DE102012111761A1 - Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage und System zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage und System zum Durchführen des Verfahrens Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials (54) mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage (28) umfassend Schritte (A) bis (I). Ferner betrifft die Erfindung ein System (10) zum Durchführen des Verfahrens.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage und ein System zum Durchführen des Verfahrens.
  • Bahnförmige Halbzeugmaterialen mit zwei unidirektional faserverstärkten Lagen, bei denen sich die Erstreckungsrichtung der Fasern einer Lage von der Erstreckungsrichtung der Fasern der andern Lage unterscheidet, werden bei bekannten Verfahren unter Verwendung von aufwendigen Vorrichtungen hergestellt, um insbesondere die unterschiedlichen Erstreckungsrichtungen realisieren zu können. Aus der EP 1 719 609 A2 ist ein Verfahren bekannt, mit welchem ein derartiges bahnförmiges Halbzeugmaterial herstellbar ist, wobei sich insbesondere dieses bekannte Verfahren nur für die Herstellung eines zweilagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials eignet.
  • Zugrundeliegende Aufgabe
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber den bekannten Lösungen technisch wesentlich weniger aufwendiges Verfahren zum Herstellen eines bahnförmigen Halbzeugmaterials anzugeben, mit welchem auch die Herstellung eines Halbzeugmaterials mit mehr als zwei unidirektional faserverstärkten Lagen möglich ist, deren Faser-Erstreckungsrichtungen sich voneinander unterscheiden können, und ein System zum Durchführen des Verfahrens anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
  • Das erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials bzw. bahnförmigen Halbzeugs mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage umfasst die Schritte A bis I zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials, wobei mittels bzw. durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auch die Herstellung eines Halbzeugmaterials mit mehr als zwei unidirektional faserverstärkten Lagen möglich ist, deren Faser-Erstreckungsrichtungen sich voneinander unterscheiden können, und zwar durch Fortführen des Verfahrens mit Schritt G in Schritt F. Im Unterschied zu bekannten Lösungen, insbesondere im Unterschied zu der aus der EP 1 719 609 A2 bekannten Lösung, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren also die Herstellung eines Halbzeugmaterials mit beliebig vielen Lagen, wobei jede Lage unidirektional – also in wenigstens einer Richtung, oder im Wesentlichen nur in einer einzigen Richtung – faserverstärkt ist, und wobei wenigstens zwei Lagen sich voneinander unterscheidende Faser-Erstreckungsrichtungen aufweisen.
  • Zum Bilden jeder der Lagen werden die in Schritt C bereitgestellten Materialstücke in der gemäß Schritt D und/oder G vorgesehenen Weise in Längsrichtung der Trägerbahn aufeinander folgend und aneinander anliegend auf die Trägerbahn bzw. die zuletzt gebildete Lage flächig aufgelegt. Das Auflegen der Materialstücke kann hierbei auf einfache Weise mit einem vergleichsweise sehr geringen technischen Aufwand vorgenommen werden, und zwar ohne hierfür aufwendige Förderbänder oder dergleichen vorsehen zu müssen, wie es bei bekannten Lösungen, insbesondere bei der aus der EP 1 719 609 A2 bekannten Lösung der Fall ist.
  • Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbares mehrlagiges faserverstärktes Halbzeug bzw. Halbzeugmaterial eignet sich besonders vorteilhaft als Halbzeugmaterial für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen für Kraftfahrzeuge, insbesondere z.B. für die Herstellung von faserverstärkten Batteriegehäusen für Traktionsbatterien, für die Herstellung von Reserveradmulden, Kofferraummulden, Radträgern, Querträgern oder Längsträgern oder allgemein insbesondere für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Strukturteilen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es durch das Auflegen gemäß Schritt D und/oder Schritt G in Verbindung mit den in Schritt C vorgesehen gruppenspezifischen Trennwinkeln vorteilhaft beliebige Winkel beim Ausrichten vorzusehen zu können und damit vorteilhaft auch eine beliebige Mehrzahl unterschiedlicher Faser-Erstreckungsrichtungen in dem Halbzeugmaterial auszubilden. Insbesondere durch die einfach mögliche Veränderung des Trennwinkels können die Faser-Erstreckungsrichtungen der Lagen des bahnförmigen Halbzeugmaterials bzw. des bahnförmigen Halbzeugs, ohne aufwendige Umbauten eines entsprechenden Systems, verändert werden. Damit kann vorteilhaft ein an jeweiligen Anwendungsfall angepasstes Halbzeugmaterial hergestellt werden, von welchem das Material für ein faserverstärktes Formteil abtrennbar ist, das vorteilhaft eine an eine vorgegebene Belastungssituation angepasste Verteilung von Faserrichtungen bzw. Faser-Erstreckungsrichtungen aufweisen kann. In einer Faser-Erstreckungsrichtung kann das Formteil die größten Kräfte aufnehmen bzw. in der Faser-Erstreckungsrichtung weist das Bauteil eine besondere hohe Festigkeit auf, und zwar ohne eine sich nachteilig auf das Gewicht auswirkende Verdickung des Materials oder eine andersartige Verstärkung vorsehen zu müssen.
  • Insbesondere kann also das durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbare Halbzeugmaterial (bzw. Halbzeug) als Halbzeugmaterial (bzw. Halbzeug) für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen für Kraftfahrzeuge verwendet werden.
  • Durch die Bennennung der Schritte mit den Buchstaben A bis I wird keine Bindung bzw. keine ausschließliche Bindung an eine zeitliche Reihenfolge verfolgt. Die Buchstaben dienen lediglich der Bennennung bzw. Kennzeichnung der Schritte. So können die Schritte A, B und C in beliebiger Reihenfolge oder auch zeitgleich bzw. im Wesentlichen zeitgleich vorgenommen werden. Die Schritt D bis I werden vorzugsweise aufeinanderfolgend vorgenommen, also Schritt E nach D und Schritt F nach E usw., und weiter vorzugsweise nach Schritt A und B vorgenommen. Der Schritt C kann im Hinblick auf die Materialstücke, welche erst für übernächste bzw. spätere Auflegevorgänge in Schritt D und/oder G verwendet werden sollen, auch während jedes Schritts der Schritt E bis I vorgenommen werden. Das Bereitstellen in den Schritten A, B und/oder C kann insbesondere auch während der Durchführung des Verfahrens parallel zu einem der Schritte G bis I erfolgen.
