DE102007018921A1 - Method for stocking flat, sheet-like semi-finished products and supply reel for flat, sheet-shaped semi-finished products - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bevorraten von flächigen, bahnförmigen Halbzeugen, insbesondere von Faser-Matrix-Halbzeugen mit duroplastischer oder thermoplastischer Matrix. Die Erfindung ist ferner auf eine Vorratshaspel für flächiges, bahnförmiges Halbzeug, insbesondere für Faser-Matrix-Halbzeug mit duroplastischer oder thermoplastischer Matrix gerichtet, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.The The invention relates to a method for storing planar, sheet-like semi-finished products, in particular of fiber-matrix semi-finished products with thermosetting or thermoplastic matrix. The invention is further on a supply reel for flat, sheet-shaped semi-finished product, in particular for fiber-matrix semi-finished products directed with thermosetting or thermoplastic matrix, the for carrying out the invention Method is suitable.
Flächige Faser-Matrix-Halbzeuge sind Halbzeuge, die aus Verstärkungsfasern, hauptsächlich Glasfasern oder Kohlestoffasern, bestehen, die mit einer Kunststoffmatrix getränkt sind. Bei der Matrix kann es sich um einen duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff handeln. Faser-Matrix-Halbzeuge mit duroplastischer Matrix werden oft auch als SMC (Sheet Molding Compound) bezeichnet. Faser-Matrix-Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix gibt es insbesondere als LFT (Langfaserverstärkte Thermoplaste) und als GMT (Glasmattenverstärkte Thermoplaste) Die Faser-Matrix-Halbzeuge werden meist in automatisierten Herstellverfahren zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbundbauteilen eingesetzt. So verwendet man beispielsweise Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix für Türverkleidungen oder Gepäckraumabdeckungen für Kraftfahrzeuge od. dgl., während SMC für die Herstellung von KFZ-Außenteilen wie z. B. Verkleidungsteilen von LKW-Zugmaschinen zum Einsatz kommt. Die flächigen Halbzeuge, bei denen die Verstärkungsfasern meist als Schnittfasern vorliegen, aber auch in Matten- oder in Gewebeform vorkommen können, lassen sich zuschneiden und mittels Fließpressen zu fertigen Bauteilen weiterverarbeiten. Es können hierdurch besonders wirtschaftlich Karosserieteile für PKWs, Sportgeräte und auch Bauelemente für die Luft- und Raumfahrtindustrie hergestellt werden, wobei es auch möglich ist, beim Pressen weitere Befestigungselemente in die Pressform einzulegen und beim Herstellen des Bauteils fest mit dem Faserverbundwerkstoff zu verbinden.extensive Fiber-matrix semi-finished products are semi-finished products made from reinforcing fibers, mainly glass fibers or carbon fibers, which are impregnated with a plastic matrix. At the matrix it may be a thermoset or thermoplastic act. Become a fiber-matrix semi-finished products with thermosetting matrix often referred to as SMC (Sheet Molding Compound). Fiber-matrix semifinished with thermoplastic matrix there are in particular as LFT (long fiber reinforced Thermoplastics) and as GMT (glass mat reinforced thermoplastics) The fiber-matrix semi-finished products are mostly used in automated manufacturing processes used for the production of fiber-plastic composite components. For example, semifinished products with thermoplastic are used Matrix for door panels or luggage compartment covers for motor vehicles od. Like., While SMC for the production of automotive exterior parts such. B. trim parts used by truck tractors. The flat semi-finished products, where the reinforcing fibers mostly as chopped fibers present, but can also occur in mat or in tissue form, can be cut and finished by extrusion Processing components. It can thereby be particularly economical Body parts for cars, sports equipment and also Components manufactured for the aerospace industry where it is also possible, while pressing another Insert fasteners in the mold and during manufacture of the component to be firmly connected to the fiber composite material.
