DE102013102489A1 - Verfahren zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Leitung und einem die Leitung kreuzenden Faserband - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Leitung und einem die Leitung kreuzenden Faserband Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Preforms (1) für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Stickmaschine (2), aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen eines Trägermaterials (3);
b) Befestigen mindestens einer Leitung (4) auf dem Trägermaterial (3);
c) Feststicken mindestens eines Faserbandes (5) auf dem Trägermaterial (3) mit einer Sticknadel (6), wobei das mindestens eine Faserband (5) die mindestens eine Leitung (4) an mindestens einer Kreuzungsstelle (7) überlagert;
d) Anpassen eines Stichmusters (13) der Sticknadel (6) im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle (7), so dass beim Feststicken des mindestens einen Faserbandes (5) ein Stich der Sticknadel (6) in die mindestens eine Leitung (4) verhindert wird.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Stickmaschine zur Durchführung des Verfahrens und ein entsprechendes Preform.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Stickmaschine, eine entsprechende Stickmaschine und ein Preform zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs. Das Verfahren, die Stickmaschine und die Preform werden unter anderem zur Herstellung von hochfesten Strukturbauteilen verwendet.
  • Aus dem Stand der Technik sind Faserverbundwerkstoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe, bekannt, die aus in einer polymeren Matrix eingebetteten Verstärkungsfasern bestehen. Die Verstärkungsfasern haben in einem solchen Werkstoff die Aufgabe, äußere Lasten zu übertragen. Die Matrix dient insbesondere dazu, die Verstärkungsfasern in einer gewünschten Position zu fixieren, die äußeren Lasten in die Verstärkungsfasern einzuleiten, die Verstärkungsfasern vor Umgebungseinflüssen zu schützen und/oder die Verstärkungsfasern bei Druckbelastung zu stützen.
  • Die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen hängen vom Faserwerkstoff, dem Matrixwerkstoff, der Länge der Verstärkungsfasern, dem Fasergehalt und der Faserorientierung ab. Zur Anpassung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen an bauteilspezifische Belastungen ist es erforderlich, die Bauteile aus einem hohen Anteil von kraftflussorientierten Verstärkungsfasern aufzubauen. Hierdurch können besonders hohe gewichtsspezifische Steifigkeiten und Festigkeiten des Bauteils erreicht werden. Aus der WO 2007/128364 A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem bändchenförmige Rovings aus Carbonfilamenten, Glasfilamenten, Naturfasern, Keramikfasern oder Chemiefasern auf einem gewebeartigen Trägermaterial aufgestickt werden.
  • Auch wenn sich das vorgenannte Verfahren in der Praxis bereits sehr bewährt hat, besteht bei solchen Verfahren das Problem, dass beim Aufsticken der Verstärkungsfasern auf dem Trägermaterial unter den Verstärkungsfasern liegendes Material durch Nadelstiche verletzt oder sogar zerstört werden kann. Wünschenswert ist, dass Faserverbundwerkstoffe nicht nur zum Tragen von Lasten verwendbar sind, sondern darüber hinaus auch weitere Funktionen erfüllen können. Hierzu ist es bei den bekannten Verfahren erforderlich, zusätzliche in den Faserverbundwerkstoff einzubettende Funktionsteile auf dem Trägermaterial räumlich von den Verstärkungsfasern zu trennen, wodurch die Flexibilität bei der Gestaltung von Faserverbundwerkstoffen erheblich eingeschränkt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Stickmaschine anzugeben, mit dem multifunktionale Faserverbundwerkstoffe unter hoher Gestaltungsfreiheit herstellbar sind. Darüber hinaus soll auch eine Stickmaschine angegeben werden, mit der Preforms für multifunktionale Faserverbundwerkstoffe unter hoher Gestaltungsfreiheit herstellbar sind. Zudem soll ein Preform angegeben werden, das zur Herstellung eines multifunktionalen Faserverbundwerkstoffs geeignet ist.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren, einer Stickmaschine und einem Preform gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Stickmaschine weist zumindest die folgenden Schritte auf:
    • a) Bereitstellen eines Trägermaterials;
    • b) Befestigen mindestens einer Leitung auf dem Trägermaterial;
    • c) Feststicken mindestens eines Faserbandes auf dem Trägermaterial mit einer Sticknadel, wobei das mindestens eine Faserband die mindestens eine Leitung an mindestens einer Kreuzungsstelle überlagert;
    • d) Anpassen eines Stichmusters der Sticknadel im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle, so dass beim Feststicken des mindestens einen Faserbandes ein Stich der Sticknadel in die mindestens eine Leitung unterbunden wird.