  • Bevorzugt wird jedes Materialstück von wenigstens einer Aufnahmevorrichtung (bzw. wenigstens einem Greifer) wenigstens einer Transporteinrichtung aufgenommen und anschließend von der Transporteinrichtung zu der Trägerbahn und/oder der zuletzt gebildeten Lage transportiert und von der Aufnahmevorrichtung auf die Trägerbahn und/oder die zuletzt gebildete Lage gelegt. Die Aufnahmevorrichtung kann bevorzugt eine Saugeinrichtung zum Aufnehmen bzw. Halten des Materialstücks durch Saugkraft umfassen, mit welcher ein auf einfache und praktische Weise vornehmbares Aufnehmen und Ablegen des bzw. der Materialstücke möglich ist.
  • Die Transporteinrichtung kann besonders bevorzugt in Form eines Industrieroboters ausgebildet sein, der einen Manipulator bzw. Roboterarm mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung in Form eines Effektors bzw. Greifers aufweist. Insbesondere kann die Transporteinrichtung einen Tetrapodenroboter oder einen Roboters mit fünf Achsen oder eine Linearführung umfassen. Die Aufnahmevorrichtung kann besonders bevorzugt in Form eines Systems ausgebildet sein, das eingerichtet ist, die Materialstücke in jedem beliebigen Winkel zur Längserstreckung der Trägerbahn auszurichten. Alternativ kann eine für jeden erwünschten Ausricht-Winkel spezifisch eingerichtete Aufnahmevorrichtung vorgesehen werden, deren Dimensionierung insbesondere an die Dimensionierung des jeweiligen Materialstücks angepasst sein kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Lagefixieren der Materialstücke der letzten bzw. allerletzten vorgesehenen faserverstärkten Lage gemäß Schritt (E) oder (H) die Anordnung aus Trägerbahn und aufgelegten Materialstücken unmittelbar konsolidiert, wobei bei oder vor dem Konsolidieren das thermoplastische Kunststoffmaterial der Trägerbahn und das thermoplastische Kunststoffmaterial jedes oder wenigstens einer Teilanzahl der Materialstücke der Anordnung durch Erwärmen bis an oder über deren Schmelztemperatur wenigstens bereichsweise in einen plastisch verformbaren Zustand überführt wird.
  • Alternativ reicht das Lagefixieren jedes Materialstücks aus, um das zweilagige oder mehrlagige bahnförmige Halbzeugmaterials aufrollen (also eine Rollenware zu erzeugen) zu können und erst in einem zeitlich nachgelagerten Schritt zu konsolidieren bzw. unmittelbar zu einem Bauteil umzuformen und dabei erst zu konsolidieren.
  • Unter Konsolidieren ist erfindungsgemäß ein Verdichten bzw. Kompaktieren der Anordnung durch aneinander pressen der Trägerbahn und der Materialstücke zu verstehen, wobei die Anordnung die Trägerbahn und alle Materialstücke, also die Materialstücke aller gebildeten Lagen, umfasst.
  • Durch das Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials der Trägerbahn und des thermoplastischen Kunststoffmaterials jedes oder wenigstens einer Teilanzahl der Materialstücke der Anordnung bis an oder über die Schmelztemperatur zum wenigstens bereichsweisen Überführen in einen plastisch verformbaren Zustand, können sich bei dem Konsolidieren vorteilhaft stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Materialstücken bzw. zwischen den Materialstücken und der Trägerbahn ausbilden.
  • Durch das Konsolidieren können die Materialstücke wenigstens bereichsweise flächig, vorzugsweise vollflächig, miteinander und/oder mit der Trägerbahn verbunden werden. Ferner kann bei dem Konsolidieren durch das Verdichten bzw. Kompaktieren nicht nur zwischen den Materialstücken bzw. zwischen den Materialstücken und der Trägerbahn befindliche Luft sondern insbesondere auch in den Materialstücken oder der Trägerbahn aufgenommene Luft vorteilhaft aus den Materialstücken oder der Trägerbahn entweichen.
  • Durch das unmittelbare Konsolidieren in Verbindung mit dem Erwärmen gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Halbzeugmaterial bzw. ein Halbzeug mit einer hohen Festigkeit bzw. Kompaktheit geschaffen werden, welches sich insbesondere für die Herstellung von Formteilen eignet, die im Anwendungsfall besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind.
  • Bevorzugt wird zum Konsolidieren der Anordnung eine Pressvorrichtung verwendet, die zwei geschlossene Pressflächen aufweist, die gegenläufig zueinander rotierbar und einander zugewandt sind, wobei die Anordnung durch rotieren der Pressflächen zwischen den Pressflächen hindurch gezogen und dabei verpresst wird. Insbesondere kann die Pressvorrichtung eine Doppelbandpresse umfassen bzw. eine Doppelbandpresse sein bzw. in Form einer Doppelbandpresse ausgebildet sein.
  • Um eine besondere stabile bzw. feste Lagefixierung zu schaffen wird bevorzugt in Schritt E jedes Materialstück zum Lagefixieren stoffschlüssig mit der Trägerbahn verbunden durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials der Trägerbahn bis an oder über die Schmelztemperatur und/oder durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials jedes der Materialstücke bis an oder über die Schmelztemperatur. Stoffschlüssige Verbindungen bilden sich infolge des Erwärmens dann dadurch aus, dass die Verbindungspartner durch das flächige Auflegen in Schritt D einen Kontakt zueinander aufweisen bzw. in Kontakt zueinander gebracht werden.
  • Um eine besondere stabile bzw. feste Lagefixierung zu schaffen, wird bevorzugt in Schritt H jedes Materialstück zum Lagefixieren stoffschlüssig mit zumindest der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage verbunden durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials zumindest der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage bis an oder über die Schmelztemperatur und/oder durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials jedes der Materialstücke bis an oder über die Schmelztemperatur. Stoffschlüssige Verbindungen bilden sich infolge des Erwärmens dann dadurch aus, dass die Verbindungspartner durch das flächige Auflegen in Schritt G einen Kontakt zueinander aufweisen bzw. in Kontakt zueinander gebracht werden.
