DE102013100861B4 - Contactless preforming - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Preformen eines textilen Halbzeuges (5), das zumindest teilweise einen elektrischen Leiter aufweist, mit a) Bereitstellen einer elektrischen Energiequelle (6) und einer Magnetvorrichtung (4) zur Erzeugung eines Magnetfeldes, b) Positionieren des textilen Halbzeuges (5) in dem durch die Magnetvorrichtung (4) erzeugten Magnetfeld und c) Erzeugen eines elektrischen Stromflusses (I) in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges (5) durch Anlegen einer elektrischen Spannung mittels der elektrischen Energiequelle (6), wobei das stromdurchflossene textile Halbzeug (5) mit dem Magnetfeld derart zusammenwirkt, dass eine Kraft (FL) auf das textile Halbzeug (5) zum Preformen des textilen Halbzeuges (5) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Halbzeug (5) ein Bindermaterial aufweist das dazu vorgesehen ist, das in die Preform gebrachte textile Halbzeug vor dem eigentlichen vollständig durchgeführten Herstellungsprozess in seiner Form zu fixieren, wobei das textile Halbzeug (5) durch den erzeugten elektrischen Stromfluss (I) in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges (5) derart temperiert wird, dass das Bindermaterial in dem textilen Halbzeug (5) aktiviert wird.Method for preforming a textile semifinished product (5), which at least partially comprises an electrical conductor, with a) providing an electrical energy source (6) and a magnetic device (4) for generating a magnetic field, b) positioning the textile semifinished product (5) in the by the magnetic device (4) generated magnetic field and c) generating an electrical current flow (I) in the electrical conductor of the textile semifinished product (5) by applying an electrical voltage by means of the electrical energy source (6), wherein the flow-through textile semifinished product (5) cooperates with the magnetic field in such a way that a force (FL) acts on the textile semifinished product (5) for preforming the textile semifinished product (5), characterized in that the textile semifinished product (5) has a binder material which is provided in the preform to bring fixed semi-finished textile before the actual fully carried out manufacturing process in its shape, the textile half tool (5) in the electrical conductor of the textile semifinished product (5) is tempered by the generated electric current flow (I) such that the binder material in the textile semifinished product (5) is activated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Preformen eines textilen Halbzeuges, das zumindest teilweise einen elektrischen Leiter aufweist.The invention relates to a method for preforming a textile semifinished product, which has at least partially an electrical conductor.

Faserverbundwerkstoffe sind aufgrund ihrer Eigenschaft, bei einem relativ geringen Gewicht eine hohe Steifigkeit aufzuweisen, aus vielen Anwendungsbereichen kaum mehr wegzudenken. Insbesondere kritische Strukturelemente im Bereich der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbereich werden aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit des Werkstoffes bei minimalem Gewicht, immer öfter aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt. Übergeordnetes Ziel hierbei ist es, durch eine höhere Fertigungsautomatisierung die Stückzahlen zu erhöhen und die Kosten für die Herstellung zu senken.Fiber composites are virtually indispensable in many application areas due to their high stiffness at a relatively low weight. In particular, critical structural elements in the aerospace and automotive industries are increasingly being made of fiber composites due to the high weight-specific strength and stiffness of the material with minimal weight. The overriding goal here is to increase the number of units and lower the costs of production through higher production automation.

In der Regel werden bei der Herstellung von Faserverbundbauelementen zwei Herstellungsverfahren unterschieden, bei denen entweder trockene Halbzeuge mit einem Matrixharz getränkt und anschließend ausgehärtet werden oder bereits vorimprägnierte Halbzeuge (sogenannte Prepregs) in die gewünschte Bauteilform gebracht und dann ausgehärtet werden. in beiden Fällen muss jedoch das Halbzeug (trocken oder vorimprägniert) in eine Form gebracht werden, die der späteren Bauteilform zumindest teilweise entspricht.In general, two production processes are distinguished in the production of fiber composite components in which either dry semifinished products are impregnated with a matrix resin and then cured or already preimpregnated semi-finished products (so-called prepregs) are brought into the desired component shape and then cured. In both cases, however, the semi-finished product (dry or preimpregnated) must be brought into a shape which at least partially corresponds to the later component form.

