DE102012016720A1

DE102012016720A1 - Garnabschnitt, Verfahren zur Herstellung eines Funktionsgarns und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102012016720A1
Application number: DE201210016720
Authority: DE
Inventors: Farbod Nosrat Nezami; Matthias Müller; Christian Eberdt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Es wird ein Garnabschnitt (1) zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteils mit einem sich in Längsrichtung des Garnabschnitts (1) über einen ersten Bereich erstreckenden Funktionsabschnitt (3, 7) vorgeschlagen. Der Garnabschnitt ist gekennzeichnet durch mindestens einen sich in Längsrichtung des Garnabschnitts (1) über einen zweiten Bereich erstreckenden Substitutionsabschnitt (5), wobei der Funktionsabschnitt (3, 7) ein erstes, zur Verwendung als Fasermaterial in einem faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteil geeignetes Material umfasst, und wobei der Substitutionsabschnitt (5) ein zweites Material umfasst, welches von dem ersten Material verschieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Garnabschnitt zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteils gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsgarns gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6, und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Funktionsgarns gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
Garnabschnitte, Verfahren und Vorrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen kommen in der Regel aus Garn beziehungsweise Garnabschnitten gewebte Matten zum Einsatz, welche gemäß einer herzustellenden Bauteilform zugeschnitten, drapiert und thermoplastisch oder duromer konsolidiert werden. Garnabschnitte, aus denen solche Matten gewebt werden, bestehen aus einem sich in Längsrichtung des Garnabschnitts erstreckenden Funktionsabschnitt und sind daher aus einem einheitlichen Material, insbesondere aus einem für das Bauteil zu verwendenden Fasermaterial, beispielsweise einer Kohlefaser oder einem Kohlefaserbündel gebildet. Beim Zuschneiden einer aus solchen Garnabschnitten gewebten Matte in bauteilgerechte Zuschnitte entsteht ein erheblicher Verschnitt des sehr teuren, kaum wieder zu verwendenden Fasermaterials. Üblicherweise werden auch nach der Herstellung eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff noch zusätzliche Aussparungen in das Bauteil eingebracht, wobei nur schwer rezyklierbare, teure Abfallprodukte aus ausgehärtetem, faserverstärktem Laminat entstehen.
Um jedenfalls das Problem des Verschnitts in den Griff zu bekommen, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 015 199 A1 ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Faserschar aus trockenen Fasern mit Hilfe eines Legekopfes auf einem Werkstückträger abgelegt wird, dessen Form einer dreidimensionalen Gestalt eines Vorformlings entspricht. Das textile Halbzeug wird somit nicht als zweidimensionale Matte, sondern gleich in einer bauteilgerechten Form erzeugt, so dass das Zuschneiden entfällt und mithin auch kein Verschnitt entsteht. Nachteilig hierbei ist, dass ein solcher Legekopf eine geringe Legeleistung aufweist, so dass er für einen Großserienprozess nur bedingt geeignet ist.
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, die Schnittmuster auf einer gewebten Matte materialsparend anzuordnen, so dass möglichst wenig Verschnitt anfällt. Dabei werden die einzelnen Schnittmuster so relativ zueinander ausgerichtet und auf der Matte verteilt, dass deren Fläche optimal genutzt wird. Insbesondere bei komplexen Bauteilgeometrien, mithin komplexen Schnittmustern, fallen jedoch gleichwohl hohe Verschnittanteile an.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Garnabschnitt, ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsgarns, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Funktionsgarns zu schaffen, wobei die genannten Nachteile, insbesondere hohe Kosten und schlecht rezyklierbaren Abfall verursachender Verschnitt, vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Garnabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird.
Dieser weist einen sich in Längsrichtung des Garnabschnitts über einen ersten Bereich erstreckenden Funktionsabschnitt auf. Der Garnabschnitt zeichnet sich durch mindestens einen sich in Längsrichtung über einen zweiten Bereich erstreckenden Substitutionsabschnitt aus. Dabei umfasst der Funktionsabschnitt ein erstes Material, welches zur Verwendung als Fasermaterial in einem Bauteil geeignet ist, das einen faserverstärkten Kunststoff umfasst. Das erste Material ist demnach insbesondere als Fasermaterial ausgebildet, welches für fasewerstärkte Kunststoffe typischerweise ausgewählt wird. Der Substitutionsabschnitt umfasst ein zweites Material, welches von dem ersten Material verschieden ist. Mit dem mindestens einen Funktionsabschnitt und dem mindestens einen Substitutionsabschnitt umfasst der Garnabschnitt somit verschiedene Materialien in verschiedenen Abschnitten. Es ist daher möglich, den Garnabschnitt so zu trennen beziehungsweise zu schneiden, dass der Substitutionsabschnitt als Verschnitt anfällt, während der Funktionsabschnitt zur weiteren Verwendung erhalten bleibt. Dabei umfasst der Substitutionsabschnitt vorzugsweise ein Material, welches deutlich preisgünstiger und vorzugsweise besser zu rezyklieren ist als das erste Material. Verschnitt fällt dann jedenfalls im Wesentlichen in Form des kostengünstigen Materials des mindestens einen Substitutionsabschnitts an, so dass teurer, schwer rezyklierbarer Verschnitt vermieden wird.
Der Begriff „Garnabschnitt” ist hier gewählt als Abgrenzung zu einem Garn, welches grundsätzlich ein Endlosmaterial ist. Demgegenüber weist ein Garnabschnitt eine begrenzte Länge auf, was in der Praxis stets der Fall ist. Demnach ist der Garnabschnitt Teil eines Funktionsgarns, welches als sequenziertes Garn mit mindestens einem Funktionsabschnitt und mindestens einem Substitutionsabschnitt ausgebildet ist.
Es wird ein Garnabschnitt bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine Funktionsabschnitt und der mindestens eine Substitutionsabschnitt abwechselnd – entlang der Längsrichtung des Garnabschnitts gesehen – hintereinander vorgesehen sind. Auf dem Garnabschnitt und entsprechend auch auf dem Funktionsgarn wechseln sich also – in Längsrichtung gesehen – Funktionsabschnitte und Substitutionsabschnitte ab. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Funktions- und Substitutionsabschnitte eine gleiche Länge aufweisen. Im Allgemeinen wird jedoch ein Garnabschnitt bevorzugt, bei welchem die Funktionsabschnitte und die Substitutionsabschnitte verschiedene Längen aufweisen. Wesentlich ist, dass das Funktionsgarn als sequenziertes Garn mit sich abwechselnden Funktions- und Substitutionsabschnitten ausgebildet ist.
