DE102011002906A1 - Shaping core used for draping unidirectional unbent fiber layers for producing continuous fiber reinforced component, has flexible soft strips whose bending curvatures are extended along concentric direction - Google Patents

Shaping core used for draping unidirectional unbent fiber layers for producing continuous fiber reinforced component, has flexible soft strips whose bending curvatures are extended along concentric direction Download PDF

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Abstract

The shaping core (1) drapes the unidirectional unbent fiber layers (3) as a package of superimposed fiber layers. Flexible soft strips are provided in a bending direction perpendicular to the package of superimposed fiber layers, while contacting over the entire surface of the fiber layer package. The strips are decoupled such that a mutual displacement is possible. The bending curvatures of strips are extended along concentric direction. The strips are made of resilient metal such as steel or aluminum, and plastic. An independent claim is included for method for draping unidirectional unbent fiber layers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Umformkern zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten, in dem der erfindungsgemäße Umformkern zur Anwendung kommt. Der Vorteil des Umformkerns und des Verfahrens besteht in einer faltenfreien Drapierung dieser unidirektionalen 0°-Faserschichten, insbesondere von vorimprägnierten Endlosfasern, den sogenannten Prepregs.The invention relates to a forming mandrel for draping unidirectional 0 ° fiber layers. Furthermore, the invention relates to a corresponding method for draping unidirectional 0 ° fiber layers, in which the forming core according to the invention is used. The advantage of the forming core and of the method consists in a wrinkle-free draping of these unidirectional 0 ° fiber layers, in particular of pre-impregnated continuous fibers, the so-called prepregs.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Preformen von 0°-Faserschichten für die Herstellung von Bauteilen aus endlosfaserverstärkten Faserverbunden mit nicht-axialem Faserverlauf, zum Beispiel der Bauteilkontur folgend und/oder beanspruchungsgerecht. Bekannt sind dabei bisher Verfahren zum Umformen von Faserlagen, deren Faserwinkel nicht-tangential zur Biegelinie stehen (→ 0° ≤ φ ≤ 180°), durch Spreizen auf elastischen Formkernen. So beschreibt die WO 2009/115734 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung eines gebogenen Abschnitts aus Verbundmaterial. Der resultierende Abschnitt wird aus mindestens einem, sich entlang einer Längsachse erstreckenden Verbundband hergestellt. Das Verbundband wird gebildet durch Schichtung von mindestens zwei Lagen von unidirektionalen Verstärkungsfasern, die definiert ausgerichtet sind. Das Band wird über eine Spannvorrichtung drapiert, die eine im Wesentlichen länglich planare oder hauptsächlich planare Anlegeoberfläche mit einer bestimmten Form aufweist, welche dem gewünschten Bereich entspricht und sich über eine Referenzlinie erstreckt. Das Band wird schrittweise angelegt und gleichzeitig entlang der Referenzlinie deformiert, so dass in den Teilen, die einem Krümmungsradius verschieden von ∞ aufweisen, die Fasern in der Anlegeebene der Krümmung folgend auffächern.The field of application of the invention is the preforming of 0 ° fiber layers for the production of components from continuous fiber-reinforced fiber composites with non-axial fiber progression, for example, following the component contour and / or stress. Hitherto, methods for shaping fiber layers whose fiber angles are non-tangential to the bending line (→ 0 ° ≦ φ ≦ 180 °) have been known by spreading on elastic cores. That's how it describes WO 2009/115734 A2 a method and apparatus for producing a bent portion of composite material. The resulting section is made from at least one composite band extending along a longitudinal axis. The composite tape is formed by laminating at least two layers of unidirectional reinforcing fibers that are aligned in a defined manner. The tape is draped over a jig having a substantially oblong planar or mainly planar landing surface with a particular shape corresponding to the desired area and extending over a reference line. The tape is applied stepwise and simultaneously deformed along the reference line so that in the parts having a radius of curvature other than ∞, the fibers in the application plane fan out following the curve.