Während dieses sogenannten Preformens, bei dem das Halbzeug in eine Form gebracht wird, die der späteren Bauteilform des herzustellenden Faserverbundbauteils zumindest teilweise entspricht, wird in der Regel auf das Halbzeug eine mechanische Kraft ausgeübt, die das Halbzeug in die vorgegebene Preform bringen soll. Während dieses Preformens wird das Faserhalbzeug häufig in einem Formwerkzeug drapiert, indem das Halbzeug formschlüssig auf die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges angepasst wird, wobei die Form des Formwerkzeuges letztlich der Form des herzustellenden Faserverbundbauelementes entspricht. Hierbei ist es notwendig, dass das Halbzeug vollständig an der formgebenden Oberfläche anliegt und dass Faserstauchungen bzw. Faserfaltungen in dem Halbzeug vermieden werden. Diese führen bei der späteren Herstellung des Faserverbundbauelementes häufig zu Fehlstellen in dem Bauteil.During this so-called preforming, in which the semifinished product is brought into a shape which at least partially corresponds to the later component shape of the fiber composite component to be produced, a mechanical force is usually exerted on the semifinished product which is intended to bring the semifinished product into the predetermined preform. During this preforming, the semifinished fiber product is often draped in a mold by the semifinished product being adapted in a form-fitting manner to the shaping surface of the mold, wherein the shape of the mold ultimately corresponds to the shape of the fiber composite component to be produced. In this case, it is necessary for the semifinished product to lie completely against the shaping surface and for fiber crimps or fiber folds to be avoided in the semifinished product. These often lead to defects in the component in the later production of the fiber composite component.

Solche Faserstauchungen bzw. Faserfaltungen entstehen häufig dadurch, dass das flächige Halbzeug auf eine Oberfläche drapiert werden muss, die zwei- oder mehrfach gekrümmt ist.Such fiber bulges or fiber folds often arise because the flat semifinished product has to be draped onto a surface that is curved twice or more.

So ist beispielsweise aus der DE 10 2010 015 027 A1 eine Faser-Legevorrichtung bekannt, die an einem umlaufenden Schienensystem zwei Roboter hat, die jeweils einen Ablegekopf zum Ablegen von Faserhalbzeugen in einem Werkzeug aufweisen. Mit Hilfe der Roboter können die Faserhalbzeuge dabei frei in dem Werkzeug drapiert werden.For example, from the DE 10 2010 015 027 A1 a fiber laying device is known which has two robots on a rotating rail system, each having a laying head for storing semi-finished fiber products in a tool. With the help of the robots, the semi-finished fiber can be freely draped in the tool.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2012 111 950 A1 ist eine Drapiervorrichtung zum Drapieren von Halbzeugen auf formgebenden Oberflächenstrukturen bekannt, bei dem der Endeffektor einen Expansionskörper aufweist, der mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann, um so das Halbzeug nach dem Prinzip des Steigers auf der formgebenden Oberflächenstruktur drapieren zu können.From the post-published DE 10 2012 111 950 A1 For example, a draping device for draping semifinished products on forming surface structures is known in which the end effector has an expansion body which can be filled with a liquid so as to be able to drape the semifinished product on the shaping surface structure in accordance with the principle of the riser.

Durch die mechanischen Preformverfahren ergeben sich jedoch Nachteile, die insbesondere einer Automatisierung und Flexibilisierung des Herstellungsprozesses von Faserverbundbauelementen entgegenstehen. So sind bei mechanischen Preformverfahren die Endeffektoren, mit denen die Halbzeuge in das Formwerkzeug eingebracht und drapiert werden, meist an die entsprechende Form angepasst, was bei komplexen Formen zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Ablegeköpfen der Endeffektoren führt. Außerdem erzeugen die mechanischen Preformverfahren meist eine starke Belastung des Halbzeuges, was die Gefahr der Beschädigung der Faserhalbzeuge mit sich führt. Durch die oftmals noch vielen händischen Arbeitsschritte beim Preformen sind die Herstellungskosten von Faserverbundbauelementen meist nicht mit anderen klassischen Herstellungsverfahren vergleichbar und führen letztendlich zu den hohen Bauteilkosten.Due to the mechanical preforming methods, however, disadvantages arise, which in particular preclude an automation and flexibilization of the production process of fiber composite components. Thus, in mechanical preforming methods, the end effectors with which the semi-finished products are introduced and draped into the mold are usually adapted to the corresponding shape, which leads to a multiplicity of different laying heads of the end effectors in the case of complex shapes. In addition, the mechanical preforming usually produce a heavy burden of semi-finished products, which carries the risk of damaging the semi-finished fiber with it. Due to the often many manual steps in preforms, the manufacturing costs of fiber composite components are usually not comparable with other classical manufacturing processes and ultimately lead to high component costs.

