DE102008057780B4

DE102008057780B4 - Flechtkern zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges

Info

Publication number: DE102008057780B4
Application number: DE200810057780
Authority: DE
Inventors: Andreas Gessler; Franz Maidl
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2028-11-18
Also published as: DE102008057780A1

Abstract

Flechtkern zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik, bei welcher der Flechtkern (10) mit Fasermaterial beflochten wird, wobei der Flechtkern (10) in Hohlbauweise aus wenigstens zwei aneinander gehaltenen Schalen (12-1, 12-2) zusammengesetzt ist, und wobei die Schalen (12-1, 12-2) jeweils mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen und/oder derart aneinander gehalten sind, dass wenigstens ein in Erstreckungsrichung des Flechtkerns (10) verlaufender Spalt (24, 26) zwischen einander benachbarten Schalenrändern verbleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik, und insbesondere einen hierfür verwendbaren Flechtkern.
Im Rahmen der Herstellung von Faserverbundbauteilen kommt oftmals, abhängig von der gewünschten Gestalt der Bauteile, die Rundflechttechnik zum Einsatz, um zunächst einen Vorformling (”Preform”) aus geflochtenem Fasermaterial herzustellen. Hierbei wird ein Flechtkern mit dem betreffenden Fasermaterial (z. B. Fäden aus Kohlenstofffasern) beflochten. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der WO 2005/098117 A1 beschrieben.
Durch Infiltration des Fasermaterials mit einem Matrixmaterial, üblicherweise ein Harzsystem wie z. B. Epoxidharz, wobei diese Infiltration vor oder nach dem Flechtvorgang erfolgen kann, und nachfolgende Aushärtung wird das Faserverbundbauteil fertiggestellt. Die Aushärtung kann z. B. thermisch bewirkt werden und/oder eine chemische Reaktion des verwendeten Matrixmaterials involvieren. Solange das Matrixmaterial nicht vollständig ausgehärtet ist, kann das infiltrierte Faserverbund-Halbzeug auch noch in einer gewünschten Weise umgeformt werden.
Die Gestaltung des Flechtkerns ist in der oben erwähnten WO 2005/098117 A1 nicht näher beschrieben. Üblicherweise werden derartige Flechtkerne aus Metall (z. B. Aluminium oder Invar) hergestellt. Insbesondere bei größeren Flechtkernen führt dies zu einem hohen Gewicht, welches deren Handhabung erschwert. Des Weiteren kann das hohe Gewicht dazu führen, dass bei einer Zwischenlagerung der bereits beflochtenen Kerne das aufgeflochtene Fasermaterial durch das Eigengewicht der Kerne beschädigt wird.
Aus der DE 601 01 638 T2 ist es bekannt, durch miteinander Verbinden einer Mehrzahl von einzelnen Kernen einen ”integralen Kern” bereitzustellen, wobei die einzelnen Kerne mittels separater Verbindungselemente jeweils paarweise lösbar an ihren Endabschnitten verbunden werden. Durch Ausbilden eines Gewebes auf der Oberfläche des integralen Kerns und Tränken des ausgebildeten Gewebes mit einem Matrixmaterial lassen sich mehrere Faserverbundbauteile gleichzeitig herstellen. Durch die Hintereinanderanordnung von Einzelkernen ist der Faserverlust deutlich verringert und die Produktivität gesteigert. Die einzelnen Kerne sind abgesehen von beiderendig ausgebildeten Aussparungen zur Aufnahme der separaten Verbindungselemente massiv ausgebildet. An den Stellen des integralen Kerns, an welchen jeweils paarweise Endabschnitte von einander benachbarten Einzelkernen über ein jeweiliges Verbindungssegment miteinander verbunden sind, ergibt sich jeweils ein in Umfangsrichtung verlaufender Spalt dadurch, dass ein maximaler Durchmesser des Verbindungssegmentes kleiner als die Durchmesser der beiden in Erstreckungsrichtung des integralen Kerns angrenzenden Endabschnitte der betreffenden Einzelkerne ist. Auch bei diesem bekannten Flechtkern ergibt sich ein vergleichsweise hohes Gewicht, was zu den oben bereits erläuterten Nachteilen führt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bei einer Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik mit der Gestaltung des verwendeten Flechtkerns zusammenhängenden Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Flechtkern nach Anspruch 1 bzw. ein Flechtverfahren nach Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Flechtkern ist in Hohlbauweise aus wenigstens zwei aneinander gehaltenen Schalen zusammengesetzt ist. Durch diese Bauweise lässt sich bei vorgegebener Gestalt des Flechtkerns dessen Gewicht erheblich reduzieren, wodurch insbesondere dessen Handhabung vereinfacht wird und das Risiko einer Beschädigung aufgeflochtenen Fasermaterials durch das Eigengewicht des Kerns verringert wird. Die Schalen sind hierbei jeweils mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen und/oder derart aneinander gehalten, dass wenigstens ein in Erstreckungsrichtung des Flechtkerns verlaufender Spalt zwischen einander benachbarten Schalenrändern verbleibt. Auch diese Maßnahme trägt zur Gewichtsreduzierung bei, wobei die Durchbrüche bzw. Spalte vorteilhaft ohne Weiteres durch das auf den Flechtkern auflaufende Fasermaterial überbrückt werden können.