  • Besonders bevorzugt werden die Verbindungspartner durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Hochtemperaturschweißen, Heißgasschweißen oder Reibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierfür kann die wenigstens eine obige Aufnahmevorrichtung vorzugsweise wenigstens eine Schweißvorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden der Verbindungspartner aufweisen, die eingerichtet ist, die Verbindungspartner durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Hochtemperaturschweißen, Heißgasschweißen oder Reibschweißen beim Auflegen oder nach dem Auflegen stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Insbesondere durch Hochtemperaturschweißen ist vorteilhaft eine sehr schnelle Verschweißung möglich.
  • Da das Verschweißen bzw. stoffschlüssige Verbinden jeweils mit der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage erfolgt, haben untere Lagen bzw. mehrlagige Unterbauten keinen Einfluss auf die Schweißzeiten, derart, dass diese die Schweißzeiten nicht nachteilig beeinflussen können.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch die Trägerbahn unidirektional-faserverstärkt. Bei einem mittels dieser besonders bevorzugten Ausführungsform hergestellten Halbzeugmaterial sind alle Lagen – wobei die Trägerbahn dann eine der Lagen ist – faserverstärkt, was je nach Anwendungsfall von großem Vorteil sein kann, z.B. für Formteile bei denen eine Faserverstärkung in den äußersten Lagen erforderlich bzw. erwünscht ist.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an dem Ort des flächigen Auflegens der Materialstücke auf die Trägerbahn in Schritt (D) und/oder beim flächigen Auflegen der Materialstücke auf die zuletzt gebildete Lage in Schritt (G), die Trägerbahn an eine Fixierfläche wenigstens bereichsweise angesaugt. Durch das Ansaugen an die Fixierfläche kann eine stabile Positionierung der Trägerbahn bereitgestellt werden, die für ein präzises bzw. fehlerfreies Auflegen der Materialstücke gemäß der in Schritt D und/oder G vorgesehene Weise von Vorteil ist.
  • Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Trägerbahn zum kontinuierlichen Herstellen des bahnförmigen Halbzeugmaterials in ihrer Längsrichtung bewegt. Durch das Bewegen der Trägerbahn mögliche kontinuierliche Herstellen kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft in einen teilweise oder vollständig automatisierten Herstellungsprozess z.B. einer Fertigungsstraße integriert werden. Alternativ kann die Trägerbahn auch taktweise bewegt werden.
  • Bevorzugt kann die Trägerbahn auf eine Wickeleinheit aufwickelbar sein, und die Trägerbahn wird durch Abwickeln von der Wickeleinheit in ihrer Längsrichtung bewegt.
  • Besonders bevorzugt werden in Schritt D und/oder in Schritt G die Materialstücke zum Auflegen der Materialstücke der Bewegung der Trägerbahn derart folgend bewegt, dass sich die Materialstücke relativ zu der Trägerbahn in einem ruhenden Zustand befinden. Dies hat den Vorteil, dass Positionierungsfehler oder Positionierungs-Ungenauigkeiten beim Auflegen der Materialstücke infolge vorhandener Relativbewegungen zwischen Materialstücken und Trägerbahn wirksam vermieden werden können. Insbesondere um den vorteilhaften ruhenden Zustand der Materialstücke relativ zu der Trägerbahn einfach herbeiführen zu können, sind bevorzugt zur Erfassung der Geschwindigkeit der Trägerbahn relativ zu den Materialstücken an der Trägerbahn voneinander beabstandete Markierungen vorgesehen, die in Längsrichtung der Trägerbahn aufeinanderfolgend angeordnet sind. z.B. durch ein sich mit den Materialstücken mitbewegendes oder ortsfestes Kamerasystem können die Markierungen optisch erfasst werden, um den obigen ruhenden Zustand feststellen zu können, bei dem die Markierungen relativ zu dem Materialstück still stehen bzw. sich nicht bewegen. Alternativ können die Materialstücke entsprechende Markierungen vorsehen, so dass eine Erfassung der Geschwindigkeit der Trägerbahn hierüber möglich ist. Die Markierung kann vorteilhafterweise beim Abtrennen von dem bahnförmigen Werkstoff erzeigt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nach Schritt C die Materialstücke einer Gruppe in einer für die Gruppe vorgesehenen Materialstück-Aufnahme angeordnet, und in Schritt D und/oder Schritt G werden die Materialstücke aus der Materialstück-Aufnahme separiert entnommen und zum Auflegen zu der Trägerbahn und/oder der zuletzt gebildeten Lage bewegt. Durch Vorsehen von für jede Gruppe vorgesehenen Materialstück-Aufnahmen können die Materialstücke vor dem Auflegen gemäß Schritt D und/oder Schritt G vor Fremdeinwirkungen – wie z. B. Schmutz – geschützt werden. Zum separierten Entnehmen kann ein eigens hierfür vorgesehenes Förderband verwendet werden, welches z.B. nach Art eines Einzelblatteinzugs eines Kopiergerätes funktioniert. Durch die Separierung werden vorteilhaft eine Anhaftung von Materialstücken und mithin auch die zeitgleiche Aufnahme mehrerer Materialstücke vermieden. Das erfindungsgemäße System zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst wenigstens eine Transporteinrichtung und wenigstens eine Bereitstellungseinheit mit wenigstens einer Abtrennvorrichtung zum Abtrennen der Materialstücke von dem bahnförmigen Werkstoff, wobei die Transporteinrichtung eingerichtet ist, die bereitgestellten Materialstücke aufzunehmen und zum Bilden der wenigstens einen faserverstärkten Lage zu der Trägerbahn und/oder der zuletzt gebildeten Lage zu transportieren und gemäß Schritt (D) auf die Trägerbahn oder gemäß Schritt (G) auf die zuletzt gebildete faserverstärkte Lage aufzulegen. Mit dem erfindungsgemäßen System ist die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, einhergehend mit den oben dargelegten Vorteilen.
  • Die Transporteinrichtung weist bevorzugt wenigstens eine Aufnahmevorrichtung auf, mit welcher jedes Materialstück bzw. die Materialstücke aufnehmbar und auf die Trägerbahn und/oder die zuletzt gebildete Lage auflegbar ist/sind, wobei die Aufnahmevorrichtung bevorzugt eine Saugeinrichtung zum Aufnehmen bzw. Halten des Materialstücks durch Saugkraft umfassen kann, mit welcher ein auf einfache und praktische Weise vornehmbares Aufnehmen und Ablegen des bzw. der Materialstücke möglich ist.
