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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Umformvorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten und mit einem duroplastischen Harz imprägnierten Halbzeug gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 8.
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Dem Einsatz faserverstärkter Bauteile bietet sich ein nahezu unbegrenztes Anwendungsgebiet. Deren Verwendung reicht von der Elektrotechnik, dem Schiffsbau oder der Herstellung von Sportgeräten bis hin zur Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie. Der besondere Vorteil liegt in einer hohen gewichtsbezogenen Festigkeit und Steifigkeit des Endprodukts. Als Ausgangsbasis dienen insbesondere endlosfaserverstärkte und mit einem duroplastische Harz imprägnierte Halbzeuge. In Form vorgefertigter Prepregs werden diese zu hoch belastbaren Bauteilen, wie beispielsweise Rotorblättern oder tragenden Strukturbauteilen, umgeformt und ausgehärtet.
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Zur Herstellung eines solchen Bauteils ist zunächst ein formgebendes Negativ als Halbzeugmatrize notwendig. Besonders die Erzeugung von Prototypen oder Bauteilen in kleiner Stückzahl ist daher nur mit einem hohem Aufwand und entsprechenden Kosten zu realisieren. Wirtschaftlichere Möglichkeiten können sich daher durch die Wahl anderer Herstellungsmethoden ergeben, die gegenüber den klassischen Umformverfahren einen Kostenvorteil bieten.
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Die
DE 103 60 743 A1 beschreibt hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Strukturbauteilen aus Faserverbundkunststoffen. Bei diesem wird zunächst ein Halbzeug aus einer mit einem duroplastischen Harz imprägnierten Faserstruktur hergestellt, wobei die Vernetzung des Harzes zunächst unterbrochen ist. In einem zweiten Schritt erfolgt die Umformung des Halbzeugs sowie dessen Aushärtung, indem die Vernetzung des Harzes aktiviert wird. Die Aktivierung erfolgt mittels Temperatureintrag. Für die Umformung selbst wird neben dem Pressen oder Kalandern auch ein Tiefstrangziehen, Tiefziehen oder Innenhochdruckumformen vorgeschlagen.
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Bei den derzeit bekannten Verfahren ist grundsätzlich eine strukturgebende Matrize erforderlich. Notwendige Änderungen am Bauteil bringen aufgrund der geringen Flexibilität dieser konventionellen Umformeinrichtungen einen hohen Zeit- und Kostenaufwand mit sich. Aber auch aus technischer Sicht sind die derzeitigen Möglichkeiten der Formgestaltung durch die bekannten Verfahren begrenzt, denn in Abhängigkeit von der Komplexität der Matrizenform kann der darin eingelegte Faserverbundwerkstoff während seiner Umformung partiell stark beansprucht werden. Hierdurch entstehen ungewollte Spannungen innerhalb des Bauteils, welche die Ausrichtung der einzelnen Fasern nachhaltig negativ beeinflussen. Je nach Beanspruchung während der Umformung können in Extremfällen sogar Risse entstehen, die das Bauteil unbrauchbar machen.
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Die
WO 2008/073520 A2 offenbart eine Verdichtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verdichtungsvorrichtung sowie eine Gleitrollenvorrichtung, deren erfindungsgemäßes Merkmal jeweils auf einzelne, voneinander abhängige Segments gerichtet ist. Die Abhängigkeit der Segments untereinander bezieht sich auf deren Beweglichkeit. Die einzelnen Segmente sind derart miteinander gekoppelt, dass sie in ihrer Wirkweise die Bewegung einzelner Segmente in eine gegensinnige Bewegung der anderen Segmente umsetzen. Die so miteinander ”kommunizierenden” Segmente dienen dazu, einen gleichmäßigen Druck gegen die Oberfläche einer Faserstruktur auszuüben, um deren Eigenschaften durch Verdichten der Fasern zu verbessern.
