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Die Erfindung betrifft einen Drapierprüfstand gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Drapieren und Prüfen der Drapierung eines textilen Materials gemäß Anspruch 7.
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Drapierprüfstände und entsprechende Verfahren sind bekannt. Typischerweise weist ein Drapierprüfstand zum Drapieren eines textilen Materials eine Aufnahmevorrichtung auf, in oder an der das zu drapierende textile Material aufgenommen wird. Es ist ein Drapierkörper mit einer vorherbestimmten Geometrie vorgesehen, auf dem zumindest bereichsweise das textile Material drapiert werden soll. Dabei sind die Aufnahmevorrichtung und der Drapierkörper relativ zueinander entlang einer ersten Achse verlagerbar, wobei das textile Material zumindest bereichsweise auf dem Drapierkörper drapiert wird, wenn dieser relativ zu der Aufnahmevorrichtung entlang der Achse verlagert wird. Ein solcher Drapierprüfstand wird in der Praxis insbesondere zu Untersuchung kritischer Verformungsphänomene textiler Halbzeuge eingesetzt, die zur Herstellung von faserverstärkten Materialien, wie beispielsweise faserverstärktem Kunststoff, verwendet werden. Die Herstellung solcher faserverstärkten Materialien erfolgt so, dass zunächst ein Faserhalbzeug, welches beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern umfasst und typischerweise als Gewebe oder Gelege ausgebildet ist, als Vorform oder Preform drapiert und anschließend mit einem matrixbildenden Kunststoff, beispielsweise einem Harz, imprägniert und konsolidiert wird. Dabei kann es bei der Herstellung der Vorform, dem sogenannten Preforming, also dem formgerechten Drapieren des Faserhalbzeugs in der Form des herzustellenden Bauteils, zu kritischen Verformungsphänomenen kommen, die beispielsweise Faltenwurf aufgrund zu starker Scherung bei Geweben beziehungsweise Faserverschiebungen bei Gelegen umfassen. Solche Verformungen führen tendenziell zur Schwächung der letztlich hergestellten Bauteile. Daher ist es nötig, kritische Verformungsphänomene möglichst genau zu verstehen beziehungsweise vorhersagen zu können. Dies ist insbesondere in Hinblick auf die Faserhalbzeugen inhärente Anisotropie und die damit verbundene Komplexität von deren Verarbeitbarkeit wichtig. Drapierprüfstände und Verfahren zum Drapieren und Prüfen der Drapierung eines textilen Materials oder Faserhalbzeugs sind daher vorgesehen, um möglichst detaillierte Informationen über kritische Verformungsphänomene eines textilen Materials beziehungsweise Faserhalbzeugs zu erhalten.
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Nachteilig bei bekannten Drapierprüfständen ist, dass diese einen bezüglich seiner Geometrie, die auch als Durchstoßgeometrie bezeichnet wird, vorherbestimmten und unveränderlichen Drapierkörper umfassen, der entlang einer festgelegten, unveränderlichen Richtung, der sogenannten Durchstoßrichtung, relativ zu der Aufnahmevorrichtung beziehungsweise relativ zu dem textilen Material verlagerbar ist. Meist werden für die Durchstoßgeometrie einfache geometrische Formen, beispielsweise eine Kugel oder Halbkugel gewählt. Auf diese Weise ist es nicht möglich, realistische Erkenntnisse bezüglich kritischer Verformungsphänomene des textilen Materials in Hinblick auf reale Bauteilgeometrien und in Hinblick auf verschiedene Durchstoßrichtungen zu erhalten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drapierprüfstand und ein Verfahren zu schaffen, bei welchem verschiedene Durchstoßrichtungen sowie vorzugsweise auch verschiedene Durchstoßgeometrien realisierbar sind, sodass letztlich realistische Erkenntnisse über kritische Verformungsphänomene eines textilen Halbzeugs in Hinblick auf eine reale Bauteilgeometrie erhalten werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst, in dem ein Drapierprüfstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahmevorrichtung und/oder der Drapierkörper relativ zueinander um die erste Achse, welche durch die Richtung der translatorischen Relativverlagerung zwischen der Aufnahmevorrichtung und dem Drapierkörper definiert ist, schwenkbar ist/sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Aufnahmevorrichtung und/oder der Drapierkörper relativ zueinander um eine zweite Achse schwenkbar, die auf der ersten Achse senkrecht steht. Weiter sind die Aufnahmevorrichtung und/oder der Drapierkörper alternativ oder zusätzlich relativ zueinander um eine dritte Achse schwenkbar, die senkrecht sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Achse steht. Auf diese Weise ist zum einen die Durchstoßgeometrie des Drapierköpers bereits aufgrund der Relativverschwenkung variabel, zum anderen ist eine effektive Durchstoßrichtung variabel, in dem ein Winkel, den der Drapierkörper und/oder die Aufnahmevorrichtung relativ zu der ersten Achse einnehmen, variabel ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, mithilfe des Drapierprüfstands verschiedene Durchstoßrichtungen darzustellen und so realistische Erkenntnisse über kritische Verformungsphänomene des textilen Materials zu erhalten.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Aufnahmevorrichtung schwenkbar gelagert ist, während der Drapierkörper feststeht. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Drapierkörper schwenkbar gelagert ist, während die Aufnahmevorrichtung feststeht. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass sowohl die Aufnahmevorrichtung als auch der Drapierkörper schwenkbar gelagert sind.
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Unter einem textilen Material wird hier insbesondere ein Faserhalbzeug verstanden, das vorzugsweise als Gewebe oder Gelege ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, dass das Faserhalbzeug als Matte, Gewirk, Geflecht, Gestrick, Vlies oder als andersartige Faseranordnung ausgebildet ist. Das textile Material umfasst vorzugsweise Kohlefasern, Glasfasern, Kunststofffasern wie Aramidfasern, Metallfasern und/oder andere geeignete Fasern. Kombinationen verschiedener Fasern in einem textilen Material sind möglich.
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Die Aufnahmevorrichtung ist vorzugsweise als Spannrahmen ausgebildet, in den das textile Material eingespannt wird. Es ist auch möglich, dass die Aufnahmevorrichtung eine Anzahl von Haltemitteln, beispielsweise Klemmen umfasst, die das textile Material halten beziehungsweise in die das textile Material eingeklemmt werden kann.
