μm hoch sein und würde zur Auslenkung der darüber liegenden Kohlenstofffaser aus der Kraftflussrichtung führen. Zusätzlich könnte dort eine harzreiche Zone entstehen, die sich negativ auf die Festigkeit des Materials auswirkt.In the manufacturing process shown here, spread fibers are used. Fiber spreading provides a basis for avoiding localized accumulation of fiber ends within the composite later, as these may cause stress concentrations and, in the worst case scenario, lead to component failure. Spreading reduces the thickness of the roving 32 , This allows more continuous fibers to reach the sphere of influence of a fiber end and compensate for voltage peaks. Furthermore, when overlapping, the step is at the cut end of a roving 32 reduced. Such a step could be up to 250 microns high in an unspread roving and would result in the deflection of the overlying carbon fiber from the direction of force flow. In addition, there could be a resin-rich zone there, which has a negative effect on the strength of the material.

Um eine Spreizung möglichst wirksam durchzuführen, sollten Verdrehungen des Roving 32 vermieden werden, da querlaufende Filamente einen gespreizten Ro ving wieder einschnüren könnten. Die Spannung innerhalb des Roving 32 sollte im gespreiztem Zustand konstant sein, da durch Spannungsunterschiede die Spreizbreite und Spreizqualität beeinflusst werden könnte.In order to perform a spreading as effectively as possible, should be twists of the roving 32 be avoided, since transverse filaments could constrict a splayed Ro ving again. The tension within the roving 32 should be constant in the spread state, since voltage spreads could influence the spread width and spread quality.

Die Abrollvorrichtung 18, die im folgenden anhand der 2 näher erläutert wird, dient dazu, einen Roving 32 von einer Vorratsspule 56 ohne Verdrehung anliefern zu können und die Pendelbewegung des Rovings 32 beim Abzug von der Vorratsspule 56 auszugleichen. Die Abrollvorrichtung 18 weist hierzu eine bewegliche Lagerung 58 der Vorratsspule 56 derart auf, dass sich die Vorratsspule 56 entsprechend der Lage des gerade abzurollenden Bereiches des Rovings 32 nachbewegt, so dass die Abrollposition möglichst konstant bleibt.The unwinding device 18 , which in the following on the basis of 2 is explained in more detail, serves a roving 32 from a supply reel 56 to be able to deliver without twisting and the pendulum movement of the roving 32 when deducted from the supply spool 56 compensate. The unwinding device 18 has a movable storage for this purpose 58 the supply reel 56 such that the supply spool 56 according to the location of the area of the roving being rolled up 32 moved so that the unwinding position remains as constant as possible.

Hierzu weist die Lagerung 58 einen entlang einer Linearführung 60 gelagerten Schlitten 62 auf. Der Schlitten 62 ist mittels Schrittmotoren und in dem hier dargestellten Beispiel mittels einer Antriebsspindel in Richtung der Drehachse der Vorratsspule 56 bewegbar. Die Bewegung des Schlittens 62 wird von einem Motor 66 mit integrierter Steuerung angetrieben. Ein Sensor 68 beobachtet die aktuelle Position 70 des Rohlings 32 und steuert damit die Drehbewegung des Motors 66.For this purpose, the storage 58 one along a linear guide 60 stored sled 62 on. The sled 62 is by means of stepper motors and in the example shown here by means of a drive spindle in the direction of the axis of rotation of the supply reel 56 movable. The movement of the sled 62 is from a motor 66 driven with integrated control. A sensor 68 watch the current position 70 of the blank 32 and thus controls the rotational movement of the engine 66 ,

Als Sensor 68 dient hierzu eine ortsauflösende Fotodiode 72, die in 3 zusammen mit ihrer Kennlinie dargestellt ist. Eine Diodenzeile der Fotodiode 72 registriert den Schatten des Rovings 32 und gibt die Position über eine Verstärkerschaltung (nicht explizit dargestellt) als Analogsignal aus. Der Mittelpunkt eines Schattens entspricht ortsabhängig einem bestimmten Spannungswert. Das Analogsignal wird als bipolares Spannungssignal an die Steuerung des Motors 66 übergeben, wobei 0 Volt der Sensormitte entspricht. Zusätzlich wird der Sensor 68 mit einem IR-LED-Scheinwerfer bei einer bestimmten Frequenz, beispielsweise 10 KHz, angeblitzt, um eine Beeinflussung des Messsignals durch Umgebungslicht zu verhindern. Dieser Sensor 68 ist auf die speziellen Anforderungen einer die Lage des Rovings 32 auf der Vorratsspule 56 kompensierenden Abrollung optimiert und erlaubt noch weitere Einstellungen, wie zum Beispiel Mittelpunktverschiebung und Biegeanpassung. Die Kombination aus ortsauflösender Fotodiode 72 und gesteu ertem Servomotor 66 hat den Vorteil, dass die Gegenbewegung in Abhängigkeit der aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit des Rovings 32 ausgelöst wird. Bei langsamen Abzugsgeschwindigkeiten werden relativ langsame Kompensationsbewegungen ausgelöst, während hohe Abzugsgeschwindigkeiten entsprechend schnelle Gegenbewegungen auslösen. Dadurch wird der Roving 32 weitgehend schwingungsfrei als flaches Bändchen 74 abgerollt. Am Ende der Abrollvorrichtung 18 umläuft der Roving 32 in einer S-förmigen Bewegung zwei Röllchen 75, hier zwei taillierte Edelstahlröllchen, die zusätzlich letzte Schwingungen beruhigen. Die Abrollvorrichtung 18 lässt sich anders als in 1 dargestellt auch vollkommen autonom von den übrigen Baugruppen betreiben und benötigt im Grunde nur eine Energieversorgung, beispielsweise einen Stromanschluss.As a sensor 68 serves for this purpose a spatially resolving photodiode 72 , in the 3 is shown together with its characteristic. A diode array of the photodiode 72 registers the shadow of the roving 32 and outputs the position via an amplifier circuit (not explicitly shown) as an analog signal. The center of a shadow corresponds to a specific voltage value depending on location. The analog signal is sent as a bipolar voltage signal to the motor control 66 passed, where 0 volts corresponds to the center of the sensor. In addition, the sensor 68 with an IR LED headlamp at a certain frequency, for example, 10 KHz, slit to prevent interference of the measurement signal by ambient light. This sensor 68 is based on the special requirements of a roving's location 32 on the supply reel 56 compensating unrolling optimized and allows even more settings, such as center shift and bending adjustment. The combination of a spatially resolving photodiode 72 and controlled servomotor 66 has the advantage that the counter-movement depending on the current movement speed of the roving 32 is triggered. At slow take-off speeds, relatively slow compensation movements are triggered, while high take-off speeds trigger correspondingly rapid counter-movements. This will be the roving 32 largely free of vibration as a flat ribbon 74 unrolled. At the end of the unwinding device 18 the roving revolves around 32 in an S-shaped motion two rolls 75 , here two waisted Edelstahlröllchen, which additionally calm down last vibrations. The unwinding device 18 can be different than in 1 shown also operate completely autonomous from the other modules and basically requires only one power supply, such as a power connection.

Der Roving 32 durchläuft im Anschluss an die Abrollvorrichtung 18 eine Spreizstrecke in der Spreizvorrichtung 20.The roving 32 goes through after the unwinding device 18 a spreading distance in the spreading device 20 ,

Die Spreizvorrichtung 20 weist, wie oben bereits erwähnt, zunächst die Spreizeinrichtung 34 auf, die genauer in 5 dargestellt ist und deren Wirkungsprinzip zunächst anhand der 4 erläutert wird.The spreading device 20 has, as already mentioned above, first the spreader 34 on that in more detail 5 is shown and their principle of action first on the basis of 4 is explained.

4 zeigt eine Prinzipskizze eines bereits aus der DE 715 801 C bekannten alten mechanischen Spreizprinzips. Hier durchläuft ein Faserstrang 14 nacheinander eine gebogene Stange 76 und dann eine gerade Stange 78. Die Kombination aus einer geraden und einer gebogenen Stange sorgt bei in 4 dargestellten, grundsätzlich bekannten Radiusspreizern dafür, dass die auf die Faser wirkende Zugkraft umgeleitet wird. Es wirkt nun auch eine Kraft, die die Faser auf die gebogene Stange presst. An der höchsten Stelle der Auslenkung wirkt auf die Filamente die höchste Kraft. Mit zunehmender Entfernung von dieser Stelle wird die Kraft geringer. Das heißt, Filamente können der Belastung ausweichen, wenn sie auf der gebogenen Stange nach außen wandern. Dabei hängt es jedoch von der Zugkraft auf die Faser, der Reibung zwischen Faser und Stange, der Position der Stangen zueinander und von der Biegung der Stange ab, wie das Spreizergebnis aussieht. Bei einer extremen Biegung ist die Differenz der wirkenden Kräfte zwi schen der höchsten Stelle und einer Außenposition so groß, dass die Oberflächenreibung der Stange keine Rolle mehr spielt. Die Filamente werden schlagartig nach außen wandern, d. h. der Roving 32 würde abrutschen oder sich spalten. Ist die Biegung zu gering, dann fällt das Spreizverhältnis zu niedrig aus. 4 shows a schematic diagram of an already from the DE 715 801 C known old mechanical spreading principle. Here goes through a fiber strand 14 one bent bar in turn 76 and then a straight rod 78 , The combination of a straight and a curved rod ensures in 4 illustrated, basically known radius spreaders that the tensile force acting on the fiber is redirected. It now also acts a force that presses the fiber on the curved rod. At the highest point of the deflection, the highest force acts on the filaments. With increasing distance from this point, the power is reduced. The In other words, filaments can avoid the strain of moving outward on the curved bar. However, it depends on the tensile force on the fiber, the friction between the fiber and the rod, the position of the rods to each other and from the bending of the rod, as the spreader result looks like. In extreme bending, the difference in the forces acting between the highest point and an outer position is so great that the surface friction of the rod no longer plays a role. The filaments will abruptly move outwards, ie the roving 32 would slip or split. If the bend is too small, then the spread ratio is too low.

Aufgrund dessen ist der in 4 dargestellte Radiusspreizer für die industrielle Bearbeitung von Rovings 32 zur Aufbereitung für die Preform-Herstellung in industriellem Maßstab nicht geeignet. Insbesondere würden Fehler im Roving 32, wie zum Beispiel Verdrehungen, Spalte oder Faltungen zum Abrutschen oder zum Spalten im gespreizten Material führen.Because of that, the in 4 illustrated spreaders for the industrial processing of rovings 32 not suitable for reprocessing for preform production on an industrial scale. In particular, errors would be in roving 32 , such as twists, crevices or folds lead to slipping or splitting in the spread material.

Die in 5 dargestellte Spreizeinrichtung 34 löst Probleme mit der Materialqualität von Rovings oder von sonstigen aufzuspreizenden Faserfilamentbündeln, indem der Roving 32 bzw. das Faserfilamentbündel immer wieder neu auf wenigstens eine konvex gebogene Spreizkante aufgesetzt wird. Hierzu weist die Spreizeinrichtung 34 wenigstens eine konvex gebogene Spreizkante 80 auf, die sich mit wenigstens einer Richtungskomponente senkrecht zur Längserstreckung des Rovings 32 oder des sonstigen Faserfilamentbündels relativ zu diesem so bewegt, dass dieses auf die konvex gebogene Spreizkante 80 unter Spannung aufgelegt wird und sich anschließend wieder mit wenigstens einer Richtungskomponente senkrecht von dem Roving 32 oder dem Faserfilamentbündel wegbewegt, so dass sich dieses von der Spreizkante 80 löst.In the 5 Spreader shown 34 solves problems with the material quality of rovings or other aufzuspreizenden fiber filament bundles by the roving 32 or the fiber filament bundle is placed again and again on at least one convexly curved spreading edge. For this purpose, the spreader 34 at least one convexly curved spreading edge 80 on, with at least one directional component perpendicular to the longitudinal extent of the roving 32 or the other fiber filament bundle relative to this moves so that this on the convex arcuate spreading edge 80 is applied under tension and then again with at least one directional component perpendicular to the roving 32 or the fiber filament bundle moved away, so that this of the spreading edge 80 solves.

