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Die Erfindung betrifft einen Vorratsspeicher für Faserbündel-Spulen, der zur Anordnung in einer Pultrusionsvorrichtung für Faser-Kunststoff-Verbundbauteile oder -halbzeuge vorgesehen ist, und die Pultrusionsvorrichtung selbst.
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Mittels Pultrusion als kontinuierlichem Verfahren können automatisiert Bauteile oder Halbzeuge im Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt werden. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades lassen sich vergleichsweise große Stückzahlen mit einer hohen Produktionsgeschwindigkeit produzieren. In die Kunststoffmatrix, die etwa aus ungesättigten Polyestern, Vinylestern und Epoxidharzen bestehen kann, werden dabei als Verstärkungsmaterialien Fasern einbebettet, die in Faserbündeln (Rovings) vorliegen können, und der Verbund wird nach Einbettung pultrudiert.
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In der
EP 0 814 950 B1 wird eine Pultrusionsvorrichtung und ein Pultrusionsverfahren beschrieben. Dort sind die Faserbündel direkt in einem Vorratspeicher auf Faserbündel-Spulen angeordnet, mit dem sie verbunden sind und in dem sie auch verbleiben, wenn sie für das aktuell herzustellende Pultrudat nicht benötigt werden. Dadurch ist der Vorratsspeicher nachteilig sehr unübersichtlich und es müssen unnötig viele Faserbündel-Spulen vorgehalten werden, wodurch der Vorratsspeicher zudem sehr groß wird.
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Derartige ortsfest in die Pultrusionsvorrichtung eingebaute Faserbündel-Führungseinrichtungen erfordern, dass die Faserbündel beim Umrüsten der Pultrusionsvorrichtung jedes Mal nachteilig neu durchgefädelt werden müssen.
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Die Pultrusion wird bisher nur in der Großserienfertigung eingesetzt, da vor dem Produktionsbeginn eine sehr lange Rüstzeit steht, die bei einer Pultrusionsvorrichtung nach dem Stand der Technik bis zu zwei Tage betragen kann. Hierbei ist vor Allem das Laden des Vorratsspeichers mit Faserbündeln und das Fädeln der Faserbündel durch die Faserbündel-Führungseinrichtungen eine sehr zeitaufwändige und arbeitskraftintensive Tätigkeit.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Vorratsspeicher für Faserbündel-Spulen, der zur Verwendung in einer Pultrusionsvorrichtung geeignet ist, bereitzustellen, der die Rüstzeiten verringert, zum schnellen Austauschen von Faserbündel-Spulen geeignet ist und einen geringen Platzbedarf hat.
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Diese Aufgabe wird durch einen Vorratsspeicher für Faserbündel-Spulen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pultrusionsvorrichtung bereitzustellen, die sich einfach umrüsten lässt und zur Herstellung von Serien, auch von Kleinserien, geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Pultrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
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Weiterbildungen der Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Der erfindungsgemäße Vorratsspeicher für Faserbündel-Spulen ist gemäß einem ersten Aspekt mehrteilig ausgeführt und weist ein Grundgestell auf, auf dem zumindest ein Vorratsspeicher-Modul auswechselbar angeordnet ist. Das Vorratsspeicher-Modul besteht aus einem Spulengestell und mehreren Faserbündel-Spulen, die wiederum auswechselbar darauf angeordnet sind. Das Vorratsspeicher-Modul kann mit wenigen „Handgriffen” aus dem Vorratsspeicher entnommen werden, wodurch mehrere Faserbündel-Spulen bzw. ein Spulen-Satz schnell und einfach ausgewechselt werden können bzw. kann. Zudem spart ein derartiger modularer Vorratsspeicher Platz, da sich immer nur diejenigen Faserbündel-Spulen im Vorratsspeicher befinden, die auch verwendet werden.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pultrusionsvorrichtung weist einen solchen, vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorratsspeicher für Faserbündel-Spulen auf. Der modulare Vorratsspeicher ermöglicht es, die Pultrusionsvorrichtung schnell und einfach zur Herstellung verschiedener Pultrudate umzurüsten, da beispielsweise die für ein Pultrudat benötigten Faserbündel-Spulen vorteilhaft auf einem gemeinsamen Vorratsspeicher-Modul angeordnet sein können.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pultrusionsvorrichtung weist mindestens eine Faserbündel-Führungseinrichtung auf. Die Faserbündel-Führungseinrichtung besteht aus mehreren Lochplatten, die in Pultrusionsrichtung in Reihe angeordnet sind. Der Einsatz von Lochplatten ist beispielsweise Führungsrollen vorzuziehen, da die „Löcher” besser an die Form der Faserbündel angepasst werden können.