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Es wird ein Drapierprüfstand bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass ein Basiselement vorgesehen ist, an oder auf dem der Drapierkörper auswechselbar anordenbar ist. Das Basiselement ist vorzugsweise als Basisplatte ausgebildet. Der Drapierkörper umfasst mindestens ein Verformungselement, das bevorzugt auf dem Basiselement oder an dem Basiselement angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Drapierkörper aus einem Satz von Verformungselementen zusammenstellbar. Es ist dann eine Auswahl sowohl identischer als auch bezüglich ihrer Größe und/oder Form verschiedener Verformungselemente vorgesehen, die an oder auf dem Basiselement so relativ zueinander anordenbar sind, dass nahezu beliebige geometrische Formen als Drapierkörper darstellbar sind. Dabei sind vorzugsweise Verbindungselemente vorgesehen, um die einzelnen Verformungselemente miteinander und mit dem Basiselement zu verbinden. Ist dieses als Basisplatte ausgebildet, weist es vorzugsweise ein geometrisches Lochraster auf, an dem die Verformungselemente mithilfe der Verbindungselemente anordenbar sind. So können nach einem Baukastenprinzip quasi beliebige, realen Bauteilen entsprechende oder nachempfundene Durchstoßgeometrien ausgebildet werden, um realistische Erkenntnisse über kritische Verformungsphänomene des textilen Materials zu erhalten. Die Variabilität in der Zusammenstellung einer Durchstoßgeometrie für den Drapierkörper verbunden mit der Möglichkeit, diesen relativ zu dem textilen Material zu verschwenken, führt letztlich zu einer Vielzahl möglicher Variationen von Durchstoßgeometrien und Durchstoßrichtungen, sodass vielfältige realistische Messungen mit dem einen Drapierprüfstand auf einfache und kostengünstige Weise möglich sind, ohne dass hierfür aufwendige und teure Verfahren und insbesondere verschiedene Drapierprüfstände nötig sind.
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Vorzugsweise sind auch eine Geschwindigkeit der Relativverlagerung des Drapierkörpers zu der Aufnahmevorrichtung und damit zu dem textilen Material, mithin eine Umform- oder Drapiergeschwindigkeit, ein Maß der Relativverlagerung, mithin eine Umform- oder Drapiertiefe einstellbar beziehungsweise variabel, um vielfältige Drapierbedingungen darstellen zu können. Schließlich ist es besonders bevorzugt möglich, den Drapierkörper und/oder das textile Material zu heizen und/oder zu kühlen, um Faserlagen des textilen Materials miteinander zu verkleben, bevorzugt durch einen Binder.
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Es wird auch ein Drapierprüfstand bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass eine Rückhalteeinrichtung vorgesehen ist, durch die eine Rückhaltekraft in mindestens einer Faserrichtung des textilen Materials aufbringbar ist. Eine solche Rückhalteeinrichtung ist vorzugsweise an der insbesondere als Spannrahmen ausgebildeten Aufnahmevorrichtung vorgesehen beziehungsweise von dieser umfasst, oder die Aufnahmevorrichtung ist selbst als Rückhalteeinrichtung ausgebildet. Die Rückhaltekraft dient dazu, einen Materialeinzug beim Drapieren zu beeinflussen, indem eine Gegenkraft zu den bei der Relativverlagerung des Drapierkörpers relativ zu dem textilen Material wirkenden Kräften bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird eine Rückhaltekraft in jeder Faserrichtung des textilen Materials aufgebracht. Die Rückhaltekraft ist bevorzugt – besonders bevorzugt in verschiedenen Faserrichtungen getrennt – einstellbar, wobei es nach einem Ausführungsbeispiel möglich ist, dass die Rückhaltekraft vor Beginn des Drapiervorgangs eingestellt wird und dann konstant bleibt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Rückhaltekraft zeitlich veränderlich und damit auch während des Drapiervorgangs einstellbar. Besonders bevorzugt ist sie steuer- und/oder regelbar.
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Alternativ oder zusätzlich weist der Drapierprüfstand eine Klemmvorrichtung auf, durch die eine Klemmkraft senkrecht zu einer Auflagefläche für das textile Material zumindest bereichsweise aufbringbar ist. Die Klemmkraft dient einer Faltenreduzierung während des Drapiervorgangs. Besonders bevorzugt ist sie lokal und bedarfsgerecht, insbesondere also zeitlich und örtlich variabel aufbringbar, um gezielt Falten, die beim Drapieren entstehen, glätten zu können. Hierzu wird ein Einzug des zu drapierenden textilen Materials entlang bestimmter Richtungen verzögert oder verhindert, indem das Material entsprechend mithilfe der Klemmvorrichtung geklemmt wird, wobei letztlich lokal eine von der Rückhalteeinrichtung aufgebrachte Rückhaltekraft durch eine über die Klemmkraft erzeugte Reibung richtungsabhängig, also zeitlich und örtlich variabel, verstärkt wird. Auf diese Weise ist eine möglichst faltenfreie Drapierung des textilen Materials auf dem Prüfkörper möglich.
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Es wird auch ein Drapierprüfstand bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Drapierkörper als Unterwerkzeug ausgebildet ist. Das Unterwerkzeug beziehungsweise der Drapierkörper weist eine Drapierfläche auf, auf welcher das textile Material drapiert werden soll. Diese ist je nach Ausbildung des Drapierkörpers, insbesondere je nach Zusammenstellung des Drapierkörpers aus verschiedenen Verformungselementen, variabel. Es ist ein Oberwerkzeug vorgesehen, das eine Schließfläche aufweist, welche zu der Drapierfläche des Unterwerkzeugs komplementär ausgebildet ist. Das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug sind relativ zueinander entlang der ersten Achse verlagerbar, sodass das textile Material zwischen der Drapierfläche und der Schließfläche anordenbar und mithilfe der Schließfläche an die Drapierfläche andrückbar ist. Bevorzugt ist das Oberwerkzeug relativ zu dem Unterwerkzeug ausrichtbar, sodass insbesondere unabhängig von einer Verschwenkung des Unterwerkzeugs stets gewährleistet ist, dass die komplementär ausgebildete Schließfläche auch komplementär zu der Drapierfläche orientiert ist. So entsteht in einem maximal aufeinander zu verlagerten Zustand des Unterwerkzeugs relativ zu dem Oberwerkzeug ein Zwischenraum zwischen der Drapierfläche einerseits und der Schließfläche andererseits, in welchem das textile Material anordenbar ist. Es wird dann – vorzugsweise mit einem vorherbestimmten, besonders bevorzugt variablen Anpressdruck – von der Schließfläche an die Drapierfläche angedrückt. Hierdurch sind auch komplexe Durchstoßgeometrien, die insbesondere Ecken oder Bereiche mit kleinen Krümmungsradien aufweisen, vollständig mit dem textilen Material drapierbar, ohne dass dieses in diesen Bereichen von der Drapierfläche absteht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Oberwerkzeug feststeht, während das Unterwerkzeug verlagerbar ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Unterwerkzeug feststeht, während das Oberwerkzeug verlagerbar ist. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass sowohl das Oberwerkzeug als auch das Unterwerkzeug verlagerbar sind. Wesentlich ist lediglich, dass eine Relativverlagerung zwischen dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug verwirklichbar ist.