Darüber hinaus besitzt die Erfindung eine Reihe von weiteren Vorteilen. Beispielsweise kann durch die reduzierte Masse und somit reduzierte Wärmeleitung bzw. -kapazität des Flechtkerns der erforderliche Wärmeeintrag bei einem zur Weiterverarbeitung vorgesehenen Umformschritt an dem beflochtenen Kern (z. B. zur Kompaktierung mehrerer aufgeflochtener Faserlagen) deutlich gesenkt werden. Auch der erforderliche Wärmeaustrag (zur Abkühlung) bei einer Weiterverarbeitung ist vorteilhaft geringer als bei einem Flechtkern aus Vollmaterial. Dies führt wiederum zu deutlich kürzeren Prozesszeiten und somit verringerten Prozesskosten bei der Faserverbundherstellung. Die Hohlbauweise des Flechtkerns ermöglicht zudem eine Integration von Hilfsmitteln, die bei einer Weiterverarbeitung des geflochtenen Konstrukts verwendet werden können, z. B. bei einem wie vorstehend erwähnten Umformschritt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalen des Flechtkerns aus einem elektrisch nicht oder schlecht leitenden Material hergestellt sind und/oder aus einem Material hergestellt sind, welches eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das für die Beflechtung vorgesehene Fasermaterial. Daraus ergeben sich besondere Vorteile für den Fall, dass bei einer Weiterverarbeitung des beflochtenen Kerns das Fasermaterial induktiv geheizt werden soll, etwa indem der beflochtene Kern durch eine oder mehrere Induktionsspulen hindurchgeführt wird. Ein solcher Heizschritt kann z. B. zur Vorfixierung des erzeugten Rundgeflechtes (z. B. einer Kohlenstofffaser-Preform) dienen. Durch entsprechende Wahl des Materials für den Flechtkern kann die induktiv in das Konstrukt aus Flechtkern und Geflecht eingebrachte Heizenergie vorteilhaft auf das Geflecht konzentriert werden. Bei einer solchen induktiven Heizung erweist sich darüber hinaus die erfindungsgemäß vorgesehene Hohlbauweise des Flechtkerns als vorteilhaft (da der Hohlraum keine Energie aufnimmt). Insgesamt ergibt sich der Vorteil einer geringen und gezielten Einbringung von Heizenergie. Des Weiteren kann eine derartige Weiterverarbeitung mit einem induktiven Heizschritt vorteilhaft direkt in den textilen Herstellungsprozess einbezogen werden.