Aus der DE 10 2011 004 098 A1 ist ein Werkzeug und ein Verfahren zur Verarbeitung oder Handhabung eines Fasergebildes für die Herstellung eines Faser-Kunststoffverbundes bekannt, wobei zum einen ein künstliches Magnetfeld erzeugt wird, in das das Faserhalbzeug positioniert wird, und zum anderen das in dem künstlichen Magnetfeld positionierte Faserhalbzeug bestromt wird, wodurch eine Kraftwirkung (Lorenzkraft) bewirkt wird, die zum Drapieren des Faserhalbzeuges in dem Formwerkzeug verwendet wird.From the DE 10 2011 004 098 A1 a tool and a method for processing or handling a fiber structure for the production of a fiber-plastic composite is known, on the one hand, an artificial magnetic field is generated, in which the semifinished fiber is positioned, and on the other hand, the semi-finished fiber positioned in the artificial magnetic field is energized, whereby a force effect (Lorenzkraft) is effected, which is used to drape the semi-finished fiber in the mold.

Aus der DE 10 2010 052 597 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Preformen von Faserhalbzeugen bekannt, bei denen das Faserhalbzeug in einem Magnetfeld positioniert wird, wobei zuvor entsprechende magnetische Zusatzfasern in dem Faserhalbzeug eingebracht wurden, so dass die magnetischen Zusatzfasern mit dem künstlichen Magnetfeld reagieren und eine Kraftwirkung bewirkt wird.From the DE 10 2010 052 597 A1 is a method and apparatus for preforming semifinished fiber products are known in which the semifinished fiber product is positioned in a magnetic field, wherein previously corresponding additional magnetic fibers were introduced in the semifinished fiber, so that the additional magnetic fibers react with the artificial magnetic field and a force effect is effected.

Aus der DE 10 2006 040 049 A1 ist schließlich ein Verfahren und eine Vorrichtung für Kohlenstofffaser-Halbzeuge bekannt, wobei die Faserhalbzeuge mit einem Bindermaterial imprägniert sind, so dass beim Durchsetzen des Faserhalbzeuges mit einem elektromagnetischen Wechselfeld Ströme in dem Faserhalbzeug induziert werden, die dann ein Bindermaterial aktivieren.From the DE 10 2006 040 049 A1 Finally, a method and an apparatus for carbon fiber semi-finished products is known, wherein the semi-finished fiber products are impregnated with a binder material, so that currents are induced in the semifinished fiber product when passing through the semifinished fiber with an electromagnetic alternating field, which then activate a binder material.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Preformverfahren anzugeben, mit dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden können. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Preformverfahren anzugeben, das auch bei unterschiedlichen Formen komplexer Bauteile flexibel anwendbar ist.It is therefore an object of the present invention to provide an improved preforming method with which the disadvantages known from the prior art can be avoided. It is a particular object of the present invention to provide a preforming method which is flexibly applicable even with different shapes of complex components.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art und den Merkmalen des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.The object of the present invention is achieved by the method of the type mentioned and the features of claim 1 according to the invention.

Demnach wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Preformen textiler Halbzeuge vorgeschlagen, bei dem zunächst eine elektrische Energiequelle und eine Magnetvorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes bereitgestellt werden. Das textile Halbzeug, welches ein Material mit einem elektrischen Leiter enthält, wird sodann mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt, so dass in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges ein elektrischer Stromfluss erzeugt wird, während sich das textile Halbzeug in dem von der Magnetvorrichtung erzeugten Magnetfeld befindet.Accordingly, a method for preforming semi-finished textile products is proposed according to the invention, in which initially an electrical energy source and a magnetic device for generating a magnetic field are provided. The textile semifinished product, which contains a material with an electrical conductor, is then subjected to an electrical voltage, so that an electrical current flow is generated in the electrical conductor of the textile semifinished product while the textile semifinished product is in the magnetic field generated by the magnetic device.

