DE102008046006A1 - Belt-like composite material manufacturing method for rotor blade of wind turbine, involves covering thread filament for complete soaking of stretched filament and concluding consolidation of composite material by resin infusion process - Google Patents

Belt-like composite material manufacturing method for rotor blade of wind turbine, involves covering thread filament for complete soaking of stretched filament and concluding consolidation of composite material by resin infusion process Download PDF

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Franz-Jürgen KÜMPERS
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Abstract

The method involves designing a thread filament (2) on a lower mold (13), where the filament is cut to a length such that the length of the filament slightly exceeds a length to be required for later usage. A set of clamping elements is attached at both ends, where the clamping elements are spaced such that a defined stretching of the thread filament is achieved. The thread filament is covered for complete soaking of the stretched thread filament. The consolidation of a composite material is concluded by a resin infusion process. An independent claim is also included for a belt-like composite material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gurtartigen Verbundwerkstoffes mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie einen gurtartigen Verbundwerkstoff mit den Merkmalen des Anspruches 13.The The invention relates to a method for producing a belt-like Composite material having the features of the preamble of the claim 1 and a belt-like composite material with the features of Claim 13.

Faserverstärkte Kunststoffbauteile setzen sich heute immer mehr in den verschiedensten Anwendungsgebieten durch. Der Hauptvorteil besteht darin, dass sie trotz geringer Masse eine sehr hohe Krafteinleitung gewährleisten. Durch Auswahl und Anordnung der Armierungsfasern können die verschiedensten anwendungsspezifischen Bedingungen erfüllt werden.Fiber-reinforced plastic components Today, more and more people are taking on a wide variety of application areas by. The main advantage is that despite low mass ensure a very high force application. By selection and arrangement the reinforcing fibers can the most diverse application-specific conditions are met.

Die entsprechenden Fertigungsverfahren sind jedoch hinsichtlich des Materialverbrauches sowie der Einrichtung von ergonomischen und die Umwelt schonenden Arbeitsplätzen noch nicht optimiert. Üblich ist die sogenannte Prepreg-Bauweise, wobei Rovings oder Heavy Tows, das heißt, textile Fadenscharen in einer gewünschten Stärke und Breite mit Harz getränkt und als Laminate vorgeformt sind. Derartige Laminate werden anschließend übereinander gelegt, bis die gewünschte Anzahl von Verstärkungslagen erreicht ist. Diese übereinanderliegenden Laminatlagen werden dann zum Beispiel im Autoklaven erhitzt und fertig geformt. Dieses Verfahren ist material- und energieintensiv und in der Handhabung problematisch, da zum Beispiel für Gurte an Rotorblättern von Windkraftanlagen Bahnlängen von 30 m und mehr erreicht werden. Teilweise wurde dieser Prozess bereits dadurch vereinfacht, dass die Laminate in Rollenform aufgewickelt wurden und zum Übereinanderlegen automatisiert abgerollt und abgelegt wurden. Um dabei eine Ablage ohne Hohlräume zu erreichen, wurden die Lagen nach ihrem Auflegen jeweils noch glatt gestrichen.The However, corresponding manufacturing processes are in terms of Material consumption as well as the establishment of ergonomic and environmentally friendly jobs not yet optimized. Common is the so-called prepreg construction, whereby rovings or heavy tows, this means, textile yarn sheets in a desired thickness and width impregnated with resin and are preformed as laminates. Such laminates are then superimposed, until the desired Number of reinforcement layers is reached. These superimposed Laminate sheets are then heated, for example, in an autoclave and finished shaped. This process is material and energy intensive and problematic in handling, for example for straps on rotor blades of wind turbines track lengths of 30 m and more can be achieved. Partially this process became already simplified in that the laminates wound up in roll form were and to superimpose automatically unrolled and filed. To create a tray without cavities to reach, the layers were after their launch each still smoothed out.

Auf diese Weise hergestellte gurtartige Verbundwerkstoffe mit Armierungsfasern aus Karbon, Glas oder Basalt weisen trotz der genannten Verfahrensschritte noch eine unzureichende Substanzausnutzung, insbesondere der Armierung, auf.On belt-like composites with reinforcing fibers made this way made of carbon, glass or basalt despite the above-mentioned process steps still insufficient use of the substance, in particular the reinforcement, on.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines gurtartigen Verbundwerkstoffes, durch welches der Materialeinsatz reduziert und die Substanzausnutzung der Armierung verbessert wird sowie einen gurtartigen Verbundwerkstoff mit einem verbesserten Festigkeitsverhalten vorzuschlagen.It is therefore an object of the invention, a method for manufacturing a belt-like composite material, through which the material used reduces and the substance utilization of the reinforcement is improved and a belt-like composite with an improved Propose strength behavior.