Vor diesem Hintergrund kann z. B. vorgesehen sein, dass ein Großteil des Flechtkerns, insbesondere zumindest die hierfür verwendeten Schalen aus einem Kunststoffmaterial oder einem anderen, nicht oder nur schlecht elektrisch leitenden Material wie z. B. einem Glasfaserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Voraussetzung für den Einsatz eines induktiven Heizschrittes ist eine mehr oder weniger gute elektrische Leitfähigkeit des Fasermaterials. Diese Voraussetzung wird z. B. von Fasermaterial enthaltend Kohlenstofffasern erfüllt. Falls an sich schlecht leitende Fasern verwendet werden sollen, so kommt eine entsprechende (elektrisch besser leitende) Beschichtung der Fasern vor deren Verarbeitung zum Geflecht in Betracht.
Bei dem hergestellten Faserverbund-Halbzeug kann es sich insbesondere um einen Vorformling handeln, z. B. einen Vorformling zur Herstellung eines CFK(Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff)-Bauteils, wobei der Vorformling (vor der Aushärtung) noch einem oder mehreren Weiterverarbeitungsschritten unterzogen werden kann. Als Weiterverarbeitungsschritt kommt insbesondere eine Umformung in Betracht. Auch kann das geflochtene Konstrukt vor oder nach seiner vollständigen Aushärtung aufgetrennt werden, um mehrere Faserverbund-Halbzeuge zur Herstellung mehrerer Faserverbundbauteile bereitzustellen.
Die zur Herstellung des Faserverbund-Halbzeuges verwendete Rundflechttechnik ist im Rahmen der Erfindung von nebengeordneter Bedeutung. Hierzu kann vorteilhaft z. B. auf an sich bekannte Verfahren zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann der Flechtkern mit Flechtfäden (”Roving”) beflochten werden, welche von konzentrisch um den Flechtkern in unterschiedliche Richtung umlaufenden Klöppeln einer Rundflechtmaschine abgespult werden.
Prinzipiell sind für die Erfindung beliebige Fasermaterialen (und Matrixmaterialien) geeignet. Als Fasern kommen beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern, synthetische Kunststofffasern, Stahlfasern oder Naturfasern in Betracht. Als Matrixmaterial (im Rahmen der Bauteilherstellung) sind insbesondere duroplastische Kunststoffe (Kunstharze) interessant. Ein spezielles Beispiel ist die Herstellung von CFK-Bauteilen unter Verwendung eines Epoxidharzsystems.
Der erfindungsgemäße Flechtkern kann z. B. geradlinig langgestreckt oder gekrümmt langgestreckt ausgebildet sein. Der Querschnitt des Formkerns bzw. der hierfür verwendeten Schalen kann über die Länge des Flechtkerns betrachtet einheitlich oder veränderlich vorgesehen sein. Die den Flechtkern ausbildenden ”Schalen” sind flächig ausgedehnte Teile, deren Außenflächen entsprechende Formflächen des Flechtkerns darstellen und zwischen denen ein Hohlraum verbleibt.
Der Zusammenhalt der zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Flechtkerns verwendeten Schalen kann in vielfältiger Weise bewerkstelligt werden. In einer Ausführungsform ist z. B. vorgesehen, dass im Hohlraum des Flechtkerns wenigstens ein Verbindungselement angeordnet und mit den Schalen verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann z. B. an wenigstens einem Längsende des Flechtkerns ein Endstück angeordnet und mit den Schalen verbunden sein.
Die genannten Verbindungselemente bzw. Endstücke, die z. B. aus einem metallischen Material hergestellt sein können, können insbesondere bei größeren Flechtkernen eine zusätzliche Wirkung zum Aussteifen des Kerns liefern. Im Zusammenhang mit einer gegebenenfalls vorgesehenen induktiven Heizung des Geflechts wie dies weiter oben bereits erläutert wurde, kann eine Herstellung der Verbindungselemente bzw. Endstücke aus elektrisch nicht oder schlecht leitenden Materialien (z. B. solche wie oben bereits beispielhaft erwähnt) bevorzugt sein.
Was die Verbindung zwischen einerseits den Verbindungselementen bzw. Endstücken und andererseits den Schalen anbelangt, so kommen auch hierfür vielfältige Möglichkeiten in Betracht. Beispielsweise kann diese Verbindung durch eine Verklebung realisiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch eine mechanische Verbindung, insbesondere eine lösbare mechanische Verbindung wie z. B. eine Verschraubung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kommen z. B. auch Klemm- oder Rastverbindungen in Betracht.