Die wenigstens eine Spreizkante 80 ist in praktischer Ausgestaltung an einem radialen Vorsprung 82 an einer Drehwelle 84 ausgebildet.The at least one spreading edge 80 is in a practical embodiment of a radial projection 82 on a rotary shaft 84 educated.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind wenigstens zwei Kanten, von denen wenigstens eine als konvex gebogene Spreizkante 80 ausgebildet ist, von entgegengesetzten Richtungen auf den Roving 32 bzw. das Faserfilamentbündel zu bewegbar. Bei dem Ausführungsbeispiel sind hierzu zwei Drehwellen 84, 86 mit radialen Vorsprüngen 82 vorgesehen, wobei sich die Drehwellen 84, 86 gegenläufig zueinander drehen.In the preferred embodiment according to the in 5 illustrated embodiment, at least two edges, of which at least one convexly bent spreading edge 80 is formed, from opposite directions on the roving 32 or the fiber filament bundle to move. In the embodiment, for this purpose, two rotary shafts 84 . 86 with radial projections 82 provided, with the rotary shafts 84 . 86 rotate in opposite directions.

Neben ersten radialen Vorsprüngen 82, an denen konvex gebogene Spreizkanten 80 ausgebildet sind, sind in bevorzugter Ausgestaltung auch noch zweite radiale Vorsprünge 88 vorgesehen, welche mit geradlinigen Kanten 90 auslaufen. Dadurch ist eine Spreizvorrichtung geschaffen, bei der sich wenigstens eine konvex gebogene Spreizkante 80 und wenigstens eine geradlinige Kante 90 von entgegengesetzten Richtungen aus auf dem Roving 32 oder das Filamentbündel zu bewegen können, bis der Roving 32 bzw. das Filamentbündel ähnlich der in 4 dargestellten Weise zwischen den Kanten 80, 90 gespreizt wird. Die Kanten 80, 90 sind auch zur Entlastung des Rovings 32 bzw. des Faserfilamentbündels wieder in entgegengesetzter Richtung zurückführbar.In addition to first radial projections 82 , at which convexly bent spreading edges 80 are formed, in a preferred embodiment, also second radial projections 88 provided, which with rectilinear edges 90 leak. As a result, a spreading device is provided in which at least one convexly curved spreading edge 80 and at least one straight edge 90 from opposite directions on the roving 32 or the filament bundle can move until the roving 32 or the filament bundle similar to the one in 4 shown way between the edges 80 . 90 is spread. The edges 80 . 90 are also to relieve the roving 32 or the fiber filament bundle traceable back in the opposite direction.

Besonders einfach ist dies bei der Ausgestaltung gemäß 5 dadurch realisiert, dass an den gegenläufig, hier mittels eines Zahnradgetriebes 92, angetriebenen Drehwellen 84, 86 mehrere, die radialen Vorsprünge 82, 88 bildende Flügel 94 ausgestaltet sind, die sich im wesentlichen in axialer Richtung erstrecken und an deren radial äußersten Bereichen die Kanten 80 oder 90 ausgebildet sind. Dabei folgt auf einen Flügel 94 mit der geradlinigen Kante 90 in Umfangsrichtung ein Flügel mit der konvex radial nach außen gebogenen Spreizkante 80 und daraufhin wieder ein Flügel 94 mit geradliniger Kante 90 u. s. w.This is particularly simple in the embodiment according to 5 realized in that at the opposite, here by means of a gear transmission 92 , driven rotary shafts 84 . 86 several, the radial projections 82 . 88 forming wings 94 are configured, which extend substantially in the axial direction and at the radially outermost regions of the edges 80 or 90 are formed. It follows on a wing 94 with the straight edge 90 in the circumferential direction a wing with the convex radially outwardly bent spreading edge 80 and then another wing 94 with a straight edge 90 etc

In einer anderen Ausgestaltung sind die Kanten sämtlicher Flügel 94 als konvex radial nach außen gebogene Spreizkanten 80 ausgestaltet. Durch die Anordnung an sich gegenläufig bewegenden Bewegungsorganen, bei dem Ausführungsbeispiel die beiden Drehwellen 84, 86, werden die Fasern jeweils zwischen zwei gegenläufig gebogenen Spreizkanten 80 aufgespreizt.In another embodiment, the edges of all wings 94 as a convex radially outwardly bent spreading edges 80 designed. Due to the arrangement of oppositely moving movement organs, in the embodiment, the two rotary shafts 84 . 86 , the fibers are each between two oppositely bent spreading edges 80 spread.

Auf diese Art und Weise ist die Spreizeinrichtung 34 sozusagen als Flügelspreizer ausgebildet, der für eine immer wieder erneute Auflage des Rovings 32 auf Spreizkanten 80 sorgt. Zusätzlich wird eine Schlichte auf dem Roving 32 oder dem Faserfilamentbündel durch die wechselseitige Biegung aufgebrochen, und die Filamente 100 können sich unabhängig voneinander bewegen.In this way is the spreader 34 formed as a wing spreader, so to speak, for a renewed edition of the roving 32 on spreading edges 80 provides. In addition, a sizing on the roving 32 or the fiber filament bundle broken by the mutual bending, and the filaments 100 can move independently.

In der Spreizvorrichtung 20 folgt auf die als Flügelspreizer ausgebildete Spreizeinrichtung 34 in Förderrichtung des Rovings 32 weiter die Lockerungseinrichtung 36, die in der hier vorgestellten Ausgestaltung als Saugkammer nach dem sogenannten Fukui-Prinzip ausgestaltet ist. Die Saugkammer 96 kann von der Art sein, wie sie in der US 6 032 342 A beschrieben ist. Der aufgelockerte und vorgespreizte Roving 32 wird dabei von einem starken laminaren Luftstrom 98 in die Saugkammer 96 gezogen. Die einzelnen Filamente 100 werden von Luft umströmt und können relativ leicht übereinander gleiten. Des weiteren kann die Saugkammer 96 leichte Schwankungen in der Spannung des Rovings 32 ausgleichen.In the spreading device 20 follows the spreader designed as a wing spreader 34 in the conveying direction of the roving 32 continue the loosening device 36 , which is designed in the embodiment presented here as a suction chamber according to the so-called Fukui principle. The suction chamber 96 can be of the kind that they are in US 6 032 342 A is described. The loosened and pre-spread roving 32 is characterized by a strong laminar air flow 98 in the suction chamber 96 drawn. The individual filaments 100 are flowed around by air and can relatively easily slide over each other. Furthermore, the suction chamber 96 slight fluctuations in the tension of the roving 32 ausglei chen.

Bei der Herstellung von Kunststofffasern werden die Filamentbündel oftmals frei geführt und durch Ösen geleitet. Dabei können sich Teile der Filamente 100 um den Rest des Bündels drehen und zu Rovingeinschnürungen schon bei der Herstellung führen. Nach dem Aufwickeln auf eine Roving-Spule sind diese Fehler zunächst kaum sichtbar, da das Filamentbündel flach aufgezogen wird. Nach der Auflockerung der Filamentbündel in der Spreizeinrichtung 34 sind querlaufende Rovingteile jedoch deutlich sichtbar. Dieser Effekt kann zu Lücken und Verschiebungen im Roving 32 führen, die die Spreizqualität negativ beeinflussen.In the manufacture of plastic fibers, the filament bundles are often guided freely and passed through eyelets. This can be parts of the filaments 100 rotate around the rest of the bundle and cause roving constrictions as early as the manufacturing process. After being wound on a roving bobbin, these defects are barely visible at first because the filament bundle is pulled flat. After the loosening of the filament bundles in the spreader 34 However, transverse roving parts are clearly visible. This effect can cause gaps and shifts in roving 32 lead, which influence the spread quality negatively.

Um ein möglichst homogenes Spreizbild zu erreichen, wird bei einer nicht explizit dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine mehrstufige Spreizung vorgesehen, bei der das Spreizverhältnis stufenweise gesteigert wird. Hierzu ist zunächst eine erste Spreizeinrichtung 34 und eine erste Lockerungseinrichtung 36 zum Spreizen des Rovings 32 auf ein erstes Breitenmaß, beispielsweise auf einen Wert zwischen 8 mm und 16 mm, vorgesehen. Danach folgt eine weitere Stufe mit einer weiteren Spreizeinrichtung 34 und einer weiteren Lockerungseinrichtung 36 mit größeren Abmaßen als die erste Spreizeinrichtung und die erste Lockerungseinrichtung, um so eine Spreizung auf eine größere Breite, beispielsweise einen Wert zwischen 20 mm und 35 mm durchzuführen.In order to achieve the most homogeneous spreading possible, a multistage spreading is provided in a not explicitly illustrated embodiment of the invention, in which the spreading ratio is increased in stages. For this purpose, first a first spreading device 34 and a first loosening device 36 for spreading the roving 32 to a first width dimension, for example to a value between 8 mm and 16 mm. This is followed by another stage with another spreader 34 and another loosening device 36 with larger dimensions than the first spreader and the first loosening device, so as to perform a spread to a greater width, for example a value between 20 mm and 35 mm.

Danach liegt der Roving 32 als breites dünnes Band, das Faserband 14, vor.After that lies the roving 32 as a broad thin band, the sliver 14 , in front.

Im weiteren Verlauf wird dieses Faserband 14 noch mit einer geringen Menge des Bindermaterials 38 ausgerüstet.In the further course of this sliver 14 still with a small amount of binder material 38 equipped.

Theoretisch liegen bei einem perfekt gespreizten, 30 mm breiten 12k-Roving nur noch drei Filamente übereinander. Dabei wurde ein Durchmesser der Filamente 100 von 7 μm und eine höchste Packungsdichte angenommen. In der Realität weist ein Roving 32 jedoch immer Spreizfehler auf, die stellenweise zu dickeren Bereichen und damit zu einer höheren Anzahl von Filamentenden führen können.Theoretically, with a perfectly splayed, 30 mm wide 12k roving, only three filaments lie on top of each other. This was a diameter of the filaments 100 of 7 μm and a highest packing density. In reality, a roving indicates 32 However, always spreading errors that can sometimes lead to thicker areas and thus to a higher number of filament ends.

Das Versehen des so aufgespreizten Rovings 32 mit Bindermaterial 38 wird in der in 7 vom Prinzip her dargestellten Bebinderungsvorrichtung 22 durchgeführt. Die Bebinderungsvorrichtung 22 ist vom Grundprinzip her nach Form eines Pulverstreuers ausgebildet, wie er beispielsweise in der US 3 518 810 A , der US 2 489 846 A , der US 2 394 657 A , der US 2 057 538 A oder der US 2 613 633 A beschrieben ist. Er hat demnach einen Trichter 102, an dessen Ausgang eine mit radialen Erhebungen 104 versehene Walze 106 vorbeiläuft.The oversight of the roving thus spread 32 with binder material 38 will be in the in 7 Binding device shown in principle 22 carried out. The binding device 22 is formed by the basic principle according to the form of a powder spreader, as he, for example, in the US Pat. No. 3,518,810 , of the US 2 489 846 A , of the US 2 394 657 A , of the US 2 057 538 A or the US 2 613 633 A is described. He has a funnel 102 , at whose output one with radial elevations 104 provided roller 106 passes.