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Aus der
GB 2 467 784 A geht eine Matrix aus relativ zueinander verschieblichen Stiften hervor, welche zur Umformung eines Halbzeugs dienen. Die einzelnen Stifte sind dabei in Form eines Nagelbretts angeordnet, wobei die einzelnen Stifte individuell in ihrer Längsrichtung verschieblich sind. Die jeweiligen Höhenlagen der Köpfe der Stifte bilden eine Topografie, welche vollständig in ein auf die Köpfe aufgelegtes Halbzeug abgebildet wird. Hierfür wird das Halbzeug mit einer Membran abgedeckt und zwischen den einzelnen Stiften ein Vakuum erzeugt. Nachdem die Form in das Halbzeug übertragen ist, wird dieses mit einem zweiten Stiftfeld angehoben und zu einer Beschneidevorrichtung verlagert.
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Insbesondere die dem Markt folgenden Forderungen nach flexibleren und in kurzen Zeitabständen zu individualisierenden Verfahren für die Herstellung neuer und anders geformter Bauteile sind mit den bekannten Verfahren nicht oder nur mit entsprechend hohem Aufwand zu befriedigen. Allein vor diesem Hintergrund bieten die bekannten Umformverfahren demnach noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine kostengünstigere Herstellung durch geringere Rüstzeiten sowie eine flexiblere Formgebung ermöglicht wird, die gleichzeitig eine schonendere Verarbeitung des faserverstärkten Halbzeugs zulässt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten und mit einem duroplastischen Harz imprägnierten Halbzeug, insbesondere aus einem Prepreg, gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Umformvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
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Hiernach wird das umzuformende und auszuhärtende Halbzeug mittels einer Matrix aus relativ zueinander verschieblichen Stiften inkrementell umgeformt. Die einzelnen Stifte sind dabei in ihrer räumlichen Lage individuell ansteuerbar, so dass deren jeweiligen Höhenlagen partiell auf das Halbzeug abgebildet werden. Hierfür wird das Halbzeug zunächst gleichmäßig über einen Rahmen gespannt, der gleichzeitig die Arbeitsebene der verschieblichen Stifte begrenzt.
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Vorzugsweise wird das Halbzeug innerhalb eines temperierten Bereichs angeordnet. Die für das Prepreg verwendeten Harze sind dabei so eingestellt, dass dieses erst bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur aktivierbar ist. Je nach Ausgestaltung ist hierfür beispielsweise eine Temperatur von –20°C erforderlich, innerhalb der die Vernetzung des Harzes unterbleibt.
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Die Stifte können von mehrachsig gesteuerten Einheiten, wie beispielsweise Roboterarmen oder Werkzeugmaschinen, geführt werden. Die Anspannkraft des Halbzeugs entlang des Rahmens ist so eingestellt, dass einzelne Fasern des Prepregs während des Formvorgangs nachgezogen werden können. Hierdurch werden unerwünschte Spannungen sowie nachteilige Ausrichtungen der einzelnen Fasern verhindert. Um die Möglichkeit der Fasernachführung zu optimieren, kann der durch die Stifte formgebende Prozess beispielsweise von dem geometrischen Mittelpunkt des Halbzeugs aus zu dessen Rändern hin begonnen werden. Analog bekannter Nagelbretter, bei denen eine Vielzahl gleichgerichteter und in ihrer Längsrichtung verschieblicher Nägel die Abbildung einer dreidimensionalen Form simuliert, können die Stifte selbst aktiv zu einer Matrize ausgerichtet werden. Je enger die Stifte umfangsseitig angeordnet sind, umso feiner ist deren formgebende Auflösung.
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Neben der Lage der Stifte kann auch das Halbzeug selbst relativ zu diesen bewegt werden. Dessen Bewegung resultiert beispielsweise aus einer räumlichen Verschiebung des Rahmens. Je nach Anordnung der Stifte können somit Formen erzeugt werden, die bei klassischen Umformverfahren nicht möglich sind, da das fertige Bauteil innerhalb der Matrize verklemmen würde.