Die US 7,513,769 B2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Bildung von länglichen Verbundbauteilen mit einer gewünschten Querschnittsgeometrie, die quer zur Länge des Bauteils ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann eine Basis umfassen, auf der ein wesentlich verlängerter Dorn angebracht ist. Eine oder mehrere Rollen, die konfiguriert sind, zumindest teilweise komplementär den Dorn zu erfassen, sind derart ausgebildet, zumindest teilweise eine oder mehrere Lagen des Verbundwerkstoffes auf den. Dorn zu drücken. Der Dorn kann auf einem Drehtisch angeordnet und mit einer gekrümmten länglichen Geometrie ausgebildet sein, um zumindest teilweise gekrümmte oder bogenförmig längliche Verbundbauteile zu bilden. Die genannte Vorrichtung soll die Bildung von länglichen Bauteilen aus harzimprägnierten Materialien unter Halten der Materialien in einem im Wesentlichen nicht ausgehärteten Zustand ermöglichen. Die gebildeten Bauteile können dann mit einer Haut oder einem anderen Verbundmaterial ausgehärtet werden.The US 7,513,769 B2 describes a method and apparatus for forming elongated composite members having a desired cross-sectional geometry formed across the length of the component. The device may comprise a base on which a substantially elongated mandrel is mounted. One or more rollers configured to engage at least partially complementary to the mandrel are configured to at least partially position one or more layers of the composite onto the mandrel. To press the thorn. The mandrel may be disposed on a turntable and formed with a curved elongate geometry to form at least partially curved or arcuately elongated composite components. Said device is intended to enable the formation of elongate components from resin impregnated materials while maintaining the materials in a substantially uncured state. The formed components can then be cured with a skin or other composite material.

Der Nachteil der beiden oben genannten Verfahren und Vorrichtungen besteht darin, dass 0°-Faserlagen nicht faserparallel gespreizt beziehungsweise faltenfrei gestaucht werden können. Eine weitere Möglichkeit für das Preformen von 0°-Faserschichten besteht in der definierten, parallel zur „Biegelinie” verlaufenden Ablage von Faserlagen mittels Faserauflegevorrichtungen, dem sogenannten Automatic Fiber Placement in einer CNC-Anlage (CNC = Computerized Numerical Control). Beim Automatic Fiber Placement liegt der Nachteil darin, dass dies ein sehr aufwendiges, teures und zeitintensives Verfahren ist, was durch die Notwendigkeit einer parallelen Ablage von sogenannten Tows, das sind Faserseile mit einer typischen Breite von b = 6,35 mm, bedingt ist.The disadvantage of the two above-mentioned methods and devices is that 0 ° fiber layers can not be spread apart in a fiber-parallel manner or wrinkle-free can be compressed. Another possibility for the preforming of 0 ° fiber layers consists in the defined, parallel to the "bending line" extending filing of fiber layers by means of fiber laying devices, the so-called automatic fiber placement in a CNC system (CNC = Computerized Numerical Control). The disadvantage of Automatic Fiber Placement is that it is a very time-consuming, expensive and time-consuming process, due to the need for a parallel deposit of so-called tows, which are fiber ropes with a typical width of b = 6.35 mm.

Schließlich besteht eine weitere Variante für das Preformen von Faserschichten in in dem Kraftfluss- beziehungsweise beanspruchungsgerechten Ablegen und Vernähen trockener Fasern auf einem dünnen Trägermaterial, das ein Gewebe, ein Gewirke oder Vlies sein kann, zu einem Preformling für Injektionstechnologien, so wie es bei Verstärkungsstrukturen der Fall ist, die von der Firma Hightex GmbH hergestellt werden. Nachteilig ist, dass mit einem solchen Verfahren die Verarbeitung von Prepregs nicht möglich ist. Prepregs sind Halbzeuge aus vorimprägnierten Faserschichten, die bereits in einer ungehärteten Kunststoffmatrix getränkt sind.Finally, another variant for the preforming of fiber layers in laying down and sewing dry fibers on a thin carrier material, which may be a woven fabric, a knitted fabric or fleece, into a preform for injection technologies, as with reinforcing structures of the Case is that produced by the company Hightex GmbH. The disadvantage is that with such a method, the processing of prepregs is not possible. Prepregs are semi-finished products made of preimpregnated fiber layers, which are already impregnated in an uncured plastic matrix.