Falls der Flechtkern langgestreckt ausgebildet ist, so können mehrere Verbindungselemente über die Länge des Flechtkerns verteilt, insbesondere etwa äquidistant verteilt, zum aneinander Halten der Schalen verwendet werden.
Ein an einem Längsende des Flechtkerns angeordnetes Endstück kann einen in den Hohlraum des Flechtkerns hineinragenden Abschnitt aufweisen. An einem derartigen Abschnitt können vorteilhaft Verbindungsmittel (Verschraubungslöcher) angeordnet werden, welche zur Anbindung der betreffenden Schalen genutzt werden. Außerdem kann bei dieser Gestaltung des Endstückes ein bündiger Übergang der Flechtkernoberfläche zur Endstückoberfläche erzielt werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Endstück einen außerhalb des Hohlraums des Flechtkerns befindlichen Abschnitt aufweist, der sich in Richtung vom Flechtkern weg verjüngt. Mit dieser Maßnahme kann vorteilhaft ein Hinterschnitt für das Geflecht erzeugt werden. Beim Geflechten des Kerns schnürt sich das Geflecht an der Verjüngung ein und kann somit nicht in Flechtrichtung verrutschen.
In einer Ausführungsform weist das Endstück Mittel zum Ankoppeln an ein korrespondierendes Endstück eines weiteren Flechtkerns auf. In einer bevorzugten Weiterbildung sind an beiden Längsenden des Flechtkerns Endstücke angeordnet, welche jeweils eines von zwei korrespondierenden bzw. komplementären Ankoppelmitteln aufweisen.
Damit ist es vorteilhaft möglich, eine beliebige Anzahl derart ausgestatteter Flechtkerne zu einer ”Flechtkernkette” zusammenzukoppeln oder auch einen ”Flechtkernring” bestehend aus einer Mehrzahl von Flechtkernen auszubilden. Eine solche Kette bzw. ein solcher Ring kann in der Praxis komfortabel durch eine Rundflechtmaschine geführt werden, um in einem Flechtschritt gleichzeitig eine Mehrzahl von Flechtkernen der oben beschriebenen Art zu beflechten.
In einer Ausführungsform sind die Schalen aus einem metallischen Material (z. B. Leichtmetall wie Aluminium oder Aluminiumlegierung) hergestellt. In einer anderen Ausführungsform ist hierfür ein elektrisch schlecht leitendes Material vorgesehen, beispielsweise mit einer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10^–2 S/m, insbesondere weniger als 10^–4 S/m.
Vor allem zur Erzielung einer besonders großen Gewichtseinsparung ist es von Vorteil, wenn das Volumen der Schalen weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% zum Volumen des Flechtkerns beiträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Flechtkern wird nicht die gesamte ”effektive Flechtkernoberfläche” durch entsprechende Oberflächenabschnitte der Schalen definiert. Vielmehr wird die für den Flechtvorgang effektive Formfläche durch Schalen definiert, welche jeweils mit einer oder mehreren Öffnungen (Durchbrüchen) versehen sind, und/oder durch Schalen, die derart aneinander gehalten sind, dass wenigstens ein Spalt zwischen einander benachbarten Schalenrändern verbleibt. Beim Rundflechtprozess können solche Öffnungen bzw. Spalte ohne weiteres durch das auf den Flechtkern auflaufende Fasermaterial überbrückt werden. Ein Vorteil derartiger Gestaltungen der Schalen bzw. der gegenseitigen Anordnung solcher Schalen besteht z. B. in einer weiteren Masse- bzw. Gewichtsersparnis. Darüber hinaus können die Öffnungen und/oder Spalte im Zusammenhang mit einer Weiterverarbeitung des geflochtenen Faserverbund-Halbzeuges von Nutzen sein.
In einer Ausführungsform sind die Schalen jeweils als langgestreckte Profile (geradlinig oder gekrümmt verlaufend) ausgebildet, wobei die Längserstreckung dieser Profile identisch zu der Längserstreckung des Flechtkerns ist. Gegebenenfalls vorgesehene Spalte zwischen einander benachbarten Schalenrändern verlaufen dann ebenfalls in Erstreckungsrichtung (Längsrichtung) des Flechtkerns.
