DE102010012719A1 - Impregnated continuous filament tape deposition device for preform manufacturing plant for manufacturing glass reinforced plastic (GRP) component for motor car, has deposition unit arranged at downstream of impregnation device - Google Patents

Impregnated continuous filament tape deposition device for preform manufacturing plant for manufacturing glass reinforced plastic (GRP) component for motor car, has deposition unit arranged at downstream of impregnation device Download PDF

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Abstract

The device (10) has common housing (6) containing a feeding device (1) for feeding continuous filament tape (4') towards the impregnation device (2) which is arranged at the downstream of feeding device. A deposition unit (3) is arranged at the downstream of impregnation device. The continuous filament tape is made of reinforcement fiber comprising glass, carbon, aramid fiber, and hybrid fiber tape comprising reinforcement fiber and thermoplastic material. Independent claims are included for the following: (1) preform manufacturing plant; and (2) preform manufacturing method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Legekopfkompaktvorrichtung zum Ablegen von imprägnierten Endlosfaserbändern, sowie eine Legeanlage, die die Legekopfkompaktvorrichtung umfasst und mit der eine Preform aus abgelegten imprägnierten Endlosfaserbändern hergestellt werden kann. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Preform aus abgelegten imprägnierten Endlosfaserbändern offenbart.The invention relates to a laying head compacting device for depositing impregnated continuous fiber ribbons, as well as to a laying plant which comprises the laying head compacting device and with which a preform can be produced from deposited impregnated continuous fiber ribbons. Also disclosed is a method for making a preform from deposited continuous fiber impregnated tapes.

Es ist bekannt, Faserbänder zur Bildung einer Preform direkt abzulegen und nähtechnisch zu fixieren. In sogenannten Fiber Placement werden einzelne Fasern trocken und ohne Imprägnierung direkt abgelegt, dabei allerdings mit einem Binder, etwa einem Klebstoff, stabilisiert. Es existieren auch Anlagen, mittels derer vorimprägnierte Faserbänder, sogenannte Prepregs, definiert abgelegt werden können.It is known to deposit fiber ribbons directly to form a preform and fix them by sewing technique. In so-called fiber placement, individual fibers are deposited directly dry and without impregnation, but stabilized with a binder, such as an adhesive. There are also systems by means of which pre-impregnated slivers, so-called prepregs, can be stored defined.

Aus der DE 10 2007 054 087 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils und eine dafür geeignete Vorrichtung bekannt, wobei von einer Aufbringstation Matrixmaterial aus einem Harz/oder Matrixfasern auf Verstärkungsfasern oder Faserbündel aufgebracht wird, das dann in eine Konfektionierstation gebracht wird, in der das Fasermaterial durch Weben, Sticken, Flechten oder Nähen auf eine Trägerstruktur zur Herstellung einer Preform aufgebracht wird. Die Fertigstellung des Faserverbundbauteils folgt dann in einer Aushärtestation, in der das auf das Trägermaterial aufgebrachte Fasermaterial aus Verstärkungsfasern und Matrixmaterial aushärten gelassen wird. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung sollen eine optimierte Fasermaterialausnutzung und verringerte Zykluszeiten des Fertigungsprozesses gewährleistet sein. Vorzugsweise werden die Aufbringstation, Konfektionierstation und Aushärtestation räumlich und zeitlich getrennt, um den Fertigungsablauf rational, einfach und schnell zu gestalten.From the DE 10 2007 054 087 A1 For example, a method for producing a fiber composite component and a device suitable for this purpose is known, wherein matrix material made of a resin or matrix fibers is applied to reinforcing fibers or fiber bundles from an application station, which is then brought into a confectioning station in which the fiber material is produced by weaving, embroidering, braiding or sewing is applied to a support structure for producing a preform. The completion of the fiber composite component then follows in a curing station, in which the fiber material applied to the carrier material of reinforcing fibers and matrix material is allowed to harden. With the method and the device an optimized fiber material utilization and reduced cycle times of the manufacturing process should be ensured. Preferably, the application station, packaging station and curing station are spatially and temporally separated to make the manufacturing process rational, simple and fast.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, eine kleine, kompakte Legekopfvorrichtung bereitzustellen, die sich zur Integration in eine progammgesteuerte Legeanlage mit Roboterarmen eignet, und in der sämtliche Verfahrensschritte ausgeführt werden können, von der Zufuhr von Fasern und Matrixmaterial bis hin zum Spreizen und Fixieren der Fasern in einem einzigen Prozessschritt.Starting from this prior art, it is desirable to provide a small, compact laying head apparatus which is suitable for integration in a program-controlled laying system with robot arms, and in which all method steps can be carried out, from the supply of fibers and matrix material to spreading and Fixing the fibers in a single process step.