  • Die Transporteinrichtung kann besonders bevorzugt in Form eines Industrieroboters ausgebildet sein, der einen Manipulator bzw. Roboterarm mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung aufweist, die z.B. in Form eines Effektors bzw. Greifers ausgebildet sein kann.
  • Die Abtrennvorrichtung zum Abtrennen der Materialstücke von dem bahnförmigen Werkstoff kann eine Schneidvorrichtung oder einer Laserschneidvorrichtung oder eine Ultraschall-Schneidvorrichtung umfassen bzw. das Abtrennen kann z.B. durch diese Vorrichtungen vorgenommen werden. Das Abtrennen der Materialstücke kann z.B. auch durch ein abrasives Trennverfahren, wie z.B. Wasserstrahlschneiden erfolgen.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform des Systems weist das System ein Sensorsystem zum Erfassen der Position jedes Materialstücks auf der Trägerbahn und/oder auf der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage auf, wobei die Transporteinreichung vorzugsweise eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, von der Position des Materialstücks abhängige Positionsdaten, die vom dem Sensorsystem erfasst wurden, zu empfangen und bei bestehender Abweichung der erfassten Positionsdaten von vorgegebenen Positionsdaten, die Transporteinrichtung zum korrigieren der Position des Materialstücks auf der Trägerbahn oder der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage anzusteuern.
  • Die vorgegebenen Positionsdaten sind Positionsdaten, die von einer erwünschten bzw. vorgegebenen Position des jeweiligen Materialstücks auf der Trägerbahn und/oder der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage abhängen. Das Sensorsystem ermöglicht in Zusammenwirkung mit der Steuereinrichtung vorteilhaft eine Positionsüberwachung und Positionskorrektur der Materialstücke, einhergehend mit der Bereitstellung eines fehlerfreien oder nahezu fehlerfreien Herstellungsprozesses, der insbesondere ein winkelgenaue und spaltfreies bzw. nahezu spaltfreies Auflegen der Materialstücke in Schritt D und/oder G umfassen kann.
  • Das thermoplastische Kunststoffmaterial der Trägerbahn und/oder des bahnförmigen Werkstoffes kann Polyamid (PA), insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 6.6, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), POM (Polyoxymethylen), Polyphenylensulfid (PPS), Polyethersulfon (PES), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polyethylenterephthalat (PET), vergleichbare Technische oder Hochtemperatur-Kunststoffmaterialien oder Kombinationen der vorgenannten Kunststoffmaterialien umfassen.
  • Die Fasern bzw. Verstärkungsfasern des bahnförmigen Werkstoffs (vgl. Schritt B des erfindungsgemäßen Verfahrens) sind von dem thermoplastischen Kunststoffmaterial zumindest teilweise oder zur Gänze umgeben bzw. sind wenigstens teilweise oder zur Gänze in das thermoplastische Kunststoffmaterial bzw. in die thermoplastische Matrix eingebettet. Entsprechendes gilt damit auch für die Fasern bzw. Verstärkungsfasern der in Schritt C durch das sukzessive Abtrennen bereitgestellten Materialstücke.
  • Die Fasern sind vorzugsweise Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, und/oder Carbonfasern, und/oder Aramidfasern und/oder polymere Fasern, und/oder synthetische Fasern und/oder Fasern von nachwachsenden Rohstoffen. Besonders bevorzugt sind die Fasern Endlosfasern bzw. als Endlosfasern ausgebildet. Endlosfasern sind Fasern, die das jeweilige Materialstück oder den bahnförmigen Werkstoff in einer Richtung im Wesentlichen vollständig durchziehen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 bis 5 sehr schematische Darstellungen zur Veranschaulichung mehrerer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur deren Durchführung verwendeten Systeme,
  • 6A bis 6D sehr schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Lagefixierens mittels Schweißvorrichtungen,
  • 7 bis 9 sehr schematische Darstellungen zur Veranschaulichung von weiteren Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die in 1 gezeigte sehr schematische Darstellung dient der Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines zweilagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials mit einer unidirektional faserverstärkten Lage. Zum Durchführen dieses Verfahrens wird ein erfindungsgemäßes System 10 verwendet, welches eine sehr schematische dargestellte Transporteinrichtung 12 und eine sehr schematisch dargestellte Bereitstellungseinheit 14 umfasst.
  • Die Bereitstellungseinheit 14 weist eine Abtrennvorrichtung 16 – die insbesondere in Form eines Zuschnittautomaten 16 ausgebildet sein kann – zum Abtrennen der Materialstücke 18 von einem gemäß Schritt B bereitgestellten bahnförmigen Werkstoff 20 auf. Die Bereitstellungseinheit 14 umfasst ein sich quer zu einer Trägerbahn 22 erstreckendes Förderband 24, über welches der bahnförmige Werkstoff 20 bzw. das bahnförmige Halbzeug 20 – welches in wenigstens einer Richtung unidirektional-faserverstärkt ist (vgl. Faser 26, wobei zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nur eine Faser 26 gezeigt ist) – der Abtrennvorrichtung 16 zugeführt werden kann und über welches abgetrennte Materialstücke 18 zu der Trägerbahn 22 hin bewegt werden können.