Die Walze 106 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine gerändelte Stahlwalze, die mit ihrer rauen Oberfläche den Pulvertransport übernimmt. Diese Walze 106 wird ihrerseits von einer Ausbürstwalze 108 bearbeitet, die das pulverförmige Bindermaterial 38 von der Walze 106 entfernt und auf das darunter vorbeilaufende Faserband 14 streut.The roller 106 is in the illustrated embodiment, a knurled steel roller, which takes over the powder transport with its rough surface. This roller 106 in turn is from a spreading brush 108 edited, which is the powdered binder material 38 from the roller 106 removed and on the passing underneath sliver 14 scatters.

Zwischen dem Faserband 14 und dem Auftragmechanismus kann eine Spannung U angelegt sein, so dass sich das Pulver, wie bei einer Pulverlackbeschichtung, elektrostatisch an das Faserband 14 anlegt.Between the sliver 14 and the application mechanism, a voltage U may be applied, so that the powder, as in a powder coating, electrostatically to the sliver 14 invests.

Die Transport-Walze 106 sowie die Ausbürstwalze 108 sind durch zwei getrennte Elektromotoren 110 und 112 angetrieben, um die Streuparameter möglichst frei einstellen zu können. Die Steuerung erfolgt über eine Steuereinrichtung 114, die Teil der Steuerungsvorrichtung 44 sein kann.The transport roller 106 as well as the spreading brush 108 are by two separate electric motors 110 and 112 driven in order to set the scattering parameters as freely as possible. The control takes place via a control device 114 , which is part of the control device 44 can be.

Um zu vermeiden, dass das Pulver an Engstellen blockieren und Maschinenteile verklemmen kann, ist der Trichter 102 nicht am Rest der Bebinderungsvorrichtung 22 fest fixiert, sondern an einem Halter 116 gehalten, der Ausgleichsbewegungen zulässt. Ein Vorteil des Halters 116 ist dabei, dass der Trichter 102 im laufenden Betrieb schwingen kann und das Pulver automatisch nach unten gerüttelt wird. Das Pulver wird in genau dosierbarer Menge auf die Oberfläche des darunter mit einer definierten Geschwindigkeit, beispielsweise im Bereich von 3 bis 6 m/min, durchlaufenden Rovings 32 aufgestreut. Überschüssiges Pulver fällt am Roving 32 vorbei in einen Auffangbehälter (nicht dargestellt) und kann später wieder in den Prozess eingeführt werden.To prevent the powder from blocking at bottlenecks and jamming machine parts, the funnel is used 102 not at the rest of the binding device 22 firmly fixed, but on a holder 116 held, the compensatory movements allows. An advantage of the owner 116 is in the process of that funnel 102 can swing during operation and the powder is automatically shaken down. The powder is applied in precisely metered quantity to the surface of the rovings passing below it at a defined speed, for example in the range of 3 to 6 m / min 32 sprinkled. Excess powder falls on the roving 32 passed into a collection container (not shown) and can later be reintroduced into the process.

Messungen haben gezeigt, dass die aufgestreute Menge an Bindermaterial nahezu linear von der Drehgeschwindigkeit der Walze 106 abhängt.Measurements have shown that the scattered amount of binder material almost linearly from the rotational speed of the roller 106 depends.

Die Bebinderungsvorrichtung 22 weist weiter noch eine Heizeinrichtung 118 auf, um die Pulverpartikel des bei Heiztemperaturen schmelzenden Bindermaterials 38 an die Oberfläche der Filamente 100 zu fixieren.The binding device 22 also has a heating device 118 on to the powder particles of the melting at heating temperatures binder material 38 to the surface of the filaments 100 to fix.

Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Heizeinrichtung 118 eine ca. 100 mm bis 500 mm lange Heizstrecke auf. Die bevorzugte Ausgestaltung der Heizeinrichtung 118 ist mit Heizstrahlern, hier mit Infrarot-Heizstrahlern 120 ausgestattet. Die Heizleistung der Heizeinrichtung 118 kann durch die Steuereinrichtung 114 genau eingestellt werden.In the illustrated embodiment, the heater 118 an approx. 100 mm to 500 mm long heating section. The preferred embodiment of the heater 118 is with radiant heaters, here with infrared radiant heaters 120 fitted. The heating power of the heater 118 can by the control device 114 be set exactly.

Die Binderpartikel werden leicht angeschmolzen und binden sich an die Faseroberfläche.The Binder particles are easily melted and bind to the Fiber surface.

Danach kann – wie dies in 1a angedeutet ist – das fertige Faserband 14 auf eine spezielle Filmspule 121 aufgerollt werden und für eine spätere Verwendung zwischengelagert werden.After that - like this in 1a is indicated - the finished sliver 14 on a special one film reel 121 be rolled up and stored for later use.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das so speziell vorgefertigte Faserband 14 der Schneidvorrichtung zugeführt, wo es in die Patches 40, 40'; 40'' aufgeteilt wird und anschließend mittels der Legevorrichtung 28 verlegt wird.At the in 1 illustrated embodiment, the so specially prefabricated sliver 14 fed to the cutting device, where it enters the patches 40 . 40 '; 40 '' is divided and then by means of the laying device 28 is relocated.

1a zeigt eine Ausführung mit getrennten Gruppen 12, 16 unter Verwendung der Filmspulen 121 als Beispiel für eine Zwischenlagerung. Die Gruppen 12, 16 könnten so auch an getrennten Produktionsstandorten stehen. 1a shows a version with separate groups 12 . 16 using the film reels 121 as an example of an intermediate storage. The groups 12 . 16 could also be at separate production sites.

In 8 ist eine zweite Ausführungsform der Schneid- und Legegruppe 16 näher dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung gemäß 8 weist die Schneidvorrichtung 24 ein Faserschneidwerk 122 mit einer Messereinrichtung 124 und einer Gegenwalze 126 sowie mit wenigstens einer oder, wie hier dargestellt, mehreren Förderwalzen 128 auf.In 8th is a second embodiment of the cutting and laying group 16 shown in more detail. In this embodiment according to 8th has the cutting device 24 a fiber cutter 122 with a knife device 124 and a counter roll 126 and with at least one or, as shown here, a plurality of conveyor rollers 128 on.

Die Messereinrichtung 124 lässt sich abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Gegenwalze 126 und/oder der Förderwalzen 128 zum Abschneiden von Patchen 40 mit definierter Länge betätigen.The knife device 124 can be adjusted depending on the rotational speed of the counter roll 126 and / or the conveyor rollers 128 for cutting off patches 40 operate with a defined length.

Insbesondere weist die Messereinrichtung 124 einen (nicht näher dargestellten) Kupplungsmechanismus auf, der einen Antrieb der Messereinrichtung 124 mit einem Antrieb für die Walzen 126, 128 kuppelt.In particular, the knife device 124 a (not shown) coupling mechanism, which drives the knife device 124 with a drive for the rollers 126 . 128 couples.

Die Messereinrichtung 124 ist in dem dargestellten Beispiel mit einer Messerwalze 130 versehen, die als radialen Vorsprung wenigstens eine, hier mehrere Messerkanten 132 aufweist. Die Messerwalze 130 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weiter durch die nicht näher dargestellte Kupplungseinrichtung so an den Antrieb der Gegenwalze 126 koppelbar, dass sich die Messerkanten 132 mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Oberfläche der Gegenwalze 126 bewegen.The knife device 124 is in the example shown with a knife roller 130 provided as a radial projection at least one, here several knife edges 132 having. The knife roller 130 is in the illustrated embodiment, further by the coupling device not shown so to the drive of the backing roll 126 coupled, that the knife edges 132 at the same peripheral speed as the surface of the backing roll 126 move.

Die in 8 und in größeren Einzelheiten in 9 dargestellte Schneidvorrichtung weist demnach ein Kupplungsschneidwerk 134 auf, bei dem zwei Paare von Förderwalzen 128 und eine gummierte Gegenwalze 126 mittels eines nicht näher dargestellten Motors über ein zentrales formschlüssiges Getriebe, beispielsweise über einen Zahnriemen (nicht dargestellt) angetrieben werde. Die Förderwalzen 128 ziehen ein Endlosfaserband – hier insbesondere das aufgespreizte Faserband 14 – ein und leiten es über die in gleicher Geschwindigkeit drehende Gegenwalze 126.In the 8th and in greater detail in 9 The cutting device shown therefore has a coupling cutter 134 on, where two pairs of feed rollers 128 and a rubberized counter roll 126 by means of a motor, not shown, via a central positive gear, for example via a toothed belt (not shown) driven. The conveyor rollers 128 draw an endless fiber ribbon - here in particular the spread sliver 14 - and guide it over the rotating counter roll at the same speed 126 ,

Über der Gegenwalze 126 steht ein Messerbalken 136 in Warteposition. Soll ein Schnitt ausgeführt werden, kuppelt eine elektromagnetische Kupplung den Messerbalken 136 in die Schneidwerksbewegung ein. Im Berührpunkt haben der Messerbalken 136 und die Gegenwalze 126 die gleiche Drehgeschwindigkeit. Das zu schneidende Material wird durch eine Messerklinge 138 gebrochen. Danach wird der Messerbalken 136 ausgekuppelt und mit einer Bremseinrichtung, beispielsweise mit einer elektromagnetischen Bremse – nicht dargestellt –, angehalten. Das zweite Paar Förderwalzen 128 transportiert die Zuschnitte ab.Over the counter roll 126 stands a knife bar 136 in waiting position. If a cut is to be made, an electromagnetic clutch couples the cutter bar 136 in the cutting mechanism movement. In the touch point have the knife bar 136 and the counter roll 126 the same rotational speed. The material to be cut is through a knife blade 138 Broken. Then the knife bar becomes 136 disengaged and with a braking device, for example with an electromagnetic brake - not shown - stopped. The second pair of conveyor rollers 128 transports the blanks.

Das Kupplungsschneidwerk 134 ermöglicht den verzugsfreien Zuschnitt gespreizter Faserbänder. Der Schnitttakt, bzw. die Schnittlänge kann dabei computergesteuert im laufenden Betrieb verändert werden.The coupling cutter 134 allows distortion-free cutting of spread slivers. The cutting cycle, or the cutting length can be changed computer-controlled during operation.