Dabei ist es möglich, dass der Garnabschnitt an einem ersten Ende einen Funktionsabschnitt und an einem zweiten Ende einen Substitutionsabschnitt aufweist. Es ist auch möglich, dass der Garnabschnitt an beiden Enden einen Funktionsabschnitt aufweist. Weiterhin ist es möglich, dass der Garnabschnitt an beiden Enden einen Substitutionsabschnitt aufweist.
Es wird auch ein Garnabschnitt bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das erste Material, also das Material des Funktionsabschnitts, eine Faser oder ein Faserbündel umfasst. Dabei ist hier unter „Faser” eine Einzelfaser eines Fasermaterials zu verstehen, während ein Faserbündel mehrere Fasern umfasst, insbesondere als sogenanntes Roving ausgebildet ist. Die Faser oder das Faserbündel ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramid-Fasern, Keramik-Fasern, Stahl-Fasern und Kunststofffasern, wobei in dieser Aufzahlung entsprechende Faserbündel aus den genannten Fasern eingeschlossen sind. Es zeigt sich so, dass der Funktionsabschnitt bevorzugt eine Faser oder ein Faserbündel aus einem Fasermaterial umfasst, welches typischerweise zur Herstellung eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff ausgewählt wird. Dieses erste Material ist entsprechend teuer.
Es wird ein Garnabschnitt bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Material einen Kunststofffaden, bevorzugt einen Thermoplast-Faden umfasst. Dabei spricht der Begriff „Faden” sowohl eine Einzelfaser, also eine Kunststofffaser oder eine Thermoplastfaser, als auch ein Bündel aus solchen Fasern an. Damit zeigt sich, dass der Substitutionsabschnitt mit dem zweiten Material ein deutlich kostengünstigeres Material umfasst als der Funktionsabschnitt. Wird also der Substitutionsabschnitt zum Verschnitt in einem textilen Halbzeug bestimmt, fallen kostengünstigere und besser rezyklierbare Verschnittteile an, als wenn Bereiche verschnitten würden, welche den Funktionsabschnitt umfassen.
Es wird auch ein Garnabschnitt bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine Funktionsabschnitt und der mindestens eine Substitutionsabschnitt in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Dabei überlappen sie sich vorzugsweise in dem Verbindungsbereich. Sie sind demnach bevorzugt indem Verbindungsbereich, in dem sie sich überlappen, miteinander gefügt. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass der Funktionsabschnitt und der Substitutionsabschnitt in dem Verbindungsbereich miteinander formschlüssig, kraftschlüssig, reibschlüssig oder stoffschlüssig, insbesondere durch Knoten, Flechten, Kleben, Schweißen, Verschmelzen oder in anderer geeigneter Weise gefügt sind.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionsgarns mit den Schritten des Anspruchs 6 geschaffen wird. Bevorzugt umfasst das Verfahren die Herstellung eines Funktionsgarns mit mindestens einem Garnabschnitt nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Das Verfahren ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: In einem ersten Schritt a) wird ein erster Abschnitt mit einer vorherbestimmten Länge von einem ersten Endlosmaterial abgewickelt. In einem zweiten Schritt b) wird ein Verbindungsbereich geschaffen, und ein zweites Endlosmaterial wird mit dem ersten Abschnitt in dem Verbindungsbereich verbunden. In einem dritten Schritt c) wird der erste Abschnitt von dem ersten Endlosmaterial getrennt. In einem vierten Schritt d) wird ein zweiter Abschnitt mit einer vorherbestimmten Länge von dem zweiten Endlosmaterial abgewickelt. Ein fünfter Schritt e) sieht vor, dass der zweite, der dritte und der vierte Schritt b) bis d) solange wiederholt werden, bis ein letzter Abschnitt von einem letzten Endlosmaterial abgewickelt ist. Dabei ersetzt bei einer ersten Wiederholung der Schritte der zweite Abschnitt quasi den ersten Abschnitt, so dass bevorzugt in Schritt b) ein Verbindungsbereich geschaffen und vorzugsweise das erste oder ein drittes Endlosmaterial mit dem zweiten Abschnitt verbunden wird. Entsprechend wird in Schritt c) der zweite Abschnitt von dem zweiten Endlosmaterial getrennt, und in Schritt d) wird ein weiterer Abschnitt mit einer vorherbestimmten Länge von bevorzugt dem ersten oder dem dritten Endlosmaterial abgewickelt. Die Wiederholung der Schritte erfolgt insoweit für den zweiten Abschnitt und mindestens einen weiteren Abschnitt, bis der letzte Abschnitt von dem letzten Endlosmaterial, welches vorzugsweise das erste oder das zweite Endlosmaterial ist, abgewickelt ist. Schließlich wird in einem sechsten Schritt f) der letzte Abschnitt von dem letzten Endlosmaterial getrennt. Dabei wird das zweite Endlosmaterial von dem ersten Endlosmaterial verschieden gewählt.
Insgesamt entsteht so bevorzugt ein Funktionsgarn mit abwechselnden Abschnitten aus dem ersten und dem zweiten Endlosmaterial. Dabei ist es möglich, ein Funktionsgarn mit nur zwei Abschnitten herzustellen, indem Schritt e), der lediglich vorzugsweise durchgeführt wird, weggelassen wird. Es wird jedoch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem mindestens drei Abschnitte, vorzugsweise eine Vielzahl von Abschnitten an dem Funktionsgarn erzeugt werden. Dabei können die verschiedenen Abschnitte die gleiche Länge aufweisen. Es wird jedoch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem verschiedene vorherbestimmte Längen für die verschiedenen Abschnitte erzeugt werden. Wesentlich ist, dass sich – entlang einer Längsrichtung des Funktionsgarns gesehen – verschiedene Abschnitte abwechseln, welche verschiedene Materialien umfassen, wobei bevorzugt genau zwei Materialien abwechselnd vorgesehen sind.