Die Erfindung wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass zunächst mindestens eine Fadenschar auf eine Unterform ausgelegt und so abgelenkt wird, dass deren Länge die für den späteren Gebrauch erforderliche Länge geringfügig überschreitet. Anschließend wird an beiden Enden jeweils ein Spannelement angebracht. Die Spannelemente werden derart beabstandet, dass sich dabei eine definierte Ausstreckung der Fadenschar ergibt. Anschließend wird die Fadenschar abgedeckt, worauf durch einen Harzinfusionsprozess eine vollständige Tränkung der gestreckten Fadenschar und eine abschließende Konsolidierung des Verbundwerkstoffes erfolgen.The The invention is achieved in terms of the method in that initially at least a group of threads laid on a lower mold and deflected so that their length the for later Use required length slightly exceeds. Subsequently a clamping element is attached to both ends. The clamping elements are spaced so that there is a defined extension the yarn sheet results. Subsequently, will covered the yarn sheet, whereupon by a resin infusion process a complete impregnation the stretched yarn sheet and a final consolidation of the composite material respectively.

Durch die definierte Ausstreckung der Fadenschar vor dem Harzinfusionsprozess, die auch während der Infusion und der anschließenden Konsolidierung des Verbundwerkstoffes aufrecht erhalten bleibt, liegen im fertigen Verbund die Fäden der Fadenschar gestreckt vor. Für die Festigkeitsausbeute in Gurtlängsrichtung, jedoch auch gerade im Hinblick auf eine Druckbelastung innerhalb des Formkörpers bei der Anwendung, insbesondere bei der Verwendung für Rotorblätter bei Windkraftanlagen, ist die Streckung und Ausrichtung der Rovings und der darin liegenden Einzelfilamente von ausschlaggebender Bedeutung.By the defined extent of the group of threads before the resin infusion process, that too during the infusion and the subsequent Consolidation of the composite material is maintained, lie in the finished composite threads the group of threads stretched before. For the strength yield in the belt longitudinal direction, but also with regard to a pressure load within of the molding in use, especially when used for rotor blades Wind turbines, is the stretching and alignment of the rovings and the underlying individual filaments are of crucial importance.

Dabei ist entscheidend, dass es sich um eine definierte Ausstreckung handelt, die weder durch Überdehnung die Rovings selbst schädigt oder im Bereich der elastischen Dehnung dazu führt, dass die Rovings nach Konsolidierung des Verbundwerkstoffes innerhalb des Verbundwerkstoffes schrumpfen. Auf diese Weise erfolgt eine optimierte Substanzausnutzung insbesondere der Armierung innerhalb des Gegenstandes, in dem sie zur Anwendung kommen.there is crucial that it is a defined extension, neither by overstretching the rovings themselves harmed or in the area of elastic stretching causes the rovings after Consolidation of the composite within the composite shrink. In this way, an optimized substance utilization takes place in particular the reinforcement within the object in which they are come into use.

Vorteilhaft werden mehrere Lagen von Fadenscharen gleichzeitig mittels Beabstandung ihrer Spannelemente ausgestreckt, abgedeckt, getränkt und konsolidiert. Durch diese Verfahrensführung wird der Prozess des Übereinanderanordnens der Rovings vereinfacht und erfolgt nur eine einmalige Harzimprägnierung, ohne dass ein vorheriges Erweichen von bereits erstarrten Laminaten erforderlich ist. Somit wird sowohl der Materialeinsatz verringert als auch eine deutliche Energieeinsparung erzielt.Advantageous become several layers of yarn sheets simultaneously by spacing stretched, covered, soaked and their clamping elements consolidated. This process procedure becomes the process of stacking the rovings are simplified and only a single resin impregnation, without any previous softening of already solidified laminates is required. Thus, both the use of material is reduced as well as a significant energy saving achieved.

Um ein derartiges Verfahren durchzuführen, können gemäß Anspruch 3 die Fadenscharen nacheinander aus einer Speicherablage, die zum Beispiel die Fadenschar in einer Rollenform enthält, abgezogen, abgelängt, mit Spannelementen versehen, übereinander angeordnet und durch Beabstanden der Spannelemente ausgestreckt, abgedeckt, getränkt und konsolidiert werden. Dieser Prozess lässt sich weitgehend automatisieren.Around To carry out such a method, according to claim 3, the yarn sheets successively from a storage bin, which for example the yarn sheet contains in a roll form, deducted, cut to length, provided with clamping elements, one above the other arranged and extended by spacing the clamping elements, covered, soaked and consolidated. This process can be largely automated.