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Es wird auch ein Drapierprüfstand bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das Oberwerkzeug mindestens zwei Teilsegmente umfasst, die relativ zueinander und relativ zu dem Unterwerkzeug verlagerbar sind. Besonders bevorzugt umfasst das Oberwerkzeug sechs Teilsegmente. Die Teilsegmente sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unabhängig voneinander verlagerbar, insbesondere entlang einer ersten und einer zweiten Achse verlagerbar sowie um eine erste und eine zweite Achse schwenkbar. Dies ermöglicht ein flexibles Anpassen des Oberwerkzeugs an eine veränderte Geometrie des Unterwerkzeugs, insbesondere an eine Verschwenkung desselben. Die Teilsegmente sind insbesondere als formstabile Gegenwerkzeugelemente ausgebildet, die bevorzugt auswechselbar sind, um eine Geometrie des Oberwerkzeugs an eine veränderte Geometrie des Unterwerkzeugs anzupassen. Entsprechend der Aufteilung des Oberwerkzeugs in Teilsegmente ist auch die Schließfläche segmentiert, wobei jeweils ein Bereich der Schließfläche an einem Teilsegment des Oberwerkzeugs angeordnet ist.
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Es wird auch ein Drapierprüfstand bevorzugt, bei welchem eine Temperatur des Oberwerkzeugs variabel ist, wobei das Oberwerkzeug besonders bevorzugt heiz- und/oder kühlbar ausgebildet ist.
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Schließlich wird ein Drapierprüfstand bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er eine stationäre Prüfzelle und einen relativ zu dieser verlagerbaren Beladungsträger umfasst. Dabei sind das Oberwerkzeug und vorzugsweise auch die Klemmvorrichtung an der Prüfzelle angeordnet, wobei das Unterwerkzeug, die Aufnahmevorrichtung und die Rückhalteeinrichtung an den Beladungsträger angeordnet sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Beladungsträger aus der stationären Prüfzelle zu entfernen beziehungsweise von der stationären Prüfzelle wegzuverlagern. Es ist so besonders einfach möglich, das zu prüfende textile Material auszutauschen beziehungsweise in der Aufnahmevorrichtung an dem Beladungsträger anzuordnen. Auch der Drapierkörper kann auf einfache Weise an dem Beladungsträger variiert werden, wenn dieser außerhalb der stationären Prüfzelle angeordnet ist. Zur Durchführung eines Drapierversuchs ist es ohne Weiteres möglich, den fertig vorgerüsteten Beladungträger mit eingespanntem textilem Material und zusammengestelltem Drapierkörper in der stationären Prüfzelle anzuordnen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, in dem ein Verfahren zum Drapieren und Prüfen der Drapierung eines textilen Materials mit den Merkmalen des Anspruchs 7 geschaffen wird. Dabei wird ein Drapierprüfstand nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Zunächst wird ein textiles Material an der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Anschließend wird eine Vorspannung des textilen Materials mithilfe der Rückhalteeinrichtung eingestellt. Zuvor oder danach wird der Drapierkörper durch Anordnen von mindestens einem Verformungselement an oder auf dem Basiselement zusammengestellt. Hierbei wird die zu prüfende Durchstoßgeometrie bis auf eine Relativverschwenkung des Drapierkörpers relativ zu dem textilen Material festgelegt. Die Aufnahmevorrichtung und der Drapierkörper werden dann relativ zueinander ausgerichtet, wobei eine Verschwenkung um die erste Achse, um die zweite Achse und/oder um die dritte Achse erfolgt. Auf diese Weise wird die Durchstoßgeometrie vollständig bestimmt, und es wird eine Durchstoßrichtung festgelegt. Anschließend wird die eigentliche Drapierung durchgeführt, in dem der Drapierkörper relativ zu der Aufnahmevorrichtung entlang der ersten Achse verlagert wird. Dabei wird das textile Material auf dem Drapierkörper drapiert.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Drapierkörper verlagert, während die Aufnahmevorrichtung feststeht. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Aufnahmevorrichtung verlagert, während der Drapierkörper feststeht. Bei wieder einer anderen Ausführungsform werden sowohl der Drapierkörper als auch die Aufnahmevorrichtung verlagert. Mithilfe des Verfahrens ist es möglich, realistische Erkenntnisse zu kritischen Verformungsphänomenen des textilen Materials in Hinblick auf verschiedene Durchstoßgeometrien und durch Durchstoßrichtungen und damit insbesondere in Hinblick auf reale Bauteilgeometrien zu erhalten.
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Bevorzugt ist es im Rahmen des Verfahrens auch möglich, eine Umformgeschwindigkeit, eine Umformtiefe und/oder eine Temperatur, bei welcher die Drapierung erfolgt, zu variieren. Dabei ist es insbesondere möglich, die Temperatur des Drapierkörpers und/oder die Temperatur des Oberwerkzeugs zu variieren.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich durch folgende weitere Schritte auszeichnet: Das Unterwerkzeug wird relativ zu dem Oberwerkzeug verlagert, und das textile Material wird an die Drapierfläche des Unterwerkzeugs mithilfe der Schließfläche des Oberwerkzeugs angedrückt. Vorzugsweise wird vor der Relativverlagerung des Unterwerkzeugs und des Oberwerkzeugs relativ zueinander das Oberwerkzeug relativ zu dem Unterwerkzeug ausgerichtet. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Drapierfläche und die hierzu komplementäre Schließfläche so gegenüberliegen, dass sie – ohne zwischen ihnen angeordnetes textiles Material – in bündige Anlage miteinander gebracht werden können. Nur so ist gewährleistet, dass das textile Material tatsächlich durch die Schließfläche möglichst vollständig an die Drapierfläche angedrückt werden kann, ohne dass insbesondere Bereiche mit kleinem Krümmungsradius oder Ecken verbleiben, in welchen das textile Material nicht an der Drapierfläche anliegt.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass Falten des textilen Materials durch lokales und bedarfsgerechtes Klemmen des textilen Materials mithilfe der Klemmvorrichtung geglättet werden. Vorzugsweise wird bei der Relativverlagerung des Unterwerkzeugs und des Oberwerkzeugs, also beim Durchstoßen des textilen Materials beziehungsweise bei dessen Drapierung auf der Drapierfläche erfasst, ob das textile Material Falten wirft. Wird ein Faltenwurf festgestellt, wird das textile Material mithilfe der Klemmvorrichtung lokal und bedarfsgerecht so geklemmt, dass entstehende Falten beim weiteren Materialeinzug geglättet werden. Es ist möglich, den Faltenwurf manuell beziehungsweise durch eine Bedienperson optisch zu überwachen, wobei die Bedienperson dann auch entsprechend die Klemmvorrichtung betätigt. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass der Faltenwurf automatisiert, vorzugsweise mithilfe eines optischen Erfassungs- und Bilderkennungssystems beobachtet wird, wobei die Klemmvorrichtung dann bevorzugt ebenfalls automatisiert angesteuert wird.