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In noch einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Lochplatten der Faserbündel-Führungseinrichtung in eine Montageanordnung überführt werden, wofür sie aus ihrer der Benutzungsanordnung entsprechenden Position entfernt werden können und horizontal und/oder vertikal verfahrbar sind. Die Lochplatten können dabei so zusammengeschoben werde, dass diese ein „Lochplattenpaket” bilden. Die Position der Faserbündel-Führungseinrichtung in Benutzungsanordnung kann etwa im Imprägnierbehälter, zwischen Vorratsspeicher und Imprägnierbehälter und/oder zwischen Imprägnierbehälter und beheizbarer Form liegen. Sind die Lochplatten zusammengeschoben, so sind die in den Lochplatten vorliegenden Durchtrittsöffnungen deckungsgleich oder zumindest durchlässig angeordnet, wodurch die Faserbündel beim Rüsten nicht durch die einzelnen Lochplatten gefädelt werden müssen sondern nur durch das eine „Lochplattenpaket”, was die Rüstzeit erheblich verringert. Gleiches gilt für Wartungsarbeiten: Sind die Lochplatten der Faserbündel-Führungseinrichtung zum „Lochplattenpaket” zusammengeschoben, so können Teile der Pultrusionsvorrichtung, vor allem auch der Imprägnierbehälter, einfach und gut zugänglich gewartet werden.
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Ferner ist es möglich, die Faserbündel-Führungseinrichtung im Montagezustand bis zum Vorratsspeicher zu verschieben und diese vorteilhaft lösbar an einer Seite des zumindest einen Vorratsspeicher-Moduls zu befestigen, wobei die Faserbündel hierbei durch die Faserbündel-Führungseinrichtung gefädelt bleiben können. Es ist somit möglich, dass jedem Vorratsspeicher-Modul eine eigene Faserbündel-Führungseinrichtung zugeordnet wird, die beim Umrüsten der Pultrusionsvorrichtung zusammen mit dem jeweiligen Vorratsspeicher-Modul aus dem Grundgestell entnommen wird. Soll die Herstellung von Pultrudaten mit auf einem entnommenen Vorratsspeicher-Modul befindlichen Faserbündel-Spulen wieder aufgenommen werden, so wird das entsprechende Vorratsspeicher-Modul zurück in das Grundgestell gesetzt und die Faserbündel-Führungseinrichtung an ihrer dem Benutzungszustand entsprechenden Position angebracht; das Durchfädeln der Faserbündel durch die Faserbündel-Führungseinrichtung erübrigt sich dadurch.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Lochplatten auch mehrteilig ausgeführt sein, wobei diese aus mindestens zwei Lochplattensegmenten bestehen. In einer Benutzungsanordnung sind Lochplattensegmente entlang zumindest einer Lochplatten-Verbindungsebene, die längs der Pultrusionsrichtung angeordnet ist, lösbar verbunden. Die jeweiligen Lochplatten sind in eine Montageanordnung überführbar, wobei die lösbare Verbindung der Lochplattensegmente gelöst wird.
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Eine Faserbündel-Führungseinrichtung, die Lochplatten aus Lochplattensegmenten aufweist, ist zudem beliebig modular erweiterbar, wodurch jederzeit die erforderliche Anzahl von Durchtrittsöffnungen für ein bestimmtes Pultrudat zur Verfügung gestellt werden kann, damit in je einer Durchtrittsöffnung nur ein Faserbündel geführt werden muss.
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Dies ist vorteilhaft gegenüber den bekannten Vorrichtungen, da erfindungsgemäß, anders als dort, eben nicht mehrere Faserbündel in einem Pfad geführt werden, so dass durch die verbesserte Führung das Harz-Tränkverhalten optimiert wird, was inhomogene Faservorspannung und auch zu starke Umlenkungen vermeidet.
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Die Komplexität des Fädelvorgangs beim Rüsten wird durch die mehrteilige Ausführungsform der Lochplatten ebenso reduziert, da zunächst eine relativ kleine Anzahl von Faserbündeln in jeweils ein Lochplattensegment gefädelt werden kann und dieses anschließend beispielsweise bei Seite gelegt werden kann, wodurch mehr Bewegungsfreiheit zum Einfädeln der restlichen Faserbündel zur Verfügung steht. Dies äußert sich in einer verringerten Fehleranfälligkeit beim Rüsten und in schnelleren Rüstzeiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass einem Vorratsspeicher-Modul jeweils mindestens ein Lochplattensegment zugeordnet ist. Das jeweilige Lochplattensegment kann in der Montageanordnung lösbar am Vorratsspeicher-Modul, bevorzugt an einer Seite des Spulengestells, befestigt werden und wird beim Umrüsten der Pultrusionsvorrichtung zusammen mit dem Vorratsspeicher-Modul aus dem Grundgestell entnommen, wobei die Faserbündel durch das jeweilige Lochplattensegment gefädelt bleiben. Dies ermöglicht auf einfache Art und Weise die Herstellung von Pultrudaten in verschiedenen Varianten, da beispielsweise die Eigenschaften zumindest eines Teils der dazu verwendeten Faserbündel durch den Austausch eines Vorratsspeicher-Moduls schnell und einfach angepasst werden können, was ein wichtiger Schlüssel zur Kleinserienfertigung ist.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigt:
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1 eine Seitenansicht einer Pultrusionsvorrichtung,
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2 eine Seitenansicht einer Faserbündel-Führungseinrichtung in Benutzungsanordnung gemäß des Details A aus 1,
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3 eine Seitenansicht einer Faserbündel-Führungseinrichtung in Montageanordnung gemäß des Details A aus 1.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Pultrusionsvorrichtung 1 mit einem erfindungsgemäßen modularen Vorratsspeicher 10 in einer Seitenansicht dargestellt. Es sind jeweils mehrere Faserbündel-Spulen 11 auswechselbar in einem Spulengestell 10' angeordnet: Damit wird ein Vorratsspeicher-Modul 12 gebildet. Das Vorratsspeicher-Modul 12 ist wiederum auswechselbar mit einem Grundgestell 10'' verbunden.