In einer speziellen Ausführungsform ist z. B. vorgesehen, dass der Flechtkern aus zwei Schalen zusammengesetzt ist, die jeweils als langgestreckte Profile mit im Wesentlichen U-förmigem Profilquerschnitt ausgebildet sind. Hierbei können z. B. ein oder zwei längsverlaufende Spalte zwischen den Längsrändern der beiden Schalen vorgesehen sein. In einer Weiterbildung sind die beiden Schalen symmetrisch zu einer Längsmittelebene des Flechtkerns angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist im Hohlraum des Flechtkerns (wenigstens) ein Hilfsmittel zur Weiterverarbeitung, z. B. zum Umformen des geflochtenen Faserverbund-Halbzeuges untergebracht. Beispielsweise könnte im Hohlraum des Flechtkerns eine Folie oder dergleichen mitgeführt werden, welche nach dem Geflechten des Kerns bei einer Umformung des infiltrierten Geflechts verwendet wird und durch eine Öffnung bzw. einen Spalt der oben erläuterten Art auf das Halbzeug einwirken kann. Ein Spalt des Flechtkerns kann vorteilhaft außerdem als Schnittkanal zum Auftrennen des Geflechts verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik ist dadurch gekennzeichnet, dass hierbei ein Flechtkern der vorstehend beschriebenen Art verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines Flechtkerns zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges,
2 eine perspektivische Ansicht des Flechtkerns im Bereich eines ersten Längsendes,
3 eine perspektivische Ansicht des Flechtkerns im Bereich eines zweiten Längsendes,
4 eine Ansicht ähnlich der 3, jedoch aus einer anderen Perspektive,
5 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselements zum aneinander Halten zweier Schalen eines Flechtkerns, und
6 eine schematische Draufsicht einer Produktionsanlage zum Geflechten einer Mehrzahl von Flechtkernen der in 1 dargestellten Art.
1 zeigt einen Flechtkern 10 zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik, bei welcher der Flechtkern 10 mit einem Fasermaterial (nicht dargestellt) beflochten wird.
Eine Besonderheit des Flechtkerns 10 besteht darin, dass dieser in Hohlbauweise aus zwei aneinander gehaltenen Schalen 12-1 und 12-2 zusammengesetzt ist, deren (z. B. einheitliche) Dicke wesentlich kleiner als die laterale Ausdehnung des Flechtkerns 10 ist.
Die Bezugszahlen von in einer Ausführungsform mehrfach vorgesehenen, in ihrer Wirkung jedoch analogen Komponenten, wie z. B. der beiden Schalen des Flechtkerns 10, sind durchnumeriert (jeweils ergänzt durch einen Bindestrich und eine fortlaufende Zahl). Auf einzelne solcher Komponenten oder auf die Gesamtheit solcher Komponenten wird im Folgenden auch durch die nicht-ergänzte Bezugszahl Bezug genommen.
Um die Schalen 12 in gut definierter Weise in der in 1 dargestellten relativen Position zueinander zu halten, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel über die Länge des Flechtkerns 10 gleichmäßig verteilt Verbindungselemente 14-1, 14-2 und 14-3 im Hohlraum des Flechtkerns 10 angeordnet und jeweils einerseits mit der ersten Schale 12-1 und andererseits mit der zweiten Schale 12-2 verbunden. Diese Maßnahme besitzt den zusätzlichen Vorteil einer gewissen Aussteifung des Flechtkerns 10.
Die beiden Schalen 12 sind jeweils als langgestrecktes, gekrümmtes Profil mit im Wesentlichen U-förmigem Profilquerschnitt ausgebildet und symmetrisch zu einer Längsmittelebene des Flechtkerns 10 angeordnet.