Das Funktionsgarn kann gedanklich oder durch physikalisches Trennen in verschiedene Garnabschnitte geteilt werden, die jeweils mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Abschnitt aufweisen, wobei sich ein Material in dem mindestens einen ersten Abschnitt von einem Material in dem mindestens einen zweiten Abschnitt unterscheidet, und wobei bevorzugt eine Vielzahl von Abschnitten vorgesehen ist, wobei sich verschiedene Materialien, insbesondere zwei verschiedene Materialien, hintereinander abwechseln.
Auf diese Weise wird ein Funktionsgarn hergestellt, bei welchem bestimmte Abschnitte zum Verschneiden beziehungsweise Trennen vorgesehen sind, während andere Abschnitte zur weiteren Verwendung vorgesehen sind.
In einem alternativen Anwendungsgebiet der Erfindung dient das abschnittweise Einfügen von Substitutionsgarn nicht zur Reduktion von Verschnitt, sondern zur Erzeugung einer weiteren Funktionalität des fertigen Bauteils. Durch die Verwendung eines Garns, das abschnittsweise aus unterschiedliche Werkstoffeigenschaften aufweise (d. h. aus einer Sequenz von Funktionsgarnabschnitten und Substitutionsgarnabschnitten besteht) kann ein Bauteil hergestellt werden, das in einigen (durch das Funktionsgarn verstärkten) Bereichen gezielt andere Eigenschaften besitzt als in anderen (durch das Substitutionsgarn verstärkten) Bereichen. So können in dem erfindungsgemäßen Garn beispielsweise Kohlefaser- und Aramidfasern sequenziert angeordnet werden (wobei zum thermischen Fügen der einzelnen Garnabschnitte mindestens eines der Garne mit thermoplastischen Fasern durchsetzt sein, also als Hybridgarn ausgestaltet sein kann). Aus einem Gewebe, Gestrick, Gewirke etc. eines solchen Garns kann ein Bauteil hergestellt werden, bei dem in unterschiedlichen Bereichen, die verschiedenen Anforderungen genügen müssen, auch das geeignete Textil eingebracht wird. Klassischerweise kann bspw. ein kohlefaserverstärkter Bereich eine definierte Steifigkeit sichern und mit Aramidfasern durchsetzte Bereiche zur Schwingungsdämpfung, Beschusssicherung, Energieaufnahme o. Ä. dienen. Trotz der unterschiedlichen Anforderungen im Bauteil kann das Bauteil dann quasi aus einem textilen ”Schuss” hergestellt werden. In diesem Fall hat auch das Substitutionsgarn die Aufgabe eines (weiteren) Funktionsgarns, so dass das erfindungsgemäße Garn aus Sequenzen von ”Funktionsgarn 1” und „Funktionsgarn 2” aufgebaut ist. Werden die Abschnitte durch ein thermisches Fügeverfahren verbunden, dann ist zweckmäßigerweise (mindestens) eines dieser beiden Funktionsgarne thermoplastisch durchsetzt. Alternativ können auch andere Fügeverfahren zum formschlüssigen, kraftschlüssigen, reibschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbinden der Garnabschnitte verwendet werden.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass alternierend mindestens ein Funktionsabschnitt und mindestens ein Substitutionsabschnitt als erster, zweiter und vorzugsweise als mindestens ein weiterer Abschnitt aus dem ersten und dem zweiten Endlosmaterial erzeugt werden. Auf dem Funktionsgarn wechseln sich demnach mindestens ein Funktionsabschnitt und mindestens ein Substitutionsabschnitt, vorzugsweise eine Vielzahl von Funktionsabschnitten und Substitutionsabschnitten – in Längsrichtung gesehen – hintereinander ab. Dabei wird das erste oder das zweite Endlosmaterial so gewählt, dass es ein Material umfasst, welches zur Verwendung als Fasermaterial in einem Bauteil geeignet ist, das einen faserverstärkten Kunststoff umfasst. Dies ist vorzugsweise eine Faser oder ein Faserbündel, welche/welches bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramid-Fasern, Keramik-Fasern, Stahl-Fasern und Kunststofffasern. Insofern wird auch auf die Ausführungen zu dem Garnabschnitt verwiesen.
Das zweite oder das erste Endlosmaterial wird so gewählt, dass es einen Kunststofffaden, bevorzugt einen Thermoplast-Faden umfasst. Vorzugsweise ist das zweite Endlosmaterial ein Hybridgarn. Insbesondere kann ein Hybridgarn verwendet werden, bei dem das eigentliche Substitutionsgarn (z. B. Glasfasern) mit thermoplastischen Filamenten durchsetzt ist. Auf diese Weise können die besseren Verarbeitungseigenschaften von z. B. Glasfasern gegenüber reinen Thermoplastfasern (höhere Steifigkeit und Festigkeit) genutzt werden, und auch die Permeabilität für die spätere Infiltration kann an die Kohlefaserbereiche angenähert werden. Dabei kann der Faden als Einzelfaser oder als Faserbündel ausgebildet sein. Insoweit wird auf die Ausführungen zu dem Garnabschnitt verwiesen.