  • Die Transporteinrichtung 12 ist eingerichtet, bereitgestellte Materialstücke 18 aufzunehmen und zum Bilden wenigstens einer faserverstärkten Lage 28 zu der Trägerbahn 22 und/oder der zuletzt gebildeten Lage zu transportieren (sofern die Bildung mehrerer Lagen erwünscht ist) und gemäß Schritt (D) auf die Trägerbahn 22 oder gemäß Schritt (G) auf die zuletzt gebildete faserverstärkte Lage (sofern die Bildung mehrerer Lagen erwünscht ist) aufzulegen. Die Transporteinrichtung 12 ist in Form eines Industrieroboters mit einer Aufnahmevorrichtung 30 ausgebildet. Mit bzw. durch die Aufnahmevorrichtung 30 sind die Materialstücke 18 aufnehmbar und auf die Trägerbahn 22 und/oder die zuletzt gebildete Lage auflegbar, wobei die Aufnahmevorrichtung 30 eine Saugeinrichtung (hier nicht veranschaulicht) zum Aufnehmen bzw. Halten des jeweiligen Materialstücks 18 durch Saugkraft umfasst, mit welcher ein auf einfache und praktische Weise vornehmbares Aufnehmen und Ablegen des bzw. der Materialstücke 18 gemäß der in Schritt D und/oder der in Schritt G vorgesehenen Weise möglich ist. Das durch die 1 sehr schematisch veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des zweilagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials mit einer unidirektional faserverstärkten Lage umfasst die Schritte:
    • (A) Bereitstellen der Trägerbahn 22 aus einem flächigen Trägermaterial, das wenigstens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht, wobei die Trägerbahn 22 insbesondere in Form einer thermoplastischen Folie 22 ausgebildet sein kann,
    • (B) Bereitstellen eines bahnförmigen Werkstoffs 20, wobei der Werkstoff 20 flächig ausgebildet und unidirektional-faserverstärkt ist, und wobei der Werkstoff 20 ein die Fasern 26 (zur Vereinfachung der Darstellung ist jeweils nur eine Faser 26 gezeigt) zumindest teilweise umgebendes thermoplastisches Kunststoffmaterial 27 umfasst,
    • (C) Bereitstellen einer Gruppe von flächig ausgebildeten und unidirektionalfaserverstärkten Materialstücken 18, wobei die Materialstücke 18 der Gruppe durch sukzessives Abtrennen von dem bahnförmigen Werkstoff 20 durch die Abtrennvorrichtung 16 entlang einer geradlinigen Trennlinie 32 bereitgestellt werden, welche unter einem vorgesehenen, gruppen-spezifischen Trennwinkel 34 zur Richtung der Fasern 26 (zur Vereinfachung der Darstellung ist jeweils nur eine Faser 26 gezeigt) verläuft,
    • (D) Entnehmen von Materialstücken 18 aus der Gruppe zum Bilden einer faserverstärkten Lage 28 durch flächiges Auflegen der Materialstücke 18 auf die Trägerbahn 22, wobei die Materialstücke 18 zum Bilden der Lage in Längsrichtung der Trägerbahn 22 aufeinander folgend und aneinander anliegend von der Aufnahmevorrichtung 30 der Transporteinrichtung 12 auf die Trägerbahn 22 flächig aufgelegt werden, wobei beim Auflegen die beim Abtrennen gemäß Schritt (C) gebildeten geradlinigen Schneidkanten 36 – zum einander parallelen Ausrichten der Fasern 26 (zur Vereinfachung der Darstellung ist jeweils nur eine Faser 26 gezeigt) der Materialstücke 18 dieser Gruppe – in einem gleichen Winkel zur Längserstreckung der Trägerbahn 22 oder – wie hier – parallel zur Längserstreckung der Trägerbahn 22 ausgerichtet werden (auch symbolisiert durch den schematischen Drehpfeil), und zwar durch die Transporteinrichtung 12 bzw. die Aufnahmevorrichtung 30 der Transporteinrichtung 12,
    • (E) Lagefixieren jedes Materialstücks 18 mit der Trägerbahn 22, und
    • (F) Beenden des Verfahrens.
  • Zum kontinuierlichen Herstellen des bahnförmigen Halbzeugmaterials wird die Trägerbahn 22 in ihrer Längsrichtung bewegt (vgl. entsprechenden Pfeil) während die Bereitstellungseinheit 14 ortsfest verweilt.
  • Das in der 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von dem in 1. dargestellten dadurch, dass hier ein Halbzeugmaterial mit mehreren faserverstärkten Lagen 28 mit sich voneinander unterscheidenden Faser-Erstreckungsrichtungen gebildet wird, wobei hierfür in Schritt (F) das Verfahren nicht beendet, sondern mit dem Schritt (G) fortgeführt wird, wobei der Schritt (G) das Entnehmen von Materialstücken 18 aus einer weiteren in Schritt (C) bereitgestellten Gruppe vorsieht, wobei die Materialstücke 18 zum Bilden einer weiteren faserverstärkten Lage 28 in Längsrichtung der Trägerbahn 22 aufeinander folgend und aneinander anliegend auf die zuletzt gebildete Lage 28 – also die in Schritt (D) gebildete Lage 28 (vgl. oben) – flächig aufgelegt werden, wobei beim Auflegen die beim Abtrennen gemäß Schritt (C) gebildeten geradlinigen Schneidkanten 36 zum einander parallelen Ausrichten der Fasern 26 (zur Vereinfachung der Darstellung ist jeweils nur eine Faser 26 gezeigt) der Materialstücke 18 parallel zur Längserstreckung der Trägerbahn 22 ausgerichtet werden. Hierdurch wird infolge des für die weitere Gruppe vorgesehenen gruppenspezifischen Trennwinkels 34 (vgl. untere Bereitstellungseinheit 14) eine faserverstärkte Lage 28 gebildet, deren Faser-Erstreckungsrichtung sich von der Faser-Erstreckungsrichtung der in Schritt (D) gebildeten Lage 28 unterscheidet bzw. windschief zu dieser ausgerichtet ist. In Schritt (H) erfolgt das Lagefixieren jedes Materialstücks 18 mit zumindest der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage 28 und in Schritt (I) erfolgt das Beenden des Verfahrens oder ggf. Fortführen des Verfahrens mit Schritt (G) zum Bilden einer weiteren Lage unter Einsatz einer dritten – hier nicht dargestellten – Bereitstellungseinheit.
  • Im Unterschied zu dem in der 1 veranschaulichten Verfahren weist das in der 2 verwendete System 10 zwei Bereitstellungseinheiten 14 und zwei Transporteinrichtungen auf, wobei die beiden Transporteinrichtungen, welche baugleich zu der 1 dargestellten Transporteinrichtung sein können, in der 2 nicht dargestellt sind. Die obere Bereitstellungseinheit 14 ist hierbei zum Bilden der unteren Lage 28 vorgesehen und die untere Bereitstellungseinheit 14 ist zum Bilden der oberen Lage 28 vorgesehen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist z.B. ein bahnförmiges Halbzeugmaterial herstellbar, beim Faser-Erstreckungsrichtungen der Lagen gemäß der Abfolge 0°/+45°/–45°/+65°/–65°/90°... vorgesehen sind. Jede Bereitstellungseinheit kann dabei einen oder mehrere Winkel zuführen, wobei dieser z.B. auch stufenlos von 20°bis 90° oder auch von 1°bis 90° gewählt sein kann.