Die DE 40 02 087 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablegen von unidirektionalen vorimprägnierten Faserbändern auf doppelt gekrümmten Körpern oder Flächen. In der Vorrichtung sind im Wesentlichen eine Spenderrolle für das Faserband, zwei Durchlaufrollen, eine Scherungsrolle und eine mit dieser zusammenarbeitende Formgebungsrolle, eine Führungsrolle sowie eine Andruckrolle zum Andrücken des Faserbandes auf die Fläche vorgesehen. Durch Unterteilung der Scherungsrolle in eine Anzahl von drehbaren Rollensegmenten und durch die Möglichkeit, die Formgebungsrolle in jede gewünschte Kontur zu bringen, soll eine variable Lauflänge der Fasern über die Breite des Faserbandes und eine glatte Auflage des Faserbandes auf jeder doppelt gekrümmten Fläche ohne Falten und Wellen erzielt werden. Diese Vorrichtung ist als Modul an einer automatischen Bandlegermaschine für die Herstellung großer Serien vorgesehen. Als Lösung für kleinere Serien eignet sich diese Lösung schon aufgrund der anfallenden Maschinenkosten nicht.The DE 40 02 087 A1 describes a method and apparatus for depositing unidirectional preimpregnated fiber ribbons on double curved bodies or surfaces. In the apparatus, there are substantially provided a donor roll for the sliver, two pass rolls, a shear roll and a forming roll cooperating therewith, a guide roll and a pinch roller for pressing the sliver onto the surface. By dividing the shear roll into a number of rotatable roll segments, and by allowing the forming roll to be contoured to any desired shape, a variable run length of the fibers across the width of the sliver and a smooth overlay of the sliver on each doubly curved surface without wrinkles and waves be achieved. This device is intended as a module on an automatic banding machine for the production of large series. As a solution for smaller series, this solution is not suitable because of the resulting machine costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten bereitzustellen, bei denen. die Fasern einer zu verarbeitenden Faserlage so gestützt werden, dass sie nicht gestaucht werden können. insbesondere sollen sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren hinsichtlich der Kosten günstig sein. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen des Weiteren eine Verarbeitung von Prepregs ermöglichen.The invention has for its object to provide an apparatus and a method for draping unidirectional 0 ° fiber layers, in which. the fibers of a fiber layer to be processed are supported so that they do not can be upset. In particular, both the device and the method should be favorable in terms of cost. The apparatus and method are further intended to enable processing of prepregs.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Umformkern zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten, der als Paket von mehreren übereinanderliegenden, sich vollflächig kontaktierenden, biegeweichen Streifen ausgebildet ist, die zur vorgesehenen Biegerichtung senkrecht stehen. Erfindungsgemäß sind die biegeweichen Streifen untereinander schubentkoppelt, so dass ein gegenseitiges Verschieben aufeinander möglich ist, wobei bei einer Biegung des Umformkerns die Krümmungen aller Streifen konzentrisch verlaufen.The solution to this problem consists in a Umformkern for draping unidirectional 0 ° fiber layers, which is designed as a package of several superimposed, full-surface contacting, flexible strips that are perpendicular to the intended bending direction. According to the bending soft strips are mutually shear decoupled, so that mutual displacement is possible on each other, wherein at a bend of the Umformkerns the curvatures of all strips are concentric.

Gemäß der Konzeption der Erfindung ist der Umformkern auf diese Weise mit einer der Faserlage äquivalenten Verzerrungskinematik ausgestattet. Dies wird insbesondere durch das Paket schubentkoppelter, biegeweicher, zur Biegerichtung senkrecht stehender Streifen realisiert, wobei beim Biegevorgang eine Schubverzerrung des Streifenpaketes auftritt, die mit der Schubverzerrung beim Biegen eines Paperback-Buches vergleichbar ist. Wichtig ist dabei, dass sich die benachbarten Streifen vollflächig berühren, gleichzeitig aber ein gegenseitiges Verschieben aufeinander erlauben.According to the concept of the invention, the forming core is thus equipped with a fiber kinematically equivalent distortion kinematics. This is realized in particular by the package shear decoupled, bending soft, perpendicular to the bending direction stripes, wherein the bending process, a shear distortion of the strip package occurs, which is comparable to the shear distortion when bending a paperback book. It is important that the adjacent strips touch the entire surface, but at the same time allow each other to move towards each other.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist als Streifenmaterial ein elastischer Metallwerkstoff, wie Stahl oder Aluminium, vorgesehen. Alternativ kann auch ein elastischer Kunststoff verwendet werden, wobei hier die Kunststoffe Teflon (PTFE), Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) bevorzugt sind.In one embodiment of the invention, an elastic metal material, such as steel or aluminum, is provided as strip material. Alternatively, an elastic plastic can be used, in which case the plastics Teflon (PTFE), polyethylene (PE) or polypropylene (PP) are preferred.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten, bei dem die folgenden, nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte a) bis c) durchgeführt werden:

  • a) Auflegen einer gestreckten Faserlage von unidirektionalen Faserschichten auf auf einem erfindungsgemäßen Umformkern, der in allen oben genannten Ausführungen vorliegen kann, und Andrücken der Faserlage an den Umformkern, wobei der Faserverlauf parallel zu den Streifen ausgerichtet wird;
  • b) Umformen des Umformkerns mit der Faserlage, wobei aus der gestreckten Faserlage eine Preform entsteht; und
  • c) Abnehmen der aus der Faserlage erzeugten Preform und Laminieren im Härtewerkzeug.
Another aspect of the invention relates to a method for draping unidirectional 0 ° fiber layers, in which the following, consecutively proceeding process steps a) to c) are carried out:
  • a) applying a stretched fiber layer of unidirectional fiber layers on a Umformkern invention, which may be present in all the above embodiments, and pressing the fiber layer to the core, wherein the fiber profile is aligned parallel to the strip;
  • b) forming the Umformkerns with the fiber layer, wherein the preform is formed from the stretched fiber layer; and
  • c) removing the preform produced from the fiber layer and laminating in the hardening tool.

Vorzugsweise erfolgt in Verfahrensschritt b) das Umformen des Umformkerns mit der Faserlage entlang einer Biegeschablone. Alternativ kann der Umformprozess in Verfahrensschritt b) auch ohne Biegeschablone dadurch realisiert werden, dass der Umformkern an diskreten Stützpunkten mit Hilfe mehrerer gesteuerter Antriebe angesteuert und somit verformt wird und dadurch eine frei programmierbare Kurve beziehungsweise Form generiert wird. Insbesondere können zu diesem Zweck CNC-gesteuerte Linearachsenantriebe verwendet werden.Preferably, in method step b), the forming core is reshaped with the fiber layer along a bending template. Alternatively, the forming process in method step b) can also be realized without a bending template in that the converter core is actuated and thus deformed at discrete interpolation points with the aid of a plurality of controlled drives, thereby generating a freely programmable curve or shape. In particular, CNC-controlled linear axle drives can be used for this purpose.

Der Krümmungsradius der benachbarten Streifen des Umformkerns erhöht beziehungsweise reduziert sich durch die erfindungsgemäße Anordnung jeweils um die Streifendicke. Somit verlaufen die Krümmungen aller Streifen konzentrisch. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt das Umformen von unidirektionalen 0°-Faserlagen durch Verzerrung des textilen Flächengebildes in der Fläche. Bei dem Verfahren wird die Faserlage während des Umformvorgangs aufgenommen und dabei so gestützt, dass die Fasern nicht gestaucht werden. Es wird auf diese Weise durch gezielte Schubverzerrung zwischen den Fasern eine kinematisch „saubere” Umformung erreicht. Auf diese Weise erfolgt eine faltenfreie Drapierung der unidirektionalen 0°-Faserschichten. Als weiterer Vorteil ergibt sich ein Potential für Materialeinsparung durch eine Kraftfluss- und damit werkstoffgerechte Faserarchitektur, was einen höheren Faserwirkungsgrad bedingt. Nicht zuletzt ist durch das erfindungsgemäße Verfahren ein energie- und kosteneffizienter Umformprozess möglich. Daher kann auf den Einsatz von teuren Fiber-Placement-Anlagen verzichtet werden.The radius of curvature of the adjacent strips of the Umformkerns increased or reduced by the inventive arrangement in each case by the strip thickness. Thus, the curvatures of all strips are concentric. The inventive method reshapes unidirectional 0 ° fiber layers by distortion of the textile fabric in the area. In the process, the fiber layer is taken up during the forming process and thereby supported so that the fibers are not compressed. It is achieved in this way by targeted shear distortion between the fibers a kinematically "clean" deformation. In this way, a wrinkle-free draping of the unidirectional 0 ° fiber layers takes place. As a further advantage, there is a potential for material savings through a Kraftfluss- and thus material-appropriate fiber architecture, which causes a higher fiber efficiency. Not least, an energy and cost-efficient forming process is possible by the inventive method. Therefore, the use of expensive fiber placement equipment can be dispensed with.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor der Durchführung von Verfahrensschritt a), dem Auflegen der gestreckten Faserlage auf dem Umformkern, der Umformkern in einem Verfahrensschritt a0) vorgewärmt. Für die Umformung von Prepregs kann bei Bedarf der Umformkern oder alternativ nur die Prepreglage beheizt werden, um den Matrixwerkstoff zu erweichen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, prior to carrying out method step a), placing the stretched fiber layer on the forming core, the forming core is preheated in a method step a 0 ). If necessary, the forming core or alternatively only the prepreg layer can be heated to soften the matrix material for the forming of prepregs.