Diese Aufgabe wird durch eine Legekopfkompaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a laying head compacting device with the features of claim 1.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer Legeanlage, die eine solche Legekopfkompaktvorrichtung umfasst, und mit der ein endlosfaserverstärktes, endkonturgetreues und belastungsgerechtes Bauteil kostengünstig hergestellt werden kann.Another object is to provide a laying system comprising such a laying head compacting device, and with which a continuous fiber-reinforced, final contour accurate and load-compatible component can be produced inexpensively.

Diese Aufgabe wird durch die Legeanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.This object is achieved by the laying system with the features of claim 5.

Die Aufgabe der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer Preform aus imprägnierten Endlosfaserbändern, die eine Zykluszeitreduzierung ermöglicht, wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.The object of providing a method for producing a preform made of impregnated continuous fiber ribbons, which enables a cycle time reduction, is achieved with the features of claim 7.

Weiterbildungen der jeweiligen Gegenstände sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of the respective objects are set forth in the subclaims.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Legekopfkompaktvorrichtung, mit der imprägnierte Endlosfaserbänder abgelegt werden können. Dazu weist die Legekopfkompaktvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse eine Zuführeinrichtung, eine Imprägniereinrichtung und eine Legeeinrichtung auf. Die Zuführeinrichtung dient der Zufuhr zumindest für ein Endlosfaserverband, das dann stromabwärts durch die Imprägniereinrichtung und die Legeeinrichtung geführt wird, wobei in der Imprägniereinrichtung das Endlosfaserband mit einem geeigneten Matrixmaterial imprägniert wird und die Legeeinrichtung das imprägnierte Endlosfaserband ablegt.A first embodiment of the invention relates to a laying head compacting device with which impregnated endless fiber ribbons can be deposited. For this purpose, the laying head compacting device has in a common housing a feeding device, an impregnating device and a laying device. The feeder serves to supply at least one continuous fiber strand which is then fed downstream through the impregnation means and the laying means, wherein in the impregnating means the continuous fiber ribbon is impregnated with a suitable matrix material and the laying means deposits the impregnated continuous fiber ribbon.

Die Legekopfkompaktvorrichtung stellt somit ein mit Matrixmaterial getränktes Faserband bereit, das endkonturgetreu und belastungsgerecht abgelegt werden kann. Der Verschnitt bei der Herstellung einer Preform kann deutlich reduziert werden, wodurch Kosten eingespart werden. Weiteres Kosteneinsparungspotenzial liegt in der schnellen Faserstabilisierung, die keine nähtechnische Fixierung erforderlich macht, woraus auch ein höherer Ausnutzungsgrad der Fasereigenschaften resultiert, da keine Faserschädigungen durch Nähfäden oder ähnliches auftreten.The laying head compacting device thus provides a fibrous band impregnated with matrix material, which can be deposited in the final contour and in the correct load. The waste in the production of a preform can be significantly reduced, which saves costs. Further cost-saving potential lies in the rapid fiber stabilization, which does not require sewing-technical fixation, which also results in a higher degree of utilization of the fiber properties, since no fiber damage by sewing threads or the like occurs.