Die Bremsvorrichtung (nicht explizit dargestellt) sorgt dafür, dass die Messerwalze 130 immer arretiert ist, wenn die Kupplung nicht eingeschaltet ist. Der Kupplungs- und Bremsvorgang läuft über ein gemeinsames Wechslerrelais (nicht dargestellt), daher sind die Störungen durch Programmfehler ausgeschlossen. Eine nicht weiter dargestellter Sensoreinrichtung, beispielsweise ein induktiver Näherungsschalter, registriert die Position der Messer und sorgt für eine Bremsung der Messer in waagerechter Position. Wird von der angeschlossenen Steuerung, beispielsweise der Steuerungsvorrichtung 44, ein Schnittbefehl ausgelöst, kuppelt die Messerwalze 130 ein, beschleunigt und führt einen Schnitt aus. Wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, die Messerwalze 130 in diesem Moment die gleiche Umfangsgeschwindigkeit hat wie die Gegenwalze 126, wird die Messerklinge 138 nicht verbogen, und es ergibt sich eine wesentlich längere Messerstandzeit, vergleichbar einem einfachen Stoßmesser. Nach dem Schnittvorgang wird die Messerwalze 130 ausgekuppelt und an der gleichen Position wie zu Beginn abgebremst und gehalten. Die Schnittlänge wird in einer Steuerungssoftware programmiert.The braking device (not explicitly shown) ensures that the knife roller 130 always locked when the clutch is not switched on. The clutch and brake operation via a common changeover relay (not shown), so the disturbances are excluded by program errors. A non-illustrated sensor device, such as an inductive proximity switch, registers the position of the knife and ensures a braking of the knife in a horizontal position. Is from the connected controller, such as the control device 44 , a cutting command is triggered, the knife roller couples 130 a, accelerates and executes a cut. If, as provided in the embodiment, the knife roller 130 at this moment has the same peripheral speed as the counter roll 126 , the knife blade becomes 138 not bent, and it results in a much longer knife life, comparable to a simple shock knife. After the cutting process, the knife roller 130 disengaged and braked and held in the same position as at the beginning. The cutting length is programmed in a control software.

10 zeigt den schematischen Ablauf der Schneidwerksteuerung. Wie aus 10 ersichtlich, wird abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerks der Schnitttakt vorgegeben. Die minimale Schnittlänge ergibt sich aufgrund der Dimensionen von Messerwalze 130 und Gegenwalze 126 und liegt beispielsweise in der Größenordnung der Breite des aufgespreizten Faserbandes 14. Die maximale Schnittlänge ist theoretisch unbegrenzt. 10 shows the schematic sequence of the cutting unit control. How out 10 can be seen, depending on the feed rate of the cutting unit of the cutting cycle is specified. The minimum cutting length is due to the dimensions of the knife roller 130 and counter roll 126 and is for example in the order of the width of the spread sliver 14 , The maximum cutting length is theoretically unlimited.

Bei beiden hier vorgestellten Ausführungsformen der Schneid- und Legegruppe 16 werden die Patches 40, 40', 40'' nach der Schneidvorrichtung 24 an die Transporteinrichtung 26 weitergegeben, die die Patches 40, 40', 40'' mit einer größeren Transportgeschwindigkeit als die Fördergeschwindigkeit des Faserbandes 14 zu der oder in der Schneidvorrichtung 24 von der Schneidvorrichtung 24 weg transportiert. Hierdurch werden die Patches 40, 40', 40'' vereinzelt und mit genügend großem Abstand zueinander versehen. Die Transporteinrichtung 26 ist mit einer Halteeinrichtung, die die Patches 40, 40', 40'' an der Transporteinrichtung festhält, und mit einer Übergabeeinrichtung versehen, die die Patches 40, 40', 40'' an den Legekopf 52 der Legevorrichtung 28 übergibt.In both presented embodiments of the cutting and laying group 16 become the patches 40 . 40 ' . 40 '' after the cutting device 24 to the transport device 26 passed the patches 40 . 40 ' . 40 '' with a greater transport speed than the conveying speed of the sliver 14 to or in the cutting direction 24 from the cutting device 24 transported away. This will make the patches 40 . 40 ' . 40 '' isolated and with sufficient distance from each other. The transport device 26 comes with a holding device that holds the patches 40 . 40 ' . 40 '' holds on the transport device, and provided with a transfer device, the patches 40 . 40 ' . 40 '' to the laying head 52 the laying device 28 passes.

Die Festhalteeinrichtung und die Übergabeeinrichtung sind hier in Form des Vakuumfließbandes 50 realisiert. Eine großvolumige Saugkammer 140 verteilt die Saugleistung einer nicht näher dargestellten Unterdruckquelle, beispielsweise eines Sauggebläses, über die gesamte Transporteinrichtung 26. Ein mit vielen durchgängigen Poren versehenes Band, beispielsweise ein Polypropylenband, wird über ein die Saugkammer 140 bedeckendes Lochblech 142 geführt.The retaining device and the transfer device are here in the form of the vacuum conveyor belt 50 realized. A large-volume suction chamber 140 distributes the suction of a vacuum source, not shown, for example, a suction fan, over the entire transport device 26 , A provided with many continuous pores band, for example, a polypropylene belt, via a suction chamber 140 covering perforated sheet 142 guided.

Die Transporteinrichtung 26 wird durch eine Ankopplung an eine Fördereinheit der Schneidvorrichtung 24 angetrieben. In dem hier dargestellten Beispiel ist das Vakuumfließband 50 an das formschlüssige Getriebe, welches die Förderwalzen 128 und die Gegenwalze 126 antreibt, gekoppelt. Dabei sorgt ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis, beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1 zu 2, für einen genügend großen Abstand zwischen den Patches 40, 40', 40''. Am Ende der Transportstrecke liegt eine Saug-Abblaskammer 144, die mit einem pneumatischen Vakuummodul betrieben wird. Solange ein Faserstück – Patch 40 – über die Saug-Abblaskammer 144 geführt wird, befindet sich diese im Saugbetrieb. Wenn der Legestempel an einer vorgegebenen Übergabeposition 146 steht, wird im richtigen Moment ein Abblasimpuls ausgelöst, der den Patch 40 auf den Legekopf 52 befördert.The transport device 26 is by a coupling to a conveyor unit of the cutting device 24 driven. In the example shown here is the vacuum conveyor 50 to the positive gear, which the conveyor rollers 128 and the counter roll 126 drives, coupled. In this case, a corresponding transmission ratio, for example a transmission ratio of 1 to 2, ensures a sufficiently large distance between the patches 40 . 40 ' . 40 '' , At the end of the transport route is a suction-Abblaskammer 144 , which is operated with a pneumatic vacuum module. As long as a piece of fiber patch 40 - over the suction blow-off chamber 144 is guided, this is in the suction mode. If the laying stamp at a predetermined transfer position 146 is, a blow-off pulse is triggered at the right moment, the patch 40 on the laying head 52 promoted.

Der Legekopf 52 saugt den Patch 40 an, heizt ihn auf und transportiert ihn mit vorbestimmter Orientierung an seine vorbestimmte Position.The laying head 52 sucks the patch 40 on, heats it up and transported him with a predetermined orientation to its predetermined position.

Dabei werden, wie dies in 11 dargestellt ist, die Patches 40, 40', 40'' entlang vorbestimmter gekrümmter Bahnen 148 auf der Vorform 30 abgelegt. Bei 150 sind entlang dieser gekrümmter Bahnen 148 mit entsprechender Orientierung verlegte Patches und deren Überlappung angedeutet. In den Überlappungsbereichen werden die Patches 40 durch das durch den Legekopf 52 erwärmte Bindermaterial 38 aneinander fixiert.It will, as in 11 is shown, the patches 40 . 40 ' . 40 '' along predetermined curved paths 148 on the preform 30 stored. at 150 are along these curved paths 148 with appropriate orientation laid patches and their overlap indicated. In the overlap areas, the patches become 40 through that through the laying head 52 heated binder material 38 fixed together.

Mit der in 1 dargestellten Schneidvorrichtung unter Verwendung des Lasers 54 (oder eines sonstigen Strahlschneidverfahrens) lassen sich aber auch kompliziertere Schneidkantenformen erzeugen. In 12 ist eine besonders vorteilhafte Schneidkantenform mit komplementär zueinander konvex bzw. konkav gekrümmten Schneidkanten 152, 154 dargestellt. Die entgegengesetzt gerichteten Schneidkanten 152, 154 an jedem Patch 40 sind kreisbogenförmig gekrümmt. Dadurch lassen sich die Schneidkanten 152, 154 hintereinanderliegender Patches 40, 40', 40'' auch bei Abwinkelung der Patche 40, 40', 40'' zueinander ganz eng nebeneinanderlegen, ohne dass Lücken oder Aufdickungen entstehen. Auf diese Weise können mit einer gleichbleibenden dichten Anlage von Faserstücken auch engere Krümmungsradien der Bahnen 148 mit entsprechenden Faserorientierungen belegt werden. Die Fixierung der Patches 40, 40', 40'' kann durch Überlappung mit benachbarten oder darüber liegenden oder darunter liegenden Patches (nicht dargestellt) erfolgen.With the in 1 illustrated cutting device using the laser 54 (or any other beam cutting method) but can also produce more complicated cutting edge shapes. In 12 is a particularly advantageous cutting edge shape with complementary to each other convex or concave curved cutting edges 152 . 154 shown. The oppositely directed cutting edges 152 . 154 on every patch 40 are curved in a circular arc. This allows the cutting edges 152 . 154 consecutive patches 40 . 40 ' . 40 '' even with angulation of the patches 40 . 40 ' . 40 '' very close to each other, without any gaps or thickening. In this way, with a consistent dense system of fiber pieces and narrower radii of curvature of the webs 148 be assigned with appropriate fiber orientations. The fixation of the patches 40 . 40 ' . 40 '' may be by overlap with adjacent or overlying or underlying patches (not shown).

Auf diese Art und Weise lassen sich auch sehr komplizierte Preforms 42 darstellen, wie sie beispielsweise in 13 angedeutet sind. Hier ist nach Art eines Patchworks mit den kurzen Faserstücken eine Preform 192 für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur für einen Fenstertrichter, beispielsweise für einen Rumpf eines Luft- oder Raumfahrtgerätes, ausgebildet. Die Patches 40, 40', 40'' sind entsprechend der Kraftflusslinien orientiert.In this way you can also very complicated preforms 42 represent, for example, in 13 are indicated. Here is a kind of patchwork with the short pieces of fiber a preform 192 for a power flow compatible fiber composite structure for a window funnel, for example, for a fuselage of an aerospace device formed. The patches 40 . 40 ' . 40 '' are oriented according to the power flow lines.

Die dargestellte Ringform lässt sich prozesstechnisch beispielsweise durch eine definiert drehbare Vorform 30 erreichen, wie dies durch die Pfeile 156 in 1 dargestellt ist.The illustrated ring shape can be procedurally, for example, by a rotatable preform defined 30 reach like this by the arrows 156 in 1 is shown.

Anhand der 1416 wird nun noch die Legevorrichtung 28 und deren Legekopf 52 der in 8 näher dargestellten Ausführungsform der Schneid- und Legegruppe 16 weiter erläutert.Based on 14 - 16 will now be the laying device 28 and their laying head 52 the in 8th illustrated embodiment of the cutting and laying group 16 further explained.