In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt nach dem Auflegen der gestreckten Faserlage auf dem Umformkern in einem weiteren Verfahrensschritt a1) zusätzlich ein faserparalleles Abwickeln der Faserlage zur Erzeugung einfachgekrümmter Profilquerschnitte.In a further development of the method, after laying the stretched fiber layer on the forming core in a further method step a 1 ), a fiber-parallel unwinding of the fiber layer is additionally effected in order to produce single-curved profile cross sections.

Vorzugsweise erfolgt nach Verfahrensschritt b) als Zwischenschritt b1) ein Abkühlen der Preform.Preferably, after step b) as an intermediate step b 1 ) cooling of the preform.

Als einfachgekrümmte Profilquerschnitte können insbesondere L-, Z- oder U-Querschnitte vorgesehen sein.As a simple curved profile cross-sections in particular L, Z or U-sections may be provided.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: eine schematische Darstellung des Verhaltens der Streifen im Umformkern beim Biegevorgang; 1 : a schematic representation of the behavior of the strips in the core during the bending process;

2: eine schematische Darstellung des Umformkerns mit der Faserlage vor und nach der Verzerrung und 2 : a schematic representation of the Umformkerns with the fiber layer before and after the distortion and

3: eine schematische Darstellung von der Herstellung eines L-förmigen Preformlings. 3 : A schematic representation of the production of an L-shaped preform.

Das für die Nachbildung der Verzerrungskinematik erfindungsgemäße Streifenpaket besteht aus biegeweichen, untereinander schubentkoppelten Streifen. Als Material kommen verschiedene elastische Metalle oder Kunststoffe in Frage – zum Beispiel Stahl, Aluminium, Teflon (PTFE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und ähnliche. Für die Umformung. von Prepregs kann bei Bedarf der Umformkern oder alternativ nur die Prepreglage beheizt werden, um den Matrixwerkstoff zu erweichen.The strip package according to the invention for simulating the distortion kinematics consists of flexurally soft, mutually decoupled strips. The material used is various elastic metals or plastics - for example steel, aluminum, Teflon (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP) and the like. For the forming. If necessary, the forming core or alternatively only the prepreg layer can be heated by prepregs in order to soften the matrix material.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Umformkern 1 mit biegeweichen, untereinander schubentkoppelten Streifen 2 und deren Verhalten beim Biegevorgang. Der Umformkern 1 besitzt dabei eine einer zu verarbeitenden Faserlage äquivalente Verzerrungskinematik. Dies wird durch das Paket entkoppelter (Schubentkopplung), biegeweicher, zur Biegerichtung senkrecht stehender Streifen 2 realisiert. Auf diese Weise erfolgt eine Schubverzerrung wie beim Biegen eines Paperback-Buches. Dabei berühren sich die benachbarten Streifen 2 vollflächig, erlauben aber ein gegenseitiges Verschieben aufeinander. Der Krümmungsradius R benachbarter Streifen 2 erhöht beziehungsweise reduziert sich durch die erfindungsgemäße Anordnung jeweils um die Streifendicke t. Auf diese Weise verlaufen die Krümmungen aller Streifen 2 (Anzahl i) des Umformkerns 1 konzentrisch.The 1 shows a schematic representation of a section of a Umformkern 1 with flexible, mutually sheared decoupled strips 2 and their behavior during the bending process. The transformer core 1 has a distortion kinematics equivalent to a fiber layer to be processed. This is decoupled by the package (decoupling), soft bending, perpendicular to the bending direction stripes 2 realized. In this way, a shear distortion occurs as in bending a paperback book. The neighboring strips touch each other 2 over the entire surface, but allow each other to move towards each other. The radius of curvature R of adjacent strips 2 increases or reduces by the arrangement according to the invention in each case by the strip thickness t. In this way, the curvatures of all strips run 2 (Number i) of the Umformkerns 1 concentric.