Geeignete Endlosfaserbänder umfassen Verstärkungsfasern, bei denen es sich hauptsächlich um Glas-, Carbon- und/oder Aramidfasern handelt. Denkbar ist allerdings auch, dass die Endlosfaserbänder durch eine Hybridgarnanordnung bereitgestellt werden, die neben Verstärkungsfasern auch Fasern aus einem Matrixmaterial umfassen, das insbesondere ein thermoplastisches Matrixmaterial sein kann.Suitable continuous fiber ribbons include reinforcing fibers, which are mainly glass, carbon and / or aramid fibers. However, it is also conceivable that the continuous fiber ribbons are provided by a hybrid yarn arrangement which, in addition to reinforcing fibers, also comprises fibers of a matrix material, which may in particular be a thermoplastic matrix material.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Legekopfkompaktvorrichtung eine Zuführvorrichtung für Matrixmaterial aufweist, was ein festes oder flüssiges Matrixmaterial sein kann, gegebenenfalls liegen mehrere Zuführvorrichtungen für mehrere Matrixmaterialien vor. Die Matrixmaterialzufuhr erfolgt stromaufwärts der Imprägniereinrichtung an der Zuführeinrichtung für das Endlosfaserband und ist ebenfalls in dem gemeinsamen Gehäuse der Legekopfkompaktvorrichtung angeordnet. Dabei kann das Matrixmaterial dem Endlosfaserband ein- oder beidseitig hinzugeführt werden.Furthermore, it can be provided that the laying head compacting device has a feed device for matrix material, which may be a solid or liquid matrix material, optionally there are several feed devices for a plurality of matrix materials. The matrix material feed takes place upstream of the impregnation device at the Feed device for the endless fiber belt and is also arranged in the common housing of the laying head compacting device. In this case, the matrix material can be added to the endless fiber band on one or both sides.

Die Imprägniereinrichtung umfasst generell Mittel zum Druckausüben, etwa eine Walzenanordnung, mittels derer das Matrixmaterial zwischen und in die Fasern gepresst wird. Die Imprägniereinrichtung kann ferner eine Heizvorrichtung umfassen.The impregnating device generally comprises means for applying pressure, such as a roller arrangement, by means of which the matrix material is pressed between and into the fibers. The impregnation device may further comprise a heating device.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Legeanlage, mit der eine Preform aus abgelegten, imprägnierten Endlosfaserbändern hergestellt werden kann, gestattet die schnelle Faserplatzierung endkonturgetreu und belastungsgerecht, wobei auch direkte dreidimensionale Konturen hergestellt werden können, was eine hohe Designfreiheit ermöglicht. Dazu weist die Legeanlage neben einer erfindungsgemäßen Legekopfkompaktvorrichtung eine Datenverarbeitungseinheit und einen Roboter auf, der von der Datenverarbeitungseinheit bewegungsgesteuert wird. Die Legekopfkompaktvorrichtung ist über ihr Gehäuse mit dem Roboterarm verbunden und kann somit über eine Trägeroberfläche, auf der die Preform abgelegt wird, rechnergesteuert bewegt werden.An embodiment of a laying system according to the invention, with which a preform can be produced from deposited, impregnated continuous fiber ribbons, permits the fast placement of the fibers in the final contour and load-bearing manner, whereby direct three-dimensional contours can also be produced, which allows a high design freedom. For this purpose, the laying installation has, in addition to a laying head compacting device according to the invention, a data processing unit and a robot which is motion-controlled by the data processing unit. The laying head compacting device is connected via its housing to the robot arm and can thus be moved computer-controlled over a carrier surface on which the preform is deposited.

Dazu liegt in der Datenverarbeitungseinheit ein Programm oder ein Programmprodukt zur Steuerung des Roboterarms vor, damit dieser eine Legevorschrift zum Legen der imprägnierten Endlosfaserbänder ausführen kann um eine Preform zu fertigen. So kann die Legekopfkompaktvorrichtung mittels des Roboterarms derart bewegt werden, dass die von ihr bereitgestellten imprägnierten Endlosfaserbänder entsprechend der Gestaltung der Preform abgelegt werden können.For this purpose, a program or a program product for controlling the robot arm is present in the data processing unit so that the latter can execute a laying rule for laying the impregnated continuous fiber ribbons in order to produce a preform. Thus, the laying head compacting device can be moved by means of the robot arm in such a way that the impregnated endless fiber strips provided by it can be laid down according to the design of the preform.