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Zusammen bilden diese den Vorratsspeicher 10. Dadurch ist der Vorratsspeicher 10 zum schnellen Auswechseln von Faserbündel-Spulen 11 geeignet, da mit einem „Handgriff” mehrere Faserbündel-Spulen 11 ausgewechselt werden können. Dies ermöglicht es, eine Pultrusionsvorrichtung 1 schnell und einfach zur Herstellung verschiedener Pultrudate umrüsten zu können, da beispielsweise die für ein Pultrudat benötigten Faserbündel-Spulen 11 auf gemeinsamen Spulengestellen 10' angeordnet sein können. Zudem spart ein derartiger modularer Vorratsspeicher 10 Platz, da sich immer nur diejenigen Faserbündel-Spulen 11 im Vorratsspeicher 10 befinden, die auch verwendet werden. Darüber hinaus ist ein Imprägnierbehälter 6 mit einem Fasereintrittsende 6' und einem Faseraustrittsende 6'' dargestellt, wobei dazwischen eine Faserbündel-Führungseinrichtung angeordnet ist, durch die Faserbündel 7 geführt werden.
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Der stricheliert dargestellte Kreis in 1 zeigt jeweils eine Detailansicht dieses Bereichs der Pultrusionsvorrichtung, die in 2 und 3 dargestellt ist.
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In 2 ist das Detail A aus 1 dargestellt, wobei es sich um eine Seitenansicht der Faserbündel-Führungseinrichtung 2 in der Benutzungsanordnung handelt. Die Faserbündel 7 werden durch eine Faserbündel-Führungseinrichtung 2 zum Fasereintrittsende 6' des Imprägnierbehälters 6 geführt und von dort von einer weiteren Faserbündel-Führungseinrichtung 2 durch den Imprägnierbehälter 6 hindurch. Die Fasern treten an einem Faseraustrittsende 6'' aus dem Imprägnierbehälter 6 aus und werden erneut durch eine Faserbündel-Führungseinrichtung 2 geführt. Die dargestellte Faserbündel-Führungseinrichtung 2 weist mehrere Lochplatten 3 auf, durch die die Faserbündel 7 gefädelt sind. Es treten sowohl am Eintritt 6' in den Imprägnierbehälter 6 als auch am Austritt 6'' aus dem Imprägnierbehälter 6 vergleichsweise starke Umlenkungen der Faserbündel 7 auf, wobei es vorteilhaft ist, wenn durch je eine Durchtrittsöffnung in den Lochplatten 3 nur genau ein Faserbündel 7 geführt wird. Soll nun der Imprägnierbehälter 6 gewartet werden, das Imprägnierharz ausgetauscht werden oder die Pultrusionsvorrichtung umgerüstet werden, so ist die Faserbündel-Führungseinrichtung 2 in eine Montageanordnung überführbar.
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Die Montageanordnung der Faserbündel-Führungseinrichtung 2 ist in 2 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Lochplatten 3, die in Benutzungsanordnung sowohl im als auch am Imprägnierbehälter 6 lösbar befestigt sind, sind vertikal und/oder horizontal verfahrbar, wodurch diese zu einem „Lochplattenpaket” 3 zusammenschiebbar sind. Die Faserbündel 7 bleiben auch in der Montageanordnung durch die Lochplatten 3 gefädelt, wodurch ein gegenseitiges Verhaken der Faserbündel nahezu ausgeschlossen werden kann. Beim Rüsten ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die Lochplatten 3 zum „Lochplattenpaket” 3 zusammengeschoben werden, da dann nur durch das eine „Lochplattenpaket” 3 gefädelt werden muss und nicht durch mehrere einzelne Lochplatten 3. Die Positionen der Lochplatten 3 in Benutzungsanordnung sind „gestrichelt” dargestellt.
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Nicht figurativ dargestellt ist, dass das „Lochplattenpaket” in Montageanordnung am Vorratsspeicher-Modul 12, bevorzugt an einer Seite des Spulengestells, lösbar befestigt werden kann, was vorteilhaft ist, da die Faserbündel 7 dadurch im Montagezustand „geordnet” am Vorratsspeicher-Modul 12 hängen und zum Rüsten nicht mehr durch die Lochplatten 3 der Faserbündel-Führungseinrichtungen 2 gefädelt werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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