Es zeigt sich, dass das erste und das zweite Endlosmaterial stets voneinander verschieden gewählt werden können. Wird also das erste Endlosmaterial als Faser oder Faserbündel zur Verwendung als Fasermaterial in einem faserverstärkten Kunststoff gewählt, wird das zweite Endlosmaterial als Kunststofffaden, insbesondere als Thermoplast-Faden gewählt. Umgekehrt wird vorzugsweise das erste Endlosmaterial als Kunststofffaden, insbesondere Thermoplast-Faden gewählt, wenn das zweite Endlosmaterial als Faser oder Faserbündel zur Verwendung als Fasermaterial in einem faserverstärkten Kunststoff gewählt wird. Dabei ist es möglich, dass ein erster, zumindest gedachter Garnabschnitt des Funktionsgarns als ersten Abschnitt einen Abschnitt aus Fasermaterial zur Verwendung in einem faserverstärkten Kunststoff umfasst. Ebenso ist es möglich, dass dieser erste Abschnitt einen Kunststofffaden, insbesondere einen Thermoplast-Faden umfasst.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, welches weiter zur Herstellung eines textilen Halbzeugs für mindestens ein Bauteil dient, welches faserverstärkten Kunststoff umfasst. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die vorherbestimmten Längen der ersten, zweiten und vorzugsweise weiteren Abschnitte in Hinblick auf mindestens eine herzustellende Bauteilgeometrie und/oder mindestens ein Schnittmuster gewählt werden. Im Rahmen des Verfahrens werden bevorzugt ungenutzte, zum Verschnitt bestimmte Bereiche eines textilen Halbzeugs auf den zur Herstellung des textilen Halbzeugs zu verwendenden Garnabschnitt zurückprojiziert, wobei der Garnabschnitt beispielsweise als Schuss- und/oder Kettfaden in einer Webmaschine vorgesehen ist. Hier kann mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus vorhergesagt werden, welcher Bereich des Garnabschnitts letztlich in einem zur weiteren Verwendung bestimmten Nutzbereich des herzustellenden textilen Halbzeugs angeordnet sein wird, und welcher Bereich letztlich in einem zum Verschnitt bestimmten, sogenannten Verschnittbereich angeordnet sein wird. Diese Vorhersage wird bereits bei der Herstellung des Funktionsgarns genutzt, indem entsprechende Garnabschnitte mit entsprechenden vorherbestimmten Längen erster, zweiter und vorzugsweise weiterer Abschnitte erzeugt werden.
Es werden dann eine Vielzahl von Garnabschnitten so zu einem textilen Halbzeug angeordnet, dass die Substitutionsabschnitte der Garnabschnitte mindestens einen Verschnittbereich des textilen Halbzeugs bilden. Dieser ist zur Trennung von dem textilen Halbzeug und/oder von einem aus dem textilen Halbzeug gebildeten Bauteil bestimmt. Er wird also letztlich entweder noch vor oder nach der Herstellung des mindestens einen Bauteils aus dem textilen Halbzeug entfernt. Dabei ist es möglich, dass bestimmte Verschnittbereiche bereits beim Zuschneiden des textilen Halbzeugs entfernt werden, während andere Verschnittbereiche erst nach der Herstellung des Bauteils entfernt werden, um zusätzliche Aussparungen einzubringen.
Jedenfalls wird durch die Projektion der Verschnittbereiche auf die an dem Funktionsgarn auszubildenden Garnabschnitte erreicht, dass letztlich die Substitutionsabschnitte, die das kostengünstige, leicht zu rezyklierende Material umfassen, die Verschnittbereiche des textilen Halbzeugs bilden. Hierdurch fällt lediglich kostengünstiger, leicht zu rezyklierender Verschnitt an, selbst wenn die Schnittmuster aufgrund komplexer Bauteilgeometrien eine Fläche des textilen Halbzeugs nicht optimal ausnutzen können.
Dabei zeigt sich, dass sich das Funktionsgarn mit allen textilen Herstellungsverfahren verarbeiten lässt. Insbesondere können die Garnabschnitte durch Weben, Legen, Stricken, Flechten, Wirken, und in jeder anderen geeigneten Weise zu dem textilen Halbzeug angeordnet werden. Das anzuwendende textile Herstellungsverfahren ist allerdings vorzugsweise bereits zum Zeitpunkt der Herstellung des Funktionsgarns bekannt, damit die Verschnitt- und Nutzbereiche sinnvoll auf die auszubildenden Abschnitte der herzustellenden Garnabschnitte auf dem Funktionsgarn abgebildet werden können.
Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst, indem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Funktionsgarns gemäß Anspruch 9 geschaffen wird.
Mit Hilfe der Vorrichtung wird ein Funktionsgarn mit mindestens einem Garnabschnitt nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele mittels eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt. Die Vorrichtung umfasst dabei eine erste Spule, von der ein erstes Endlosmaterial abwickelbar ist, und eine zweite Spule, von der ein zweites Endlosmaterial abwickelbar ist. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine erste Zustellrolle aus, über die das erste Endlosmaterial abwickelbar ist. Weiterhin ist eine zweite Zustellrolle vorgesehen, über die das zweite Endlosmaterial abwickelbar ist. Die erste und die zweite Zustellrolle umfassen mindestens ein Halteelement zur Fixierung des ersten und des zweiten Endlosmaterials. Weiterhin sind die erste und die zweite Zustellrolle in einer Richtung aufeinander zustellbar, die senkrecht auf einer Längserstreckung des zu bildenden Garnabschnitts – jedenfalls lokal im Bereich zwischen den Zustellrollen – und senkrecht auf Drehachsen der Zustellrollen steht, wobei die Drehachsen der Zustellrollen parallel zueinander orientiert sind. Die Möglichkeit, die beiden Zustellrollen aufeinander zuzustellen ist vorgesehen, um das erste und das zweite Endlosmaterial in einem Verbindungsbereich, in dem auch die zuvor erwähnte Längserstreckung lokal gegeben ist, zu verbinden. Die Vorrichtung weist außerdem mindestens eine Trenneinrichtung auf, um einen Abschnitt von dem ersten und dem zweiten Endlosmaterial trennen, insbesondere abschneiden zu können.
Es ist möglich, dass die erste Zustellrolle fixiert ist, während die zweite Zustellrolle auf die erste Zustellrolle hin zustellbar gelagert ist. Ebenso ist es möglich, dass die zweite Zustellrolle fixiert ist, wobei die erste Zustellrolle auf die zweite Zustellrolle hin zustellbar gelagert ist. Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei welchem beide Zustellrollen verlagerbar angeordnet und aufeinander zustellbar sind.
Mit Hilfe der Vorrichtung ist es möglich, ein Funktionsgarn herzustellen, welches abwechselnd Abschnitte aus einem ersten und einem zweiten Endlosmaterial umfasst. Damit verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Garnabschnitt und dem Verfahren beschrieben wurden. Es ist nämlich möglich, mit Hilfe der Vorrichtung ein Funktionsgarn herzustellen, auf dessen Garnabschnitte Nutzbereiche und Verschnittbereiche eines herzustellenden textilen Halbzeugs zurückprojiziert sind, so dass letztlich Verschnittbereiche des textilen Halbzeugs ein kostengünstiges, leicht zu rezyklierendes Material umfassen, das insbesondere in Substitutionsabschnitten der Garnabschnitte vorgesehen ist. Hierdurch fällt bei einem Zuschneiden und/oder Weiterverarbeiten des textilen Halbzeugs kein teurer, schwer zu rezyklierender Verschnitt an.