Vorteilhaft kann die Legeanlage ein die Preform ausbildendes Trägerstrukturwerkzeug umfassen, auf dem die imprägnierten Endlosfaserbänder abgelegt werden.Advantageously, the laying installation can comprise a support structure tool forming the preform, on which the impregnated continuous fiber strips are deposited.

Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Preform aus abgelegten, imprägnierten Endlosfaserbändern unter Verwendung einer solchen Legeanlage umfasst daher das Bereitstellen eines Programms oder eines Programmproduktes zur Bewegungssteuerung des Roboterarms in der Datenverarbeitungseinheit, um die Legevorschrift zum Legen der imprägnierten Endlosfaserbänder zum Fertigen der Preform auszuführen. An dem Roboterarm ist das erfindungsgemäße Gehäuse der Legekopfkompaktvorrichtung angeordnet. So erfolgt das Bewegen der Legekopfkompaktvorrichtung an dem Roboterarm gemäß der Legevorschrift und entsprechend das Bereitstellen der imprägnierten Endlosfaserbänder durch die Legekopfkompaktvorrichtung; gefolgt vom Ablegen der imprägnierten Endlosfaserbänder und Ausbilden der Preform.A corresponding method for producing a preform from deposited, impregnated continuous fiber ribbons using such a laying system therefore comprises providing a program or a program product for controlling the movement of the robot arm in the data processing unit in order to carry out the laying instruction for laying the impregnated continuous fiber ribbons for manufacturing the preform. The housing of the laying head compacting device according to the invention is arranged on the robot arm. Thus, the moving of the laying head compacting apparatus on the robot arm is performed in accordance with the laying rule and, accordingly, the provision of the impregnated endless fiber ribbons by the laying head compacting apparatus; followed by depositing the impregnated continuous fiber ribbons and forming the preform.

Das Imprägnieren der Endlosfaserbänder kann dabei dem Endlosfaserband ein- oder beidseitiges Zuführen von einem oder mehreren Matrixmaterialen umfassen, wobei es sich bei dem Matrixmaterial sowohl um ein festes als auch um ein flüssiges Matrixmaterial oder Kombinationen aus beidem handeln kann.The impregnation of the continuous fiber ribbons can thereby comprise the continuous fiber ribbon one or two-sided feeding of one or more matrix materials, wherein the matrix material can be both a solid and a liquid matrix material or combinations of both.

Während des Imprägnierens wird Druck auf das Endlosfaserband mit dem zugeführten Matrixmaterial ausgeübt, zusätzlich kann erhitzt werden.During the impregnation pressure is exerted on the continuous fiber ribbon with the supplied matrix material, in addition, can be heated.

Mit diesem Verfahren ist eine Zykluszeitreduzierung zur Herstellung der Preform möglich, da die Imprägnierung der Verstärkungsfasern in den Legeprozess integriert ist. Es ist kein separates Durchtränken der Fasern in formbildendes Werkzeug notwendig, so können Infusionsvorrichtungen wie etwa beim RTM-Prozess, oder VAP-Prozess etc. entfallen. Vorteilhaft kann durch die um die Imprägniereinrichtung erweiterte Legekopfkompaktvorrichtung eine Lunkerbildung im imprägnierten Faserband verringert werden.With this method, a cycle time reduction for the production of the preform is possible because the impregnation of the reinforcing fibers is integrated into the laying process. There is no need for separate impregnation of the fibers in the forming tool, so infusion devices such as the RTM process, or VAP process, etc. can be omitted. Advantageously, a voids formation in the impregnated sliver can be reduced by the laying head compacting device extended by the impregnating device.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt.These and other advantages will be set forth by the following description with reference to the accompanying figure.

Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die einzige Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Sie zeigt eine skizzierte perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Legekopfkompaktvorrichtung.The reference to the figure in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. The single figure is merely a schematic representation of an embodiment of the invention. It shows a sketched perspective view of an embodiment of the laying head compacting device according to the invention.

Die erfindungsgemäße Legekopfkompaktvorrichtung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Imprägniervorrichtung in eine Faserlagekopfvorrichtung integriert, die wiederum so klein ausgestaltet ist, dass sie robotisch über die Oberfläche eines Trägerstrukturwerkzeugs geführt werden kann, das die Form der zu bildenden Preform aufweist. So kann eine entsprechend gestaltete Legeanlage das imprägnierte Faserband kraftfluss- und spannungsoptimiert und damit belastungsgerecht, aber auch endkonturgetreu ablegen, wobei das Trägerstrukturwerkzeug auch dreidimensional geformt sein kann.The laying head compacting device according to the invention relates to a device which integrates an impregnating device in a fiber positioning device, which in turn is designed so small that it can be robotically guided over the surface of a support structure tool having the shape of the preform to be formed. Thus, a correspondingly designed laying system can store the impregnated sliver in a manner that is power flow-optimized and stress-optimized and thus load-compatible, but also in the shape of a final contour, wherein the support structure tool can also be shaped in three dimensions.

Für den Fall, dass eine Preform mittels der erfindungsgemäßen Legekopfkompaktvorrichtung 10, die in 1 skizziert ist, nicht dreidimensional abgelegt wurde, kann in einem nachträglichen Schritt in einem strukturbildenden Werkzeug eine entsprechende Umformung erfolgen, bevor die so imprägnierte Preform unter Temperaturzufuhr und/oder Druck ausgehärtet wird. So wird der schematische Aufbau der erfindungsgemäßen kombinierten beziehungsweise integrierten Imprägnier- und Legeeinrichtung aus 1 ersichtlich, in der der kompakte Legekopf 10 beispielhaft dargestellt ist.In the event that a preform using the laying head compacting device according to the invention 10 , in the 1 is sketched, was not stored three-dimensional, can be done in a subsequent step in a structure-forming tool a corresponding deformation before the impregnated preform under temperature and / or pressure is cured. Thus, the schematic structure of the combined or integrated impregnating and laying device according to the invention 1 can be seen in the compact laying head 10 is shown by way of example.

Er weist in einem Gehäuse 6 eine Zuführeinrichtung 1 und stromabwärts von diesem die Imprägniereinrichtung 2 und am Ausgang des Gehäuses 6 die Legeeinrichtung 3 auf. In der Zuführeinrichtung 1 erfolgt das Zuführen eines Endlosfaserbands 4, in der beispielsweise Verstärkungsfasern geordnet zugeführt werden können. Hierbei erfolgt zusätzlich noch das beidseitige Zuführen eines ebenfalls bänderförmigen Matrixmaterials 5, wobei es sich ebenfalls um Fasern, etwa aus einem thermoplastischen Kunststoff, handeln kann.He points in a housing 6 a feeder 1 and downstream of this, the impregnating means 2 and at the exit of the housing 6 the laying device 3 on. In the feeder 1 the feeding of an endless fiber band takes place 4 in which, for example, reinforcing fibers can be fed ordered. In addition, the two-sided feeding of a likewise strip-shaped matrix material additionally takes place 5 , Which may also be fibers, such as a thermoplastic material, act.

Alternativ dazu, figurativ allerdings nicht dargestellt, kann beispielsweise auch ein Hybridfaserverband zugeführt werden, bei dem Verstärkungsfasern und Fasern aus einem Matrixmaterial in einer Faseranordnung oder auch als Gewebe zugeführt werden, wobei es sich hier insbesondere um ein thermoplastisches Matrixmaterial handeln kann, so dass in der nachfolgenden Imprägniereinrichtung 2, wie sie in 1 gezeigt ist, kein zusätzliches Matrixmaterial mehr erforderlich ist.Alternatively, but not shown figuratively, for example, a hybrid fiber strand can be supplied, in which reinforcing fibers and fibers are fed from a matrix material in a fiber assembly or as a fabric, which may be in particular a thermoplastic matrix material, so that in the subsequent impregnation device 2 as they are in 1 is shown, no additional matrix material is required.