  • Bei dem herzustellenden Preform handelt es sich um eine Vorform oder ein Faserhalbzeug, das zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs verwendbar ist. Hierzu wird die Preform oder gegebenenfalls mehrere Lagen der Preform in einer Matrix eingebettet. Als Matrix werden regelmäßig Polymere, wie zum Beispiel Duromere, Elastomere oder Thermoplaste, verwendet.
  • Zur Herstellung des Preforms wird zunächst ein Trägermaterial bereitgestellt. Bei dem Trägermaterial handelt es sich um ein Gewebe, Vlies, Kohlenstofffasergewebe, Glasgewebe, Gelege, eine (textile) Matte und/oder ein durch Hitze, Wasser oder Chemikalien lösliches Material. Das Trägermaterial wird bevorzugt in einem (horizontalen) Rahmen bereitgestellt, in dem das Trägermaterial insbesondere plan eingespannt wird. Der Rahmen ist insbesondere nach Art eines Bordürenrahmens ausgebildet. Die Bereitstellung, das heißt eine Zuführung und/oder ein Abtransport des Trägermaterials, erfolgt zudem bevorzugt vollautomatisch.
  • Gemäß Schritt b) wird mindestens eine Leitung auf dem Trägermaterial befestigt. Bei der mindestens einen Leitung handelt es sich insbesondere um eine elektrische Leitung, einen, insbesondere nicht isolierten oder isolierten, (Metall-)Draht, eine Fluidleitung, einen Lichtleiter und/oder einen Sensor. Die Befestigung der mindestens einen Leitung auf dem Trägermaterial kann durch Kleben und/oder bevorzugt durch eine Sticktechnik, insbesondere einem Zickzackstich mit einem Faden, erfolgen. Durch die mindestens eine Leitung ist der Faserverbundwerkstoff beispielsweise als Antenne, Heizung und/oder Leiterbahn verwendbar. Die mindestens eine Leitung weist zudem eine Leitungsdicke von bevorzugt 0,01 mm–2 mm (Millimeter) und/oder elektrische Anschlüsse auf.
  • Gemäß Schritt c) wird mindestens ein Faserband auf dem Trägermaterial mit einer Sticknadel festgestickt, wobei das Faserband die mindestens eine Leitung an mindestens einer Kreuzungsstelle überlagert. Bei dem mindestens einen Faserband handelt es sich insbesondere um bändchenförmige Rovings aus Carbonfilamenten, Glasfilamenten, Naturfasern, Keramikfasern und/oder Chemiefasern zum Beispiel aus Aramide. Das mindestens eine Faserband wird an mindestens einer Kreuzungsstelle über die mindestens eine Leitung festgestickt, so dass das mindestens eine Faserband die mindestens eine Leitung an der mindestens einen Kreuzungsstelle überlagert. Das Feststicken des mindestens einen Faserbands erfolgt mit einem Faden im Zickzackstich. Der Zickzackstich weist außerhalb der mindestens einen Kreuzungsstelle eine erste Stichlänge und eine erste Stichweite auf. Bei der ersten Stichlänge handelt es sich, insbesondere auf einem geraden Abschnitt des mindestens einen Faserbandes, um einen Abstand zwischen zwei (in Richtung des mindestens einen Faserbandes benachbarten) Nadelstichen in Richtung einer Stickrichtung beziehungsweise entlang dem mindestens einen Faserband. Die erste Stichlänge weist bevorzugt 1 mm–10 mm (Millimeter) auf. Bei der ersten Stichweite handelt es sich um einen Abstand zwischen zwei (in Richtung des mindestens einen Faserbandes benachbarten) Nadelstichen in einer zu der Stickrichtung orthogonalen Richtung beziehungsweise orthogonal zu einem Verlauf des mindestens einen Faserbands.