Wie in Anspruch 4 beschrieben ist, können die Fadenscharen nach dem Ablängen einem Parallelisierungsprozess unterzogen werden, indem sie beispielsweise mit kammartigen Elementen in Richtung auf das freie Ende der Faserbahn ausgestrichen werden. Dadurch wird das gleichmäßige Ausstrecken und Parallelisieren der Einzelfasern innerhalb des Faserverbundes vor der Harzimprägnierung deutlich verbessert.As described in claim 4, the filament bundles can be subjected to a parallelization process after cutting to length, for example by being spread with comb-like elements in the direction of the free end of the fibrous web. This will make the uniform spreading and parallelizing the individual fibers within the fiber composite before resin impregnation significantly improved.

Eine weitere Verbesserung des gleichmäßigen und dosierten Spannens der Einzelfasern innerhalb des jeweiligen Rovings wird dadurch erreicht, dass jede Fadenschar nach ihrem ersten Ablängen an ihren Enden mit einem Elastomer vergossen wird, an dass die Spannelemente im Abstand zu den Enden der Fadenscharen angeschlossen werden. Das Elastomer sollte hierzu eine ausreichende Viskosität vor der Vernetzung haben, um in die Faserbündel eindringen und die einzelnen Filamente umschließen zu können. Hierdurch sollte sich eine gute Anbindung an die Filamente ergeben. Eine weitere Anforderung an das Elastomer besteht in einem ausreichenden Elastizitätsmodul, um auch eine zureichende Streckkraft auf die Filamente aufbringen zu können. Die Verwendung eines Elastomers als Bindeglied zwischen der Fadenschar und den Spannelementen verhindert wirkungsvoll eine Überstreckung des Faserverbandes. Auch wird vermieden, dass zum Beispiel Fasern, die im Randbereich des Querschnittes des Faserbandes liegen, anders gestreckt werden als Fasern, die nicht im Randbereich liegen.A further improvement of uniform and metered tensioning of the individual fibers within the respective roving is achieved by each thread group after their first cutting to their ends is potted with an elastomer, to which the clamping elements be connected at a distance to the ends of the yarn sheets. The elastomer should have a sufficient viscosity before crosslinking, to penetrate into the fiber bundles and be able to enclose the individual filaments. This should be provide a good connection to the filaments. Another request the elastomer consists of a sufficient modulus of elasticity, to apply a sufficient stretching force to the filaments to be able to. The use of an elastomer as a link between the yarn sheet and the clamping elements effectively prevents overstretching of fiber structure. It is also avoided that, for example, fibers, which lie in the edge region of the cross section of the sliver, different are stretched as fibers that are not in the edge area.

Alternativ zu dem Vergießen der einzelnen Fadenscharen mit einem Elastomer können auch nach Ablegen mehrerer Fadenscharen diese gemeinsam mit dem Elastomer vergossen werden, an das dann die Spannelemente im entsprechenden Abstand angeschlossen werden. Dies vereinfacht den Prozess und erfüllt dennoch das Erfordernis, dass die Fasern unabhängig von ihrer Lage im Querschnitt im gleichen Maße verstreckt werden.alternative to the shedding the individual yarn sheets with an elastomer can also after depositing several Filament bundles that are shed together with the elastomer, then connected to the clamping elements at the appropriate distance become. This simplifies the process and still meets the requirement that the fibers are independent be stretched by their position in cross section to the same extent.

Eine Möglichkeit, das Beabstanden der Spannelemente zur Erzielung einer definierten Ausstreckung zu erreichen, ist das Koppeln der Spannelemente mit Aufnahmen die in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand angeordnet sind. Der Abstand der Aufnahmen ist entsprechend größer als der Abstand der Spannelemente an den beiden Enden des Faserverbandes im ungespannten Zustand. Durch den Abstand der Aufnahmen kann sehr genau eingestellt werden, welche Spannung auf die Filamente des Faserverbandes aufgebracht wird.A Possibility, the spacing of the clamping elements to achieve a defined Extending stretch is the coupling of the clamping elements with Recordings arranged at a given mutual distance are. The distance of the pictures is correspondingly larger than the distance of the clamping elements at the two ends of the fiber structure in the relaxed state. Due to the distance of the shots can be very be set exactly what tension on the filaments of the Fiber Association is applied.

Alternativ kann das Beabstanden der Spannelemente durch mechanisch verstellbare Einrichtungen erfolgen. Beispielsweise könnte ein Spannelement in eine fixe Halterung eingespannt werden, während das andere Spannelement zum Beispiel mittels einer Spindel definiert beabstandet wird. Als Spannelement kann an dieser Stelle ein Abschnitt der Fadenschar oder des Elastomers dienen.alternative can the spacing of the clamping elements by mechanically adjustable Facilities are made. For example, a clamping element in a fixed bracket are clamped while the other clamping element for example, is defined by a spindle spaced. As tensioning element may at this point a section of the yarn sheet or the elastomer serve.