Es wird auch eine Vorrichtung bevorzugt, die sich durch eine Erwärmungseinrichtung auszeichnet, mittels der eine Verbindung des ersten Endlosmaterials mit dem zweiten Endlosmaterial bewirkbar ist. Dabei ist die Erwärmungseinrichtung vorzugsweise gemeinsam mit mindestens einer Zustellrolle drehbar gelagert. Alternativ ist vorzugsweise vorgesehen, dass die mindestens eine Erwärmungseinrichtung in Hinblick auf die Zustellrollen stationär vorgesehen ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Erwärmungseinrichtung als resistive Heizung ausgebildet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Erwärmungseinrichtung als Heißluftgebläse, Infrarotstrahler oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet ist.
Es ist möglich, dass lediglich eine Erwärmungseinrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise einer Zustellrolle zugeordnet, nämlich insbesondere gemeinsam mit dieser drehbar gelagert oder in Hinblick auf diese stationär vorgesehen ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist bevorzugt jeder Zustellrolle eine Erwärmungseinrichtung zugeordnet, welche mit der Zustellrolle drehbar gelagert oder in Hinblick auf diese stationär vorgesehen ist. Es ist auch möglich, dass eine erste Erwärmungseinrichtung in Hinblick auf eine erste Zustellrolle stationär vorgesehen ist, während eine zweite Erwärmungseinrichtung gemeinsam mit einer zweiten Zustellrolle drehbar gelagert ist. Schließlich ist es möglich, dass mehr als zwei Erwärmungseinrichtungen vorgesehen sind, wobei es insbesondere möglich ist, dass eine dritte Erwärmungseinrichtung keiner Zustellrolle zugeordnet ist, sondern dass diese beispielsweise zwischen den Zustellrollen stationär an der Vorrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Garnabschnitts;
2 ein Ausführungsbeispiel eines textilen Halbzeugs, welches mindestens einen Garnabschnitt gemäß 1 umfasst;
3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines Funktionsgarns, und
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsgarns.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Garnabschnitts 1, der zur Herstellung eines textilen Halbzeugs und letztlich eines Bauteils verwendbar ist, welches faserverstärkten Kunststoff umfasst. Der Garnabschnitt 1 weist einen ersten Funktionsabschnitt 3 auf, an den sich – in Längsrichtung des Garnabschnitts gesehen – ein Substitutionsabschnitt 5 anschließt. Dabei sind hier der Funktionsabschnitt 3 durchgezogen und der Substitutionsabschnitt 5 strichliert dargestellt. An den Substitutionsabschnitt 5 schließt sich wiederum – in Längsrichtung gesehen – ein hier durchgezogen dargestellter, zweiter Funktionsabschnitt 7 an.
Der Substitutionsabschnitt 5 umfasst vorzugsweise einen Kunststoff-Faden, besonders bevorzugt einen Thermoplast-Faden. Er besteht bevorzugt aus einem dieser Materialien. Letztlich umfasst er also ein kostengünstiges, leicht zu rezyklierendes Material.
Demgegenüber umfassen die ersten und zweiten Funktionsabschnitte 3, 7 vorzugsweise ein Material, welches zur Verwendung als Fasermaterial in einem Bauteil geeignet ist, welches einen faserverstärkten Kunststoff umfasst. Dies ist vorzugsweise eine Faser oder ein Faserbündel, insbesondere ein sogenanntes Roving, wobei besonders bevorzugt ein Material aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramid-Fasern, Keramik-Fasern, Stahl-Fasern und Kunststofffasern besteht. Damit zeigt sich, dass die Funktionsabschnitte 3, 7 ein vergleichsweise teures, schwer zu rezyklierendes Material umfassen.
Der Substitutionsabschnitt 5 ist vorzugsweise zur Verwendung in einem Verschnittbereich eines textilen Halbzeugs bestimmt, bildet also insbesondere Verschnitt des textilen Halbzeugs nach einem Zuschnitt desselben. Demgegenüber sind die Funktionsabschnitte 3, 7 vorzugsweise zur Verwendung in einem Nutzabschnitt des textilen Materials bestimmt, indem sie insbesondere letztlich zur Verstärkung als Fasern oder Faserbündel eines faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteils dienen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines textilen Halbzeugs 9, insbesondere eines aus dem textilen Halbzeug 9 zu bildenden Zuschnitts 11. Dabei ist in 2 links von einem Pfeil P schematisch der zu bildende Zuschnitt 11 dargestellt, welcher einen in Hinblick auf das zu bildende Bauteil herauszutrennenden Verschnittbereich 13 und eine beim Drapieren zu bildende Kante 15 umfasst.
Rechts von dem Pfeil P ist schematisch dargestellt, wie der Zuschnitt 11 beziehungsweise das textile Halbzeug 9 aus einer Vielzahl von Garnabschnitten 1, von denen hier der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich einer mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, hergestellt ist.
Dabei sind die Garnabschnitte 1 bereits so hergestellt, dass beim Erzeugen des textilen Halbzeugs 9, vorzugsweise durch Weben, die Substitutionsabschnitte 5, von denen hier ebenfalls nur einer gekennzeichnet ist, in dem Verschnittbereich 13 angeordnet sind. Die Funktionsabschnitte 3, 7, von denen hier ebenfalls lediglich jeweils einer gekennzeichnet ist, sind dagegen in einem Nutzbereich 17 des textilen Halbzeugs 9 angeordnet. Auch die Kante 15 ist vorzugsweise aus einem Substitutionsbereich gebildet.