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Die Stifte bilden sowohl eine Obermatrix als auch eine Untermatrix, wobei das Halbzeug zwischen der Obermatrix und der Untermatrix inkrementell angeordnet und umgeformt wird. Sowohl die Obermatrix als auch die Untermatrix stehen sich hierbei auf beiden Seiten des Halbzeugs gegenüber. Eine Matrix kann hierbei beispielsweise die Funktion eines reinen Gegenlagers übernehmen. Die gewünschte Geometrie würde hierbei von einer Seite aus durch die aktive Stiftführung einer Matrix in das Halbzeug übertragen. Gegenüber einer klassischen Halbzeugmatrize kann die Verschieblichkeit der einzelnen Stifte das Halbzeug allerdings auch von beiden Seiten aus aktiv umformen. Hierbei wird die gewünschte Form beidseitig in das Halbzeug eingearbeitet. Rechtwinklige Formverläufe des fertigen Bauteils sind ebenfalls möglich, indem das Halbzeug partiell aus seiner Bearbeitungsebene heraus abgewinkelt wird, indem einzelne Stifte der Obermatrix und der Untermatrix in Längsrichtung aneinander vorbei verschoben werden und den Halbzeugbereich parallel zu ihren Längsachsen zwischen sich schieben. Die zu realisierenden Höhen sind dann durch die Länge der Stifte begrenzt, so dass diese je nach Anforderungen ausgetauscht werden können.
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Um den sonst üblichen Verschnitt und die mitunter aufwendigen Nachbearbeitungen des fertigen Bauteils im Randbereich möglichst gering zu halten, sieht die Erfindung vor, dass ein bereits zugeschnittenes Fasergelege oder Prepreg zwischen zwei innerhalb des Rahmens gespannten Schichten in Form von Membranen angeordnet wird. Die äußeren Abmessungen des Halbzeugs unterschreiten dabei die inneren Abmessungen des Rahmens, wodurch das Halbzeug selbst randseitig nicht über den Rahmen gehalten werden kann.
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In seiner Lage zwischen den Membranen wird das Halbzeug in der Ebene des Rahmens gehalten und inkrementell umgeformt. Da das Halbzeug durch die Membran hindurch umgeformt und ausgehärtet wird, weist die Membran bevorzugt elastische und beispielsweise temperaturbeständige Eigenschaften auf.
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Um die Membranen und damit das dazwischen angeordnete Halbzeug in einer stabilen und ebenen Lage zu halten, sind die Membranen über eine entsprechende Vorrichtung oberseitig und/oder unterseitig beispielsweise über eine entsprechende Lagerung oder mittels Überdruck gehalten. Das Halbzeug ist in seiner Lage zwischen den Membranen vor einem möglichen Verrutschen gesichert.
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Grundsätzlich kann das Verfahren innerhalb einer geschlossenen Kammer eingesetzt werden, wodurch die Membranen sowohl oberseitig als auch unterseitig beispielsweise durch Über- oder Unterdruck in ihrer Lage fixiert werden können. Die Lagefixierung des Halbzeugs zwischen den Membranen kann sowohl innerhalb des gesamten Rahmens als auch nur in einem Teilbereich der Umformung erfolgen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind Inhalt der nachfolgend näher erläuterten abhängigen Ansprüche 2 bis 7
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Die den Stiften gegenüberliegende Seite des Halbzeugs kann eine entsprechende Gegenlagerung aufweisen, die beispielsweise in Form einer reinen Druckbeaufschlagung mittels Druckluft oder einer den Stiften entgegengesetzten Kraft durch ein verformbares Medium als Widerlager erfolgt. Denkbar ist auch ein um die Stifte herum mit Unterdruck versehener Bereich, welcher das Halbzeug von der Seite der Stifte aus gegen deren Formgebung zieht.