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Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass Deformationen des textilen Materials optisch mithilfe folgender Schritte identifiziert werden: Es wird mindestens eine Faserrichtung in dem noch nicht drapierten textilen Material gekennzeichnet. Nach der Drapierung wird die mindestens eine Faserrichtung in dem drapierten textilen Material durch optische Messung bestimmt. Mögliche Deformationen des textilen Materials werden anhand der mindestens einen bestimmten Faserichtung identifiziert.
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Typischerweise werden optische Deformationserkennungsverfahren so durchgeführt, dass das textile Material an einer optisch zugänglichen Seite mit einem Bepunktungsmuster versehen wird. Dieses definiert ein Raster, das in undeformierten Zustand regelmäßig angeordnet ist. Indem mindestens eine Abbildung des textilen Materials in undrapiertem Zustand mit mindestens einer Abbildung in drapiertem Zustand verglichen wird, können anhand von Unregelmäßigkeiten in dem Bepunktungsraster der Abbildung des drapierten textilen Materials im Vergleich zu dem regelmäßigen Bepunktungsraster der Abbildung des undrapierten textilen Materials Verformungsphänomene festgestellt werden. Es zeigt sich allerdings, dass bei einer üblichen, homogenen Bepunktung keine Faserrichtungen identifizierbar sind, was letztlich dazu führt, dass bestimmte Verformungsphänomene nicht korrekt identifiziert, sondern fälschlich anderen Verformungsphänomenen zugeordnet werden. Beispielsweise wird eine Faserverschiebung regelmäßig fälschlich als Scherung identifiziert. Ist dagegen mindestens eine Faserrichtung identifizierbar, ist es ohne Weiteres möglich, die verschiedenen Verformungsphänomene voneinander abzugrenzen. Eine Faserverschiebung entlang der Faserrichtung wird dann korrekt als solche erkannt und nicht irrtümlich als Scherung identifiziert. Vorzugsweise werden alle Faserrichtungen des textilen Materials gekennzeichnet und bestimmt.
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Die Kennzeichnung der mindestens einen Faserrichtung wird durchgeführt, in dem keine homogene Bepunktung vorgenommen wird, sondern vielmehr mindestens eine Faserrichtung mithilfe einer Bepunktungsstrategie kodiert wird. Es ist möglich, die Größe, die Form, die Farbe, ein Muster und/oder einen Abstand zwischen Markierungspunkten verschieden zu wählen. Insbesondere ist es möglich, verschiedene Faserrichtungen durch verschiedene Bepunktungen entlang der einzelnen Richtungen zu kennzeichnen.
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Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Markierungen, welche verschiedene Faserrichtungen kennzeichnen, in Hinblick auf eine Farbe. Es ist dann möglich, in verschiedenen Abbildungen entweder unter verschiedener, passend ausgewählter Belichtung oder unter Farbfilterung jeweils die Bepunktung einer Faserrichtung sichtbar zu machen und diese entsprechend zu identifizieren. Gegebenenfalls ist es auch möglich, beide Faserichtungen in einer einzelnen Abbildung zu identifizieren.
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Um die verschiedenen Abbildungen übereinanderlegen zu können, und auch um – bei einer vergleichsweise großen oder geometrisch komplexen Oberfläche des textilen Materials, die nicht mit einer einzigen Abbildung abgedeckt werden kann – verschiedene Abbildungen der Oberfläche aus verschiedenen Richtungen passgenau aneinanderfügen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass um das textile Material herum Messmarken angeordnet werden, die mit Markierungen versehen sind, welche in allen oder in bestimmten Abbildungen – abhängig von ihrer Farbe und einer Beleuchtung oder Farbfilterung – sichtbar sind. Diese Markierungen können herangezogen werden, um die Richtung, aus der eine Abbildung aufgenommen wurde, und auch den abgebildeten Bereich der Oberfläche des textilen Materials bestimmen zu können. Mithilfe der Markierungen ist es ohne Weiteres möglich, verschiedene Abbildungen verschiedener Oberflächenbereiche des textilen Materials passgenau aneinanderzufügen, und es ist auch möglich, verschiedene Abbildungen desselben Oberflächenbereichs passgenau in Überdeckung zu bringen.
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Vorzugsweise wird die mindestens eine Faserichtung mithilfe von Markierungen gekennzeichnet, die eine lumineszierende, besonders bevorzugt eine photolumineszierende Farbe umfassen. Besonders bevorzugt ist die Farbe so ausgewählt, dass sie bei Bestrahlung mit UV-Licht im sichtbaren Bereich luminesziert. Es ist dann möglich, eine optische Abbildung unter Erfassung der von den Markierungen emittierten sichtbaren Strahlung und zugleich Beleuchtung des textilen Materials mit UV-Licht aufzunehmen. In der Aufnahme sind dann lediglich die lumineszierenden Markierungen sichtbar, was grundsätzlich ausreicht, um die mindestens eine Faserrichtung zu identifizieren. Bei dieser Vorgehensweise ist ausgeschlossen, dass Reflexionseigenschaften des textilen Materials die aufgenommene Abbildung beziehungsweise deren Auswertung stören, weil der Beleuchtungskanal und der optische Erfassungskanal voneinander getrennt sind.