Wird also der Verschnittbereich 13 durch Verschneiden aus dem Zuschnitt 11 herausgetrennt, und wird der Zuschnitt 11 im Bereich der Kante 15 aufgetrennt, fallen in diesen Bereichen lediglich Verschnitte an, welche ein kostengünstiges, leicht zu rezyklierendes Material umfassen. Demgegenüber weist der Nutzabschnitt 17 das hochwertige, teure, schwer zu rezyklierende, zur Verstärkung vorgesehene Fasermaterial auf.
Es ist offensichtlich, dass das textile Halbzeug 9 beziehungsweise der Zuschnitt 11 nicht vollständig aus Garnabschnitten 1 des Funktionsgarns bestehen muss. Stattdessen ist es möglich, dass in Bereichen, in welchen kein Verschnitt anfällt, herkömmliche Garnabschnitte eines herkömmlichen Garns, beispielsweise eine herkömmlicher Garnabschnitt 19, der keinen Substitutionsbereich aufweist und lediglich aus einem durchgängigen, homogenen Material, vorzugsweise dem Material der Funktionsabschnitte 3, 7, besteht, vorgesehen ist.
Die in Zusammenhang mit der Herstellung des textilen Halbzeugs 9 entstehenden Kosten werden minimiert, wenn Garnabschnitte 1 des Funktionsgarns lediglich in solchen Bereichen verwendet werden, in denen tatsächlich Verschnitt anfällt. In diesen Bereichen werden dann die Verschnittkosten minimiert. In den übrigen Bereichen werden die Herstellungskosten für die zu verwendenden Garnabschnitte minimiert, weil das vergleichsweise aufwändige Verfahren zur Herstellung des Funktionsgarns hier nicht notwendig ist. Insgesamt entsteht so ein in Hinblick auf die Kosten ausgewogenes, günstiges Produkt.
Es zeigt sich auch, dass die Garnabschnitte 1 des Funktionsgarns sowohl als Kett- als auch als Schussfäden Verwendung finden können, wenn das textile Halbzeug 9 gewebt wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 21 zur Herstellung eines Funktionsgarns. Dabei ist eine erste Spule 23 vorgesehen, von welcher ein erstes Endlosmaterial 25 abwickelbar ist. Von einer zweiten Spule 27 ist ein zweites Endlosmaterial 29 abwickelbar. Es ist eine erste Zustellrolle 31 vorgesehen, über die das erste Endlosmaterial 25 abwickelbar ist, und es ist eine zweite Zustellrolle 33 vorgesehen, über die das zweite Endlosmaterial 29 abwickelbar ist.
Dabei ist nicht zwingend vorgesehen, dass das erste und zweite Endlosmaterial 25, 29 unmittelbar von den Spulen 23, 27 auf die Zustellrollen 31, 33 abgewickelt wird. Es ist vielmehr auch möglich, dass mindestens eine, insbesondere auch eine Vielzahl von Umlenkrollen zwischen den Spulen 23, 27 und den Zustellrollen 31, 33 vorgesehen ist/sind.
Die erste Zustellrolle 31 weist ein erstes Halteelement 35 und ein zweites Halteelement 37 auf, die vorzugsweise – entlang eines Durchmessers der Zustellrolle 31 gesehen – gegenüberliegend angeordnet sind. Die Halteelemente 35, 37 dienen bevorzugt einer Fixierung, Handhabung und/oder Wiederaufnahme des ersten Endlosmaterials 25. Besonders bevorzugt sind die Halteelemente 35, 37 stationär relativ zu der ersten Zustellrolle 31 angeordnet, so dass diese relativ zu den Haltelementen 35, 37 um eine erste, senkrecht auf der Papierebene von 3 stehende Achse A₁ dreh- und/oder schwenkbar ist.
Die zweite Zustellrolle 33 ist entsprechend um eine parallel zu der Achse A₁ orientierte, zweite Achse A₂ dreh- und/oder schwenkbar gelagert. Dabei sind die Zustellrollen 31, 33 entlang einer Verbindungslinie der Achsen A₁, A₂ in der Papierebene von 3 relativ zueinander verlagerbar beziehungsweise aufeinander zustellbar, um einen Verbindungsbereich zu schaffen beziehungsweise das erste und zweite Endlosmaterial 25, 29 in dem Verbindungsbereich zu verbinden.
Die zweite Zustellrolle 33 weist hier ein drittes Halteelement 39 und ein viertes Halteelement 41 auf. Für diese gilt das Gleiche, was bereits in Zusammenhang mit den ersten und zweiten Halteelementen 35, 37 ausgeführt wurde. Insbesondere dienen das dritte und vierte Halteelement 39, 41 der Fixierung, Handhabung und/oder Wiederaufnahme des zweiten Endlosmaterials 29.
Die Zustellrollen 31, 33 dienen nicht nur der Schaffung einer Verbindung des ersten und zweiten Endlosmaterials 25, 29, sondern sie dienen auch zum Spannen der Endlosmaterialien 25, 29, insbesondere in Zusammenhang mit den Halteelementen 35, 37, 39, 41.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Heizelemente vorgesehen, wobei ein erstes und ein zweites Heizelement 43, 45 der ersten Zustellrolle 31 zugeordnet und mit dieser dreh- und/oder schwenkbar gelagert sind, und wobei ein drittes und ein viertes Heizelement 47, 49 der zweiten Zustellrolle 33 zugeordnet sind, wobei sie mit dieser gemeinsam dreh- und/oder schwenkbar gelagert sind. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Heizelemente 43, 45, 47, 49 stationär relativ zu den Zustellrollen 31, 33 vorgesehen sind. Wesentlich ist, dass insbesondere zwei Heizelemente, hier das zweite Heizelement 45 und das dritte Heizelemente 47, so in einem Berührungsbereich 51 zwischen den Zustellrollen 31, 33 angeordnet sind, in welchem sich das erste Endlosmaterial 25 und das zweite Endlosmaterial 29 berühren, dass in diesem Bereich durch Heizen eine Verbindung zwischen den Endlosmaterialien 25, 29 herstellbar ist.