Besonders vorteilhaft ist es, die Spannelemente vor dem Harzinfusionsprozess mit in die Abdeckung einzubeziehen. Dies vereinfacht die Abdichtung der Abdeckung nach außen. Außerdem kommt es während des Konsolidierungsprozesses nicht zu Verspannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeniveaus.Especially It is advantageous, the clamping elements before the resin infusion process to be included in the cover. This simplifies the seal the cover to the outside. Furthermore it comes during the consolidation process does not cause tension due to different Heat levels.

Nach der Konsolidierung des Verbundstoffes können die dem Ausstrecken dienenden Abschnitte entfernt werden, so dass letztlich der Verbundstoff in der Länge zur Verfügung steht in der er im Verbrauch eingesetzt werden soll.To Consolidation of the composite may serve the purpose of stretching Sections are removed, so that ultimately the composite in the Length to disposal in which he is to be used in consumption.

Allerdings kann als Unterform direkt die Formschale des zu armierenden Gegenstandes, zum Beispiel einer Rotorblatthälfte einer Windkraftanlage dienen. Dadurch wird nicht nur das spätere Umlagern des gurtartigen Verbundwerkstoffes vermieden, sondern es können auch die Einrichtungen zum Spannen beziehungsweise Ausstrecken der Fadenschar verwendeten Einrichtungen vor Ort verbleiben. Dies hängt jedoch von der Gesamtstruktur des zu armierenden Gegenstandes ab.Indeed can as subform directly the shell of the object to be reinforced, for example, a rotor blade half Serve a wind turbine. This will not only the subsequent repositioning of the belt-like composite material avoided, but it can also used the means for tensioning or extending the yarn sheet On-site facilities remain. However, this depends on the overall structure of the object to be armored.

Dient die Formschale des zu armierenden Gegenstandes als Unterform, ist es auch möglich, nicht nur eine gurtartige Lagenanordnung der Fadenscharen mit Harz zu vergießen, sondern alle in der Formschale nebeneinander angeordneten Armierungen gemeinsam. Auf diese Weise kann eine komplette Rotorblatthälfte mit einem einzigen Harzinfusionsprozess fertig gestellt werden.serves the shell mold of the object to be armored as a lower mold, is it also possible, not only a belt-like layer arrangement of the yarn sheets with resin too shed, but all in the form of shell adjacent reinforcements together. In this way, a complete rotor blade half with completed a single resin infusion process.

Erfindungsgemäß sind in einem gurtartigen Verbundwerkstoff, der nach einem Verfahren, wie es in den bisherigen Ansprüchen beschrieben ist, hergestellt wurde, die Karbon-, Glas- oder Bastfasern definiert gestreckt, jedoch nicht gedehnt in die Kunststoffmatrix eingebettet. Ein so aufgebauter Verbundwerkstoff weist einen gegenüber dem Stand der Technik deutlich bessere Substanzausnutzung auf.According to the invention are in a belt-like composite made by a process such as it in the previous claims described, which defines carbon, glass or bast fibers stretched but not stretched embedded in the plastic matrix. Such a composite material has a relation to the State of the art significantly better substance utilization.

Vorteilhaft ist der gurtartige Verbundwerkstoff mit weiteren Armierungen in einer Formschale angeordnet und zu einem gemeinsamen Verbund vereinigt.Advantageous is the belt-like composite material with additional reinforcements in arranged a mold shell and combined into a common composite.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the associated Drawings show:

1: Den Prozess des Abziehens einer Fadenschar aus einer als Speicherablage dienen Transportkiste, 1 : The process of removing a thread group from a transport box serving as a storage bin,

2: Abtrennen des vorderen Endes der Fadenschar, 2 : Severing the front end of the yarn sheet,

3: Parallelisieren der Filamente der Fadenschar, 3 : Parallelizing the filaments of the yarn sheet,

4: Ablängen der Fadenschar, 4 : Cutting to length the yarn sheet,

5: Vorbereiten des Vergießens mit einem Elastomer, 5 : Prepare Potting with an Elastomer,

6: Vergießen mit dem Elastomer, 6 : Casting with the elastomer,

7: Spannen und Einlegen der Fadenschar, 7 : Tensioning and inserting the yarn sheet,

8: Harzinfusion der gespannten und abgedeckten Fadenschar, 8th : Resin infusion of the tense and covered group of threads,

9: Vorbereiten des Vergießens mit einem Elastomer an in mehreren Lagen vorliegenden Fadenscharen, 9 : Preparing pouring with an elastomer on yarn sheets present in several layers,

10: Gemeinsames Vergießen der Fadenscharen, 10 : Joint casting of the threads,

11: Verspannen der gemeinsam mit Elastomer versehenen Fadenscharen, 11 : Distortion of the yarn bundles provided together with elastomer,