Generell ist hier die Zufuhr von Matrixharz und Fasern vorgesehen, gegebenenfalls können aber auch andere Komponenten sowohl in fester als auch in flüssiger Form mit dem Endlosfaserband zusammengebracht werden. Wird beispielsweise ein duroplastisches Harz zur Ausbildung der Matrix verwendet, so können auch Düsen als Zuführvorrichtung für das Matrixmaterial vorgesehen sein, die die Endlosfaserbahn bespritzen.In general, the supply of matrix resin and fibers is provided here, but if appropriate, other components, both in solid and in liquid form, can be brought together with the continuous fiber ribbon. If, for example, a thermosetting resin is used to form the matrix, then it is also possible to provide nozzles as a feed device for the matrix material which spray the endless fiber web.

In der sich anschließenden Imprägniereinrichtung 2 erfolgt eine innige Durchtränkung der Fasern mit dem Matrixmaterial, wobei in 1 eine Anordnung mit Walzen 7, 7'' verwendet wird, zwischen denen die Endlosfaserbahn 4' zwischen den beidseitig zugeführten Matrixmaterialen 5 zusammengedrückt wird, um neben der Faserdurchtränkung gleichzeitig auch Luft zu verdrängen, so dass gut imprägnierte Fasern mit hohem Faservolumengehalt und geringer Lunkerbildung erhalten werden.In the subsequent impregnation device 2 there is an intimate impregnation of the fibers with the matrix material, wherein in 1 an arrangement with rollers 7 . 7 '' is used, between which the endless fiber web 4 ' between the matrix materials supplied on both sides 5 compressed so as to simultaneously displace air in addition to the Faserdurchtränkung so that well-impregnated fibers are obtained with high fiber volume content and low voids.

Für den Fall, dass als Matrixmaterial etwa thermoplastische Kunststofffasern verwendet werden, muss zusätzlich zu der Druckausübung eine Temperaturbeaufschlagung erfolgen, wobei eine Temperatur erreicht werden muss, die in einem Bereich zwischen der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs und der Schmelztemperatur liegt. So kann auch in diesem Fall eine gute Faserdurchtränkung erreicht werden, die der später aus dem Faserband hergestellten Preform nach der Aushärtung eine gute Verbundhaftung des Bauteils ermöglicht.In the event that about thermoplastic polymer fibers are used as matrix material, in addition to the application of pressure, a temperature must be applied, wherein a temperature must be reached, which is in a range between the glass transition temperature of the thermoplastic material and the melting temperature. Thus, a good fiber impregnation can be achieved in this case, which allows the later produced from the sliver preform after curing a good composite adhesion of the component.

Durch die Legeeinrichtung 3, die zu diesem Zweck ein Umlenkwälzelement 8 aufweist, wird das imprägnierte Faserband 4 endkonturgetreu, belastungsgerecht, verschnittfrei und gespreizt zur Ausbildung der Preform abgelegt, woraufhin sich gegebenenfalls ein Umformschritt in einem Trägerstrukturwerkzeug anschließt, falls nicht dreidimensional abgelegt wurde. Andernfalls kann nun das Aushärten des Matrixmaterials unter Druck unter Temperaturbeaufschlagung in dem entsprechenden Werkzeug erfolgen, so dass das fertige Bauteil nahezu verschnittfrei, schnell und einfach ohne Nähtechnologie bereitgestellt werden kann.Through the laying device 3 , which for this purpose a Umlenkwälzelement 8th has, is the impregnated sliver 4 endkonturgetreu, load-appropriate, scrap-free and spread for the formation of the preform filed, whereupon optionally followed by a forming step in a support structure tool, if not three-dimensionally was stored. Otherwise, the hardening of the matrix material can now be carried out under pressure with application of temperature in the corresponding tool, so that the finished component can be provided virtually without wastage, quickly and easily without sewing technology.