In dem Berührungsbereich 51 weist der zu bildende Garnabschnitt eine Längserstreckung auf, welche in 3 vertikal, also von oben nach unten orientiert ist, so dass diese Längserstreckung senkrecht zu den Achsen A₁ und A₂ orientiert ist. Entsprechend sind demnach die erste und die zweite Zustellrolle 31, 33 in einer Richtung aufeinander zustellbar, die senkrecht auf der Längserstreckung des zu bildenden Garnabschnitts in dem Berührungsbereich 51, und senkrecht auf den Drehachsen A₁, A₂ steht, wobei diese Zustellrichtung in 3 in der Papierebene horizontal angeordnet ist und die Achsen A₁, A₂ miteinander verbindet.
Die Vorrichtung 21 umfasst noch zwei Trenneinrichtungen 53, 55, wobei die erste Trenneinrichtung 53 zum Trennen eines Abschnitts von dem ersten Endlosmaterial 25 dient, während die zweite Trenneinrichtung 55 zum Trennen eines Abschnitts von dem zweiten Endlosmaterial 29 dient. Die Trenneinrichtungen 53, 55 sind bevorzugt als Stanzwerkzeuge ausgebildet.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Funktionsgarns. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem Verfahren kommt das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 21 zum Einsatz.
In einem ersten Schritt A wird das erste Endlosmaterial 25 mit Hilfe des ersten Halteelements 35 an der ersten Zustellrolle 31 gehalten. Das erste Endlosmaterial 25 ist hier durchgezogen dargestellt und umfasst ein Fasermaterial zur Ausbildung eines Funktionsabschnitts des herzustellenden Funktionsgarns. Wie sich zeigt, wird damit in dem ersten Schritt A zunächst ein Substitutionsabschnitt hergestellt. Dies wird lediglich beispielhaft anhand von 4 so erläutert. Es ist ohne Weiteres möglich, dass im Rahmen des Verfahrens zunächst ein Funktionsabschnitt hergestellt wird.
Von der Spule 27 wird das zweite Endlosmaterial 29, das hier ein Material für einen Substitutionsabschnitt, insbesondere einen Kunststoff-Faden, bevorzugt einen Thermoplast-Faden umfasst, über die zweite Zustellrolle 33 abgewickelt und – in 4 – nach unten fortgeführt.
Um zu der Darstellung in dem Schritt B zu gelangen, wird das erste Endlosmaterial 25 weiter über die erste Zustellrolle 31 abgewickelt, so dass ein Ende desselben schließlich von dem zweiten Halteelement 37 gehalten wird, während das erste Endlosmaterial 25 zugleich auch von dem ersten Halteelement 35 gehalten und insgesamt gespannt wird. Das zweite Endlosmaterial 29 wird auf der zweiten Zustellrolle 33 von dem dritten Halteelement 39 gehalten.
Die Zustellrollen 31, 33 werden aufeinander zugestellt, so dass sich das erste Endlosmaterial 25 und das zweite Endlosmaterial 29 schließlich in dem Berührungsbereich 51 berühren. Es werden nun die hier lediglich schematisch anhand gewellter Pfeile dargestellten Heizelemente 45, 47 aktiviert, so dass das erste Endlosmaterial 25 und das zweite Endlosmaterial 29 in dem Berührungsbereich 51, der insoweit als Verbindungsbereich ausgebildet ist, miteinander verbunden werden. Es wird also zunächst ein Verbindungsbereich geschaffen, in dem die Zustellrollen 31, 33 aufeinander zugestellt werden, so dass sich die Endlosmaterialien 25, 29 in dem Berührungsbereich 51 berühren; sodann werden sie durch Wärmeeinwirkung mittels der Heizelemente 45, 47 miteinander verbunden.
In dem Schritt D kommt das zweite Trennelement 55 zum Einsatz, welches einen Abschnitt von dem zweiten Endlosmaterial 29 abtrennt.
Schließlich ist in Schritt E dargestellt, dass nun ein Abschnitt vorherbestimmter Länge des ersten Endlosmaterials 25 über die Zustellrolle 31 von der ersten Spule 23 abgewickelt wird, während das zweite Endlosmaterial 29 mit Hilfe des Halteelements 39 an der zweiten Zustellrolle 33 gehalten wird.
Insgesamt ist damit in den Schritten A bis E ein Substitutionsabschnitt 5 mit einer vorherbestimmten Länge ausgebildet worden, an den sich nun ein zu bildender Funktionsabschnitt 3 mit vorherbestimmter Länge anschließt.
Es ist offensichtlich, dass die hier dargestellten Schritte genauso für den Funktionsabschnitt 3 wiederholt werden können, wie sie hier für den Substitutionsabschnitt 5 dargestellt wurden. Insgesamt kann so ein Funktionsgarn beziehungsweise ein Garnabschnitt hergestellt werden, der abwechselnd Funktionsabschnitte und Substitutionsabschnitte aufweist.
Damit zeigt sich insgesamt, dass mit Hilfe des Garnabschnitts, des Verfahrens und der Vorrichtung textile Halbzeuge herstellbar sind, die einen preisgünstigen, leicht zu rezyklierenden Verschnitt bei der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen ermöglichen. Auf diese Weise sind auch dreidimensionale Textiltechnologien mit definierten, nichttragenden Strukturbereichen herstellbar. Mit Hilfe des Garnabschnitts, des Verfahrens und der Vorrichtung sind unter Nutzung bestehender Textilmaschinen extrem hohe Ausbringungen insbesondere in der Großserie darstellbar. Das Drapierverhalten eines textilen Halbzeugs kann beispielsweise durch vordefinierte Trenn- und Dehnstellen beeinflusst werden, indem in diesen Bereichen verschiedenartige Garnsegmente vorgesehen werden.