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Besonders bevorzugt wird eine erste Faserrichtung mit lumineszierenden Markierungen gekennzeichnet, wobei eine zweite Faserrichtung mit Markierungen gekennzeichnet wird, welche eine sichtbare Farbe aufweisen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 Eine schematische Darstellung eines Beladungsträgers eines Ausführungsbeispiels eines Drapierprüfstands, und
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2 eine schematische Darstellung eines Drapierprüfstands mit einer stationären Prüfzelle und dem Beladungsträger gemäß 1.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beladungsträgers 3 für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Drapierprüfstands 1. In 1 ist lediglich der Beladungsträger 3 dargestellt. Der Drapierprüfstand 1 umfasst eine hier an dem Beladungsträger 3 angeordnete Aufnahmevorrichtung 5, die als Spannrahmen ausgebildet ist. An beziehungsweise in der Aufnahmevorrichtung 5 ist ein textiles Material 7 angeordnet, welches zumindest bereichsweise auf einen Drapierkörper 9 drapiert werden soll. Die Aufnahmevorrichtung 5 und der Drapierkörper 9 sind relativ zueinander entlang einer ersten Achse A verlagerbar. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drapierkörper 9 hierzu an zwei Führungsschienen 11, 11' entlang der Achse A verlagerbar gelagert, wobei ein Motor 13, vorzugsweise ein Elektromotor, vorgesehen ist, um eine Verlagerung des Drapierkörpers 9 zu bewirken. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Drapierkörper 9 mithilfe einer hydraulischen, pneumatischen oder einer anderen geeigneten Vorrichtung verlagert wird.
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Wird der Drapierkörper 9 in 1 nach oben verlagert, kommt er mit dem textilen Material 7 in Kontakt, wobei dieses zumindest bereichsweise – abhängig von einer Wegstrecke der Relativverlagerung – auf dem Drapierkörper 9 drapiert wird.
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Beim dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmevorrichtung 5 und der Drapierkörper 9 relativ zueinander um die Achse A, um eine zweite Achse A' und um eine dritte Achse A'' schwenkbar. Dabei ist hier vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung 5 und damit auch das textile Material 7 selbst feststehend an dem Beladungsträger 3 angeordnet sind, während der Drapierkörper 9 um die Achsen A, A', A'' schwenkbar gelagert ist. Hierzu sind übereinander angeordnete Schwenkeinrichtungen vorgesehen, wobei durch eine erste Schwenkeinrichtung 15 ein Schwenken des Drapierkörpers 9 um die erste Achse A bewirkbar ist, wobei durch eine zweite Schwenkeinrichtung 17 ein Schwenken des Drapierkörpers 9 um die zweite Achse A' bewirkbar ist, und wobei durch eine dritte Schwenkeinrichtung 19 ein Schwenken des Drapierkörpers 9 um die dritte Achse A'' bewirkbar ist. Die Schwenkeinrichtungen 15, 17, 19 sind nach Art eines Schneckentriebs ausgebildet, wobei jeweils eine angetriebene Schneckenwelle 21 auf ein Schneckenrad 23 wirkt, das auch als Schneckenhalbrad ausgebildet sein kann. Es ist möglich, dass die Schneckenwellen manuell, beispielsweise mithilfe einer Kurbel angetrieben werden. Ebenso ist es möglich, dass mindestens eine der Schneckenwellen 21 durch einen Motor, vorzugsweise einen Elektromotor angetrieben wird, der besonders bevorzugt durch eine Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist. Vorzugsweise ist hierzu ein Schrittmotor vorgesehen, sodass mit hoher Genauigkeit ein vorherbestimmter Winkel um eine der Achsen A, A', A'' einstellbar ist. Auch der Einsatz eines positionsgeregelten Servomotors ist möglich.
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Die Schwenkeinrichtungen 15, 17, 19 sind gemeinsam auf einem Träger 25 gelagert, der seinerseits an den Führungsschienen 11, 11' entlang der Achse A verlagerbar gelagert ist.
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Durch Schwenken des Drapierkörpers 9 um mindestens eine der Achsen A, A', A'' ist es möglich, eine effektive Durchstoßrichtung, also eine Richtung, entlang derer das textile Material 7 auf dem Drapierkörper 9 drapiert wird, zu variieren. Zugleich wird – zumindest in diesem Umfang – auch eine Prüfgeometrie des Drapierkörpers 9 variiert, also insbesondere eine Geometrie einer Drapierfläche 27, die dem textilen Material 7 zugewandt ist, und auf der dieses drapiert wird. Es ist so möglich, realistische Erkenntnisse bezüglich kritischer Verformungsphänomene des textilen Materials 7 in Hinblick auf verschiedene Durchstoßrichtungen und – zumindest in gewissem Umfang – auch in Hinblick auf verschiedene Durchstoßgeometrien unter Berücksichtigung realer Bedingungen zu erhalten.
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Der Drapierkörper 9 ist auf einem Basiselement 29 angeordnet, das hier als Basisplatte ausgebildet ist. Diese weist ein geometrisches Lochraster auf, an dem der Drapierkörper 9 mithilfe von nicht dargestellten Verbindungselementen befestigbar ist.
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Der Drapierkörper 9 umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl verschieden oder auch identisch ausgebildeter Verformungselemente, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eines hier mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet ist. Vorzugsweise ist ein Satz von Verformungselementen 31 vorgesehen, welcher eine Vielzahl identischer und verschiedener, sich insbesondere in Hinblick auf ihrer Form und/oder ihrer Größe unterscheidender Verformungselemente umfasst. Der Drapierkörper 9 ist aus den Verformungselementen 31 nach Art eines Baukastensystems zusammenstellbar, wobei die Verformungselemente 31 mithilfe von Verbindungselementen miteinander verbindbar sind. Vorzugsweise sind die unmittelbar an dem Basiselement 29 angeordneten Verformungselemente 31 mithilfe derselben Verbindungselemente mit dem Basiselement 29 verbindbar. Es ist möglich, durch Anordnen und Zusammenstellen der verschiedenen Verformungselemente 31 nahezu beliebige Geometrien für den Drapierkörper 9 beziehungsweise die Drapierfläche 27 zu verwirklichen. Dementsprechend ist es möglich, an dem Drapierprüfstand Versuche zu verschiedenen Durchstoßgeometrien durchzuführen, wobei insbesondere reale Bauteile durch eine entsprechende Zusammenstellung beziehungsweise Anordnung der Verformungselemente 41 nachgebildet werden können. Auf diese Weise sind – insbesondere in Kombination mit einer Verschwenkung des Drapierkörpers 9 – realistische Erkenntnisse in Bezug auf kritische Verformungsphänomene des textilen Materials 7 anhand realistischer Bauteilgeometrien gewinnbar.