Durch den elektrischen Stromfluss in dem textilen Halbzeug und der daraus resultierenden Bewegung von Ladungsträgern in Verbindung mit dem das textile Halbzeug umgebende Magnetfeld wirkt auf das textile Halbzeug eine Kraft, die auch als Lorentzkraft bezeichnet wird. Hierdurch wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt, die dann für das Preformen textiler Halbzeuge genutzt werden kann.Due to the electrical current flow in the textile semifinished product and the resulting movement of charge carriers in conjunction with the magnetic field surrounding the textile semifinished product, a force, which is also referred to as Lorentz force, acts on the textile semifinished product. As a result, electrical energy is converted into mechanical energy, which can then be used for preforming semi-finished textile products.

Der elektrische Leiter kann dabei integraler Bestandteil des textilen Halbzeuges sein, bspw. bei Faserhalbzeugen zum Herstellen von Faserverbundbauteilen. Dabei ist das textile Halbzeug selbst ein elektrischer Leiter. Der elektrische Leiter kann aber auch als zusätzliches Material in das textile Halbzeug eingebracht werden, um die Möglichkeit des berührungslosen Preformens zu schaffen. So ist es bspw. denkbar, dass dünne Metalldrähte in das textile Halbzeug eingeflochten werden.The electrical conductor can be an integral part of the textile semifinished product, for example in the case of semi-finished fiber products for the production of fiber composite components. The semi-finished textile itself is an electrical conductor. However, the electrical conductor can also be introduced as an additional material in the textile semifinished product to create the possibility of non-contact preforming. For example, it is conceivable that thin metal wires are woven into the textile semifinished product.

Die auf das textile Halbzeug wirkende Kraft, die durch den elektrischen Stromfluss innerhalb eines umgebenden Magnetfeldes entsteht, führt zu einer Verformung des textilen Halbzeuges, was zum Preformen des textilen Halbzeuges genutzt werden kann. In Abhängigkeit von der Befestigung des textilen Halbzeuges, der elektrischen Stromstärke sowie der Steuerung des Magnetfeldes kann das textile Halbzeug berührungslos unter Ausnutzung der Lorentzkraft in eine vorgegebene Preform gebracht werden.The force acting on the textile semifinished product, which results from the flow of electrical current within a surrounding magnetic field, leads to a deformation of the textile semifinished product, which can be used for preforming the textile semifinished product. Depending on the attachment of the textile semifinished product, the electric current and the control of the magnetic field, the textile semifinished product can be brought into contact with the Lorentz force in a predetermined preform without contact.

Die Magnetvorrichtung kann dabei einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten aufweisen, der mittels einer Steuereinrichtung zur Einstellung der Magnetfeldparameter ansteuerbar ist.The magnetic device may have a permanent magnet or an electromagnet which can be controlled by means of a control device for setting the magnetic field parameters.

Das berührungslose Preformen hat hierbei den Vorteil, dass aufgrund fehlender mechanischer Belastungen die Gefahr von Beschädigungen des textilen Halbzeuges vermieden wird.The non-contact preforms has the advantage that due to lack of mechanical stress, the risk of damage to the textile semifinished product is avoided.

Darüber hinaus hat das berührungslose Preformen mit Lorentzkraft den entscheidenden Vorteil, dass ein möglicher Ablegekopf einer Ablegevorrichtung nicht mehr aufwendig an die gewünschte Form angepasst werden muss, was insbesondere bei komplexen Bauteilen mit verschiedenen Formen zeitaufwendig und kostenintensiv ist. Vielmehr reicht es nunmehr aus, dass der Endeffektor so universell ausgebildet ist, dass er die zum Preformen benötigte Lorentzkraft auf das textile Halbzeug wirken lässt.In addition, contactless preforming with Lorentz force has the decisive advantage that a possible depositing head of a laying device no longer needs to be adapted to the desired shape, which is time-consuming and cost-intensive, especially for complex components of various shapes. Rather, it is now sufficient that the end effector is designed universally so that it can act on the required for the preforming Lorentz force on the textile semifinished product.

So ist es beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn bei einem bereitgestellten Formwerkzeug zur Bildung der vorgegebenen Preform des textilen Halbzeuges das textile Halbzeug an dem Formwerkzeug angelegt wird, wobei dann das stromdurchflossene textile Halbzeug mit dem erzeugten Magnetfeld derart zusammenwirkt, dass die Kraft auf das textile Halbzeug zum Drapieren des textilen Halbzeuges in oder auf dem Formwerkzeug wirkt. Das textile Halbzeug wird somit berührungslos mit Hilfe der einwirkenden Lorentzkraft in das Formwerkzeug zum Zwecke des Preformens drapiert.Thus, for example, it is particularly advantageous if the textile semifinished product is applied to the mold in a mold provided for forming the predetermined preform of the textile semifinished product, in which case the current-flowing semi-finished textile interacts with the generated magnetic field such that the force on the textile semifinished product Draping the textile semifinished product in or on the mold acts. The textile semifinished product is thus draped without contact with the aid of the acting Lorentz force into the mold for the purpose of preforming.