Der Legekopf 52 soll die Funktion erfüllen, ein Faserstück oder Patch 40, 40', 40'' aufzunehmen und zu der jeweils nächsten vorbestimmten Position 46 an der Vorform 30, wo ein Patch 40, 40', 40'' verlegt werden soll, zu transportieren. Für diesen Zweck hat der Legekopf 52 eine Festhaltevorrichtung. Wenngleich auch andere Festhaltevorrichtungen denkbar sind, so ist in dem hier dargestellten Beispiel zwecks einfacher Aufnahme des Patches von der Transporteinrichtung 26 die Festhalteeinrichtung als Saugeinrichtung 158 ausgebildet.The laying head 52 should fulfill the function, a piece of fiber or patch 40 . 40 ' . 40 '' and to the next predetermined position 46 at the preform 30 where a patch 40 . 40 ' . 40 '' should be moved to transport. For this purpose has the laying head 52 a retaining device. Although other retaining devices are conceivable, in the example shown here, in order to easily receive the patch from the transport device 26 the retaining device as a suction device 158 educated.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Bindermaterial 38, mit dem der aufgenommene Patch 40 versehen ist, während des Transports mit dem Legekopf 52 aktiviert wird. Hierfür weist der Legekopf 52 eine Aktivierungsvorrichtung zum Aktivieren des Bindermaterials 38 auf. Die Aktivierungsvorrichtung ist je nach verwendetem Bindermaterial ausgebildet. Wird z. B. ein durch ein Additiv aktivierbares Bindermaterial verwendet, dann weist der Legekopf eine Einrichtung zur Zugabe dieses Additivs auf. In einer anderen, hier nicht näher dargestellten Ausgestaltung wird gleich aktives Bindermaterial, wie beispielsweise ein Klebstoff, erst während des Transport des Patches am Legekopf zugeführt. Bei einer solchen Ausgestaltung weist der Legekopf eine Einrichtung zur Zugabe des Bindermaterials auf. Zur Verwendung in der zuvor erläuterten Preform-Herstellvorrichtung 10, die thermisch aktivierbares Bindermaterial 38 verwendet, ist die Aktivierungseinrichtung bei der dargestellten Ausführungsform als Heizeinrichtung 160 ausgebildet.Further, it is advantageous if the binder material 38 with which the recorded patch 40 is provided during transport with the laying head 52 is activated. For this purpose, the laying head 52 an activation device for activating the binder material 38 on. The activation device is formed depending on the binder material used. If z. B. an activatable by an additive binder material used, then the laying head has a device for adding this additive. In another, not shown embodiment equal active binder material, such as an adhesive, supplied only during the transport of the patch on the laying head. In such an embodiment, the laying head has a device for adding the binder material. For use in the previously discussed preform manufacturing apparatus 10 , the thermally activated binder material 38 is used, the activation device in the illustrated embodiment as a heater 160 educated.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Legekopf 152 das Patch 40, 40', 40'' sicher auch an kompliziertere dreidimensionale Flächengestaltungen der Vorform 30 anbringen kann. Hierzu ist der Legekopf 52 mit einer Presseinrichtung 162 versehen, die zum Anpressen des transportierten Patches 40 an unterschiedliche Flächengestaltungen geeignet ist. Die Presseinrichtung 162 weist in bevorzugter Ausgestaltung eine flexible Oberfläche 164, an der das Patch 40 mittels der Festhalteeinrichtung festgehalten werden kann, auf. Die flexible Oberfläche 164 ist werter bevorzugt an einem elastischen Trägerelement 166 ausgebildet.Further, it is advantageous if the laying head 152 the patch 40 . 40 ' . 40 '' certainly also to more complicated three-dimensional surface designs of the preform 30 can attach. This is the laying head 52 with a pressing device 162 provided for pressing the transported patch 40 suitable for different surface designs. The pressing device 162 In a preferred embodiment has a flexible surface 164 on the patch 40 can be held by the retaining device on. The flexible surface 164 is werter preferred on an elastic support member 166 educated.

14 zeigt einen Querschnitt durch einen Legestempel 168 des Legekopfs 52, welcher die Festhalteeinrichtung, die Aktivierungseinrichtung und die Presseinrichtung vereinigt. Der in 14 dargestellte Legestempel 168 weist somit die Saugeinrichtung 158, die Heizeinrichtung 160 sowie die Presseinrichtung 162 mit der flexiblen Oberfläche 164 an dem elastischen Trägerelement 166 auf. 14 shows a cross section through a laying temple 168 of the laying head 52 which unites the retaining device, the activation device and the pressing device. The in 14 illustrated laying stamp 168 thus has the suction device 158 , the heater 160 as well as the pressing device 162 with the flexible surface 164 on the elastic support element 166 on.

15 zeigt eine Unteransicht auf die flexible Oberfläche 164. 15 shows a bottom view of the flexible surface 164 ,

Mit dem Legestempel 168 können bei der Fiber-Patch-Preforming Technologie (FPP) bebinderte und in definierte Geometrien geschnittene Faserstücke (Patches) entsprechend eines Legeplans (beispielsweise des in 11 wiedergegebenen Legeplans) positionsgenau abgelegt werden. Der Legestempel 168 ist eine zentrale Komponente der Ablegetechnik und kann auch in anderen geometrischen Variationen verwendet werden. Es sind z. B. quaderförmige oder rollenförmige Legestempel denkbar.With the laying stamp 168 can be used for fiber patch preforming technology (FPP) and fiber pieces (patches) cut in defined geometries according to a layout plan (for example, the in 11 reproduced laying plan) are stored with exact position. The laying temple 168 is a central component of the laydown technique and can also be used in other geometric variations. There are z. B. cuboid or roll-shaped laying temple conceivable.

Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel gemäß 14 ist der Legestempel 168 als Silikonstempel ausgebildet. Die Oberflächenanpassung des Silikonstempels ähnelt der Tampon-Drucktechnik. Jedoch erfolgt hier die entsprechende Anwendung auf einem technologisch völlig verschiedenem Gebiet.In the concrete embodiment according to 14 is the laying stamp 168 designed as a silicone stamp. The surface fit of the silicone die is similar to the tampon printing technique. However, here is the appropriate application in a technologically completely different area.

Der Legestempel 168 ist in der Lage, Faserzuschnitte über eine integrierte Ansaugung – Saugeinrichtung 158 – schnell und schonend aufzunehmen und an einen definierten Ablageort zu transportieren. Während des Transports heizt eine in die Kontaktfläche – flexible Oberfläche 164 – integrierte Heizung – Heizeinrichtung 160 – das Material auf und aktiviert dadurch ein Bindemittel – Bindermaterial 38 – auf dem Faserzuschnitt. Der Faserzuschnitt wird auf die Oberfläche gepresst, wobei sich das weiche Stempelmaterial der Oberflächengeometrie anpasst. Wenn sich der Legestempel 168 von der Oberfläche entfernt, wird ein Abblasimpuls ausgelöst, das Bindermaterial 38 gekühlt, und das Fasermaterial verbleibt am Ablageort.The laying temple 168 is able to cut fiber through an integrated suction - suction device 158 - pick up quickly and gently and transport to a defined storage location. During transport, one in the contact surface heats - flexible surface 164 - integrated heating - heating device 160 - activates the material and thereby activates a binder - binder material 38 - on the fiber blank. The fiber blank is pressed onto the surface, with the soft stamp material conforming to the surface geometry. When the laying temple 168 removed from the surface, a blow-off pulse is triggered, the binder material 38 cooled, and the fiber material remains at the storage location.

Der Legestempel 168 ermöglicht die Herstellung von Fiber-Patch-Preformen 42.The laying temple 168 enables the production of fiber patch preforms 42 ,

In der 14 ist das elastische Trägerelement 166 – elastischer Druckkörper – mit einer Luftverteilung 170 dargestellt, die Teil der Saugeinrichtung 158 ist. Der nicht dargestellte Teil der Saugeinrichtung 158 ist mit üblichen Pneumatikquellen und pneumatischen Steuerungen (nicht dargestellt) versehen. Weiter ist die flexible Oberfläche 164 als elastische Heizfläche 172 mit Ansaug- und Abblaskanälen 174 dargestellt.In the 14 is the elastic support element 166 - elastic pressure body - with an air distribution 170 shown, the part of the suction device 158 is. The not shown part of the suction device 158 is provided with common pneumatic sources and pneumatic controls (not shown). Next is the flexible surface 164 as elastic heating surface 172 with intake and exhaust ducts 174 shown.

Das elastische Trägerelement 166 sitzt auf einer Kupplungsplatte 4, die mit lösbaren Befestigungselementen (nicht dargestellt) zur Befestigung des Legestempels 168 an einer Positioniereinrichtung 176 (siehe 16) versehen ist.The elastic support element 166 sits on a clutch plate 4 with detachable fasteners (not shown) for fixing the laying punch 168 at a positioning device 176 (please refer 16 ) is provided.

Weiter ist ein Thermoelement 178 als Steuerungsteil der Heizeinrichtung 160 vorgesehen. Eine hochflexible Stromleitung 180 verbindet das Thermoelement 178 mit der elastischen Heizfläche 172.Next is a thermocouple 178 as a control part of the heater 160 intended. A highly flexible power line 180 connects the thermocouple 178 with the elastic heating surface 172 ,

In 15 ist die Saugfläche – flexible Oberfläche 164 – mit den Ansaug- und Abblaskanälen 174 dargestellt.In 15 is the suction surface - flexible surface 164 - with the intake and exhaust ducts 174 shown.

Im Folgenden wird die Anwendung des Legestempels 168 sowie weitere Details der Legevorrichtung 28 anhand deren Verwendung in der Preform-Herstellvorrichtung 10 näher erläutert.The following is the application of the laying stamp 168 as well as further details of the laying device 28 based on their use in the preform manufacturing device 10 explained in more detail.

Bei der hier vorgestellten Fiber-Patch-Preforming-Technologie werden einzelne Faserpatches 40 zu einer dreidimensionalen Preform 42, 192 angeordnet. Hierzu setzt eine geeignete Legetechnik den Aufbauplan in die Realität um. Die Legevorrichtung 28 übernimmt die bebinderten und geschnittenen Faserpatches 40 vom Vakuumfließband 50, das der Schneidvorrichtung 24 zugeordnet ist, und platziert die Faserpatches 40 in möglichst schnellem Takt auf eine Oberfläche. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Faserpatches 40, 40', 40'' auf eine Oberfläche der Vorform 30 abgelegt.The fiber patch preforming technology presented here becomes single fiber patches 40 to a three-dimensional preform 42 . 192 arranged. For this purpose, a suitable laying technique converts the construction plan into reality. The laying device 28 takes over the tied and cut fiber patches 40 from the vacuum conveyor 50 , that of the cutting device 24 is assigned, and places the fiber patches 40 in the fastest possible time on a surface. In the illustrated embodiment, the fiber patches 40 . 40 ' . 40 '' on a surface of the preform 30 stored.

Dabei sollen die Patches 40, 40', 40'' zur Bildung einer stabilen Preform 42 auf die formgebende Oberfläche gepresst werden. Der Legestempel 168 soll dabei möglichst welch sein, um sich mit gleichmäßiger Kraft einer dreidimensionalen Oberfläche anpassen zu können. Weiter ist für die hier dargestellte Ausgestaltung vorteilhaft, dass kurz vor dem Ablegen eine bestimmte Wärmemenge zur Aktivierung des Bindermaterials 38 zur Verfügung gestellt werden kann. Hierfür ist die flexible Oberfläche 164 mit der Heizeinrichtung 160 ausgestattet, die die mechanischen Eigenschaften des Stempelmaterials möglichst wenig beeinflusst. Ähnlich wie bei dem Vakuumfließband 50 ist auch beim Legestempel 168 eine flächige Fixierung der filigranen Faserpatches 40 vorteilhaft. Hierfür hat die flexible Oberfläche 164 auch eine Ansaugfunktion.It should the patches 40 . 40 ' . 40 '' to form a stable preform 42 pressed onto the shaping surface. The laying temple 168 should be as wel as possible in order to be able to adapt to a three-dimensional surface with uniform force. It is also advantageous for the embodiment shown here that just before depositing a certain amount of heat to activate the binder material 38 can be made available. This is the flexible surface 164 with the heater 160 equipped, which influences the mechanical properties of the stamp material as little as possible. Similar to the vacuum conveyor 50 is also at the legend temple 168 a flat fixation of filigree fiber patches 40 advantageous. This is due to the flexible surface 164 also a suction function.