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Die jeweils aus den einzelnen Stiften gebildete Obermatrix und die Untermatrix weisen einen veränderbaren Abstand zueinander auf. Über diesen Abstand wird der Druck auf den zwischen ihnen liegenden Bereich des Halbzeugs gesteuert. Hierdurch wird gezielt das Nachführen einzelner Fasern oder ganzer Faserbereiche gesteuert.
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Erfindungsgemäß werden einzelne Stifte der Obermatrix und der Untermatrix zusammengefasst und jeweils als Stifteinheiten gleichzeitig verschoben. Die Stifteinheiten werden hierbei in eine Querrichtung und/oder eine senkrecht dazu verlaufende Längsrichtung des Halbzeugs verschoben. In Kombination mit der Veränderung der Höhenlage der einzelnen Stifte wird somit die gewünschte Formgebung über die Stifteinheiten inkrementell auf das Halbzeug übertragen.
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Grundsätzlich können die mit dem Halbzeug in Kontakt tretenden freien Enden der Stifte unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Diese können sowohl spitz als auch flach sowie in gerundeten Varianten eingesetzt werden. Ebenso können die Querschnittsgeometrie sowie der Durchmesser einzelner Stifte individuelle Gestaltungen aufweisen. Neben eckigen und gerundeten Formen können diese auch im Durchmesser unterschiedlich sein. Denkbar ist, dass einzelne Stifte an ihren Stiftenden eine spezielle Formgebung aufweisen, die unmittelbar in das Halbzeug übertragen wird. Auf diese Weise können beispielsweise auch Prägungen lokal in das Halbzeug eingebracht werden.
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Ferner sieht die Erfindung vor, dass die zu einzelnen Stifteinheiten zusammengefassten Stifte sowohl in der Obermatrix als auch in der Untermatrix in Querrichtung voneinander weg verschoben werden. Die voneinander weg gerichtete Verschiebung der einzelnen Stifteinheiten dient dazu, das Halbzeug entlang eines Streifenabschnitts umzuformen. Ausgehend von der geometrischen Mitte des Halbzeugs wird dieses somit inkrementell zu den jeweiligen Endbereichen seiner zu erzeugenden Form hin jeweils streifenweise umgeformt. Die Breite des Streifenabschnitts richtet sich nach der Verschiebung der Stifteinheiten in Längsrichtung des Halbzeugs, wobei die einzelnen Stifte der Stifteinheiten synchron zu der Bewegung der Stifteinheiten in ihrer jeweiligen Höhenlage verschoben werden.
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Die Aushärtung des umgeformten Halbzeugs erfolgt mittels dessen Temperierung. In vorteilhafter Weise wird das umgeformte Halbzeug durch einen lokalen Temperatureintrag inkrementell ausgehärtet. Auf diese Weise kann das Halbzeug in seinen bereits umgeformten Bereichen ausgehärtet werden, während die umliegenden Bereiche noch in einem verformbaren Zustand vorliegen. Der Temperatureintrag kann hierbei berührungslos mittels Bestrahlung erfolgen. Die Bestrahlung kann beispielsweise durch UV-Licht oder mittels IR-Licht erzeugt werden. Denkbar ist auch eine gebündelte Lichtquelle oder Laser. Der lokale Wärmeeintrag kann auch über ein erhitztes gasförmiges Medium erfolgen, beispielsweise durch Heißluft. Je nach Zusammensetzung des verwendeten Härters wird ein entsprechendes Verfahren zur lokalen Anregung des Aushärtungsprozesses gewählt.
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In Abhängigkeit von dem verwendeten Harz liegen die Aushärttemperaturen in einem Bereich von 150°C bis 200°C.