Der Begriff des Drapierens ist dabei eine Spezialform des Preformens, nämlich des Preformens von textilen Halbzeugen in Formwerkzeugen.The term draping is a special form of preforming, namely the preforming of semi-finished textile products in molds.

In diesem Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, ohne Einwirken einer mechanischen Kraft auf das Faserhalbzeug dieses in ein Formwerkzeug, welches eine formgebende Oberflächenstruktur hat, formschlüssig zu drapieren. Anschließend kann das in das Formwerkzeug drapierte textile Halbzeug dem weiteren Herstellungsprozess unterzogen werden, beispielsweise durch Infiltration mit einem Matrixharz und Aushärten in einem Ofen.In this exemplary embodiment, it is thus possible, without the action of a mechanical force on the semifinished fiber product, to form-fit it in a mold having a shaping surface structure. Subsequently, the textile semifinished product draped into the mold can be subjected to the further production process, for example by infiltration with a matrix resin and curing in an oven.

Aufgrund der Tatsache, dass Faserhalbzeuge zur Herstellung von Faserverbundbauteilen aufgrund ihrer Kohlenstoffverbindungen einen elektrischen Leiter als Material aufweisen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für das Preformen von Faserhalbzeugen (trocken oder vorimprägniert) besonders gut. Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten im Bereich der Faserverbundwerkstoffe deutlich senken und die Produktionszyklen aufgrund der höheren Flexibilität deutlich steigern.Due to the fact that semi-finished fiber products for the production of fiber composite components have an electrical conductor as material due to their carbon compounds, the method according to the invention is suitable for the preforming of semifinished fiber products (dry or preimpregnated). especially good. As a result, the manufacturing costs in the field of fiber composites can be significantly reduced and significantly increase the production cycles due to the higher flexibility.

Darüber hinaus weist das textile Halbzeug ein Bindematerial auf, welches dafür vorgesehen ist, das in die Preform gebrachte textile Halbzeug vor dem eigentlichen vollständig durchgeführten Herstellungsprozess in seiner Form zu fixieren. In der Regel sind solche Bindematerialien (beispielsweise in Pulverform oder als Vlies) so ausgebildet, dass sie durch eine entsprechende Temperatur aktiviert werden, so dass das in die Preform gebrachte textile Halbzeug zumindest für den weiteren Herstellungsprozess in seiner Form fixiert ist.In addition, the textile semifinished product has a binding material which is intended to fix the semi-finished textile product placed in the preform in its shape before the actual completely carried out production process. As a rule, such binding materials (for example in powder form or as fleece) are designed such that they are activated by a corresponding temperature, so that the semi-finished textile product placed in the preform is fixed in its shape at least for the further production process.

Das textile Halbzeug wird nun mittels des erzeugten elektrischen Stromflusses in dem elektrischen Leiter derartig temperiert, dass das Bindematerial in dem textilen Halbzeug aktiviert wird. Durch Steuerung des erzeugten elektrischen Stromflusses durch das textile Halbzeug, beispielsweise durch Steuerung der angelegten elektrischen Spannung, kann eine Temperierung des textilen Halbzeuges erreicht werden, die dann zu einer Aktivierung des Bindematerials führt. In diesem Falle wirkt das textile Halbzeug mit ihrem elektrischen Leitermaterial in einer Art als Widerstandsheizung.The textile semifinished product is then tempered in such a way by means of the generated electrical current flow in the electrical conductor, that the binding material is activated in the textile semifinished product. By controlling the generated electrical current flow through the textile semifinished product, for example by controlling the applied electrical voltage, a temperature control of the textile semifinished product can be achieved, which then leads to an activation of the binding material. In this case, the textile semifinished product with its electrical conductor material acts in a manner as resistance heating.