12: Gemeinsames Abdecken und Harzimprägnieren, 12 : Joint covering and resin impregnation,

13: Eine Variante des Ausspannens der Fadenscharen 13 : A variant of unclamping the yarn sheets

14: Eine Anordnung von verschiedenen Fadenscharen und Sandwichstrukturen innerhalb einer Formschale zum gemeinsamen Tränken, 14 : An arrangement of different yarn sheets and sandwich structures within a mold bowl for soaking together,

15: Ein Querschnitt eines Rotorblattes mit Anordnung der Verbundelemente und Stegen zur Ausspannung, 15 : A cross section of a rotor blade with arrangement of the composite elements and webs for expansion,

Eine als Speicherablage dienende Transportkiste 1 beinhaltet in Lagen oder in Rollenform abgelegte Fadenscharen. Mittels eines Greifers 3 werden aus dieser Transportkiste 1 über Rollen 4 die Fäden der Fadenschar entlang einer Unterform 13 abgezogen und über die für das Produkt benötigte Länge ausgelegt. Die Legestrecke kann hierbei bis über 30 Meter betragen, falls es sich zum Beispiel bei dem Produkt um ein Rotorblatt handelt. Entlang einer Schnittlinie 5 wird gemäß 2 der von dem Greifer 3 gehaltene Abschnitt der Fadenschar 2 abgetrennt, der durch das Klemmen beschädigt sein könnte.A transport box serving as a storage bin 1 Contains yarn sheets stored in layers or in roll form. By means of a gripper 3 be out of this transport box 1 about roles 4 the threads of the flock of threads along a lower mold 13 deducted and designed for the length required for the product. The laying distance can be up to more than 30 meters, if, for example, the product is a rotor blade. Along a cutting line 5 is according to 2 that of the gripper 3 held section of the flock of threads 2 separated, which could be damaged by the terminals.

Wie in 3 dargestellt, erfolgt anschließend mittels eines Kamms 6 das Parallelisieren der Filamente der Fadenschar 2. Für das Parallelisieren kommen prinzipiell Kämme, profilierte Walzen etc. in Rage.As in 3 shown, then carried out by means of a comb 6 the parallelization of the filaments of the yarn sheet 2 , In principle, combs, profiled rolls, etc., are in great demand for parallelizing.

Gemäß 4 erfolgt ein Ablängen der Fadenschar 2 auf eine Länge, die die spätere Gebrauchslänge geringfügig überschreitet. Diese Überschreitung ist deshalb erforderlich, da die Endabschnitte in Zusammenhang mit einem späteren Ausstrecken beschädigt werden können.According to 4 the thread group is cut to length 2 to a length slightly exceeding the later use length. This overshoot is necessary because the end portions may be damaged in connection with later extension.

Gemäß 5 wird das Aufbringen eine Elastomers vorbereitet. Insbesondere wird eine Abdichtung 7 angebracht, die das spätere Ausfließen des Elastomers 11 verhindern soll. Daran anschließend wird, wie in 6 dargestellt, eine Gießform 10 auf die Dichtung 7 aufgelegt und das Elastomer 11 in die Gießform eingebracht. Die Gießform ist in bekannter Weise so ausgerüstet, dass das Elastomer 11 sich mit den Wänden der Gießform 10 nicht verbindet. Der gleiche Prozess des Vergießens findet auf der gegenüberliegenden Seite der Fadenschar 2 statt.According to 5 the application of an elastomer is prepared. In particular, a seal 7 attached, which the later outflow of the elastomer 11 should prevent. Then, as in 6 represented, a casting mold 10 on the seal 7 applied and the elastomer 11 introduced into the mold. The mold is equipped in a known manner so that the elastomer 11 with the walls of the mold 10 does not connect. The same process of potting takes place on the opposite side of the yarn sheet 2 instead of.