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In vorteilhafter Weise wird eine Initiatorquelle parallel zu den Bewegungen der Stifte geführt. Hierdurch richtet sich der Temperatureintrag gezielt an den durch die Stifte umgeformten Bereichen aus. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die umliegenden Bereiche weder vor ihrer Umformung noch vor deren endgültigen Formgestalt aktiviert und ausgehärtet werden. Der Temperatureintrag kann grundsätzlich ein- sowie beidseitig des Halbzeugs erfolgen. Die Initiatorquelle selbst kann auch in die einzelnen Stifte integriert sein.
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Das vorgestellte Verfahren bietet eine überaus flexible und innerhalb kürzester Zeit an sich ändernde Anforderungen anpassbare Möglichkeit, einen Faserverbundwerkstoff der genannten Art ohne den Einsatz von starren und großflächigen Matrizen/Patrizen automatisiert und kontinuierlich umzuformen. Die inkrementelle Umformung und Aushärtung des Halbzeugs ermöglicht eine spannungsarme sowie faserschonende Verarbeitung, bei der die um den Umformbereich gelegenen und noch nicht ausgehärteten Fasern sowie Faserbereiche nachführbar sind. Auf diese Weise wird auch eine definierte Konturhärte sowie Straffung der einzelnen Fasern des Halbzeugs erreicht.
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Durch die gesteuerte Verschieblichkeit sowie Bewegung der einzelnen Stifte entfallen teure und aufwendige Rüstzeiten, wobei insbesondere die sonst notwendige Herstellung einer Matrize/Patrize entfällt. Hierdurch wird ein überaus wirtschaftliches und somit kostengünstiges Verfahren zur Umformung eines Prepregs ermöglicht, welches die direkte Umsetzung eines CAD-Models zum Produkt mit Serienqualität bietet.
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Das aufgezeigte Verfahren kann auch für das Preforming genutzt werde. Hierbei werden mehrere Faserlagen, die beispielsweise mit einem schnell aktivierbaren Binder versehen sind, entsprechend inkrementell vorgeformt und fixiert.
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Darüber hinaus schafft die Erfindung eine Umformvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mittels der ein faserverstärktes und mit einem duroplastischen Harz imprägniertes Halbzeug, insbesondere ein Prepreg, umgeformt und ausgehärtet wird. Erfindungsgemäß weist die Umformvorrichtung eine Matrix aus einzelnen Stiften auf, die relativ zueinander verschieblich sind. Der besondere Vorteil liegt in der individuellen Ausgestaltung eines Halbzeugs bezüglich seiner Formgebung in einer einzelnen Vorrichtung. Teure sowie aufwendige Matrizen entfallen. Der sich mit der Zeit einstellende Verschleiß kann durch einen kostengünstigen und zügig durchzuführenden Austausch einzelner Stifte erfolgen.
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Durch die individuelle Ansteuerbarkeit der einzelnen Stifte ermöglicht die Umformvorrichtung die direkte Umsetzung eines computergenerierten Models.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 9 bis 12.
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Die einzelnen Stifte der Umformvorrichtung bilden sowohl eine Obermatrix als auch eine Untermatrix. Das Halbzeug ist während seiner Bearbeitung inkrementell zwischen der Obermatrix und der Untermatrix angeordnet. Die beidseitig des Halbzeugs angeordneten Stifte können somit das Halbzeug aktiv verformen und/oder als Widerlager eines auf der gegenüberliegenden Seite des Halbzeugs gelegenen Stifts dienen. Ferner ermöglicht die Anordnung eine von beiden Seiten aus erfolgende Umformung des Halbzeugs.
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Um das Halbzeug während seiner Umformung mit möglichst geringer mechanischer Reibung zwischen den einzelnen Stiften zu führen, sieht die Erfindung vor, dass zumindest einzelne Stifte um ihre jeweilige Längsachse herum drehbar angeordnet sind. Hierdurch können die Stifte während der inkrementellen Bearbeitung des Halbzeugs an diesem entlang geführt werden, wobei beispielsweise ein Teil des Halbzeugs zwischen einzelnen Stiften umfangsseitig geführt ist.