Die folgenden Figuren 2 und 3 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele zur Herstellung eines gekrümmten, ebenen beziehungsweise L-förmigen Preformlings 5 mit konturfolgendem Faserverlauf.The following figures 2 and 3 each show embodiments for producing a curved, planar or L-shaped preform 5 with contour following fiber course.

Dabei zeigt die 2 eine schematische Darstellung des Umformkerns 1 mit einer Faserlage 3 vor und nach einer Verzerrung durch einen Umformvorgang, der an einer Biegeschablone 4 erfolgt. Die 2, Abbildung A, zeigt den Umformkern 1 mit der Faserlage 3 in gestreckter Form. Die Abbildung B in 2 stellt den Umformkern 1 mit einer aufgelegten 0°-Faserlage 3 dar.It shows the 2 a schematic representation of the Umformkerns 1 with a fiber layer 3 before and after a distortion caused by a forming process on a bending template 4 he follows. The 2 , Figure A, shows the core 1 with the fiber layer 3 in stretched form. The figure B in 2 represents the transformer core 1 with an applied 0 ° -fiber layer 3 represents.

Schließlich stellt die 2 in Abbildung C den Umformkern 1 mit schubverzerrter 0° Faserlage 3 dar.Finally, the 2 in Figure C the core 1 with shear-distorted 0 ° fiber layer 3 represents.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung von der Herstellung eines L-förmigen Preformlings 5. Der Umformvorgang erfolgt entlang einer Biegeschablone 4. Der folgende Fertigungsablauf ist vorgesehen:

a0
gegebenenfalls Vorwärmen des Umformkerns 1;
a
Auflegen der gestreckten Faserlage 3 auf den gestreckten Umformkern 1 und Andrücken, beispielsweise von Hand, durch Vakuum oder Ähnliches;
a1
faserparalleles Abwickeln der Faserlage 3 zur Erzeugung eines L-Profilquerschnitts;
b
Umformen entlang einer Biegeschablone 4 und
c
Abnehmen der so erzeugten Preform 5 und Laminieren im Härtewerkzeug.
The 3 shows a schematic representation of the production of an L-shaped preform 5 , The forming process takes place along a bending template 4 , The following production process is planned:
a 0
optionally preheating the Umformkerns 1 ;
a
Placing the stretched fiber layer 3 on the stretched core 1 and pressing, for example, by hand, by vacuum or the like;
a 1
fiber-parallel unwinding of the fiber layer 3 for generating an L-profile cross-section;
b
Forming along a bending template 4 and
c
Removal of the preform thus produced 5 and laminating in the hardening tool.

Die 3 zeigt in Abbildung A zunächst den Umformkern 1 mit abgewickeltem L-Profil. In der Abbildung B der 3 wird das gestreckte L-Profil der Faserlage 3 vor der Umformung schematisch dargestellt. Die 3 zeigt in Abbildung C das umgeformte L-Profil der Faserlage 3 und in Abbildung D schließlich den L-Profil-Preformling 5.The 3 shows in Figure A first the Umformkern 1 with unwound L-profile. In Figure B the 3 becomes the stretched L-profile of the fiber layer 3 shown schematically before forming. The 3 Figure C shows the deformed L-profile of the fiber layer 3 and in Figure D, finally, the L-profile preform 5 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
UmformkernUmformkern
22
Streifenstrip
33
Faserlagefiber layer
44
Biegeschablonebending template
55
Preformling, PreformPreforming, preform
RR
Radius, KrümmungsradiusRadius, radius of curvature
tt
Streifendicke Anzahl der StreifenStrip thickness Number of strips