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An dem Beladungsträger 3 ist eine Rückhalteeinrichtung 33 vorgesehen, durch die eine Rückhaltekraft in mindestens einer Faserrichtung des textilen Materials 7 auf bring bar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das textile Material 7 vorzugsweise als Gewebe ausgebildet, das zwei Faserrichtungen, nämlich eine Faserrichtung von Kettfäden und eine Faserrichtung von Schussfäden, aufweist, die senkrecht aufeinander stehen und in der durch das textile Material 7 aufgespannten Ebene liegen. Die Rückhalteeinrichtung 33 umfasst hier eine Mehrzahl von Klemmen, von denen hier der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich zwei mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet sind. Die Klemmen 35 sind so angeordnet, dass in beide Faserrichtungen eine Rückhaltekraft aufbringbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind an den Klemmen 35 Zugseile 37 befestigt, die über Umlenkrollen 39, die an der Aufnahmevorrichtung 5 angeordnet sind, zu vorzugsweise frei an den Zugseilen 37 hängenden Gewichten 41 verlaufen, wobei eine Gewichtskraft der Gewichte 41 die Rückhaltekraft bereitstellt. Vorzugsweise sind die Gewichte 41 so ausgebildet, dass sie jeweils quasi eine Einheitsmasse bereitstellen, wobei mindestens zwei Gewichte 41 aneinander gehängt werden können, um ein Zugseil 37 mit der doppelten oder einer vielfachen der durch ein einzelnes Gewicht 41 bereitgestellten Rückhaltekraft zu belasten. Der Übersichtlichkeit der Darstellung wegen ist hier nur ein Zugseil 37, ein Gewicht 41 und eine Umlenkrolle 39 mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Rückhalteeinrichtung 33 an den Klemmen 35 befestigte Federn umfasst, die wiederum an der Aufnahmevorrichtung 5 befestigt sind. Es ist auch möglich, dass die Rückhalteeinrichtung 33 einen Servomotor, einen Schrittmotor oder ein anderes geeignetes Element umfasst, um die Rückhaltekraft bereitzustellen. Außerdem ist es möglich, dass die Aufnahmevorrichtung 5 selbst als Rückhalteeinrichtung ausgebildet ist, die beispielsweise einen bezüglich seiner Dimensionen veränderlichen, insbesondere teleskopierbaren Rahmen umfasst, durch den das textile Material 7 gespannt beziehungsweise zurückgehalten werden kann.
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Jedenfalls dient die Rückhalteeinrichtung 33 dazu, einen Materialeinzug des textilen Materials 7 beim Drapieren auf dem Drapierkörper 9 zu bestimmen, wobei quasi der Verlagerung des Drapierkörpers 9 relativ zu dem textilen Material 7 eine definierte Gegenkraft entgegengesetzt wird. Wesentlich dabei ist, dass das textile Material gegen die Rückhaltekraft nachrutschen kann, sodass es letztlich auf der Drapierfläche 27 angeordnet wird. Die Rückhaltekraft stellt dabei in weiten Bereichen sicher, dass dies möglichst bündig und faltenfrei erfolgt.
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Aus 1 wird noch deutlich, dass der Beladungsträger 3 vorzugsweise aus Profilelementen und damit vergleichsweise flexibel, leicht und ohne Weiteres auf spezifische Anforderungen anpassbar ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist er auf Rollen 43 gelagert und hierdurch beweglich sowie insbesondere in Bezug auf eine stationäre Prüfzelle verlagerbar.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Drapierprüfstands 1, wobei der Beladungsträger 3 gemäß 1 in einer stationären Prüfzelle 45 angeordnet ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Der Drapierkörper 9 ist in 2 im Vergleich zu 1 um die drei hier der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Achsen A, A', A'' geschwenkt dargestellt.
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Die stationäre Prüfzelle 45 ist vorzugsweise ebenso wie der Beladungsträger 3 aus Profilelementen aufgebaut, wobei sie jedoch bevorzugt nicht beweglich beziehungsweise verlagerbar, sondern eben stationär ausgebildet ist.
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Anhand der Betrachtung des gesamtem Drapierprüfstands 1 zeigt sich, dass der Drapierkörper 9 als Unterwerkzeug ausgebildet ist, und dass an der stationären Prüfzelle 45 ein Oberwerkzeug 47 vorgesehen ist, das hier sechs Teilsegmente umfasst, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur ein Teilsegment mit dem Bezugszeichen 49 gekennzeichnet ist. Entsprechend ist eine an dem Oberwerkzeug 47 vorgesehene Schließfläche segmentiert ausgebildet, wobei ein Segment der Schließfläche hier mit dem Bezugszeichen 51 gekennzeichnet ist. Die Schließfläche ist komplementär zu der Drapierfläche 27 ausgebildet, und das Oberwerkzeug 47 ist relativ zu dem Unterwerkzeug, nämlich insbesondere entlang der ersten Achse A zu dem Drapierkörper 9 hin verlagerbar, so dass das textile Material 7 zwischen der Drapierfläche 27 und der Schließfläche 51 anordenbar ist.
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Das Oberwerkzeug 47 mit der Schließfläche 51 dient dazu, das textile Material 7 eng und bündig an die Drapierfläche 27 anzudrücken, sodass es insbesondere auch in Bereichen mit kleinen Krümmungsradien oder Ecken bündig und dicht an der Drapierfläche 27 anliegt.
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Die Teilsegmente 49 sind relativ zueinander und relativ zu dem Unterwerkzeug verlagerbar. Sie sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an pneumatischen Zylindern befestigt, von denen hier einer mit dem Bezugszeichen 53 gekennzeichnet ist. Jedes Teilsegment 49 ist mithilfe eines pneumatischen Zylinders 53 entlang von dessen Längsachse verlagerbar. Zugleich ist der pneumatische Zylinder 53 so an einem Rahmen 55 der stationären Prüfzelle 45 befestigt, dass er entlang einer Längsachse eines Rahmenelements, an dem er angeordnet ist, verschiebbar und um diese Längsachse schwenkbar sowie zusätzlich um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht auf der Längsachse des Rahmenelements und senkrecht auf der Längsachse des pneumatischen Zylinders 53 steht. Hierzu sind vorzugsweise Befestigungsmuffen 57 vorgesehen, von denen eine mit dem Bezugszeichen 57 gekennzeichnet ist, und die so ausgebildet und an Rahmenelementen des Rahmens 55 befestigt sind, dass sie eine entsprechende Verlagerbarkeit beziehungsweise Schwenkbarkeit der pneumatischen Zylinder 53 erlauben. Zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass jedes Teilsegment 49 um die Längsachse seines pneumatischen Zylinders 53 schwenkbar gelagert ist.