  • Gemäß Schritt d) erfolgt eine Anpassung eines Stichmusters der Sticknadel im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle, so dass beim Feststicken des mindestens einen Faserbandes ein Stich der Sticknadel in die mindestens eine Leitung unterbunden beziehungsweise verhindert wird. Bei dem Stichmuster handelt es sich insbesondere um eine Verbindungslinie zwischen einzelnen Einstichpunkten der Sticknadel. Hierzu kann eine zweite Stichlänge zwischen zwei Nadelstichen (insbesondere unmittelbar) vor der mindestens einen Kreuzungsstelle im Vergleich zur (regulären) ersten Stichlänge verkürzt oder verlängert werden, so dass die Sticknadel die mindestens eine Leitung mit der (regulären) ersten Stichlänge überspringen kann. Dies ist dann möglich, wenn die erste Stichlänge größer ist als die Leitungsdicke der mindestens einen Leitung. Weiter kann eine Anpassung des Stichmusters der Sticknadel auch dahingehend erfolgen, dass im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle die mindestens eine Leitung durch die Sticknadel mit einer zweiten Stichlänge übersprungen wird, die größer ist als die (reguläre) erste Stichlänge. Die zweite Stichlänge beträgt in diesem Fall bevorzugt 2 mm–20 mm (Millimeter). In äquivalenter Weise ist es möglich (insbesondere unmittelbar) vor der mindestens einen Kreuzungsstelle oder in der mindestens einen Kreuzungsstelle eine zweite Stichweite im Vergleich zur (regulären) ersten Stichweite anzupassen. Unter Anpassung des Stichmusters der Sticknadel im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle ist ferner auch zu verstehen, dass das Stichmuster (nur) lokal im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle geändert wird. Klarzustellen ist an dieser Stelle auch, dass die Anpassung beziehungsweise Änderung des Stichmusters auch von Kreuzungspunkt zu Kreuzungspunkt erfolgen kann.
  • Klarzustellen ist an dieser Stelle, dass die Schritte a), b), c) und d) entweder chronologisch oder in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können. Insbesondere kann auch vor Schritt b) bereits Faserband auf das Trägermaterial festgestickt werden, wobei auf dieses Faserband anschließend die mindestens eine Leitung befestigt wird. Das Feststicken des mindestens einen Faserbandes gemäß Schritt c) kann auch mehrfach ausgeführt werden, so dass das mindestens eine Faserband mehrschichtig aufgebaut ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Festigkeit erzielt werden. Weiterhin können auch die Schritte b) und c) wiederholt ausgeführt werden. Der Schritt d) kann auch vor den übrigen Schritten ausgeführt werden, beispielsweise durch Aussparung der Bereiche der mindestens einen Leitung in einem Einstichmuster, insbesondere in einer Steuerung einer Stickmaschine.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband in einer einzigen Aufspannung des Trägermaterials befestigt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass das Trägermaterial zwischen dem Befestigen der mindestens einen Leitung und dem Feststicken des mindestens einen Faserbandes nicht aus dem Rahmen gelöst oder entnommen werden muss. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellungsgeschwindigkeit des Preforms aus.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband nacheinander von einem gemeinsamen Multifunktionskopf zugeführt, verlegt und festgestickt werden. Der Multifunktionskopf ist Teil der Stickmaschine und zeichnet sich dadurch aus, dass dieser sowohl die mindestens eine Leitung als auch das mindestens eine Faserband verarbeiten kann. Hierzu sind die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband insbesondere abwechselnd und automatisch der Sticknadel des Multifunktionskopfes zuführbar. Dies bedeutet mit anderen Worten auch, dass das Befestigen der mindestens einen Leitung und das Feststicken des mindestens einen Faserbandes mit der gleichen Stickmaschine erfolgen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein automatischer Wechsel zwischen dem Verlegen der mindestens einen Leitung und des mindestens einen Faserbands in dem Multifunktionskopf erfolgt, wobei dabei das Stichmuster der Sticknadel an die mindestens eine Leitung oder das mindestens eine Faserband angepasst wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Stichlänge und/oder Stichweite der Sticknadel derart an die Leitungsdicke der mindestens einen Leitung oder an eine Faserbanddicke des mindestens einen Faserbandes angepasst wird, dass die Sticknadel nicht in die mindestens eine Leitung oder das mindestens eine Faserband sticht.
  • Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch eine Stickmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, die einen Multifunktionskopf, mindestens eine erste Vorratsspule für mindestens eine Leitung und mindestens eine zweite Vorratsspule für mindestens ein Faserband, wobei die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband von der jeweiligen Vorratsspule dem Multifunktionskopf zuführbar sind, wobei der Multifunktionskopf Verlegeeinrichtungen für die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband auf einem Trägermaterial aufweist, eine Sticknadel zum Feststicken der mindestens einen Leitung und des mindestens einen Faserbands auf dem Trägermaterial, und eine Steuervorrichtung aufweist, mit der zumindest der Multifunktionskopf, die Sticknadel oder ein Vorschub des Trägermaterials steuerbar ist, wobei die Steuervorrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Stich der Sticknadel in bereits verlegte Leitungen unterbunden ist.
  • Die hier vorgeschlagene Stickmaschine dient dem maschinellen Besticken des Trägermaterials. Die Stickmaschine weist einen Multifunktionskopf oder eine Mehrzahl von Multifunktionsköpfen auf, die insbesondere an einem gemeinsamen (horizontalen) Tragbalken oberhalb eines Rahmens für ein Trägermaterial angeordnet sind. Jeder Multifunktionskopf weist mindestens eine erste Vorratsspule für mindestens eine Leitung und mindestens eine zweite Vorratsspule für mindestens ein Faserband auf. Die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband sind von der jeweiligen Vorratsspule, insbesondere tangential, abrollbar und dem Multifunktionskopf zuführbar. Hierzu weist der Multifunktionskopf eine erste Verlegeeinrichtung für die mindestens eine Leitung und eine zweite Verlegeeinrichtung für das mindestens eine Faserband auf, mit denen die mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband von den Vorratsspulen abziehbar und auf dem Trägermaterial ablegbar ist. Zudem weist der Multifunktionskopf eine Sticknadel zum Feststicken der mindestens einen Leitung und des mindestens einen Faserbandes auf dem Trägermaterial auf. Hierzu wird der Sticknadel ein Faden zum Feststicken der mindestens einen Leitung und des mindestens einen Faserbandes zugeführt. Der Multifunktionskopf ist bevorzugt ortsfest an der Stickmaschine befestigt, wobei der sich unter dem Multifunktionskopf befindliche Rahmen mit dem Trägermaterial mit einem Vorschub zumindest in einer horizontalen Ebene relativ zu der Sticknadel verstellbar ist.
  • Die Stickmaschine weist darüber hinaus eine Steuervorrichtung auf, mit der zumindest der Multifunktionskopf, die Sticknadel und/oder der Vorschub des Trägermaterials steuerbar sind. Insbesondere ist der Multifunktionskopf oder eine Mehrzahl von Multifunktionsköpfen (individuell) durch die Steuervorrichtung aktivierbar. Die Steuerung des Multifunktionskopfes durch die Steuereinrichtung kann darüber hinaus die Zuführung der mindestens einen Leitung und/oder des mindestens einen Faserbandes mit den Verlegeeinrichtungen, einen (automatischen) Wechsel zwischen den beiden zu verarbeitenden Materialien und/oder ein Abschneiden der mindestens einen Leitung oder des mindestens einen Faserbandes bei einem Materialwechsel umfassen. Die Steuerung der Sticknadel kann beispielsweise eine (Änderung einer) Stichgeschwindigkeit der Sticknadel betreffen. Die Steuerung des Vorschubs des Trägermaterials umfasst insbesondere eine Positionierung des Trägermaterials relativ zu der Sticknadel und eine Geschwindigkeit, mit der das Trägermaterial verstellt wird.