  • Das in der 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von dem 1. dargestellten dadurch, dass sich die Bereitstellungseinheit 14 bzw. das Förderband 24 parallel zu der Trägerbahn 22 erstreckt, was je nach Raumsituation bzw. Anforderungsprofil vorteilhafter sein kann. Die hier verwendete Transporteinrichtung (in 3 nicht dargestellt) kann baugleich zu der 1 dargestellten Transporteinrichtung sein.
  • Die 4 und 5 dienen der Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchen nach Schritt C die Materialstücke 18 einer Gruppe in einer für die Gruppe vorgesehenen Materialstück-Aufnahme 38 bzw. Magazinierung 38 angeordnet werden, und in Schritt D und/oder Schritt G die Materialstücke 18 aus der Materialstück-Aufnahme 38 bzw. Magazinierung 38 separiert entnommen (vgl. 5) und zum Auflegen auf die Trägerbahn 22 zu der Trägerbahn 22 bewegt werden und/oder zum Auflegen auf die zuletzt gebildete Lage 28 zu der zuletzt gebildeten Lage 28 bewegt werden.
  • Die 6A bis 6D dienen der Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchen ein Lagefixieren mittels Schweißvorrichtungen erfolgt (zur Vereinfachung der Darstellung sind hier keine Fasern gezeigt). Ein bereits gemäß Schritt C durch Abtrennen bereitgestelltes Materialstück 18 (vgl. 6A) wird von vier Aufnahmevorrichtungen 30 eines Greifersystems 40 einer Transporteinrichtung (nicht näher dargestellt) an jeweils vier voneinander beabstandeten Bereichen aufgenommen (vgl. 6B) und anschließend von der Transporteinrichtung zu der Trägerbahn 22 und/oder der zuletzt gebildeten Lage 28 transportiert und von den Aufnahmevorrichtungen 30 bzw. dem Greifersystem 40 gemäß Schritt D und/oder Schritt G auf die Trägerbahn 22 und/oder die zuletzt gebildete Lage 28 gelegt (vgl. 6C).
  • Zum Lagefixieren gemäß Schritt E und/oder Schritt H weist jede der Aufnahmevorrichtungen 30 eine Schweißvorrichtung (nicht veranschaulicht) auf, um ein Lagefixieren durch stoffschlüssiges Verbinden der Verbindungspartner vornehmen zu können, also durch stoffschlüssiges Verbinden von Materialstücken 18 unterschiedlicher Lagen und/oder durch stoffschlüssiges Verbinden von Materialstücken 18 mit der Trägerbahn 22. Jede der Schweißvorrichtungen eingerichtet ist, die Verbindungspartner durch Laserschweißen beim Auflegen oder nach dem Auflegen stoffschlüssig miteinander zu verbinden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann jede der Schweißvorrichtungen eingerichtet sein, die Verbindungspartner durch Ultraschallschweißen, Hochtemperaturschweißen, Heißgasschweißen oder Reibschweißen beim Auflegen oder nach dem Auflegen stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Die 6D veranschaulicht den Zustand nach dem Auflegen und zeigt, dass ein Materialstück 18 zum Lagefixieren über vier Schweißpunkte 42 mit der Trägerbahn 22 oder mit zumindest der zuletzt gebildeten Lage 28 stoffschlüssig verbunden ist.
  • Die 7 zeigt eine sehr schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dem die Trägerbahn 22 zum kontinuierlichen Herstellen des bahnförmigen Halbzeugmaterials in ihrer Längsrichtung dadurch bewegt wird, dass die Trägerbahn 22 von einer Wickeleinheit 44 abgewickelt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird am Ort 46 des flächigen Auflegens der Materialstücke auf die Trägerbahn 22 in Schritt D und/oder beim flächigen Auflegen der Materialstücke auf die zuletzt gebildete Lage 28 in Schritt G – bzw. am Ort des flächigen Auflegens der Materialstücke auf die zuletzt gebildete Lage 28 in Schritt G – die Trägerbahn 22 an eine Fixierfläche 48 einer Unterstützungsvorrichtung 50 wenigstens bereichsweise ortsfixiert durch zum Beispiel ein Ansaugen der Trägerbahn 22.
  • Zum Abwickeln kann ein automatisches Wechselsystem (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welches insbesondere eingerichtet sein kann, neue und alte Trägerbahnen miteinander zu verbinden, um einen quasi endlosen Prozess zu ermöglichen. Um einen Stillstand der Anlage zu vermeiden, kann auch ein der Abrollung bzw. Abwickelung nachfolgender Speicher vorgesehen sein. Wechselsysteme und Speicher können in jeder der in 7 bis 9 dargestellten Anlagen vorgesehen sein.
  • Die Trägerbahn 22 kann zum Bewegen wenigstes abschnittsweise auch auf einem sich bewegenden Förderband (hier nicht veranschaulicht) flächig aufliegen, wobei die Trägerbahn 22 zum fixieren an dem Förderband wenigstens bereichsweise an dieses angesaugt werden kann, einhergehend mit einer starken und gleichmäßigen Anhaftung an dem Förderband, wobei das Förderband zum Ansaugen Löcher oder Öffnungen oder eine partielle Luftdurchlässigkeit oder eine partielle Gitterstruktur aufweist.
  • Zum Abwickeln von der Wickeleinheit 44 bzw. zum Bewegen der Trägerbahn 22 ist eine Zugeinrichtung 52 vorgesehen und das fertige bahnförmige Halbzeugmaterial 54 wird auf eine aufnehmende Rolle 56 bzw. eine Aufrollstation 56 aufgewickelt.