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Um das umgeformte Halbzeug im Bereich seiner inkrementellen Umformung partiell auszuhärten, ist eine Initiatorquelle parallel zu den Stiften angeordnet. Über diese kann beispielsweise berührungslos ein Temperatureintrag in Bereiche des Halbzeugs erfolgen. Neben Strahlungsquellen, wie beispielsweise UV- oder IR-Licht, sowie einer gebündelten Lichtquelle kann der Eintrag auch durch ein temperiertes gasförmiges Medium erfolgen, beispielsweise in Form von Heißluft.
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Je nach Anforderung ist vorgesehen, dass zumindest einzelne Stifte der Matrix selbst als Initiatorquelle ausgeführt sind. Der in diesem Fall mittels Berührung erfolgende Temperatureintrag in das Halbzeug ist lokal stark begrenzt, wodurch eine sehr detaillierte Umformung des Halbzeugs erreicht werden kann.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Umformvorrichtung in einem Detailausschnitt einer ersten Ansicht sowie
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2 die Umformvorrichtung der 1 in einer perspektivischen Darstellungsweise.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Umformvorrichtung 1 in einem auf den Bereich der Umformung reduzierten Detailausschnitt. Die Umformvorrichtung 1 weist parallel zueinander ausgerichtete Stifte 2 auf, die gleichmäßig nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind.
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Die Stifte 2 sind zueinander beabstandet, wobei der Abstand hier im Beispiel jeweils 50% des Stiftdurchmessers beträgt. Grundsätzlich bestimmt der Abstand der einzelnen Stifte zueinander die mögliche Auflösung der inkrementellen Umformung, so dass ein möglichst geringer Abstand angestrebt wird. Die Stifte 2 sind am jeweils gleichen Ende mit Führungsschenkeln 3 gekoppelt, wobei die einzelnen Führungsschenkel 3 jeweils einen der Stifte 2 aufnehmen. Die Führungsschenkel 3 liegen umfangsseitig eng beieinander. Die Stifte 2 teilen sich in zwei zahlenmäßig gleiche Blöcke auf, die jeweils Stifteinheiten 4 bilden.
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Die einzelnen Stifte 2 sind über die jeweiligen Führungsschenkel 3 in Richtung ihrer Längsachse Z verschieblich angeordnet. Die so einzustellende Höhenlage jedes einzelnen der Stifte 2 ist hierbei unabhängig von der jeweiligen Höhenlage benachbarter Stifte 2 einstellbar. Die Stifteinheiten 4 sind jeweils unabhängig voneinander in eine durch die in Reihe angeordneten Stifte 2 vorgegebene Querrichtung X verschieblich. 1 zeigt hierbei zwei nebeneinander angeordnete Stifteinheiten 4, die sich spiegelsymmetrisch gegenüberstehen. Diese Stifteinheiten 4 bilden eine gemeinsame Obermatrix 5. Der Obermatrix 5 steht spiegelsymmetrisch eine Untermatrix 6 gegenüber, welche ebenfalls durch einzelne Stifteinheiten 4 gebildet ist. Die jeweiligen Höhenlagen der Stifte 2 der Obermatrix 5 ist hierbei gleich mit der jeweiligen Höhenlage der Stifte 2 der Untermatrix 6. Zwischen der Obermatrix 5 und der Untermatrix 6 ist ein Halbzeug 7 angeordnet, welches als Prepreg durch die einzelnen Stifte konturiert ist.
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Die Umformung des Halbzeugs 7 beginnt hierbei in einem Zentrum, welches zwischen zwei umfangsseitig der Stifte 2 benachbarten Stifteinheiten 4 liegt. Die mit dem Halbzeug 7 in Kontakt stehenden jeweiligen Enden der Stifte 2 weisen eine konvexe Abrundung auf.