Außerdem tragen zur gegenseitigen Positionierung der Schalen 12 ein erstes Endstück 16-1 und ein zweites Endstück 16-2 bei, welche an einem ersten bzw. zweiten Längsende des Flechtkerns 10 angeordnet sind und jeweils einerseits mit der Schale 12-1 und andererseits mit der Schale 12-2 verbunden sind. Hierfür weisen die Endstücke 16 jeweils einen in den Hohlraum des Flechtkerns 10 hineinragenden Abschnitt 18-1 bzw. 18-2 auf (ersichtlich in den 2, 3 und 4). Diese Abschnitte 18 können z. B. mit Innenflächen der Schalen 12 verklebt sein (alternativ: z. B. Verschraubung).
Wie es aus den 1 bis 4 gut ersichtlich ist, weisen die Endstücke 16 jeweils ferner einen außerhalb des Hohlraums des Flechtkerns 10 befindlichen Abschnitt 20-1 bzw. 20-2 auf, der sich in Richtung vom Flechtkern 10 weg verjüngt. Beim Geflechten des Kerns 10 schnürt sich das Geflecht an diesen Verjüngungen ein, so dass es nicht in Längsrichtung des Kerns 10 verrutschen kann.
Ferner weisen die Endstücke 16-1 und 16-2 Koppelelemente 22-1 und 22-2 auf, welche ein Aneinanderkoppeln mehrer Flechtkerne 10 der dargestellten Art ermöglichen und im dargestellten Beispiel von einem stirnseitig am Endstück 16-1 abstehenden Koppelbolzen (22-1) und einer stirnseitig am Endstück 16-2 angeordneten (z. B. angeschraubten) Koppelaufnahme (22-2) gebildet sind. Wie es aus einem Vergleich der 2 mit der 3 leicht ersichtlich ist, kann für diese Aneinanderreichung mehrerer Flechtkerne 10 jeweils ein Koppelbolzen 22-1 in die korrespondierende Koppelaufnahme 22-2 (eines anderen Flechtkerns 10) eingeschoben werden, um benachbarte Flechtkerne durch Formschluss zwischen Koppelbolzen und Koppelaufnahme in Längsrichtung aneinander zu halten. Dies ermöglicht vorteilhaft sukzessive eine Mehrzahl von Flechtkernen durch eine Beflechtungsstation einer Produktionsanlage zu führen.
Die Schalen 12, die Verbindungselemente 14 und die Endstücke 16 samt Koppelelementen 22 können jeweils z. B. aus einem metallischen Material, insbesondere Leichtmetall(legierung) wie beispielsweise Aluminium hergestellt sein.
Vorteilhaft besitzt der Flechtkern 10 auf Grund der Schalenbauweise (hier: zweischalig) eine relativ geringe Masse und somit ein relativ geringes Gewicht. Dies vereinfacht erheblich die Handhabung der Flechtkerne im Rahmen der Herstellung der Faserverbund-Halbzeuge, senkt den erforderlichen Wärmeeintrag eines gegebenenfalls nach Abschluss des Rundflechtprozesses vorgesehenen Umformprozesses, was wiederum zu deutlich kürzeren Prozesszeiten und somit niedrigen Produktionskosten führt.
Insbesondere im Hinblick auf die Gewichtseinsparung ist es bei dem dargestellten Flechtkern 10 von großem Vorteil, dass das Volumen der Schalen (hier: 12-1 und 12-2) nur etwa 10% des Volumens des Flechtkerns 10 ausmacht.
Eine weitere Besonderheit des dargestellten Flechtkerns 10 besteht darin, dass die Schalen 12 derart aneinander gehalten sind, dass zwischen jeweils einander benachbarten, in Längsrichtung des Flechtkerns 10 verlaufenden Schalenrändern jeweils ein Spalt 24 bzw. 26 verbleibt. Beim Geflechten des Kerns 10 werden diese Spalte einfach von dem auf die Kernoberfläche laufenden Fasermaterial überbrückt. Neben einer weiteren Gewichtsersparnis eröffnet die Ausbildung solcher Spalte z. B. vorteilhaft die Integration von Einrichtungen bzw. Hilfsmitteln für eine spätere Weiterverarbeitung des aufgeflochtenen Faserverbund-Halbzeuges. Alternativ oder zusätzlich können derartige Spalte auch als Schnittkante genutzt werden, entlang derer das aufgeflochtene Halbzeug aufgetrennt wird (z. B. um ein aufgeflochtenes Konstrukt in mehrere Einzelteile aufzuteilen).