Dabei sind der Garnabschnitt, das Verfahren und die Vorrichtung keinesfalls darauf beschränkt, lediglich zwei verschiedene Abschnitte an einem Garnabschnitt beziehungsweise in einem Funktionsgarn vorzusehen, sondern es ist letztlich möglich, Garnabschnitte beziehungsweise Funktionsgarne mit beliebig vielen verschiedenen Funktions- beziehungsweise Substitutionsabschnitten herzustellen. Dabei ist es ganz besonders möglich, die Funktionsabschnitte zu variieren, so dass diese verschiedene Eigenschaften, beispielsweise verschiedene Elastizitätsmodule, verschiedene Farben, verschiedene Dehnbarkeiten, verschiedene Festigkeiten und/oder verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Durch die in das textile Halbzeug eingebrachten Thermoplast-Fasern sind darüber hinaus auch Kantenversiegelungen und/oder Verbindungsstellen im Preform-Aufbau erzeugbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010015199 A1 [0003]

Claims

Garnabschnitt (1) zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteils, mit einem sich in Längsrichtung des Garnabschnitts (1) über einen ersten Bereich erstreckenden Funktionsabschnitt (3, 7), gekennzeichnet durch mindestens einen sich in Längsrichtung des Garnabschnitts (1) über einen zweiten Bereich erstreckenden Substitutionsabschnitt (5), wobei der Funktionsabschnitt (3, 7) ein erstes, zur Verwendung als Fasermaterial in einem faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteil geeignetes Material umfasst, und wobei der Substitutionsabschnitt (5) ein zweites Material umfasst, welches von dem ersten Material verschieden ist.
Garnabschnitt (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Funktionsabschnitt (3, 7) und der mindestens eine Substitutionsabschnitt (5) abwechselnd – entlang der Längsrichtung des Garnabschnitts (1) gesehen – hintereinander vorgesehen sind.
Garnabschnitt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eine Faser oder ein Faserbündel umfasst, wobei die Faser oder das Faserbündel vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramid-Fasern, Keramik-Fasern, Stahl-Fasern und Kunststofffasern.
Garnabschnitt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material einen Kunststoff-Faden, bevorzugt einen Thermoplast-Faden umfasst.
Garnabschnitt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Funktionsabschnitt (3, 7) und der mindestens eine Substitutionsabschnitt (5) in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, wobei sie sich in dem Verbindungsbereich vorzugsweise überlappen.
Verfahren zur Herstellung eines Funktionsgarns, insbesondere mit mindestens einem Garnabschnitt (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Abwickeln eines ersten Abschnitts mit einer vorherbestimmten Länge von einem ersten Endlosmaterial (25); b) Schaffen eines Verbindungsbereichs und Verbinden eines zweiten Endlosmaterials (29) mit dem ersten Abschnitt in dem Verbindungsbereich; c) Trennen des ersten Abschnitts von dem ersten Endlosmaterial (25); d) Abwickeln eines zweiten Abschnitts mit einer vorherbestimmten Länge von dem zweiten Endlosmaterial (29); e) vorzugsweise Wiederholen der Schritte b) bis d) für den zweiten Abschnitt und mindestens einen weiteren Abschnitt, bis ein letzter Abschnitt von einem letzten Endlosmaterial (25, 29) abgewickelt ist, und f) Trennen des letzten Abschnitts von dem letzten Endlosmaterial (25, 29), wobei das zweite Endlosmaterial (29) von dem ersten Endlosmaterial (25) verschieden gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alternierend mindestens ein Funktionsabschnitt (3, 7) und mindestens ein Substitutionsabschnitt (5) als erster, zweiter und vorzugsweise als mindestens ein weiterer Abschnitt aus dem ersten und dem zweiten Endlosmaterial (25, 29) erzeugt werden, wobei das erste oder das zweite Endlosmaterial (25, 29) so gewählt wird, dass es ein zur Verwendung als Fasermaterial in einem faserverstärkten Kunststoff umfassenden Bauteil geeignetes Material umfasst, vorzugsweise eine Faser oder ein Faserbündel, vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe (25, 29) bestehend aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramid-Fasern, Keramik-Fasern, Stahl-Fasern und Kunststofffasern, und wobei das zweite oder das erste Endlosmaterial (25, 29) so gewählt wird, dass es einen Kunststofffaden, bevorzugt einen Thermoplast-Faden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7 und weiter zur Herstellung eines textilen Halbzeugs (9) für mindestens ein faserverstärkten Kunststoff umfassendes Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass die vorherbestimmten Längen der ersten, zweiten und vorzugsweise weiteren Abschnitte in Hinblick auf eine herzustellende Bauteilgeometrie und/oder mindestens ein Schnittmuster gewählt werden, wobei eine Vielzahl von Garnabschnitten (1) so zu einem textilen Halbzeug (9) angeordnet wird, dass die Substitutionsabschnitte (5) der Garnabschnitte (1) mindestens einen Verschnittbereich (13) des textilen Halbzeugs (9) bilden, der zur Trennung von dem textilen Halbzeug (9) und/oder von einem aus dem textilen Halbzeug (9) gebildeten Bauteil bestimmt ist.
Vorrichtung (21) zur Herstellung eines Funktionsgarns mit mindestens einem Garnabschnitt (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einer ersten Spule (23), von der ein erstes Endlosmaterial (25) abwickelbar ist, und einer zweiten Spule (27), von der ein zweites Endlosmaterial (29) abwickelbar ist, gekennzeichnet durch eine erste Zustellrolle (31), über die das erste Endlosmaterial (25) abwickelbar ist, und durch eine zweite Zustellrolle (33), über die das zweite Endlosmaterial (29) abwickelbar ist, wobei die erste und die zweite Zustellrolle (31, 33) mindestens ein Halteelement (35, 37, 39, 41) zur Fixierung des ersten und zweiten Endlosmaterials (25, 29) aufweisen, wobei die erste und die zweite Zustellrolle (31, 33) in einer Richtung, die senkrecht auf einer Längserstreckung des zu bildenden Garnabschnitts (1) und senkrecht auf Drehachsen (A₁, A₂) der Zustellrollen (31, 33) steht, aufeinander zustellbar sind, um das erste und zweite Endlosmaterial (25, 29) in einem Verbindungsbereich zu verbinden, wobei die Vorrichtung (21) mindestens eine Trenneinrichtung (53, 55) zum Trennen eines Abschnitts von dem ersten und dem zweiten Endlosmaterial (25, 29) aufweist.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Erwärmungseinrichtung (43, 45, 47, 49), mittels der eine Verbindung des ersten Endlosmaterials (25) mit dem zweiten Endlosmaterial (29) bewirkbar ist, wobei die Erwärmungseinrichtung (43, 45, 47, 49) gemeinsam mit mindestens einer Zustellrolle (31, 33) drehbar gelagert oder in Hinblick auf die Zustellrollen (31, 33) stationär vorgesehen ist.