Bei der Herstellung derartiger Halbzeuge wird das flächige, in langen Bahnen hergestellte Material meist auf einer Trägerfolie aus Polyamid oder Polyethylen angeordnet und dann entweder in Kartons gefaltet oder auf eine Haspel aufgewickelt. Bei den derzeit im allgemeinen eingesetzten Vorratshaspeln haben diese einen Wickelkern mit einem Durchmesser von üblicherweise 250 mm, auf dem dann eine Bahnlänge mit einem Gesamtgewicht von etwa 350 kg aufgewickelt wird. Derartige, jeweils 300 bis 350 kg des Halbzeugs tragende Vorratshaspeln werden dem das Material verarbeitenden Produzenten angeliefert, meist in einem Vorrats- und Transportregal, das vier solche Rollen aufnehmen kann, wo dann das Halbzeug von der Vorratshaspel abgewickelt und die Trägerfolie abgezogen wird, bevor ein Abschnitt der erforderlichen Länge des Halbzeuges in einer Presse od. dgl. zum fertigen Produkt umgeformt und ausgehärtet wird. Sobald das auf einer Rolle aufgewickelte Material vollständig verbraucht ist, müssen die Vorratshaspeln beim Produzenten und Verarbeiter des Materials gewechselt werden, was eine Unterbrechung der Produktion erzwingt. Nimmt man beispielsweise an, daß für jedes aus dem Halbzeug herzustellende Bauteil eine Menge von 20 kg verarbeitet werden und die Taktzeit für jedes Bauteil vier Minuten beträgt, erfordert dies einen Wechsel der mit ca. 300 kg bewickelten Vorratshaspeln nach nur einer Stunde.at the production of such semi-finished products becomes Material produced in long webs usually on a carrier film made of polyamide or polyethylene and then either in boxes folded or wound on a reel. At the moment in general used supply reels these have a hub with a Diameter of usually 250 mm, on which then one Web length wound up with a total weight of about 350 kg becomes. Such, each 300 to 350 kg of semi-finished bearing reels are delivered to the material processing producer, usually in a supply and transport shelf, the four such roles can take up where then the semi-finished from the supply reel and the backing sheet is peeled off before a section the required length of the semifinished product in a press od. Like. Formed and cured to the finished product becomes. Once the material wound on a roll is complete is consumed, the supply reels at the producer and processors of the material to be changed, causing a disruption of production forces. For example, suppose that for each component to be produced from the semifinished product has a quantity of 20 kg and the cycle time for each component four minutes, this requires a change of with about 300 kg of wound reels after only one hour.
Bei Anordnung des Halbzeuges in Kartons, in denen das Halbzeug zickzackförmig in einer Vielzahl von Lagen angeordnet wird, kann zwar mehr Material pro Verpackungseinheit gelagert und transportiert werden, nämlich bis zu ca. 1.000 kg, diese Vorgehensweise hat aber den Nachteil, daß das Material an den Knickstellen stark verformt wird und auch dazu neigt, dort auszutrocknen, so daß Fehler in den fertigen Bauteilen auftreten, wenn nicht die Bereiche um die Faltlinien vor der Verarbeitung des Halbzeugs abgeschnitten und ungenutzt entsorgt werden. Dies führt nicht nur zu einem hohen Materialverlust, sondern begrenzt die maximale Größe der aus dem Halbzeug herzustellenden Bauteile.at Arrangement of the semifinished product in boxes in which the semifinished product zigzag is arranged in a variety of layers, although more material be stored and transported per packaging unit, namely up to about 1,000 kg, but this approach has the disadvantage that the material is heavily deformed at the kinks and also tends to dry out there, so that mistakes occur in the finished components, if not the areas around the fold lines are cut off before processing the semifinished product and disposed of unused. This not only leads to a high material loss, but limits the maximum size the components to be produced from the semifinished product.
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung besonders geeignete Vorratshaspel zu schaffen, womit eine größere Menge bahnförmigen Halbzeugs als bei den bislang hauptsächlich eingesetzten Standardgebinden bevorratet werden kann, ohne daß hierunter die Flächengewichtskonstanz des auf der Haspel aufgewickelten Materials leidet.task The invention is a process and an implementation thereof to provide a particularly suitable supply reel, whereby a larger Quantity of sheet-shaped semi-finished product than in the previous mainly used standard containers can be stored without this under the basis weight constancy of the wound on the reel Material suffers.
Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das flächige, bahnförmige Halbzeug auf eine Vorratshaspel mit einem im Querschnitt unrunden, zu zwei zueinander senkrechten Halbachsen unterschiedlicher Größe symmetrischen Wickelkern aufgewi ckelt wird und daß die Vorratshaspel nach dem Aufwickeln des Halbzeugs auf den Wickelkern und vor dem Abwickeln des Halbzeugs im wesentlichen so ausgerichtet wird, daß die größere der beiden Halbachsen zumindest annähernd parallel zur Horizontalen verläuft. Demgemäß ist die erfindungsgemäße Vorratshaspel dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkern der Haspel einen unrunden, zu zwei zueinander senkrechten Halbachsen unterschiedlicher Größe symmetrischen Querschnitt aufweist. Der Wickelkern kann beispielsweise einen im wesentlichen elliptischen oder ovalen Querschnitt haben. Das Größenverhältnis der größeren Halbachse zur kleineren Halbachse liegt vorzugsweise im Bereich von 1,25 bis 3, insbesondere im Bereich zwischen 1,35 und 2,75. Es ist beispielsweise möglich, daß die größere Halbachse eine Länge zwischen 225 und 325 mm hat und die kleinere Halbachse eine Länge zwischen 125 und 220 mm aufweist.These Task is with the inventive method solved by the fact that the flat, web-shaped Semi-finished product on a supply reel with a non-round cross section, to two mutually perpendicular half-axes of different sizes symmetrical winding core is wound up and that the Supply reel after winding the semifinished product on the winding core and substantially aligned prior to unwinding the semifinished product is that the larger of the two half-axes at least approximately parallel to the horizontal. Accordingly, the inventive Supply reel, characterized in that the winding core the reel a non-circular, to two mutually perpendicular half-axes different size symmetrical cross-section having. The winding core can, for example, a substantially have elliptical or oval cross-section. The size ratio the larger half-axis to the smaller half-axis is preferably in the range of 1.25 to 3, in particular in the range between 1.35 and 2.75. For example, it is possible that the larger half-axis is a length between 225 and 325 mm and the smaller half-axis has a length between 125 and 220 mm.