Hierdurch entsteht der Vorteil, dass der Herstellungsschritt des Preformens und der Herstellungsschritt der Aktivierung des Bindematerials in einem Schritt, nämlich in dem Preformschritt, zusammengefasst werden kann, was deutlich die Prozesszeiten verkürzt. So ist es besonders vorteilhaft, wenn gleich im Anschluss an das Preformen des textilen Halbzeuges beispielsweise durch Erhöhung der angelegten elektrischen Spannung das textile Halbzeug temperiert wird, so dass sich das Bindematerial aktiviert, so dass kurz nach dem Preformen des textilen Halbzeuges die fixierte Form vorliegt.This has the advantage that the production step of the preforming and the production step of the activation of the binding material can be combined in one step, namely in the preforming step, which significantly shortens the processing times. Thus, it is particularly advantageous if immediately after the preforming of the textile semifinished product, for example by increasing the applied electrical voltage, the textile semifinished product is heated, so that activates the binding material, so that shortly after the preforming of the textile semifinished product is the fixed shape.

Vorteilhafterweise wird der elektrische Stromfluss in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges in Abhängigkeit von einer maximalen Bindertemperatur des Bindermaterials eingestellt, so dass bspw. eine zu hohe Temperatur nicht zu einer Beschädigung des Bindermaterials führt.Advantageously, the electrical current flow in the electrical conductor of the textile semifinished product is set as a function of a maximum binder temperature of the binder material, so that, for example, too high a temperature does not lead to damage of the binder material.

Um auch Preformen herstellen zu können, die über zweifach oder mehrfach gekrümmte Oberflächen verfügen, ist es besonders vorteilhaft, wenn während des Preformens der in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges erzeugte elektrische Stromfluss und/oder die Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber dem textilen Halbzeug und/oder die Stärke des Magnetfeldes variiert wird, so dass hierdurch die Höhe der Kraft und/oder die Kraftrichtung so verändert werden kann, dass die auf das textile Halbzeug wirkende Kraft das textile Halbzeug in die vorgegebene Preform bringt. Somit lassen sich auch komplexe Preformen herstellen. So kann bspw. durch Kopplung der Einstellung der Magnetfeldstärke und der Höhe des elektrischen Stromflusses die zum Preforming notwendige Kraft bereitgestellt werden, ohne dass die Maximaltemperatur des textilen Halbzeuges und/oder des Bindermaterials überschritten wird.In order to be able to produce preforms which have surfaces that are curved twice or more, it is particularly advantageous if, during the preforming, the electrical current flow generated in the electrical conductor of the textile semifinished product and / or the orientation of the magnetic field relative to the textile semifinished product and / or the strength of the magnetic field is varied, so that in this way the height of the force and / or the direction of force can be changed so that the force acting on the textile semifinished force brings the semi-finished textile product in the predetermined preform. Thus, even complex preforms can be produced. Thus, for example, by coupling the adjustment of the magnetic field strength and the height of the electrical current flow, the force required for preforming can be provided without exceeding the maximum temperature of the textile semifinished product and / or the binder material.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform lässt sich der in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges erzeugte elektrische Stromfluss und/oder die Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber dem textilen Halbzeug und/oder die Stärke des Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Preform des textilen Halbzeuges einstellen, so dass mit Hilfe dieser Einstellungsparameter des Preformprozesses gezielt die Form des textilen Halbzeuges beeinflusst werden kann. Durch Beeinflussung dieser Prozessparameter beim Preformen lässt sich somit die vorgegebene Preform des textilen Halbzeuges herstellen.In a further advantageous embodiment, the electrical current flow generated in the electrical conductor of the textile semifinished product and / or the orientation of the magnetic field relative to the textile semifinished product and / or the strength of the magnetic field can be adjusted in dependence on a predetermined preform of the textile semifinished product, so that with Help this setting parameters of Preformprozesses targeted the shape of the textile semifinished product can be influenced. By influencing these process parameters during preforming, the predetermined preform of the textile semifinished product can thus be produced.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 – schematische Darstellung eines Formwerkzeuges zur Herstellung eines Stringerprofils; 1 - Schematic representation of a mold for producing a stringer profile;

2a, 2b – schematische Darstellung des Preformens mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. 2a . 2 B - Schematic representation of the preforming by means of the method of the present invention.

1 zeigt schematisch ein Formwerkzeug 1, das eine formgebende Oberflächenstruktur 2 zur Herstellung eines L-förmigen Faserverbundbauelementes aufweist. 1 schematically shows a mold 1 , which has a shaping surface structure 2 for producing an L-shaped fiber composite component.