Als ein solches Hilfsmittel, welches vorteilhaft im Hohlraum des Flechtkerns 10 untergebracht werden kann, kommt etwa eine Folie in Betracht, die durch die Spalte 24 und 26 hindurch von innen auf das Geflecht einwirken kann, beispielsweise zum Umfalten von längsverlaufenden Abschnitten des geflochtenen Konstrukts (zuvor entlang der Spalte 24 und 26 aufgetrennt).
5 zeigt detaillierter eine mögliche Gestaltung eines Verbindungselements 14, welches z. B. als das Verbindungselement 14-1, 14-2 bzw. 14-3 des oben beschriebenen Flechtkerns 10 dienen kann. In diesem Fall können die beiden Schalen 12-1 und 12-2 wie gestrichelt in 5 symbolisiert am Verbindungselement 14 angeordnet sein. Die Fixierung der Schalen 12 kann mittels Senkschrauben realisiert sein, welche von außen, jeweils eine (nicht dargestellte) Öffnung im jeweiligen Schalenbereich durchsetzend in Gewindelöcher des Verbindungselements 14 eingeschraubt sind. Die Öffnungen der Schalen 12 und die verwendeten Senkschrauben können hierbei so ausgebildet sein, dass die Schraubenköpfe jeweils nicht von dem jeweiligen Außenoberflächenbereich der Schalen 12 hervorstehen.
6 veranschaulicht in einer schematischen Draufsicht eine Produktionsanlage 30 zum Geflechten eines (nicht dargestellten) Ringes aus etwa 10 identischen Flechtkernen 10 der in 1 dargestellten Art. Hierfür werden die einzelnen Flechtkerne 10 zunächst auf eine kreisförmige Führungsbahn 32 aufgelegt und aneinandergekoppelt (unter Verwendung der Koppelelemente 22-1 und 22-2).
Mit den Bezugszahlen 34 und 36 sind Rundflechtmaschinen bezeichnet, durch welche hindurch die an der Führungsbahn 32 aufgelegten Flechtkerne 10 im Betrieb der Anlage 30 geführt werden. Die kreisförmige Aneinanderreihung der Flechtkerne 10 ermöglicht es vorteilhaft, dass Mittel zum Vorschub der Flechtkerne 10 während des Rundflechtvorganges an einer oder mehreren beliebigen Stellen des Kreisringes angeordnet werden können. In 6 ist hierfür beispielhaft eine Vorschubeinrichtung 38 eingezeichnet, mittels welcher im Betrieb der Anlage 30 der Flechtkernring entlang der kreisförmigen Führungsbahn 32 bewegt wird.
Die beiden Rundflechtmaschinen 34 und 36 als solche können einen herkömmlichen Aufbau und eine herkömmliche Funktionsweise besitzen. Lediglich beispielhaft sei hierzu etwa auf die oben bereits erwähnte WO 2005/098117 A1 verwiesen, in welcher eine derartige Rundflechtmaschine sowie damit realisierbare Beflechtungsverfahren beschrieben sind. Dort beschriebene konstruktive und verfahrenstechnische Details können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik eingesetzt werden, bei welcher ein oder mehrere Flechtkerne der beschriebenen Art mit Fasermaterial beflochten werden. Die in 6 ersichtliche Kreisförmigkeit der Produktionsanlage 30 bzw. des damit verarbeiteten Flechtkernringes besitzt in der Praxis Vorteile, ist jedoch selbstverständlich nur als beispielhaft zu betrachten. Abweichend von der dargestellten Verfahrensweise könnte z. B. auch ein nicht-kreisförmiger Ring (aus gelenkig miteinander verbundenen Einzel-Flechtkernen) oder eine langgestreckte Kette aus einer Mehrzahl von Flechtkernen durch eine oder mehrere Rundflechtstationen (und gegebenenfalls durch wenigstens eine weitere Weiterverarbeitungsstation) geführt werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung können insbesondere folgende Vorteile erzielt werden:

– Geringes Gewicht der Flechtkerne führt zu besseren Handhabungs- und Transporteigenschaften.