Der Wickelkern kann auch einen etwa rautenförmigen, in den Eckbereichen abgerundeten und/oder abgeflachten Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt des Wickelkerns in den Scheitelbereichen der größeren Halbachsen vorzugsweise etwa kreissegmentförmig abgerundet und in den Scheitelbereichen der kleineren Halbachsen vorteilhafterweise mit etwa parallel zu den größeren Halbachsen verlaufenden Abflachungen versehen ist, die unter Bildung von Radien bzw. Kreisbögen in die benachbarten Seiten der rautenförmigen Grundform übergehen. Eine derartige Gestaltung läßt sich beispielsweise aus miteinander verschweißten Stahlsegmenten einfach herstellen.Of the Winding core can also be a roughly diamond-shaped, in the Corner areas have rounded and / or flattened cross section, wherein the cross section of the winding core in the apex areas of the larger half-axes preferably approximately circular segment-shaped rounded and in the apex areas of the smaller half-axes advantageously with approximately parallel to the larger ones Semi-axis extending flattening is provided under formation of radii or circular arcs in the adjacent sides of the go over diamond-shaped basic shape. Such Design can be, for example, with each other simply produce welded steel segments.
Eine Vorratshaspel nach der Erfindung kann mit dem auf dem Wickelkern aufgewickelten Halbzeug in einem Lager- und/oder Transportgestell angeordnet und darin gegen Verdrehen fixiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Lagerung des Halbzeugs auf dem Wickelkern mit unrundem, insbesondere ovalem oder elliptischem Querschnitt wird ein größerer Anteil des Gewichts der aufgewickelten Bahn unmittelbar in den Wickelkern abgetragen, womit die von dem Material selbst aufzunehmenden Zugkräfte reduziert werden und auch die Druckbelastungen, die das Material aufzunehmen hat, geringer sind als bei einer Vorratshaspel mit zylindrischem Wickelkern, auf der dieselbe Menge des Halbzeugs aufgewickelt ist.A Supply reel according to the invention can with the on the winding core wound semi-finished in a storage and / or transport rack be arranged and fixed in it against rotation. In the inventive Storage of the semifinished product on the winding core with non-circular, in particular oval or elliptical cross-section becomes a larger Proportion of the weight of the wound web directly into the winding core removed, so that the absorbed by the material itself tensile forces be reduced and also the pressure loads that the material is less than a supply reel with cylindrical Winding core on which the same amount of semifinished product is wound up.
Beim Auf- und Abwickeln des Materials auf die bzw. der erfindungsgemäße(n) Vorratshaspel mit im Querschnitt unrundem Wickelkern ist die Wickelgeschwindigkeit bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Haspel nicht konstant. Um dem zu begegnen, ist es möglich, die Vorratshaspel zum Aufwickeln und/oder zum Abwickeln des Halbzeugs auf den bzw. von dem Wickelkern mit variabler Drehgeschwindigkeit anzutreiben. Tatsächlich hat es sich aber gezeigt, daß eine derartige Vorgehensweise in den meisten Fällen nicht erforderlich ist, denn das Auf- und Abwickeln des Materials erfolgt auch bei konstanter Antriebsgeschwindigkeit für die Haspel mit großer Zuverlässigkeit und Qualität.At the Winding and unwinding of the material on the or the invention (s) Supply reel with non-round in cross section winding core is the winding speed at constant rotational speed of the reel not constant. Around To counter this, it is possible to use the supply reel Winding and / or unwinding of the semifinished product on or from to drive the winding core with variable rotational speed. Indeed but it has been shown that such an approach in most cases is not necessary, because that Winding and unwinding of the material also takes place at a constant drive speed for the reel with great reliability and quality.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and the drawing, wherein preferred embodiments the invention are explained in more detail by way of examples. It shows:
In
den Zeichnungen bezeichnet
Die
Vorratshaspel besteht im wesentlichen aus einem zentralen Wickelkern
Wie
sich am besten aus den
Das
auf die erfindungsgemäße Vorratshaspel mit im
Querschnitt unrundem Wickelkern aufgewickelte Halbzeug
Das von der erfindungsgemäßen Großhaspel mit ovalem/elliptischem Wickelkern abgewickelte Material in einer Menge von beinahe 1.900 kg wurde auf Verwerfen oder Verformung überprüft, während es auf die kleinen Rollen umgewickelt wurde. Keine Verwerfungen oder Verformungen konnten festgestellt werden. Die Qualität des Materials war mit der vergleichbar, wie sie von Standardrollen mit ca. 350 kg Nettogewicht regelmäßig erzielt wird.The from the heavy-duty reel according to the invention Material developed in an oval / elliptical winding core in one Amount of nearly 1,900 kg was checked for warping or deformation, while it was wrapped on the small rolls. None Distortions or deformations could be detected. The quality the material was comparable to that of standard rolls achieved with about 350 kg net weight regularly becomes.