Die so mittels der Legekopfkompaktvorrichtung, beziehungsweise der Legeanlage hergestellten Preformen bilden nach Aushärtung endlosverstärkte Faserverbundkunststoffbauteile, die sich zur Verwendung in der Kraftfahrzeugherstellung eignen und ein hohes Leichtbaupotenzial bei guten mechanischen Eigenschaften verbinden.The preforms produced in this way by means of the laying head compacting device or the laying system form, after hardening, endlessly reinforced fiber composite plastic components which are suitable for use in motor vehicle production and combine a high lightweight construction potential with good mechanical properties.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007054087 A1 [0003] DE 102007054087 A1 [0003]

Claims (10)

Legekopfkompaktvorrichtung (10) zum Ablegen von imprägnierten Endlosfaserbändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Legekopfkompaktvorrichtung (10) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) eine Zuführeinrichtung (1) zumindest für ein Endlosfaserband (4'), stromabwärts hiervon eine Imprägniereinrichtung (2) und stromabwärts der Imprägniereinrichtung (2) eine Legeeinrichtung (3) umfasst.Laying head compacting device ( 10 ) for depositing impregnated continuous fiber ribbons, characterized in that the laying head compacting device ( 10 ) in a common housing ( 6 ) a feeder ( 1 ) at least for a continuous fiber ribbon ( 4 ' ), downstream of which an impregnating device ( 2 ) and downstream of the impregnating device ( 2 ) a laying device ( 3 ). Legekopfkompaktvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfaserbänder (4') aus Verstärkungsfasern, insbesondere aus Glas-, Carbon- und/oder Aramidfasern bestehen oder dass die Endlosfaserbänder (4') Hybridfaserbänder sind, umfassend Verstärkungsfasern und Fasern aus einem Matrixmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Matrixmaterial.Laying head compacting device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the endless fiber ribbons ( 4 ' ) consist of reinforcing fibers, in particular of glass, carbon and / or aramid fibers or that the continuous fiber ribbons ( 4 ' ) Are hybrid fiber ribbons comprising reinforcing fibers and fibers of a matrix material, in particular a thermoplastic matrix material. Legekopfkompaktvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführvorrichtung für ein oder mehrere Matrixmaterialien (5), insbesondere für ein festes oder flüssiges Matrixmaterial oder eine Kombination aus beidem stromaufwärts der Imprägniereinrichtung (2) an der Zuführeinrichtung (1) für das Endlosfaserband (4') in dem Gehäuse (6) angeordnet ist, wobei dem Endlosfaserband (4') ein ein- oder beidseitiges Zuführen des Matrixmaterials (5) bereitgestellt wird.Laying head compacting device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a supply device for one or more matrix materials ( 5 ), in particular for a solid or liquid matrix material or a combination of both upstream of the impregnating device ( 2 ) at the feeder ( 1 ) for the continuous fiber ribbon ( 4 ' ) in the housing ( 6 ), wherein the endless fiber ribbon ( 4 ' ) a one- or two-sided feeding of the matrix material ( 5 ) provided. Legekopfkompaktvorrichtung (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniereinrichtung (2) – Mittel zur Druckbereitstellung oder – Mittel zur Druckbereitstellung und eine Heizvorrichtung umfasst, wobei die Mittel zur Druckbereitstellung Walzen (7, 7') umfassen.Laying head compacting device ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the impregnating device ( 2 ) - means for supplying pressure or - means for supplying pressure and a heating device, wherein the means for supplying pressure to rollers ( 7 . 