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Eine Verlagerung und/oder Verschwenkung der Teilsegmente 49 kann manuell oder auch mithilfe von Stelleinrichtungen, insbesondere Motoren bewirkt werden. Es ist auch möglich, statt der pneumatischen Zylinder 53 andere Mittel vorzusehen, um eine Verlagerung der Teilsegmente 49 entlang der Längserstreckung dieser Elemente zu bewirken. Beispielsweise kommen hier Zahnstangen oder Schneckentriebe sowie andere geeignete Mittel in Frage, die gegebenenfalls durch Motoren, insbesondere Elektromotoren, antreibbar sind.
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Insgesamt ist es bevorzugt möglich, die Teilsegmente 49 so relativ zueinander zu verlagern, dass die Schließfläche 51 zusammenhängend und geschlossen ausgebildet ist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Oberwerkzeug 47 relativ zu dem Unterwerkzeug ausrichtbar ist, sodass unabhängig von einer Verschwenkung des Drapierkörpers 9 sichergestellt werden kann, dass die Drapierfläche 27 und die Schließfläche 51 nicht nur komplementär zueinander ausgebildet, sondern auch komplementär einander gegenüber angeordnet sind, um ein effizientes Andrücken des textilen Materials 7 an die Drapierfläche 27 sicherzustellen.
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An der stationären Prüfzelle 45 ist eine Klemmvorrichtung 59 vorgesehen, durch die eine Klemmkraft senkrecht zu einer Auflagefläche für das textile Material 7 zumindest bereichsweise aufbringbar ist. Die Auflagefläche ist dabei vorzugsweise an dem Beladungsträger 3 vorgesehen, sodass das textile Material 7 mithilfe der Klemmvorrichtung 59 gegen die an dem Beladungsträger 3 angeordnete Auflagefläche andrückbar ist. Hierzu umfasst die Klemmvorrichtung 59 Klemmbalken, von denen hier einer mit dem Bezugszeichen 61 gekennzeichnet ist. Dieser wird durch ein Stellelement 63 bedarfsgerecht gegen das textile Material 7 angedrückt und drängt dieses wiederum gegen die Auflagefläche. Das Stellelement 63 ist vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet, es ist aber auch möglich, anders ausgebildete Stellelemente 63 zu verwenden, beispielsweise federkraftunterstützte Stellschrauben.
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Entlang eines Umfangs des textilen Materials 7 sind verteilt und somit lokal Klemmbalken 61 und Stellelemente 63 vorgesehen, um eine lokale, bedarfsgerechte Klemmung durchführen zu können. Die Stellelemente 63 können manuell oder automatisiert betrieben werden. Die Klemmkraft wird lokal und bedarfsgerecht aufgebracht, um einen Faltenwurf des textilen Materials 7 beim Drapieren auf dem Drapierkörper 9 zu vermeiden beziehungsweise nach Möglichkeit zu reduzieren. Demnach wird das textile Material 7 insbesondere dann lokal und bedarfsgerecht geklemmt, wenn ein Faltenwurf beim Drapieren auftritt.
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Zumindest das Unterwerkzeug mit dem Drapierkörper 9 ist vorzugsweise temperierbar, insbesondere beheizbar. Vorzugsweise ist hierfür unter dem Basiselement 29 eine Heiz- und/oder Kühlplatte vorgesehen, über die das Basiselement 29 und auch der Drapierkörper 9 beheizt und vorzugsweise auch gekühlt werden können. Mithilfe des Drapierprüfstands 1 werden insbesondere Verformungsphänomene an Vorformen, sogenannten Preforms untersucht. Um diese herzustellen, müssen die Fasern des textilen Materials typischerweise auf ungefähr 120°C geheizt werden, um einen Thermoplastbinder, mit dem die einzelnen Fasern beziehungsweise Faserbündel, sogenannte Rovings beschichtet sind, aufzuschmelzen und die Faserlagen lose miteinander zu verkleben. Die Preform erhält so eine gewisse Steifigkeit nach der Drapierung und vor der Harzinjektion, mit der später das endgültige Bauteil erzeugt wird. Um die durch Drapieren erstellte Vorform rasch handhaben zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass sie aktiv gekühlt werden kann, wobei dies über die Heiz-/Kühlplatte unter dem Basiselement 29 möglich ist. Alternativ ist es möglich, dass bei einem anderen Ausführungsbeispiel das Oberwerkzeug heiz- und/oder kühlbar ausgestaltet ist. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass sowohl das Ober- als auch das Unterwerkzeug heiz- und/oder kühlbar sind.
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Im Folgenden wird noch das Verfahren anhand des Ausführungsbeispiels eines Drapierprüfstands gemäß 2 näher erläutert. Dabei müssen die beschriebenen Schritte nicht notwendig in der aufgeführten Reihenfolge ausgeführt werden.
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Falls die Aufnahmevorrichtung 5 als Klemmrahmen ausgebildet ist, wird dieser vorzugsweise eingestellt. Um das textile Material 7 auf dem vorzugsweise von der stationären Prüfzelle 45 wegverlagerten Beladungsträger 3 zu positionieren, ist bei einem Ausführungsbeispiel des Beladungsträgers 3 eine Falltür vorgesehen, um eine Öffnung zu dem Drapierkörper 9 hin schließen zu können. Es entsteht so eine Auflagefläche für das textile Material 7, auf dem dieses zunächst ausgebreitet werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist alternativ ein Auflagetisch vorgesehen, der in den Beladungsträger 3 einsetzbar ist. Jedenfalls wird bevorzugt zunächst eine Auflagefläche bereitgestellt, auf der das textile Material 7 ausgebreitet wird.
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Das textile Material wird zugeschnitten und auf die Auflagefläche aufgelegt. Mithilfe der Rückhalteeinrichtung 5 wird es vorgespannt, wobei in dem Fall, dass ein Auflagetisch vorgesehen ist, an diesem auch Klemmen vorgesehen sein können, mit deren Hilfe zunächst eine Vorspannung des textilen Materials 7 erzielbar ist. Es ist dann möglich, erst anschließend die Rückhalteeinrichtung 5 mit den Klemmen 35 mit dem textilen Material 7 zu verbinden, wobei dann vorzugsweise anschließend die Klemmen des Auflagetischs wieder gelöst werden.