Das Elastomer verbindet die Faserbündelenden mit jeweils einem Spannelement 9. Zweck des Elastomers 11 ist es, auf das einzelne Filament während der Harzinfusion eine Zugkraft auszuüben, um eine gestreckte Lage im Faserbündel der Fadenschar 2 zu gewährleisten. Das Verarbeiten des Elastomers im Vergießverfahren mit anschließender Vernetzung, wie es in den Figuren dargestellt ist, stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Weitere Möglichkeiten sind der Einsatz von Elastomerbändern, die mit Klebern, durch Heißverpressen unter Einsatz von thermoplastischen Hilfsstoffen oder Heißverpressen von thermoplastischen Elastomeren an den Faserbündelenden fixiert werden. Grundsätzlich muss das Elastomer eine ausreichende Viskosität vor der Vernetzung besitzen, um in die Faserbündel einzudringen und die einzelnen Filamente zu umschließen. Dadurch ergibt sich eine gute Anbindung an die Filamente. Außerdem muss es einen ausreichenden Elastizitätsmodul besitzen, um beim anschließenden Verstrecken des Faserverbandes eine ausreichende Zugkraft auf diesen Faserverband ausüben zu können. Wie in 7 gezeigt ist, weist die Unterform 13 Aussparungen 15 auf, in die die Spannelemente 9 eingesetzt werden. Der Abstand der Aussparungen 15 ist entsprechend größer als der Abstand der Spannelemente 9 zueinander im entspannten Zustand. Durch diesen definierten Abstand zwischen den Aussparungen 15 kann auch das Ausmaß des Ausstreckens der Fadenschar definiert eingestellt werden.The elastomer connects the fiber bundle ends with one clamping element each 9 , Purpose of the elastomer 11 it is to exert a tensile force on the single filament during the resin infusion to a stretched position in the fiber bundle of the yarn sheet 2 to ensure. The processing of the elastomer in the casting process with subsequent crosslinking, as shown in the figures, represents an exemplary embodiment. Further possibilities are the use of elastomeric ribbons which are adhesive-bonded, hot-pressed using thermoplastic adjuvants or hot-pressing thermoplastic elastomers onto the fiber bundle ends be fixed. Basically, the elastomer must have sufficient viscosity before crosslinking to penetrate the fiber bundles and encase the individual filaments. This results in a good connection to the filaments. In addition, it must have a sufficient modulus of elasticity in order to exert sufficient tensile force on this fiber structure during the subsequent stretching of the fiber structure. As in 7 is shown has the subform 13 recesses 15 on, in which the clamping elements 9 be used. The distance of the recesses 15 is correspondingly larger than the distance of the clamping elements 9 each other in the relaxed state. Through this defined distance between the recesses 15 It is also possible to set the extent of the extension of the yarn sheet in a defined manner.

Nachdem alle Fadenscharen 2 durch Einlegen der Spannelemente 9 in den Aussparungen 15 fixiert und gespannt sind, wird eine Abdeckung in Form einer Vakuumfolie 12 ausgelegt, die mit Dichtungen 14 gegen die Unterform 13 abgedichtet ist. Anschließend wird ein Flüssigharz über das so genannte Harzinfusionsverfahren, durch Pfeil 20 angedeutet, injiziert. Durch Injizieren auf einer Seite der sogenannten Preform und Entlüften auf der gegenüberliegenden Seite dringt das nicht dargestellte Flüssigharz vollständig durch sämtliche Fadenlagen. Dabei wird innerhalb eines einzigen Prozesses der gesamte mehrlagige Faserverbund vom Harz durchdrungen. Ein vorheriges Anlösen von bereits geharzten Einzellagen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist nicht mehr nötig. Vor allem führt dies zu einer Vereinfachung der Handhabung und zur Einsparung von Material und Energie.After all the crowd 2 by inserting the clamping elements 9 in the recesses 15 fixed and stretched, is a cover in the form of a vacuum film 12 designed with gaskets 14 against the lower mold 13 is sealed. Subsequently, a liquid resin via the so-called resin infusion method, by arrow 20 indicated, injected. By injecting on one side of the so-called preform and venting on the opposite side of the liquid resin, not shown penetrates completely through all layers of thread. Within a single process, the entire multilayer fiber composite is permeated by the resin penetrated. Preliminary dissolution of already resinated individual layers, as known from the prior art, is no longer necessary. Above all, this leads to a simplification of the handling and the saving of material and energy.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung, wie sie in den 9 bis 12 dargestellt ist, erfolgt das Vergießen mit einem Elastomer nicht an jeder einzelnen Fadenschar 2, sondern an mehreren nacheinander übereinander gelegten Fadenscharen, die der Anzahl auch der später im Fertigprodukt benötigten Anzahl von Fadenscharen entspricht. Das Fadenscharenbündel 2' wird durch das Verbinden mit dem Elastomer an ein gemeinsames Spannelement 9' angebunden. Im Übrigen verläuft der Prozess in der gleichen Form, wie bereits beschrieben.According to a further variant of the invention, as described in the 9 to 12 is shown, the casting is done with an elastomer not on each thread group 2 , But at several consecutively superimposed sets of threads that corresponds to the number of later required in the finished product number of sherds. The bundle of thread bundles 2 ' is joined to a common tension member by bonding with the elastomer 9 ' tethered. Incidentally, the process proceeds in the same form as already described.