7 ' ). Legeanlage zur Herstellung einer Preform aus abgelegten imprägnierten Endlosfaserbändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeanlage – eine Legekopfkompaktvorrichtung (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4 und – eine operativ mit einem bewegungsgesteuerten Roboterarm gekoppelte Datenverarbeitungseinheit, wobei an dem Roboterarm das Gehäuse (6) der Legekopfkompaktvorrichtung (10) angeordnet ist, und wobei die Datenverarbeitungseinheit ein Programm oder ein Programmprodukt zur Steuerung des Roboterarms zum Ausführen einer Legevorschrift zum Legen der imprägnierten Endlosfaserbänder (4) um eine Preform zu fertigen, aufweist.Laying plant for producing a preform from deposited impregnated continuous fiber ribbons, characterized in that the laying plant - a laying head compacting device ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 4, and - a data processing unit operatively coupled to a motion-controlled robotic arm, the housing (at the robot arm) ( 6 ) of the laying head compacting device ( 10 ), and wherein the data processing unit is a program or a program product for controlling the robot arm to execute a laying rule for laying the impregnated endless fiber ribbons ( 4 ) to manufacture a preform having. Legeanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeanlage ein die Preform ausbildendes Trägerstrukturwerkzeug umfasst, auf dem die imprägnierten Endlosfaserbänder (4) abgelegt werden.Laying installation according to claim 5, characterized in that the laying installation comprises a preform-forming support structure tool on which the impregnated endless fiber ribbons ( 4 ) are stored. Verfahren zur Herstellung einer Preform aus abgelegten imprägnierten Endlosfaserbändern unter Verwendung einer Legeanlage nach Anspruch 5 oder 6, umfassend die Schritte – Bereitstellen eines Programms oder eines Programmproduktes zur Bewegungssteuerung des Roboterarms in der Datenverarbeitungseinheit, um die Legevorschrift zum Legen der imprägnierten Endlosfaserbänder (4) zum Fertigen der Preform auszuführen, wobei an dem Roboterarm das Gehäuse (6) der Legekopfkompaktvorrichtung (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4 angeordnet ist, – Bewegen der Legekopfkompaktvorrichtung (10) an dem Roboterarm gemäß der Legevorschrift und Bereitstellen der imprägnierten Endlosfaserbänder (4) durch die Legekopfkompaktvorrichtung (10) und – Ablegen der imprägnierten Endlosfaserbänder (4) und Ausbilden der Preform.A method of making a preform of deposited continuous fiber impregnated tapes using a sheeter as claimed in claim 5 or 6, comprising the steps of providing a program or program product for controlling movement of the robotic arm in the data processing unit to provide the laying instruction for laying the impregnated continuous fiber tapes ( 4 ) to manufacture the preform, wherein on the robot arm the housing ( 6 ) of the laying head compacting device ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 4, - moving the laying head compacting device ( 10 ) on the robotic arm according to the laying rule and providing the impregnated endless fiber ribbons ( 4 ) by the laying head compacting device ( 10 ) and - depositing the impregnated continuous fiber ribbons ( 4 ) and forming the preform. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bereitstellen der imprägnierten Endlosfaserbänder (4) durch die Legekopfkompaktvorrichtung (10) die Schritte umfasst – Zuführen eines Endlosfaserbands (4') und – Imprägnieren des Endlosfaserbands (4') mit Matrixmaterial.The method of claim 7, wherein the providing of the impregnated continuous fiber ribbons ( 4 ) by the laying head compacting device ( 10 ) comprises the steps of feeding a continuous fiber ribbon ( 4 ' ) and - impregnating the continuous fiber ribbon ( 4 ' ) with matrix material. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, umfassend den Schritt – vor dem Imprägnieren dem Endlosfaserband (4') ein- oder beidseitiges Zuführen eines oder mehrerer Matrixmaterialien (5), insbesondere eines festen oder flüssigen Matrixmaterials oder einer Kombination aus beidem.Method according to claim 7 or 8, comprising the step - before impregnating the continuous fiber ribbon ( 4 ' ) one or two-sided feeding of one or more matrix materials ( 5 ), in particular a solid or liquid matrix material or a combination of both. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, umfassend den Schritt – während des Imprägnierens Druck und/oder Wärme Aufbringen auf das imprägnierte Endlosfaserband (4').A method according to claim 8 or 9, comprising the step of - during the impregnation pressure and / or heat application to the impregnated continuous fiber ribbon ( 4 ' ).
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