– Geringes Gewicht verhindert, dass das Faserverbund-Halbzeug (z. B. ”Preform”) bei einer Zwischenlagerung beschädigt wird.
– Bei hohen Stückzahlen können die Herstellungskosten pro Flechtkern reduziert werden.
– Geringe Wärmekapazität der beschriebenen Bauweise reduziert den gegebenenfalls für ein ”Preformen” erforderlichen thermischen Energieaufwand.
– Zwischen den einzelnen Schalen des Flechtkerns verbleibende Spalte (und/oder gegebenenfalls vorgesehene Durchbrüche in den Schalen) können als Schnittkante für eine Auftrennung des Rundgeflechts genutzt werden.
– Die beschriebene Bauweise ermöglicht eine konstruktiv einfache Integration von Zusatzeinrichtungen, insbesondere Hilfsmitteln für eine spätere Weiterverarbeitung der Rundgeflechte.

Claims

Flechtkern zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik, bei welcher der Flechtkern (10) mit Fasermaterial beflochten wird, wobei der Flechtkern (10) in Hohlbauweise aus wenigstens zwei aneinander gehaltenen Schalen (12-1, 12-2) zusammengesetzt ist, und wobei die Schalen (12-1, 12-2) jeweils mit einem oder mehreren Durchbrüchen versehen und/oder derart aneinander gehalten sind, dass wenigstens ein in Erstreckungsrichung des Flechtkerns (10) verlaufender Spalt (24, 26) zwischen einander benachbarten Schalenrändern verbleibt.
Flechtkern nach Anspruch 1, wobei im Hohlraum des Flechtkerns (10) wenigstens ein Verbindungselement (14-1, 14-2, 14-3) angeordnet und mit den Schalen (12-1, 12-2) verbunden ist.
Flechtkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an wenigstens einem Längsende des Flechtkerns (10) ein Endstück (16-1, 16-2) angeordnet und mit den Schalen (12-1, 12-2) verbunden ist.
Flechtkern nach Anspruch 3, wobei das Endstück (16-1, 16-2) einen in den Hohlraum des Flechtkerns (10) hineinragenden Abschnitt (18-1, 18-2) aufweist.
Flechtkern nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Endstück (16-1, 16-2) einen außerhalb des Hohlraums des Flechtkerns (10) befindlichen Abschnitt (20-1, 20-2) aufweist, der sich in Richtung vom Flechtkern (10) weg verjüngt.
Flechtkern nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Endstück (16-1, 16-2) Mittel (22-1, 22-2) zum Ankoppeln an ein korrespondierendes Endstück (16-2, 16-1) eines weiteren Flechtkerns aufweist.
Flechtkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalen (12-1, 12-2) aus einem metallischen Material hergestellt sind.
Flechtkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schalen (12-1, 12-2) aus einem elektrisch nicht oder schlecht leitenden Material hergestellt sind.
Flechtkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Volumen der Schalen (12-1, 12-2) weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% zum Volumen des Flechtkerns (10) beiträgt.
Flechtkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flechtkern (10) aus zwei Schalen (12-1, 12-2) zusammengesetzt ist, die jeweils als langgestreckte Profile mit im Wesentlichen U-förmigem Profilquerschnitt ausgebildet sind.
Flechtkern nach Anspruch 10, wobei die beiden Schalen (12-1, 12-2) symmetrisch zu einer Längsmittelebene des Flechtkerns (10) angeordnet sind.
Flechtkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Hohlraum des Flechtkerns (10) ein Hilfsmittel zum Umformen des geflochtenen Faserverbund-Halbzeuges untergebracht ist.
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges mittels Rundflechttechnik, bei welcher wenigstens ein Flechtkern (10) mit Fasermaterial beflochten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flechtkern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das nach dem Flechtvorgang am Flechtkern (10) befindliche Fasermaterial bei einem Weiterverarbeitungsschritt induktiv geheizt wird.