In 13 ist eine Alternative für das Spannen der Fadenschar 2 dargestellt. Dabei ist nur auf einer Seite eine entsprechende Verankerung gegebenenfalls mittels Anbindung über ein Elastomer in der beschriebenen Form vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine Walzenpaar 16 angeordnet, welches direkt auf die Fadenschar einwirkt und durch das Aufbringen einer definierten Zugkraft ebenfalls ein Ausstrecken in einem definierten Ausmaß gewährleistet. Hier wären auch weitere übliche Spannmittel, zum Beispiel mittels einer Spindel, denkbar. Als Spannelement dient ein Abschnitt 21 der Fadenscharen 2 selbst.In 13 is an alternative for tensioning the yarn sheet 2 shown. In this case, a corresponding anchoring is optionally provided on one side only by means of connection via an elastomer in the described form. On the opposite side is a pair of rollers 16 arranged, which acts directly on the yarn sheet and also guaranteed by the application of a defined tensile force extending to a defined extent. Here are also other common clamping means, for example by means of a spindle conceivable. The clamping element is a section 21 the flock of threads 2 even.

In 14 ist die Unterform 13 durch eine Formschale 17 ersetzt, die eine Hälfte eines Rotorblattes als Ausschnitt darstellen soll. In den konkav ausgebildeten Teil dieser Formschale 17 sind nebeneinander abwechselnd Fadenscharen 2 in Sandwichstrukturen 18 angeordnet. Diese nebeneinander angeordneten Strukturen bilden nachher im Wesentlichen den Festigkeitsträger des Rotorblattes aus. Sie werden gemeinsam abgedeckt und danach einem gemeinsamen Harzinfusionsprozess ausgesetzt. Diese gemeinsame Handhabung der Tränkung führt nicht nur zu einer innigen Verbindung der tragenden Bauteile untereinander, sondern vereinfacht insgesamt den Herstellungsprozess und führt zu einer weiteren Material- und Energieeinsparung.In 14 is the subform 13 through a mold shell 17 replaced, which is to represent a half of a rotor blade as a section. In the concave part of this shell mold 17 are next to each other alternately thread crowds 2 in sandwich structures 18 arranged. These juxtaposed structures subsequently form essentially the strength carrier of the rotor blade. They are covered together and then exposed to a common resin infusion process. This joint handling of the impregnation not only leads to an intimate connection of the supporting components with each other, but simplifies the overall manufacturing process and leads to a further material and energy savings.

Die 15 zeigt im Querschnitt ein fertiges Rotorblatt, bei dem zwischen den gegenüberliegenden, die gurtartigen Verbundwerkstoffe bildenden Fadenscharen 2 Stege 19 angeordnet sind, die diese an der Formschale 17 des Rotorblattes fixieren.The 15 shows in cross section a finished rotor blade, in which between the opposite, the belt-like composites forming yarn sheets 2 Stege 19 These are arranged on the mold shell 17 of the rotor blade.