Im Ausführungsbeispiel der 1 weist das Formwerkzeug 1 im Bereich des Profilwinkels 3 einen Magneten auf, der im vorderen Bereich den Nordpol (N) und im hinteren Bereich den Südpol (S) aufweist.In the embodiment of 1 has the mold 1 in the range of the profile angle 3 a magnet which has the north pole (N) in the front region and the south pole (S) in the rear region.

Bei der Magnetvorrichtung 4 im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich beispielsweise um einen Permanentmagneten handeln oder um einen Elektromagneten, der mit Hilfe einer Steuereinheit entsprechend zum Erzeugen des Magnetfeldes ansteuerbar ist.In the magnetic device 4 For the purposes of the present invention may be, for example, a permanent magnet or an electromagnet, which is controlled by means of a control unit according to generating the magnetic field.

In der schematischen Darstellung der 2a und 2b wird das Wirkprinzip des berührungslosen Preformens gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 2a wird an dem Formwerkzeug 1, das beispielsweise ein Formwerkzeug gemäß der 1 sein kann, ein textiles Halbzeug 5 angelegt. Das textile Halbzeug 5 kann beispielsweise ein Faserhalbzeug sein. An den beiden Enden des textilen Halbzeuges 5 wurde eine elektrische Energiequelle 6 kontaktiert, so dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrischer Stromfluss I durch das textile Halbzeug fließt.In the schematic representation of 2a and 2 B the principle of non-contact preforming according to the present invention is shown. In 2a is on the mold 1 , for example, a mold according to the 1 can be, a semi-finished textile 5 created. The textile semi-finished product 5 may be, for example, a semi-finished fiber. At the two ends of the textile semifinished product 5 became an electrical energy source 6 contacted, so that upon application of an electrical voltage, an electric current flow I flows through the textile semifinished product.

Ist in dem Formwerkzeug 1 ein Magnet gemäß der Polausrichtung in der 1 vorgesehen, so wirkt auf das textile Halbzeug 5 eine Kraft FL (Lorentzkraft) in Richtung des Profilknickes 3 des Formwerkzeuges 1, so dass das textile Halbzeug 5 in das Formwerkzeug gedrückt wird.Is in the mold 1 a magnet according to the pole alignment in the 1 provided, it acts on the semi-finished textile 5 a force F L (Lorentz force) in the direction of the profile bend 3 of the mold 1 so that the semi-finished textile 5 is pressed into the mold.

Dies ist schematisch in der 2b dargestellt. Durch die aufgrund des Magnetfeldes und Stromdurchflusses wirkende Lorentzkraft FL wurde das textile Halbzeug 5 in die formgebende Oberflächenstruktur des Formwerkzeuges 1 gedrückt, so dass ein Preformen des textilen Halbzeuges 5 stattgefunden hat. Das textile Halbzeug 5 wurde in das Formwerkzeug berührungslos drapiert.This is schematically in the 2 B shown. By acting due to the magnetic field and current flow Lorentz force F L was the semi-finished textile 5 in the shaping surface structure of the mold 1 pressed, allowing a preforming of the textile semifinished product 5 took place. The textile semi-finished product 5 was draped into the mold without contact.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Formwerkzeugmold
22
Formgebende OberflächenstrukturShaping surface structure
33
Profilknickprofile kink
44
Magnetvorrichtungmagnetic device
55
Textiles HalbzeugTextile semi-finished product
66
Elektrische EnergiequelleElectrical energy source
II
Technischer StromflussTechnical current flow
FL F L
LorentzkraftLorentz force

Claims (7)