  • Die 8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem das fertige und auf die aufnehmende Rolle 56 (vgl. 7) aufgerollte Halbzeugmaterial 54 zum anschließenden Konsolidieren in einem Konsolidierungssystem 58 durch dieses hindurchgezogen wird. Das Konsolidierungssystem 58 weist eine Pressvorrichtung in Form einer Doppelbandpresse (hier nicht veranschaulicht) und eine Heizzone 60 und eine Kühlzone 62 auf. Zum Abtrennen von erwünschten Material-Abschnitten – also zur Schaffung von Plattenwaren – ist eine Schneidvorrichtung 64 zum vertikalen Abschneiden und eine Randschnitt-Vorrichtung 66 vorgesehen. Alternativ kann auch nach dem Konsolidieren mittels des Konsolidierungssystems 58 ein Aufrollen des Halbzeugmaterials 54 auf eine weitere aufnehmende Rolle 68 vorgesehen sein, wobei in diesem Fall kein vertikales Schneiden vorgenommen wird. Um auch dies möglichst fehlerfrei zu ermöglichen, können zwei Zugeinrichtungen 52 vorgesehen sein.
  • Die Schneidvorrichtung 64 kann eine Messerschneidvorrichtung, eine Laserschneidvorrichtung oder eine Ultraschall-Schneidvorrichtung umfassen. Das Abschneiden der Materialstücke kann z.B. auch durch ein abrasives Trennverfahren, wie z.B. Wasserstrahlschneiden erfolgen.
  • Um das in 7 veranschaulichte Herstellen des bahnförmigen Halbzeugmaterials 54 mit dem Konsolidieren desselben in einer Anlage zu ermöglichen, kann die in der 9 dargestellte Anlage vorgesehen sein, in welcher die Anlagen der 7 und 8 kombiniert sind. Die in der 9 dargestellte Anlage weist zusätzlich wenigstens eine Abrolleinheit 70 auf, von welcher wenigstens eine zusätzliche Decklage 72 durch Einziehen in die Doppelbandpresse des Konsolidierungssystems 58 zum flächigen Verbinden mit dem faserverstärkten Halbzeugmaterial 54 abrollbar ist. Die Decklage 72 kann ein bereits mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes zweilagiges oder mehrlagiges bahnförmiges Halbzeugmaterial 54 und/oder eine thermoplastische Deckfolie und/oder ein weiteres unidirektional-faserverstärktes bahnförmiges Material mit einem die Fasern zumindest teilweise umgebenden thermoplastischen Kunststoffmaterial umfassen.
  • In der Konsolidierungsstufe ist es auch möglich, mehrere aufgerollte Halbzeugmaterialien 54 zusätzlich abzurollen, um damit sehr komplexe Lagenaufbauten zu ermöglichen. Denkbar ist auch das Einbringen von Kernmaterial, um nach der Konsolidierung ein Sandwichhalbzeug zu erhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    System
    12
    Transporteinrichtung
    14
    Bereitstellungseinheit
    16
    Abtrennvorrichtung
    18
    Materialstück
    20
    bahnförmiger Werkstoff
    22
    Trägerbahn
    24
    Förderband
    26
    Faser
    27
    thermoplastisches Kunststoffmaterial
    28
    faserverstärkte Lage
    30
    Aufnahmevorrichtung
    32
    Trennlinie
    34
    gruppenspezifischer Winkel
    36
    Schneidkante
    38
    Materialstück-Aufnahme
    40
    Greifersystem
    42
    Schweißpunkt
    44
    Wickeleinheit
    46
    Auflegungsort
    48
    Fixierfläche
    50
    Unterstützungsvorrichtung
    52
    Zugeinrichtung
    54
    Halbzeugmaterial
    56
    aufnehmende Rolle
    58
    Konsolidierungssystem
    60
    Heizzone
    62
    Kühlzone
    64
    Schneidvorrichtung
    66
    Randschnitt-Vorrichtung
    68
    weitere aufnehmende Rolle
    70
    Abrolleinheit
    72
    Decklage
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1719609 A2 [0002, 0005, 0006]

Claims (18)

  1. Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen oder mehrlagigen bahnförmigen Halbzeugmaterials (54) mit wenigstens einer unidirektional faserverstärkten Lage (28) umfassend die folgenden Schritte: (A) Bereitstellen einer Trägerbahn (22) aus einem flächigen Trägermaterial, das wenigstens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht, (B) Bereitstellen wenigstens eines bahnförmigen Werkstoffs (20), wobei der Werkstoff (20) flächig ausgebildet und unidirektional-faserverstärkt ist, und wobei der Werkstoff (20) ein die Fasern (26) zumindest teilweise umgebendes thermoplastisches Kunststoffmaterial (27) umfasst, (C) Bereitstellen wenigstens einer Gruppe von flächig ausgebildeten und unidirektional-faserverstärkten Materialstücken (18), wobei die Materialstücke (18) einer Gruppe durch sukzessives Abtrennen von dem bahnförmigen Werkstoff (20) entlang einer geradlinigen Trennlinie (32) bereitgestellt werden, welche unter einem vorgesehenen, gruppenspezifischen Trennwinkel (34) zur Richtung der Fasern (26) verläuft, und wobei zum Bereitstellen weiterer Gruppen für die weiteren Gruppen ein sich von den Trennwinkeln (34) anderer Gruppen unterscheidender Trennwinkel (34) vorgesehen wird, (D) Entnehmen von Materialstücken (18) aus einer Gruppe zum Bilden einer faserverstärkten Lage (28) durch flächiges Auflegen der Materialstücke (18) auf die Trägerbahn (22), wobei die Materialstücke (18) zum Bilden der Lage (28) in Längsrichtung der Trägerbahn (22) aufeinander folgend und aneinander anliegend auf die Trägerbahn (22) flächig aufgelegt werden, wobei beim Auflegen die beim Abtrennen gemäß Schritt (C) gebildeten geradlinigen Schneidkanten (36) zum einander parallelen Ausrichten der Fasern (26) der Materialstücke (18) dieser Gruppe in einem gleichen Winkel, vorzugsweise parallel, zur Längserstreckung der Trägerbahn (22) ausgerichtet werden, (E) Lagefixieren jedes Materialstücks (18) mit der Trägerbahn (22), (F) Beenden des Verfahrens oder Fortführen des Verfahrens mit Schritt (G), (G) Entnehmen von Materialstücken (18) aus einer Gruppe, aus welcher zur Lagenbildung bereits Materialstücke (18) entnommen wurden, oder Entnehmen von Materialstücken (18) aus einer der weiteren Gruppen, wobei die Materialstücke (18) zum Bilden einer weiteren faserverstärkten Lage (28) in Längsrichtung der Trägerbahn (22) aufeinander folgend und aneinander anliegend auf die zuletzt gebildete Lage (28) flächig aufgelegt werden, wobei beim Auflegen die beim Abtrennen gemäß Schritt (C) gebildeten geradlinigen Schneidkanten (36) zum einander parallelen Ausrichten der Fasern (26) der Materialstücke (18) der Gruppe in einem gleichen Winkel, vorzugsweise parallel, zur Längserstreckung der Trägerbahn (22) ausgerichtet werden, (H) Lagefixieren jedes Materialstücks (18) mit zumindest der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage (28), (I) Beenden des Verfahrens oder Fortführen des Verfahrens mit Schritt (G).