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen eines gurtartigen Verbundwerkstoffes, bei dem Karbon-, Glas- oder Basaltfasern in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden, insbesondere zur Verwendung in Rotorblättern von Windkraftanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mindestens eine Fadenschar (2, 2') auf einer Unterform (13) ausgelegt und so abgelängt wird, dass deren Länge die für den späteren Gebrauch erforderliche Länge geringfügig überschreitet, dass dann an beiden Enden jeweils ein Spannelement (9, 9') angebracht wird, dass dann die Spannelemente (9, 9') derart beabstandet werden, dass sich dabei eine definierte Ausstreckung der Fadenschar (2, 2') ergibt, dass anschließend die Fadenschar (2, 2') abgedeckt wird, und dass daraufhin durch einen Harzinfusionsprozess eine vollständige Tränkung der gestreckten Fadenschar (2, 2') und eine abschließende Konsolidierung des Verbundwerkstoffes erfolgt.Method for producing a belt-like composite material in which carbon, glass or basalt fibers are embedded in a plastic matrix, in particular for use in rotor blades of wind power plants, characterized in that initially at least one group of yarns ( 2 . 2 ' ) on a subform ( 13 ) and is cut to length so that its length slightly exceeds the length required for later use, that then at both ends in each case a clamping element ( 9 . 9 ' ) is attached, that then the clamping elements ( 9 . 9 ' ) are spaced such that there is a defined extension of the yarn sheet ( 2 . 2 ' ) shows that then the group of threads ( 2 . 2 ' ) is covered, and that then by a resin infusion process a complete impregnation of the stretched yarn sheet ( 2 . 2 ' ) and a final consolidation of the composite occurs. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen von Fadenscharen (2) mittels Beabstandung ihrer Spannelemente (9) ausgestreckt, abgedeckt, getränkt und konsolidiert werden.Method according to claim 1, characterized in that a plurality of layers of yarn bundles ( 2 ) by spacing their clamping elements ( 9 ) are stretched, covered, soaked and consolidated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenscharen (2) nacheinander aus einer Speicherablage (1) abgezogen, abgelängt, mit Spannelementen (9) versehen, übereinander angeordnet, durch Beabstanden der Spannelemente (9) ausgestreckt, abgedeckt, getränkt und konsolidiert werden.Method according to claim 1, characterized in that the thread groups ( 2 ) successively from a storage bin ( 1 ), cut to length, with clamping elements ( 9 ), arranged one above the other, by spacing the clamping elements ( 9 ) are stretched, covered, soaked and consolidated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenscharen (2) nach dem Ablängen einem Parallelisierungsprozess unterzogen werden.Method according to claim 3, characterized in that the yarn bundles ( 2 ) are subjected to a parallelization process after being cut to length. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fadenschar (2) nach ihrem ersten Ablängen an ihren Enden mit einem Elastomer (11) vergossen wird, an das die Spannelemente (9) im Abstand zu den Enden der Fadenscharen (2) angeschlossen werden.Method according to claim 3 or 4, characterized in that each group of threads ( 2 ) after being first cut to length at its ends with an elastomer ( 11 ) is cast, to which the clamping elements ( 9 ) at a distance to the ends of the yarn sheets ( 2 ) are connected. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenscharen (2) nacheinander aus einer Speicherablage (1) abgezogen, abgelängt und anschließend gemeinsam an ihren Enden mit einem Elastomer (11) vergossen werden, an das die Spannelemente (9') im Abstand zu den Enden der Fadenscharen (2) angeschlossen werden.Method according to claim 2, characterized in that the yarn bundles ( 2 ) successively from a storage bin ( 1 ), cut to length and then together at their ends with an elastomer ( 11 ), to which the clamping elements ( 9 ' ) at a distance to the ends of the yarn sheets ( 2 ) are connected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beabstanden der Spannelemente (9, 9') durch Koppeln mit Aufnahmen (15) erfolgt, die in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand angeordnet sind.A method according to claim 1, characterized in that the spacing of the clamping elements ( 9 . 9 ' ) by coupling with recordings ( 15 ), which are arranged at a predetermined mutual distance. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beabstanden der Spannelemente (9', 9'') durch mechanisch verstellbare Einrichtungen (16) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the spacing of the clamping elements ( 9 ' . 9 '' ) by mechanically adjustable devices ( 16 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (9, 9', 9'') vor dem Harzinfusionsprozess mit in die Abdeckung einbezogen werden.Method according to claim 2, characterized in that the clamping elements ( 9 . 9 ' . 9 '' ) are included in the cover before the resin infusion process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Konsolidierung des Verbundstoffes die dem Ausstrecken dienenden Abschnitte entfernt werden, so dass der Verbundstoff die Länge erhält, in der er im Gebrauch eingesetzt werden soll.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after the consolidation of the composite the extending portions are removed, so that the Composite the length gets in which he should be used in use. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage, das Ausstrecken, das Abdecken und das Tränken auf der als Unterform (13) dienenden Formschale (17) des zu armierenden Gegenstandes, insbesondere einer Rotorblatthälfte einer Windkraftanlage, erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the tray, the stretching, the covering and the watering on the as a subform ( 13 ) serving shell mold ( 17 ) of the object to be reinforced, in particular a rotor blade half of a wind turbine, takes place. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung und der Harzinfusionsprozess für mehrere, nebeneinander auf der Formschale angeordnete Armierungen (2, 18) erfolgen.A method according to claim 11, characterized in that the cover and the resin infusion process for a plurality of reinforcements (side by side) arranged on the mold shell ( 2 . 18 ) respectively. Gurtartiger Verbundwerkstoff, bei dem Karbon-, Glas- oder Basaltfasern in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind, insbesondere zur Verwendung in Rotorblättern von Windkraftanlagen, und der nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbon-, Glas- oder Basaltfasern definiert gestreckt, jedoch nicht gedehnt in die Kunststoffmatrix eingebettet sind.A belt-like composite, in which carbon, glass or basalt fibers are embedded in a plastic matrix, in particular for use in rotor blades of wind turbines, and the according to a method according to a the claims 1 to 12, characterized in that the carbon, Glass or basalt fibers are stretched but not stretched embedded in the plastic matrix. Gurtartiger Verbundwerkstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der gurtartige Verbundwerkstoff mit weiteren Armierungen (18) in einer Formschale (17) des zu armierenden Gegenstandes angeordnet und durch eine gemeinsame Harzimprägnierung zu einem Verbund vereinigt ist.A belt-like composite material according to claim 13, characterized in that the belt-like composite material with further reinforcements ( 18 ) in a shell mold ( 17 ) of the object to be armored and united by a common resin impregnation into a composite.
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