  • Des Weiteren ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass ein Stich der Sticknadel in bereits verlegte Leitungen verhinderbar ist. Hierzu ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und vorgesehen, ein Stichmuster der Sticknadel im Bereich einer Kreuzungsstelle zwischen der mindestens einen Leitung und dem mindestens einen Faserband derart anzupassen, dass beim Feststicken des mindestens einen Faserbandes ein Stich der Sticknadel in die mindestens eine Leitung verhinderbar ist. Die Anpassung des Stichmusters der Sticknadel erfolgt insbesondere durch eine Änderung einer Stichlänge und/oder einer Stichweite der Sticknadel. Die hier vorgeschlagene Stickmaschine dient insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Preforms für einen Faserverbundwerkstoff. Für weitere Einzelheiten kann daher auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgegriffen werden.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Multifunktionskopf eine erste Verlegeeinrichtung für die mindestens eine Leitung und eine zweite Verlegeeinrichtung für das mindestens eine Faserband aufweist und wobei ein Stichmuster der Sticknadel durch die erste Verlegeeinrichtung oder die zweite Verlegeeinrichtung an die zu verlegende mindestens eine Leitung und das mindestens eine Faserband anpassbar ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Stichlänge und/oder Stichweite der Sticknadel derart an eine Leitungsdicke der mindestens einen Leitung oder an eine Faserbanddicke des mindestens einen Faserbandes anpassbar ist, dass die Sticknadel nicht in die mindestens eine Leitung oder das mindestens eine Faserband sticht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Preform für einen Faserverbundwerkstoff vorgeschlagen, der ein Trägermaterial mit mindestens einer festgestickten Leitung und mindestens einem darüber mit einem Stichmuster festgestickten Faserband aufweist, welches die mindestens eine Leitung an mindestens einer Kreuzungsstelle schneidet, vorzugsweise hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das Stichmuster zum Feststicken des mindestens einen Faserbandes an der mindestens einen Kreuzungsstelle eine solche Stichlänge oder Stichweite aufweist, dass die mindestens eine Leitung frei von Stichen ist.
  • Zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs wird das hier vorgeschlagene Preform oder eine Mehrzahl der hier vorgeschlagenen Preforms in eine Matrix eingebettet. Bezüglich weiterer Details des hier vorgeschlagenen Preforms wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Preforms verwiesen.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Preform ein Trägermaterial mit mindestens einer festgestickten Leitung und einer Mehrzahl von darüber festgestickten Lagen von Faserband aufweist, welches die mindestens eine Leitung an einer Vielzahl von Kreuzungsstellen schneidet, wobei die mindestens eine Leitung frei von Stichen zur Befestigung des Faserbandes ist.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
  • 1: ein Preform;
  • 2: eine Detailansicht einer Kreuzungsstelle; und
  • 3: eine Stickmaschine.
  • Die 1 zeigt ein Preform 1 mit einem Trägermaterial 3, auf dem eine Leitung 4 und eine Mehrzahl von Faserbändern 5 mit Fäden 19 aufgestickt sind. Die Fäden 19 überspannen die Leitung 4 und die Faserbänder 5 mit einem Stichmuster 13. Die Faserbänder 5 kreuzen beziehungsweise überlagern die Leitung 4 an mehreren Kreuzungsstellen 7.
  • Die 2 zeigt eine Detailansicht des in der 1 mit „II“ markierten Bereichs der Kreuzungsstelle 7. Zu erkennen ist insbesondere die Kreuzungsstelle 7 zwischen der Leitung 4 und dem Faserband 5 auf dem Trägermaterial 3 sowie das Stichmuster 13 des Fadens 19. Der Faden 19 läuft auf die Kreuzungsstelle 7 mit einer ersten Stichlänge 8 und einer ersten Stichweite 9 zu. Unmittelbar im Bereich der Kreuzungsstelle 7 ist das Stichmuster 13 derart angepasst, dass ein Stich der hier nicht gezeigten Sticknadel 6 (siehe 3) in die Leitung 4 verhindert ist. Hierzu weist der Faden 19 im Bereich der Kreuzungsstelle 7 eine zweite Stichlänge 20 und eine zweite Stichweite 21 auf, wobei die zweite Stichlänge 20 und die zweite Stichweite 21 größer sind als die erste Stichlänge 8 und die erste Stichweite 9.