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Lagefixieren der Materialstücke (18) der allerletzten vorgesehenen faserverstärkten Lage gemäß Schritt (E) oder (H) die Anordnung aus Trägerbahn (22) und aufgelegten Materialstücken (18) konsolidiert wird, wobei bei oder vor dem Konsolidieren das thermoplastische Kunststoffmaterial der Trägerbahn (22) und das thermoplastische Kunststoffmaterial (27) jedes oder wenigstens einer Teilanzahl der Materialstücke (18) der Anordnung durch Erwärmen bis an oder über deren Schmelztemperatur wenigstens bereichsweise in einen plastisch verformbaren Zustand überführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Konsolidieren der Anordnung eine Pressvorrichtung verwendet wird, die zwei geschlossene Pressflächen aufweist, die gegenläufig zueinander rotierbar und einander zugewandt sind, wobei die Anordnung durch rotieren der Pressflächen zwischen den Pressflächen hindurch gezogen und dabei verpresst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (E) jedes Materialstück (18) zum Lagefixieren stoffschlüssig mit der Trägerbahn (22) verbunden wird durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials der Trägerbahn (22) bis an oder über die Schmelztemperatur und/oder durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials (27) jedes der Materialstücke (18) bis an oder über die Schmelztemperatur.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (H) jedes Materialstück (18) zum Lagefixieren stoffschlüssig zumindest mit der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage verbunden wird durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials zumindest der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage bis an oder über die Schmelztemperatur und/oder durch wenigstens bereichsweises Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffmaterials (27) jedes der Materialstücke (18) bis an oder über die Schmelztemperatur.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspartner durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Hochtemperaturschweißen, Heißgasschweißen oder Reibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Trägerbahn (22) unidirektional-faserverstärkt ist.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ort (46) des flächigen Auflegens der Materialstücke (18) auf die Trägerbahn (22) in Schritt (D) und/oder beim flächigen Auflegen der Materialstücke (18) auf die zuletzt gebildete Lage in Schritt (G), die Trägerbahn (22) an eine Fixierfläche (48) wenigstens bereichsweise angesaugt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (22) zum kontinuierlichen Herstellen des bahnförmigen Halbzeugmaterials (54) in ihrer Längsrichtung bewegt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerbahn (22) auf eine Wickeleinheit (44) aufwickelbar ist, und dass die Trägerbahn (22) durch Abwickeln von der Wickeleinheit (44) in ihrer Längsrichtung bewegt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (D) und/oder in Schritt (G) die Materialstücke (18), zum Auflegen der Materialstücke (18), der Bewegung der Trägerbahn (22) derart folgend bewegt werden, dass sich die Materialstücke (18) relativ zu der Trägerbahn (22) in einem ruhenden Zustand befinden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Geschwindigkeit der Trägerbahn (22) relativ zu den Materialstücken (18) an der Trägerbahn (22) voneinander beabstandete Markierungen vorgesehen sind, die in Längsrichtung der Trägerbahn (22) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
  13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt (C) die Materialstücke (18) einer Gruppe in einer für die Gruppe vorgesehenen Materialstück-Aufnahme (38) angeordnet werden, und dass in Schritt (D) und/oder Schritt (G) die Materialstücke (18) aus der Materialstück-Aufnahme (38) separiert entnommen und zum Auflegen zu der Trägerbahn (22) und/oder der zuletzt gebildeten Lage (28) bewegt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Materialstück (18) von wenigstens einer Aufnahmevorrichtung (30) wenigstens einer Transporteinrichtung (12) aufgenommen und anschließend von der Transporteinrichtung (12) zu der Trägerbahn (22) und/oder der zuletzt gebildeten Lage (28) transportiert und von der Aufnahmevorrichtung (30) auf die Trägerbahn (22) und/oder die zuletzt gebildete Lage (28) gelegt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 6 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (30) wenigstes eine Schweißvorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden der Verbindungspartner aufweist, die eingerichtet ist, die Verbindungspartner durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Hochtemperaturschweißen, Heißgasschweißen oder Reibschweißen beim Auflegen oder nach dem Auflegen stoffschlüssig miteinander zu verbinden.
  16. System (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit wenigstens einer Transporteinrichtung (12) und wenigstens einer Bereitstellungseinheit (14) mit wenigstens einer Abtrennvorrichtung (16) zum Abtrennen der Materialstücke (18) von dem bahnförmigen Werkstoff (20), wobei die Transporteinrichtung (12) eingerichtet ist, die bereitgestellten Materialstücke (18) aufzunehmen und zum Bilden der wenigstens einen faserverstärkten Lage (28) zu der Trägerbahn (22) und/oder der zuletzt gebildeten Lage (28) zu transportieren und gemäß Schritt (D) auf die Trägerbahn (22) oder gemäß Schritt (G) auf die zuletzt gebildete faserverstärkte Lage (28) aufzulegen.
  17. System (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) ein Sensorsystem zum Erfassen der Position jedes Materialstücks (18) auf der Trägerbahn (22) und/oder auf der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage (28) aufweist.
  18. System (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinreichung (12) eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, von der Position des Materialstücks (18) abhängige Positionsdaten, die vom dem Sensorsystem erfasst wurden, zu empfangen und bei bestehender Abweichung der erfassten Positionsdaten von vorgegebenen Positionsdaten, die Transporteinrichtung (12) zum korrigieren der Position des Materialstücks (18) auf der Trägerbahn (22) oder der zuletzt gebildeten faserverstärkten Lage (28) anzusteuern.
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