Die Herstellung des Legestempels 168 lehnt sich an die Herstellung von Tampon-Druckstempel aus der Drucktechnik an. Für die Herstellung von Tampon-Druckstempel existieren eine Reihe von Spezialsilikonen, die den andauernden mechanischen Wechselbelastungen lange Zeit widerstehen können. Aus diesen Silikonen wird ein Silikonkautschuk ausgewählt, der den zusätzlichen Anforderungen, aufgrund der Heizeinrichtung 160 sowie des Kontakts mit Bindermaterial 38 möglichst gut entspricht. Da in den Legestempel 168 eine Heizung integriert wird, wurden Versuche zur Temperaturstabilität des Stempelmaterials gemacht. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Legestempel 168 Dauertemperaturen bis zu 200°C ertragen kann. Ein Weichmacher für den Silikonwerkstoff wird entsprechend diesen Anforderungen ausgewählt.The production of the laying temple 168 leans on the production of tampon printing stamps from the printing technology. There are a number of specialty silicones available for the production of tampon plungers that can withstand the constant mechanical cycling for a long time. From these silicones, a silicone rubber is selected that meets the additional requirements due to the heater 160 as well as the contact with binder material 38 as well as possible. There in the laying temple 168 a heater is integrated, attempts were made to temperature stability of the stamp material. It is advantageous if the laying temple 168 Continuous temperatures up to 200 ° C can endure. A plasticizer for the silicone material is selected according to these requirements.

Um die Ablegefläche des Legestempels 168 beheizen zu können, sind verschiedene Heizeinrichtungen 160 einsetzbar. Es kommen z. B. elektrische Heizungen, Flüssigkeitskreisläufe oder Heißluft in Frage. Fertigungstechnisch am einfachsten ist die Variante einer elektrischen Heizeinrichtung 160 umzusetzen. Dies bietet gleichzeitig die Möglichkeit sehr hoher Heizleistungen mit exakter Temperatureinstellung.To the laying surface of the laying temple 168 To heat are different heaters 160 used. It come z. As electric heaters, fluid circuits or hot air in question. Manufacturing technology is the simplest variant of an electric heater 160 implement. This also offers the possibility of very high heat outputs with exact temperature setting.

Um die Flexibilität des elastischen Trägerelements 166 nicht zu beeinflussen, sind die Stromleitungen 180 vorteilhafterweise mittels eines Kohlenstoffasergarns gebildet. Die hohe Flexibilität eines solchen Garns führt nicht zu einer Versteifung der flexiblen Oberfläche 164. Weiter hält eine solche Faser auch mehrere 100.000 Lastzyklen aus.To the flexibility of the elastic support element 166 not to influence, are the power lines 180 advantageously formed by means of a Kohlenstoffasergarns. The high flexibility of such a yarn does not lead to a stiffening of the flexible surface 164 , Furthermore, such a fiber can withstand several 100,000 load cycles.

Die Wärmeleitfähigkeit des elastischen Trägerelements 166 lässt sich durch Beimischung von Wärmeleitmitteln in das Silikon steigern.The thermal conductivity of the elastic support element 166 can be increased by adding heat transfer agents into the silicone.

Beispielsweise besitzt die flexible Oberfläche bei einem Wärmeleitmittel-Anteil von ca. 10–30 Gewichtsprozent eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit, so dass ein Heizelement der Heizeinrichtung 160 und die flexible Oberfläche 164 auf annähernd gleicher Temperatur gehalten werden können.For example, the flexible surface has a heat conductivity of about 10-30 weight percent sufficient thermal conductivity, so that a heating element of the heater 160 and the flexible surface 164 can be kept at approximately the same temperature.

In die flexible Oberfläche 164 des Legestempels 168 wurden die Ansaug- und Abblaskanäle 174 integriert, die im Inneren des Legestempels 168 über eine Kammer 182 zusammenführen. In der Kammer 168 ist ein Saugvlies (nicht dargestellt) eingelegt, welches ein Kollabieren beim Aufdrücken des Legestempels 168 verhindert.In the flexible surface 164 of the laying temple 168 were the intake and Abblaskanäle 174 integrated in the interior of the laying temple 168 over a chamber 182 to merge. In the chamber 168 is a Saugvlies (not shown) inserted, which collapse when pressing the laying temple 168 prevented.

Zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen ist es vorteilhaft, wenn die flexible Oberfläche 164 aus einem flexiblen Material mit antistatischen Eigenschaften gebildet ist.To avoid electrostatic charges, it is advantageous if the flexible surface 164 is formed of a flexible material with antistatic properties.

Im Folgenden wird noch anhand der 16 die Ablegemechanik der Legevorrichtung 28 näher erläutert.The following is still based on the 16 the depositing mechanism of the laying device 28 explained in more detail.

Die in 16 wiedergegebene Legemechanik 184 dient zur Bewegung des Legestempels 168, um Faserpatches 40 von der Schneidvorrichtung 24 zur vordefinierten Position 46 zu transportieren. Die Legemechanik 184 erlaubt einen schnellen Legetakt und einen einstellbaren Ablegewinkel.In the 16 reproduced laying mechanism 184 serves to move the laying temple 168 to fiber patches 40 from the cutting device 24 to the predefined position 46 to transport. The laying mechanics 184 allows a quick laying cycle and an adjustable deflection angle.

Wie zuvor erläutert, wird der Patch 40 berührungslos vom Vakuumfließband 50 auf den Legestempel 168 übergeben. Dazu löst die Steuerungsvorrichtung 44 nach einer eingestellten Verzögerungszeit in Abhängigkeit eines Schnittbefehls einen Abblasimpuls der Saug/Abblaskammer 144 des Vakuumfließbandes 50 aus. Der Patch 40 wird über einen wenige Millimeter (ca. 0,5–10 mm) betragenden Luftweg auf den saugenden Legestempel 168 übertragen. Danach beginnt der Bewegungsablauf der Legemechanik 184.As previously explained, the patch will be 40 non-contact from the vacuum conveyor 50 on the laying temple 168 to hand over. For this purpose, the control device triggers 44 after a set delay time as a function of a cutting command, a blow-off pulse of the suction / blow-off chamber 144 of the vacuum conveyor 50 out. The patch 40 is applied over a few millimeters (about 0.5-10 mm) amount of air to the sucking Legestempel 168 transfer. Thereafter, the movement sequence of the laying mechanics begins 184 ,

Die Legemechanik 184 weist einen ersten translatorischen Antrieb zum Transport des Legestempels 168 von der Aufnahmeposition zu einer Position oberhalb der vorgegebenen Position auf. Dieser erste Antrieb ist bei der dargestellten Ausfüh rungsform der Legemechanik 184 als waagerechter Pneumatikzylinder 186 ausgeführt. Dieser waagerechte Pneumatikzylinder 186 kann den Legestempel 168 von seiner Aufnahmeposition über die Ablegestelle verschieben. Ein zweiter Antrieb, hier in Form eines senkrechten Pneumatikzylinders 188, presst den Legestempel 168, vorzugsweise mit einstellbarem Druck, auf die Oberfläche.The laying mechanics 184 has a first translational drive for transporting the laying temple 168 from the pickup position to a position above the predetermined position. This first drive is in the illustrated Ausfüh tion form the laying mechanics 184 as a horizontal pneumatic cylinder 186 executed. This horizontal pneumatic cylinder 186 can the laying temple 168 move from its pickup position over the depository. A second drive, here in the form of a vertical pneumatic cylinder 188 , presses the laying temple 168 , preferably with adjustable pressure, on the surface.

Während des Verschiebevorganges wird die Stempelfläche permanent auf einer einstellbaren Temperatur gehalten, damit der Binder seine Klebrigkeit aktivieren kann. Sobald der Patch 40 die Oberfläche berührt, kühlt das Bindermaterial 38 ab und wird fest. Gesteuert von der Steuerungsvorrichtung 44 wird dann ein Abblasimpuls in der Saugeinrichtung 158 des Legestempels 168 ausgelöst; der Legestempel löst sich hierdurch und fährt anschließend zurück in seine Ausgangsposition. Dabei sind die trennenden Eigenschaften des Silikons von Vorteil, weil kein Bindermaterial 38 am Stempel verbleibt.During the shifting process, the plunger surface is kept permanently at an adjustable temperature so that the binder can activate its stickiness. As soon as the patch 40 the surface touches, cools the binder material 38 off and gets stuck. Controlled by the control device 44 then a blow-off pulse in the suction device 158 of the laying temple 168 triggered; the legestem pel dissolves and then returns to its starting position. The separating properties of the silicone are advantageous because no binder material 38 remains on the stamp.

Über einen dritten Antrieb, der bei dem Ausführungsbeispiel in Form eines Schrittmotors 190 mit Keilwellensystem 191 ausgebildet ist, kann der Legestempel 168 gedreht werden. Somit können auch Spuren aus schrägen Patches 40 erzeugt werden, ohne dass der gesamte Legekopf (z. B. Legestempel 168 mit Legemechanik 184) gedreht werden muss.Via a third drive, which in the embodiment in the form of a stepper motor 190 with spline system 191 is formed, the laying stamp 168 to be turned around. Thus, even traces of oblique patches 40 be generated without the entire laying head (eg laying stamp 168 with laying mechanics 184 ) must be turned.

Um einen wirtschaftlichen Legeprozess zu erreichen, wurde eine sehr hohe Taktrate von mehr als zwei Legevorgängen pro Sekunde geplant. Beispielsweise werden fünf Legevorgänge pro Sekunde oder mehr durchgeführt. Bei einer Patchlänge von 60 mm und unter Verwendung eines 12k-Rovings, kommt man so zu einem theoretischen Faserdurchsatz von 14,4 gr/min. Möchte man beispielsweise einen Quadratmeter mit Faserpatches 40 in der Dicke eines Biaxialgeleges (ca. 500 gr/qm) belegen, so würde die Preform-Herstellvorrichtung 10 dafür ca. 35 Minuten benötigen. Kürzere Zeiten können durch Verwendung von mehreren Legevorrichtungen 28, beispielsweise unter Verwendung von mehreren Robotern, erreicht werden, die gemeinsam an einer Oberfläche arbeiten.To achieve an economical laying process, a very high cycle rate of more than two laying operations per second has been planned. For example, five laying operations per second or more are performed. With a patch length of 60 mm and using a 12k roving, this results in a theoretical fiber throughput of 14.4 g / min. For example, if you want a square meter with fiber patches 40 in the thickness of a Biaxialgeleges (about 500 gr / sqm) occupy, so would the preform manufacturing device 10 need about 35 minutes. Shorter times can be achieved by using multiple laying devices 28 , for example, using multiple robots that work together on a surface.

Aufgrund der derzeit noch relativ niedrigen erreichbaren Geschwindigkeiten ist die FPP-Technik in der derzeit vorgestellten Form insbesondere für die Verstärkung anderer Preform-Typen sowie für dünnwandige und komplexe Bauteile geeignet. So ist z. B. an die Verstärkung von Lochrändern auf Mulitaxialgelegen oder Geweben zu denken. Ein Fenstertrichter, dessen Preform 192 in 13 dargestellt ist, würde sich ebenfalls sehr dünnwandig und mit definierter Faserlage herstellen lassen.Due to the currently still relatively low achievable speeds, the FPP technology in the currently presented form is particularly suitable for the reinforcement of other preform types as well as for thin-walled and complex components. So z. B. to think of the reinforcement of hole edges on Mulitaxialgelegen or tissues. A window funnel whose preform 192 in 13 is illustrated, would also be very thin-walled and produced with a defined fiber layer.