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Das textile Material 7 wird ausgerichtet und gemäß einer Bepunktungsstrategie zur Kennzeichnung mindestens einer Faserrichtung gekennzeichnet. Um das textile Material 7 herum werden Messmarken positioniert. Außerdem wird mindestens eine Messkamera relativ zu dem textilen Material 7 positioniert, und es wird mindestens eine Abbildung des textilen Materials 7 in undrapiertem Zustand aufgenommen.
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Der Drapierkörper 9 wird aus mindestens einem Verformungselement 31 zusammengestellt und an oder auf dem Basiselement 29 angeordnet.
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Die Öffnung oder der Durchgang zwischen dem textilen Material 7 und dem Drapierkörper 9 wird wieder freigegeben, in dem entweder die Falltür geöffnet oder der Auflagetisch entfernt wird, damit der Drapierkörper 9 relativ zu dem textilen Material 7 entlang der ersten Achse A verlagert werden kann, um das textile Material 7 auf dem Drapierkörper 9 zu drapieren.
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Der Beladungsträger 3 wird in die stationäre Prüfzelle 45 hineinverlagert. Vorzugsweise wird die Klemmvorrichtung 59 angepasst beziehungsweise eingestellt, insbesondere werden die Klemmbalken 61 und die Stellelemente 63 positioniert.
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Das Unterwerkzeug beziehungsweise der Drapierkörper 9 wird relativ zu der Aufnahmevorrichtung 5 beziehungsweise zu dem textilen Material 7 ausgerichtet. Auch das Oberwerkzeug 47 wird vorzugsweise relativ zu dem Unterwerkzeug ausgerichtet, beziehungsweise die Teilsegmente 49 werden relativ zueinander und relativ zu dem Unterwerkzeug verlagert und ausgerichtet.
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Das Unterwerkzeug wird aufgeheizt, in dem die Heiz-/Kühlplatte beheizt wird, sodass das Basiselement 29 und auch der Drapierkörper 9 auf eine Drapiertemperatur gebracht werden.
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Schließlich wird der Drapierkörper 9 relativ zu der Aufnahmevorrichtung 5 entlang der ersten Achse A verlagert, und das textile Material 7 wird auf dem Drapierkörper 9 drapiert. Dabei wird gegebenenfalls zugleich auch das Oberwerkzeug 47 verlagert; jedenfalls wird das textile Material 7 bündig und dicht an die Drapierfläche 27 angedrückt.
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Bevorzugt wird die Drapiertemperatur angepasst, sodass eine effiziente Drapierung und Ausbildung der Vorform beziehungsweise Preform erfolgt.
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Wird ein Faltenwurf beim Drapieren festgestellt, wird lokal und bedarfsgerecht die Klemmvorrichtung 59 aktiviert, beziehungsweise die einzelnen Stellelemente 63 werden lokal und bedarfsgerecht angesprochen um mithilfe der Klemmbalken 61 eine Klemmkraft in das textile Material 7 einzuleiten und entstehende Falten zu reduzieren oder glatt zu ziehen.
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Nach Beendigung des Drapiervorgangs wird die durch die Rückhalteeinrichtung 33 erzeugte Rückhaltekraft aufgehoben beziehungsweise die Vorspannung von dem textilen Material 7 entfernt. Das Unterwerkzeug, mithin der Drapierkörper 9 wird über die Heiz-/Kühlplatte unter dem Basiselement 29 gekühlt, um eine möglichst rasche Handhabbarkeit der Vorform zu gewährleisten. Das Oberwerkzeug wird geöffnet und eine eventuelle noch bestehende Klemmung mittels der Klemmvorrichtung 59 wieder aufgehoben. Das Unterwerkzeug wird entlang der Achse A heruntergefahren, sodass der Beladungsträger 3 aus der stationären Prüfzelle 45 herausverlagert werden kann.
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Dies ist nötig, weil eine dem Oberwerkzeug 47 zugewandte Oberfläche des textilen Materials 7 für mindestens eine Messkamera optisch zugänglich sein muss, das Oberwerkzeug 47 darf also den Blick auf das textile Material nicht verdecken. Ist der Beladungsträger 3 aus der stationären Prüfzelle 45 herausverlagert, wird das Unterwerkzeug entlang der Achse A hochgefahren, um das Vorgeformte textile Material 7 über eine höchste Ebene des Beladungsträgers 3 hinaus zu heben. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Preform von allen Seiten optisch zugänglich ist und abgebildet werden kann.
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Falls die Messmarken nach der ersten Abbildung des textilen Materials 7 in undrapiertem Zustand entfernt wurden, werden diese nun erneut an identischen Positionen angeordnet. Mindestens eine Messkamera wird relativ zu dem textilen Material 7 positioniert. Es ist möglich, das Unterwerkzeug relativ zu der Messkamera auszurichten, um ohne Veränderung der Position der Messkamera Abbildungen aus verschiedenen Blickrichtungen aufnehmen zu können. Es wird nun mindestens eine Abbildung des textilen Materials 7 in drapiertem Zustand aufgenommen, wobei vorzugsweise verschiedene Abbildungen unter verschiedenen Beleuchtungssituationen beziehungsweise mit verschiedener Farbfilterung, aus verschiedenen Blickwinkeln und/oder von verschiedenen Bereichen der Oberfläche des textilen Materials 7 aufgenommen werden. Die Abbildungen werden anschließend ausgewertet, um mindestens eine Faserrichtung zu identifizieren und letztlich Deformationen insbesondere anhand der mindestens einen bestimmten Faserrichtung zu erkennen.
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Schließlich wird die Preform dem Beladungsträger 3 entnommen. Aus Dokumentationsgründen wird bevorzugt anschließend noch das Unterwerkzeug beziehungsweise der Drapierkörper 9 fotografiert. Besonders bevorzugt wird eine vollständige Dokumentation des Drapierversuches erstellt, in der alle Parameter und Verfahrensschritte festgehalten werden.
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Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Drapierprüfstands 1 und des Verfahrens möglich ist, realistische Erkenntnisse kritischer Verformungsphänomene an einem textilen Halbzeug einfach und schnell untersuchen zu können. Dabei ist es insbesondere möglich, verschiedene Durchstoßgeometrien und/oder verschiedene Durchstoßrichtungen zu untersuchen und so gezielt reale Bauteilgeometrien beziehungsweise reale Fertigungsbedingungen nachbilden zu können.