Das
Flächengewicht des von der erfindungsgemäßen
Vorratshaspel abgewickelten Materials wurde ebenfalls an verschiedenen
Positionen des Wickelkerns ermittelt. Hierzu wurden jeweils 100
cm2 große Probestü cke
aus der abgewickelten Halbzeugbahn herausgelöst. Die hieraus
ermittelten Flächengewichte und ihre Abweichung bezogen
auf das ursprüngliche Flächengewicht des Materials
vor dem Aufwickeln auf der erfindungsgemäßen Vorratshaspel
und Lagern über einen Zeitraum von fünf Tagen
sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Es ist ersichtlich, daß die
Abweichungen zum Ursprungsgewicht, die im Bereich von ±50
g pro m2 liegen, einen ausgezeichneten Wert
darstellen, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß sich
beinahe 1.900 kg auf der erfindungsgemäßen Vorratshaspel
befunden haben.
Vergleichbare Werte wurden auch erzielt bei Lagerung des Materials auf der erfindungsgemäßen Vorratshaspel über eine vergleichsweise lange Zeitdauer von zwei Wochen. Auch in einem solchen Fall konnte kein Verwerfen und keine Verformung des über zwei Wochen gelagerten Materials beim Umwickeln auf andere (Standard) Rollen festgestellt werden. Die Abweichungen des Flächengewichtes gegenüber dem Ausgangswert lagen zwischen –2,2 und +3,5%, wobei die Abweichungen im wesentlichen unabhängig von der relativen Lage des untersuchten Materials zum Spulenkern waren und angesichts einer aufgewickelten Menge von 1.700 kg und des vergleichsweise langen Lagerzeitraums als überraschend niedrig angesehen werden müssen.comparable Values were also obtained upon storage of the material on the invention Supply reel over a comparatively long period of time of two weeks. Even in such a case could not discard and no deformation of the over two weeks stored material when rewinding to other (standard) reels. The deviations of the weight per unit area the initial value was between -2.2 and + 3.5%, with the Deviations essentially independent of the relative position of the examined material to the coil core were and in the face of a wound amount of 1,700 kg and the comparatively long Storage period are considered surprisingly low have to.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind auch andere Querschnittsformen des Wickelkerns denkbar, beispielsweise ein ovaler Querschnitt, insbesondere auch solche Querschnitte, bei denen das Verhältnis der Längen der größeren Halbachse zur kleineren Halbachse noch deutlich größer ist als bei den dargestellten und beschriebenen Beispielen. Es hat sich gezeigt, daß es zum Aufwickeln des bahnförmigen Materials auf die erfindungsgemäße Vorratshaspel nicht unbedingt erforderlich ist, die Rotationsgeschwindigkeit der Haspel während einer Umdrehung zu variieren, um dem sich ändernden Wickelradius Rechnung zu tragen. Eine derartige Variation der Drehgeschwindigkeit der Haspel kann aber dann Sinn machen, wenn sich die Größen der beiden Halbachsen deutlich voneinander unterscheiden, um der dann etwas größeren Gefahr einer Faltenbildung beim Aufwickeln zu begegnen.The Invention is not limited to the illustrated and described embodiments limited. In particular, other cross-sectional shapes are also the winding core conceivable, for example an oval cross section, in particular also those cross-sections in which the ratio the lengths of the larger semi-axis to smaller semi-major axis is still significantly larger than in the illustrated and described examples. It has shown that it is for winding the web-shaped Material on the supply reel according to the invention not absolutely necessary is the rotation speed of the reel to vary during one revolution to the changing one Winding radius to take into account. Such a variation of the rotational speed The reel can then make sense, if the sizes the two half-axes clearly different from each other to the then slightly greater risk of wrinkling when winding up to meet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned | ||
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Effective date: 20120518 |