Für bestimmte Preformtypen werden weniger Freiheitsgrade an einer FPP-Anlage – Preform-Herstellvorrichtung 10 – benötigt. Sollen z. B. nur Verstärkungsprofile hergestellt werden, dann können die einzelnen Baugruppen vereinfacht und zu einer Produktionslinie zusammengefasst werden. Nicht verwendete Baugruppen können weggelassen werden, oder die Vorrichtung kann in mehrere Baueinheiten unter Zwischenlagerung des Halbzeugmaterials getrennt werden.For certain preform types, fewer degrees of freedom are achieved on a FPP system - preform manufacturing device 10 - needed. Should z. B. only reinforcing profiles are produced, then the individual modules can be simplified and combined into a production line. Unused assemblies may be omitted, or the device may be separated into multiple assemblies with intermediate storage of the semifinished product.

Dadurch können sowohl die Anlagenkosten gesenkt werden, als auch die Produktivität erhöht werden.Thereby can both the plant costs are lowered, and the productivity can be increased.

1010
Preform-HerstellvorrichtungPreform manufacturing
1212
Aufbereitungsgruppetreatment group
1414
Faserstrangtow
1616
Schneid- und Legegruppecutting and laying group
1818
Abrollvorrichtungunrolling
2020
Spreizvorrichtungspreading
2222
Bebinderungsvorrichtungbinder impregnation device
2424
Schneidvorrichtungcutter
2626
Transporteinrichtungtransport means
2828
Legevorrichtungpositioning device
3030
Vorformpreform
3232
Rovingroving
3434
Spreizeinrichtungspreading
3636
Lockerungseinrichtungloosening device
3838
Bindermaterialbinder material
40, 40', 40''40 40 ', 40' '
Patch (Abschnitte von einem Faserband; Faserbandstücke)patch (Sections of a sliver;
4242
Preformpreform
4444
Steuerungsvorrichtungcontrol device
4646
vordefinierte Positionpredefined position
4848
FaserschneidwerkFiber cutting tool
5050
Vakuumfließbandvacuum conveyor Belt
5252
Legekopflaying head
5454
Laserlaser
5656
Vorratsspulesupply spool
5858
Lagerungstorage
6060
Linearführunglinear guide
6262
Schlittencarriage
6464
Antriebsspindeldrive spindle
6666
Motorengine
6868
Sensorsensor
7070
Positionposition
7272
Fotodiodephotodiode
7474
flaches Bändchenflat ribbon
7575
Röllchenroll
7676
gebogene Stangecurved pole
7878
gerade Stangejust pole
8080
Spreizkantespreading edge
8282
erster radialer Vorsprungfirst radial projection
8484
Drehwellerotary shaft
8686
Drehwellerotary shaft
8888
zweiter radialer Vorsprungsecond radial projection
9090
geradlinige Kantestraight edge
9292
Zahnradgetriebegear transmission
9494
Flügelwing
9696
Saugkammersuction chamber
9898
laminarer Luftstromlaminar airflow
100100
Filamentefilaments
102102
Trichterfunnel
104104
radiale Erhebungenradial surveys
106106
Walzeroller
108108
AusbürstwalzeAusbürstwalze
110110
Elektromotorelectric motor
112112
Elektromotorelectric motor
114114
Steuereinrichtungcontrol device
116116
Halterholder
118118
Heizeinrichtungheater
120120
IR-HeizstrahlerIR heaters
122122
FaserschneidwerkFiber cutting tool
124124
MessereinrichtungKnife device
126126
Gegenwalzebacking roll
128128
Förderwalzeconveyor roller
130130
Messerwalzeknife roll
132132
Messerkantenknife edge
134134
KupplungsschneidwerkCoupled cutting system
136136
Messerbalkencutter bar
138138
Messerklingeknife blade
140140
Saugkammersuction chamber
142142
Lochblechperforated sheet
144144
Saug/AbblaskammerSuction / blow-off
146146
ÜbergabepositionTransfer position
148148
gekrümmte Bahnencurved tracks
150150
überlappende Patchesoverlapping patches
152152
Schneidkantecutting edge
154154
Schneidkantecutting edge
156156
Bewegbarkeit der Vorform – mehrdimensional –mobility the preform - multidimensional -
158158
Saugeinrichtungsuction
160160
Heizeinrichtungheater
162162
Presseinrichtungpresser
164164
flexible Oberflächeflexible surface
166166
elastisches Trägerelementelastic support element
168168
Legestempellaying die
170170
Luftverteilungair distribution
172172
elastische Heizflächeelastic heating surface
174174
Ansaug- und Abblaskanäleintake and blow-off channels
175175
Kupplungsplatteclutch plate
176176
Positioniereinrichtungpositioning
178178
Thermoelementthermocouple
180180
Stromleitungpower line
182182
Kammerchamber
184184
Legemechanikput mechanics
186186
waagerechter Pneumatikzylinder (erster Antrieb)horizontally Pneumatic cylinder (first drive)
188188
senkrechter Pneumatikzylinder (zweiter Antrieb)vertical Pneumatic cylinder (second drive)
190190
Schrittmotor (dritter Antrieb)stepper motor (third drive)
191191
KeilwellensystemSpline system
192192
FenstertrichterpreformFenstertrichterpreform

Claims (39)