Verfahren zum Preformen eines textilen Halbzeuges (5), das zumindest teilweise einen elektrischen Leiter aufweist, mit a) Bereitstellen einer elektrischen Energiequelle (6) und einer Magnetvorrichtung (4) zur Erzeugung eines Magnetfeldes, b) Positionieren des textilen Halbzeuges (5) in dem durch die Magnetvorrichtung (4) erzeugten Magnetfeld und c) Erzeugen eines elektrischen Stromflusses (I) in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges (5) durch Anlegen einer elektrischen Spannung mittels der elektrischen Energiequelle (6), wobei das stromdurchflossene textile Halbzeug (5) mit dem Magnetfeld derart zusammenwirkt, dass eine Kraft (FL) auf das textile Halbzeug (5) zum Preformen des textilen Halbzeuges (5) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Halbzeug (5) ein Bindermaterial aufweist das dazu vorgesehen ist, das in die Preform gebrachte textile Halbzeug vor dem eigentlichen vollständig durchgeführten Herstellungsprozess in seiner Form zu fixieren, wobei das textile Halbzeug (5) durch den erzeugten elektrischen Stromfluss (I) in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges (5) derart temperiert wird, dass das Bindermaterial in dem textilen Halbzeug (5) aktiviert wird.Process for preforming a semi-finished textile product ( 5 ), which at least partially comprises an electrical conductor, with a) providing an electrical energy source ( 6 ) and a magnetic device ( 4 ) for generating a magnetic field, b) positioning the textile semifinished product ( 5 ) in which by the magnetic device ( 4 ) generated magnetic field and c) generating an electrical current flow (I) in the electrical conductor of the textile semifinished product ( 5 ) by applying an electrical voltage by means of the electrical energy source ( 6 ), wherein the current-flowing textile semifinished product ( 5 ) cooperates with the magnetic field such that a force (F L ) on the textile semifinished product ( 5 ) for preforming the textile semifinished product ( 5 ) acts, characterized in that the textile semifinished product ( 5 ) has a binder material which is intended to fix the semi-finished textile product placed in the preform before the actual completely carried out manufacturing process in its shape, wherein the semi-finished textile product ( 5 ) by the generated electrical current flow (I) in the electrical conductor of the textile semifinished product ( 5 ) is tempered such that the binder material in the textile semifinished product ( 5 ) is activated. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bereitstellen eines Formwerkzeuges (1) zur Bildung einer vorgegebenen Preform des textilen Halbzeuges (5), wobei das stromdurchflossene textile Halbzeug (5) mit dem Magnetfeld derart zusammenwirkt, dass eine Kraft (FL) auf das textile Halbzeug (5) zum Drapieren des textilen Halbzeuges (5) in dem Formwerkzeug (1) wirkt.Method according to claim 1, characterized by providing a molding tool ( 1 ) for forming a predetermined preform of the textile semifinished product ( 5 ), wherein the current-flowing textile semifinished product ( 5 ) cooperates with the magnetic field such that a force (F L ) on the textile semifinished product ( 5 ) for draping the textile semifinished product ( 5 ) in the mold ( 1 ) acts. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindermaterial vor der Erzeugung des Stromflusses in das textile Halbzeug (5) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the binder material before the generation of the current flow in the textile semifinished product ( 5 ) is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Variieren des in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges erzeugten elektrischen Stromflusses (I) und/oder der Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber dem textilen Halbzeug und/oder der Stärke des Magnetfeldes derart, dass durch die auf das textile Halbzeug (5) wirkende Kraft (FL) das textile Halbzeug (5) in die vorgegebene Preform gebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized by varying the electrical current flow (I) generated in the electrical conductor of the textile semifinished product and / or the orientation of the magnetic field relative to the textile semifinished product and / or the strength of the magnetic field such that by the on the textile Workpiece ( 5 ) acting force (F L ) the semi-finished textile product ( 5 ) is brought into the given preform. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstellen des in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges erzeugten elektrischen Stromflusses und/oder der Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber dem textilen Halbzeug und/oder der Stärke des Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Preform des textilen Halbzeuges.Method according to one of the preceding claims, characterized by adjusting the electrical current flow generated in the electrical conductor of the textile semifinished product and / or the orientation of the magnetic field relative to the textile semifinished product and / or the strength of the magnetic field as a function of a predetermined preform of the textile semifinished product. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstellen des in dem elektrischen Leiter des textilen Halbzeuges erzeugten elektrischen Stromflusses und/oder der Ausrichtung des Magnetfeldes gegenüber dem textilen Halbzeug und/oder der Stärke des Magnetfeldes in Abhängigkeit von einer maximal zulässigen Temperatur des textilen Halbzeuges und/oder des Bindermaterials.Method according to one of the preceding claims, characterized by adjusting the electrical current flow generated in the electrical conductor of the textile semifinished product and / or the orientation of the magnetic field relative to the textile semifinished product and / or the strength of the magnetic field as a function of a maximum permissible temperature of the textile semifinished product and / or the binder material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Halbzeug ein Faserhalbzeug ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semi-finished textile product is a semi-finished fiber product.
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