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In 2 wird deutlich, dass die Umformvorrichtung 1 sowohl in der Obermatrix 5 als auch in der Untermatrix 6 jeweils hintereinander liegende Stifteinheiten 4 aufweist, welche sich in einer rechtwinklig zur Querrichtung X gelegenen Längsrichtung Y des Halbzeugs 7 parallel gegenüberstehen. Die so hintereinander liegenden Führungsschenkel 3 der Stifteinheiten 4 weisen im Bereich der Stifte 2 eine abgeknickte Ausgestaltung auf, wodurch die Führungsschenkel 3 der hintereinander liegenden Stifteinheiten 4 gegenüber den von ihnen getragenen Stiften 2 eine größere Beabstandung aufweisen.
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Während die einzelnen Stifte 2 über die Führungsschenkel 3 in Längsrichtung der Stifte 2 einzeln verschieblich sind, können die Stifte 2 als Stifteinheiten 4 sowohl in Querrichtung X als auch in Längsrichtung Y des Halbzeugs 7 verschoben werden. Durch die hintereinander angeordneten Stifteinheiten 4 ist jeweils ein Streifenabschnitt 8 des Halbzeugs 7 zwischen der Obermatrix 5 und der Untermatrix 6 angeordnet, entlang dem das Halbzeug 7 von seiner geometrischen Mitte aus zu seinen in Querrichtung X gelegenen Randbereichen hin umgeformt wird. Parallel hierzu wird in nicht näher dargestellter Weise das Halbzeug 7 im Bereich seiner Umformung durch eine lokale Initiatorquelle inkrementell ausgehärtet.
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In der Praxis wird das Halbzeug 7 mittels des vorgestellten Verfahrens durch die Umformvorrichtung 1 partiell umgeformt und ausgehärtet. Hierzu wird das Halbzeug 7 zunächst über einen nicht näher dargestellten Rahmen gleichmäßig gespannt. Die Anspannkraft des Halbzeugs 7 an dem Rahmen ist hierbei so gewählt, dass einzelne Fasern oder Faserbereiche des Halbzeugs 7 während des Umformvorgangs nachgezogen werden können. Das Halbzeug 7 ist hierbei partiell zwischen der Obermatrix 5 und der Untermatrix 6 der Umformvorrichtung 1 angeordnet
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Von dem geometrischen Mittelpunkt des Halbzeugs 7 aus beginnen die Stifteinheiten 4 beidseitig entlang des Streifenabschnitts 8, das Halbzeug 7 zu dessen in Querrichtung X gelegenen Randbereichen hin umzuformen. Die bereits umgeformten Bereiche werden direkt nach Umformung mittels eines lokalen Temperatureintrags ausgehärtet. Die jeweiligen Höhenlagen der Stifte 2 werden hierbei inkrementell auf das Halbzeug 7 abgebildet und durch die Initiatorquelle, beispielsweise durch einen Temperatureintrag fixiert. Sobald die Stifteinheiten 4 am Ende des zu konturierenden Bereichs des Streifenabschnitts 8 angekommen sind, werden diese wieder zur in Querrichtung X gelegenen Mitte des Halbzeugs 7 verfahren und beginnen, einen benachbarten Streifenabschnitt 8 des bereits konturierten Bereichs umzuformen.
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Parallel hierzu kann das Halbzeug 7 über den nicht näher dargestellten Rahmen zwischen der Umformvorrichtung 1 bewegt und räumlich ausgerichtet werden. Computertechnisch erstellte Modelle können hierbei direkt über eine entsprechende Ansteuerung der Stifteinheiten 4 sowie der Führungsschenkel 3 und somit der Stifte 2 auf ein Halbzeug 7 übertragen werden. Die Steuerung der Stifte 2 sowie das partielle Aushärten können über Algorithmen erfolgen, die jeweils auf die zu formende Bauteilgeometrie angepasst sind. Hierdurch wird eine optimierte Ausformung des Bauteils gewährleistet.