Verfahren zum Herstellen einer Preform (42) für eine kraftflussgerechte Faserverbundstruktur, mit der folgenden Reihenfolge von Schritten: a1) Bereitstellen eines flachen Faserbands (14), c). Abschneiden eines Faserbandstückes (40, 40', 40'') von dem flachen Faserband (14), e) Aufnehmen des Faserbandstückes (40, 40', 40'') an einer vorgegebenen Aufnahmeposition mittels einer Legevorrichtung (28), f) Platzieren des Faserbandstückes (40, 40', 40'') an einer vordefinierten Position, g) Fixieren des Faserbandstückes (40, 40', 40'') mittels eines Bindermaterials (38), wobei die Schritte c) bis f) zum Platzieren und Fixieren weiterer Faserbandstücke (40, 40', 40'') an anderen vordefinierten Positionen wiederholt werden und wobei die Schritte e) und f) mittels eines Legekopfes (52) der Legevorrichtung (28) durchgeführt werden, der automatisch von der wenigstens einen Aufnahmeposition zu einer ersten vordefinierten Position zum Platzieren eines ersten Faserbandstückes (40) und zurück zu der oder einer von mehreren vorgegebenen Aufnahmepositionen zwecks Aufnahme eines zweitens Faserbandstückes (40') und dann zu einer zweiten vordefinierten Position zwecks Platzieren des zweiten Faserbandstückes (40') fährt.Method for producing a preform ( 42 ) for a power flow compatible fiber composite structure, comprising the following sequence of steps: a1) providing a flat fiber ribbon ( 14 c). Cutting a sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) from the flat sliver ( 14 ), e) picking up the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) at a predetermined picking position by means of a laying device ( 28 ), f) placing the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) at a predefined position, g) fixing the fiber band piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) by means of a binder material ( 38 ), wherein the steps c) to f) for placing and fixing further fiber band pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) are repeated at other predefined positions and wherein the steps e) and f) by means of a laying head ( 52 ) of the laying device ( 28 ), which automatically moves from the at least one pickup position to a first predefined position for placing a first sliver piece (Fig. 40 ) and back to the or one of a plurality of predetermined picking positions for picking up a second piece of fiber tape ( 40 ' ) and then to a second predefined position for placing the second sliver piece ( 40 ' ) moves. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a1) den Schritt: a) Aufspreizen eines Faserfilamentbündels (32) aus Faserfilamenten (100) zu einem flachen Faserband (14) enthält.A method according to claim 1, characterized in that step a1) comprises the step: a) spreading a fiber filament bundle ( 32 ) of fiber filaments ( 100 ) to a flat sliver ( 14 ) contains. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den irgendwann zwischen Schritt a) und Schritt f) durchzuführenden Schritt: b) Anbringen des Bindermaterials (38) an Faserfilamente (100).A method according to claim 2, characterized by the step to be carried out at some point between step a) and step f): b) attaching the binder material ( 38 ) on fiber filaments ( 100 ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) vor Schritt c) durchgeführt wird.Method according to claim 3, characterized that step b) is performed before step c). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Wärme aktivierbares Bindermaterial (38) verwendet wird, und dass zum Durchführen des Schrittes g) das abgeschnittene Faserbandstück (40, 40', 40'') erwärmt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a heat activatable binder material ( 38 ) is used, and that for carrying out the step g) the cut fiber band piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) is heated. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Legekopf (50) während seiner Bewegung zwischen Aufnahmeposition und vordefinierter Position beheizt wird, um das Bindermaterial (38) zu aktivieren.Method according to claim 5, characterized in that the laying head ( 50 ) is heated during its movement between the receiving position and the predefined position in order to remove the binder material ( 38 ) to activate. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) das Faserbandstück (40, 40', 40'') an einen Teilbereich einer Formfläche (30) für die Preform (42) gepresst wird, um dem Faserbandstück (40, 40', 40'') eine gewünschte dreidimensionale Flächengestaltung zu geben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step f) the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) to a portion of a molding surface ( 30 ) for the preform ( 42 ) is pressed to the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) to give a desired three-dimensional surface design. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpressen an die Formfläche (30) mittels einer elastisch verformbaren Aufnahmefläche (164) des Legekopfes (52) durchgeführt wird, an der das Faser bandstück (40) während des Legevorganges und Andrückvorganges flach anliegend festgehalten wird.A method according to claim 7, characterized in that the pressing against the molding surface ( 30 ) by means of an elastically deformable receiving surface ( 164 ) of the laying head ( 52 ) is carried out, at which the fiber band piece ( 40 ) is held flat fitting during the laying process and Andrückvorganges. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) zum Bilden des Faserbandstückes (40, 40', 40'') ein Stück definierter Länge, vorzugsweise von weniger als ca. 20 cm, insbesondere weniger als ca. 10 cm, abgeschnitten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) for forming the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) a piece of defined length, preferably less than about 20 cm, in particular less than about 10 cm, is cut off. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbandstück (40) während des Legevorganges pneumatisch an dem Legekopf (52) festgehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sliver piece ( 40 ) during the laying process pneumatically on the laying head ( 52 ). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) das platzierte Faserbandstück (40, 40', 40'') mittels eines pneumatischen Impulses von dem Legekopf (52) gelöst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step f) the placed fiber band piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) by means of a pneumatic pulse from the laying head ( 52 ) is solved. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den zwischen Schritt c) und Schritt e) durchzuführenden Schritt: d) Transportieren des Faserbandstückes (40, 40', 40'') von einer zur Durchführung des Schritts c) verwendeten Schneidvorrichtung zu der Aufnahmeposition der Legevorrichtung.Method according to one of the preceding claims, characterized by the step to be carried out between step c) and step e): d) transporting the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) of a cutting device used to carry out the step c) to the receiving position of the laying device. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit in Schritt d) größer als eine Fördergeschwindigkeit des flachen Faserbandes (14) ist, um nachfolgend abgeschnittene Faserbandstücke (40, 40', 40'') voneinander zu trennen.A method according to claim 12, characterized in that the transport speed in step d) is greater than a conveying speed of the flat sliver ( 14 ) is to subsequently cut fiber band pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) to separate from each other. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbandstück (40, 40', 40'') zum Transportieren pneumatisch an einem Transportband (50) festgehalten wird.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) for transporting pneumatically on a conveyor belt ( 50 ). Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbandstück (40, 40', 40'') mittels eines pneumatischen Impulses von dem Transportband (50) zu dem Legekopf (52) übergeben wird.A method according to claim 14, characterized in that the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) by means of a pneumatic pulse from the conveyor belt ( 50 ) to the laying head ( 52 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Filamente (100) eines Rovings (32), insbesondere eines Kohlenstoff-Rovings, aufgespreizt werden.Method according to one of claims 2 to 15, characterized in that in step a) the filaments ( 100 ) of a roving ( 32 ), in particular a carbon roving, be spread. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Faserbandstücke (40, 40', 40'') mit ihrer Faserrichtung entlang vordefinierter gekrümmter Bahnen (148) orientiert platziert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that sliver pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) with its fiber direction along predefined curved paths ( 148 ) are placed oriented. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an unterschiedlichen Teilbereichen der Preform (42) eine unterschiedliche Anzahl von Faserbandstücken (40, 40', 40'') platziert wird, um unterschiedliche Fasergehalte an den Teilbereichen der Preform (42) zu erhalten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at different partial areas of the preform ( 42 ) a different number of slivers ( 40 . 40 ' . 40 '' ) is placed to different fiber contents at the sub-areas of the preform ( 42 ) to obtain. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Faserbandstück (40, 40', 40'') jeweils entlang einer bogenförmigen Schnittlinie abgeschnitten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) the sliver piece ( 40 . 40 ' . 40 '' ) is cut off each along an arcuate section line. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) Faserbandstücke (40, 40', 40'') mit zueinander komplementären kreisbogenförmigen Schneidkanten (152, 154) überlagerungsfrei hintereinander platziert werden.A method according to claim 19, characterized in that in step f) sliver pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) with mutually complementary arcuate cutting edges ( 152 . 154 ) are placed one behind the other without overlay. Verwendung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche zum Herstellen einer kraftflussgerechten Faserverbundstruktur, die mit der mittels des Verfahrens hergestellten Preform (42) aufgebaut wird.Use of a method according to one of the preceding claims for producing a power flow-compatible fiber composite structure which is in contact with the preform produced by the method (US Pat. 42 ) is constructed. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit: einer Schneidvorrichtung (24) zum Schneiden eines flachen Faserbandes (14) in mehrere Faserbandstücke (40, 40', 40''), einer relativ zur Schneidvorrichtung beweglichen Legevorrichtung zur Aufnahme einzelner Faserbandstücke (40, 40', 40'') und Platzierung derselben an vordefinierten Positionen mit vorgegebener Orientierung, und einer Steuervorrichtung (44), die zur derartigen Steuerung der Legevorrichtung (28) ausgebildet ist, dass die Faserbandstücke (40, 40', 40'') entlang vorgegebener Bahnen (148) orientiert ablegbar sind, wobei die Legevorrichtung (28) einen Legekopf (52) aufweist, der gesteuert durch die Steuervorrichtung (44, 44b) von wenigstens einer vorgegebenen Aufnahmeposition (146) zu unterschiedlichen vordefinierten Positionen und zurück bewegbar ist, um die von der Schneidvorrichtung (24) geschnittenen Faserbandstücke (40, 40', 40'') an der wenigstens einen Aufnahmeposition aufzunehmen und an den vordefinierten Positionen abzulegen.Contraption ( 10 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising: a cutting device ( 24 ) for cutting a flat sliver ( 14 ) into several slivers ( 40 . 40 ' . 40 '' ), a relative to the cutting device movable laying device for receiving individual sliver pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) and placing them at predefined positions with predetermined orientation, and a control device ( 44 ) used for such control of the laying device ( 28 ) is formed such that the sliver pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) along predetermined paths ( 148 ) oriented are deposited, wherein the laying device ( 28 ) a laying head ( 52 ) controlled by the control device ( 44 . 44b ) of at least one predetermined pickup position ( 146 ) is movable to different predefined positions and backwards to move from the cutting device ( 24 ) cut slivers ( 40 . 40 ' . 40 '' ) at the at least one receiving position and store at the predefined positions. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Spreizvorrichtung (20) zum Aufspreizen wenigstens eines Rovings (32) zu einem flachen Faserband (14).Apparatus according to claim 22, characterized by a spreading device ( 20 ) for spreading at least one roving ( 32 ) to a flat sliver ( 14 ). Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizvorrichtung (20) mit wenigstens einer konvex gebogenen Spreizkante (80) versehen ist, die mit wenigstens einer Richtungskomponente senkrecht zur Längserstreckung eines aufzuspreizenden Faserfilamentbündels (32) relativ zu diesem bewegbar ist, so dass das Faserfilamentbündel (32) auf die konvex gebogene Spreizkante (80) unter Spannung auflegbar ist, und anschließend wieder mit wenigstens einer Richtungskomponente senkrecht von dem Faserfilamentbündel (32) weg bewegbar ist, um dieses von der Spreizkante (80) zu lösen.Device according to claim 23, characterized in that the spreading device ( 20 ) with at least one convexly curved spreading edge ( 80 ) provided with at least one directional component perpendicular to the longitudinal extent of a Faserfilamentbündels aufzuspreizenden ( 32 ) is movable relative thereto, so that the fiber filament bundle ( 32 ) on the convexly curved spreading edge ( 80 ) is placed under tension, and then again with at least one directional component perpendicular to the fiber filament bundle ( 32 ) is movable away from this by the spreading edge ( 80 ) to solve. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spreizkante (80) an einem an einer Drehwelle (84) drehbaren radialen Vorsprung (82) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 24, characterized ge indicates that the at least one spreading edge ( 80 ) on one of a rotary shaft ( 84 ) rotatable radial projection ( 82 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Kantenbereiche hat, von denen wenigstens einer als konvex gebogene Spreizkante (80) ausgebildet ist und die von entgegengesetzten Richtungen auf das Faserfilamentbündel (32) zu bewegbar sind.Device according to one of claims 24 or 25, characterized in that it has at least two edge regions, of which at least one convexly bent spreading edge ( 80 ) and that from opposite directions on the fiber filament bundle ( 32 ) are too movable. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drehwellen (84, 86) mit radialen Vorsprüngen (82) vorgesehen sind, wobei sich die Drehwellen (84, 86) gegenläufig zueinander drehen.Device according to claim 26, characterized in that two rotary shafts ( 84 . 86 ) with radial projections ( 82 ) are provided, wherein the rotary shafts ( 84 . 86 ) rotate in opposite directions. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass an den gegenläufig, insbesondere mittels eines Zahnradgetriebes (92), angetriebenen Drehwellen (84, 86) mehrere, die radialen Vorsprünge (82, 88) bildende Flügel (94) ausgestaltet sind, die sich im wesentlichen in axialer Richtung erstre cken und an deren radial äußersten Bereich die Kantenbereiche (80, 90) ausgebildet sind.Apparatus according to claim 27, characterized in that the counter-rotating, in particular by means of a gear transmission ( 92 ), driven rotary shafts ( 84 . 86 ) several, the radial projections ( 82 . 88 ) forming wings ( 94 ) are configured which extend substantially in the axial direction erstre and at the radially outermost region of the edge regions ( 80 . 90 ) are formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zur Spreizung dienende Kantenbereiche als konvex radial nach außen gebogene Spreizkanten (80) ausgestaltet sind, wobei nacheinander auf das Faserfilamentbündel (32) aufzusetzende Kantenbereiche an sich gegenläufig bewegenden Bewegungsorganen so angeordnet sind, dass die Fasern jeweils zwischen zwei gegenläufig gebogenen Spreizkanten (80) aufspreizbar sind.Device according to one of claims 26 to 28, characterized in that a plurality of edge portions serving for spreading as a convex radially outwardly bent spreading edges ( 80 ), wherein one after the other on the fiber filament bundle ( 32 ) aufzusetzende edge portions are arranged on counter-rotating movement organs so that the fibers between each two oppositely bent spreading edges ( 80 ) are spreadable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizvorrichtung (20) eine in Förderrichtung des Faserfilamentbündels (32) hinter einer die wenigstens eine Spreizkante (80) aufweisenden Spreizeinrichtung (34) vorgesehene Lockerungseinrichtung (36) zum Auflockern der aufgespreizten Faserfilamentbündel (32) aufweist.Device according to one of claims 24 to 29, characterized in that the spreading device ( 20 ) in the conveying direction of the fiber filament bundle ( 32 ) behind one the at least one spreading edge ( 80 ) having a spreading device ( 34 ) relaxation device ( 36 ) for loosening the spread fiber filament bundles ( 32 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Lockerungseinrichtung (36) eine Saugkammer (96) aufweist.Apparatus according to claim 30, characterized in that the loosening device ( 36 ) a suction chamber ( 96 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, gekennzeichnet durch eine Bindermaterialauftragsvorrichtung (22), mit der Bindermaterial (38) zum Fixieren der Faserbandstücke (40, 40', 40'') auf Filamente (100) auftragbar ist.Device according to one of Claims 22 to 31, characterized by a binder material application device ( 22 ), with the binder material ( 38 ) for fixing the fiber band pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) on filaments ( 100 ) is orderable. Vorrichtung nach Anspruch 32 und einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindermaterialauftragsvorrichtung (22) der Spreizvorrichtung (20) zugeordnet ist, um Bindermaterial (38) auf Filamente (100) des aufgespreizten Faserbandes (14) aufzutragen.Device according to claim 32 and one of claims 23 to 31, characterized in that the binder material application device ( 22 ) of the spreading device ( 20 ) is assigned to binder material ( 38 ) on filaments ( 100 ) of the spread sliver ( 14 ) apply. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindermaterialauftragsvorrichtung (22) zum Aufbringen pulverförmigen Bindermaterials (38) ausgebildet ist.Device according to one of claims 32 or 33, characterized in that the binder material application device ( 22 ) for applying powdery binder material ( 38 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung (26), mittels der die abgeschnittenen Faserbandstücke (40, 40', 40'') vereinzelbar und zu der Legevorrichtung (28) transportierbar sind.Device according to one of claims 22 to 34, characterized by a transport device ( 26 ), by means of which the cut fiber band pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) and to the laying device ( 28 ) are transportable. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (26) ein Vakuumfließband (50) aufweist, auf dem die Faserbandstücke (40, 40', 40'') unter Anwendung eines Saugdruckes festgehalten transportierbar sind.Apparatus according to claim 35, characterized in that the transport device ( 26 ) a vacuum conveyor belt ( 50 ), on which the sliver pieces ( 40 . 40 ' . 40 '' ) are held transportable using a suction pressure. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 oder 36, gekennzeichnet durch eine Kombination von Ansaug- und Abblasmodulen (140, 142, 144, 174), die zum Durchführen einer fließenden Übergabe der Faserbandstücke von der Transporteinrichtung (26) zu der Legevorrichtung (28) ausgebildet ist.Device according to one of claims 35 or 36, characterized by a combination of suction and blow-off modules ( 140 . 142 . 144 . 174 ) for performing a smooth transfer of the sliver pieces of the transport device ( 26 ) to the laying device ( 28 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 37, gekennzeichnet durch wenigstens eine Heizeinrichtung (160) zum Aktivieren des auf Filamenten (100) aufgetragenen Bindermaterials (38).Device according to one of claims 22 to 37, characterized by at least one heating device ( 160 ) for activating on filaments ( 100 ) applied binder material ( 38 ). Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (160) oder wenigstens eine von mehreren Heizeinrichtungen an dem Legekopf (52) angeordnet ist, um aufgenommene Faserbandstücke aufzuheizen.Apparatus according to claim 38, characterized in that the heating device ( 160 ) or at least one of a plurality of heaters on the laying head ( 52 ) is arranged to heat up received fiber band pieces.
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