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Umformkern (1) zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten, der als Paket von mehreren übereinanderliegenden, sich vollflächig kontaktierenden, biegeweichen Streifen (2) ausgebildet ist, die zur vorgesehenen Biegerichtung senkrecht stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeweichen Streifen (2) untereinander schubentkoppelt sind, so dass ein gegenseitiges Verschieben aufeinander möglich ist, wobei bei einer Biegung des Umformkerns (1) die Krümmungen aller Streifen (2) konzentrisch verlaufen.Transformer core ( 1 ) for the draping of unidirectional 0 ° -fiber layers, which as a package of several superimposed, completely contacting, flexible strips ( 2 ) is formed, which are perpendicular to the intended bending direction, characterized in that the flexible strips ( 2 ) are thrust-decoupled with each other, so that a mutual displacement is possible on each other, wherein at a bend of the Umformkerns ( 1 ) the curvatures of all strips ( 2 ) run concentrically. Umformkern (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Streifenmaterial ein elastischer Metallwerkstoff oder Kunststoff vorgesehen ist.Transformer core ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the strip material is an elastic metal material or plastic. Umformkern (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elastischer Metallwerkstoff Stahl oder Aluminium vorgesehen ist.Transformer core ( 1 ) according to claim 2, characterized in that it is provided as an elastic metal material steel or aluminum. Umformkern (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elastischer Kunststoff Teflon (PTFE), Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) vorgesehen ist.Transformer core ( 1 ) according to claim 2, characterized in that as elastic plastic Teflon (PTFE), polyethylene (PE) or polypropylene (PP) is provided. Verfahren zur Drapierung unidirektionaler 0°-Faserschichten, bei dem die folgenden, nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte a) bis c) durchgeführt werden: a) Auflegen einer gestreckten Faserlage (3) von unidirektionalen 0°-Faserschichten auf dem Umformkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und Andrücken der Faserlage (3) an den Umformkern (1), wobei der Faserverlauf parallel zu den Streifen. (2) ausgerichtet wird; b) Umformen des Umformkerns (1) mit der Faserlage (3), wobei aus der gestreckten Faserlage (3) eine Preform (5) entsteht; und c) Abnehmen der aus der Faserlage (3) erzeugten Preform (5) und Laminieren im Härtewerkzeug.Process for the draping of unidirectional 0 ° fiber layers, in which the following successive process steps a) to c) are carried out: a) application of a stretched fiber layer ( 3 ) of unidirectional 0 ° fiber layers on the core ( 1 ) according to one of claims 1 to 4 and pressing the fiber layer ( 3 ) to the core ( 1 ), whereby the fiber course parallel to the strips. ( 2 ) is aligned; b) forming the Umformkerns ( 1 ) with the fiber layer ( 3 ), wherein from the stretched fiber layer ( 3 ) a preform ( 5 ) arises; and c) removing the fiber layer ( 3 ) produced preform ( 5 ) and laminating in the hardening tool. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Umformkerns (1) mit der Faserlage (3) entlang einer Biegeschablone (4) erfolgt.A method according to claim 5, characterized in that the forming of the Umformkerns ( 1 ) with the fiber layer ( 3 ) along a bending template ( 4 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Umformkerns (1) mit der Faserlage (3) erfolgt, indem der Umformkern (1) an diskreten Stützpunkten mit Hilfe mehrerer gesteuerter Antriebe angesteuert und somit verformt, wird und auf diese Weise eine frei programmierbare Form generiert wird.A method according to claim 5, characterized in that the forming of the Umformkerns ( 1 ) with the fiber layer ( 3 ) takes place by the Umformkern ( 1 ) is controlled at discrete points using a plurality of controlled drives and thus deformed, and in this way a freely programmable form is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflegen der gestreckten Faserlage (3) auf dem Umformkern (1) in einem Verfahrensschritt a0) der Umformkern (1) vorgewärmt wird.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that before laying the stretched fiber layer ( 3 ) on the core ( 1 ) in a method step a 0 ) the conversion core ( 1 ) is preheated. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Umformung von Prepregs bei Bedarf der Umformkern (1) oder nur die Prepreglage beheizt wird, um den Matrixwerkstoff zu erweichen.Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that for the forming of prepregs, if necessary, the forming core ( 1 ) or only the prepreg layer is heated to soften the matrix material. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auflegen der gestreckten Faserlage (3) auf dem Umformkern (1) in einem weiteren Verfahrensschritt a1) ein faserparalleles Abwickeln der Faserlage (3) zur Erzeugung einfachgekrümmter Profilquerschnitte erfolgt.Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that after placing the stretched fiber layer ( 3 ) on the core ( 1 ) in a further method step a 1 ) a fiber-parallel unwinding of the fiber layer ( 3 ) to produce single curved profile cross sections.
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