  • Die 3 zeigt eine hier lediglich schematisch dargestellte Stickmaschine 2 mit einem Multifunktionskopf 10. An dem Multifunktionskopf 10 ist eine erste Vorratsspule 11 für die Leitung 4 und eine zweite Vorratsspule 12 für das Faserband 5 angeordnet. Von der ersten Vorratsspule 11 und der zweiten Vorratsspule 12 sind die Leitung 4 und das Faserband 5 (wechselweise) durch eine erste Verlegeeinrichtung 14 und eine zweite Verlegeeinrichtung 15 einer Sticknadel 6 zuführbar, durch die die Leitung 4 und das Faserband 5 auf dem Trägermaterial 3 mit einem zickzackförmigen Stichmuster 13 feststickbar sind. Bei einem Wechsel zwischen der Leitung 4 und dem Faserband 5 ist das zuletzt verarbeitete Material durch eine (automatische) hier lediglich schematisch dargestellte Schneideinrichtung 18 trennbar. Die Stickmaschine 2 weist ferner einen Vorschub 17 für das Trägermaterial 3 auf, mit dem das Trägermaterial 3 relativ zu der Sticknadel 6 in einer horizontalen Ebene (x-y) verstellbar ist. Der Multifunktionskopf 10, die Sticknadel 6 und der Vorschub 17 sind datenleitend (mit gestrichelten Linien dargestellt) mit einer Steuervorrichtung 16 verbunden und durch die Steuervorrichtung 16 steuerbar.
  • Mit der vorliegenden Erfindung sind multifunktionale Faserverbundwerkstoffe mit sich kreuzenden Leitungen und Verstärkungsfasern unter hoher Gestaltungsfreiheit herstellbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Preform
    2
    Stickmaschine
    3
    Trägermaterial
    4
    Leitung
    5
    Faserband
    6
    Sticknadel
    7
    Kreuzungsstelle
    8
    erste Stichlänge
    9
    erste Stichweite
    10
    Multifunktionskopf
    11
    erste Vorratsspule
    12
    zweite Vorratsspule
    13
    Stichmuster
    14
    erste Verlegeeinrichtung
    15
    zweite Verlegeeinrichtung
    16
    Steuervorrichtung
    17
    Vorschub
    18
    Schneideinrichtung
    19
    Faden
    20
    zweite Stichlänge
    21
    zweite Stichweite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/128364 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Preforms (1) für einen Faserverbundwerkstoff mit einer Stickmaschine (2), aufweisend zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Trägermaterials (3); b) Befestigen mindestens einer Leitung (4) auf dem Trägermaterial (3); c) Feststicken mindestens eines Faserbandes (5) auf dem Trägermaterial (3) mit einer Sticknadel (6), wobei das mindestens eine Faserband (5) die mindestens eine Leitung (4) an mindestens einer Kreuzungsstelle (7) überlagert; d) Anpassen eines Stichmusters (13) der Sticknadel (6) im Bereich der mindestens einen Kreuzungsstelle (7), so dass beim Feststicken des mindestens einen Faserbandes (5) ein Stich der Sticknadel (6) in die mindestens eine Leitung (4) unterbunden wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) in einer einzigen Aufspannung des Trägermaterials (3) befestigt werden.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) nacheinander von einem gemeinsamen Multifunktionskopf (10) zugeführt, verlegt und festgestickt werden.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei ein automatischer Wechsel zwischen dem Verlegen der mindestens einen Leitung (4) und des mindestens einen Faserbands (5) in dem Multifunktionskopf (10) erfolgt, wobei dabei das Stichmuster (13) der Sticknadel (6) an die mindestens eine Leitung (4) oder das mindestens eine Faserband (5) angepasst wird.
  5. Stickmaschine (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüchen, aufweisend einen Multifunktionskopf (10), mindestens eine erste Vorratsspule (11) für mindestens eine Leitung (4) und mindestens eine zweite Vorratsspule (12) für mindestens ein Faserband (5), wobei die mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) von der jeweiligen Vorratsspule (11, 12) dem Multifunktionskopf (10) zuführbar sind, wobei der Multifunktionskopf (10) Verlegeeinrichtungen (14, 15) für die mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) auf einem Trägermaterial (3) aufweist, eine Sticknadel (6) zum Feststicken der mindestens einen Leitung (4) und des mindestens einen Faserbands (5) auf dem Trägermaterial (3), und eine Steuervorrichtung (16), mit der zumindest der Multifunktionskopf (10), die Sticknadel (6) oder ein Vorschub (17) des Trägermaterials (3) steuerbar ist, wobei die Steuervorrichtung (16) derart eingerichtet ist, dass ein Stich der Sticknadel (6) in bereits verlegte Leitungen (4) unterbunden ist.
  6. Stickmaschine (2) nach Patentanspruch 5, wobei der Multifunktionskopf (10) eine Schneideinrichtung (18) aufweist, die die mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) schneiden kann.
  7. Stickmaschine (2) nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei der Multifunktionskopf (10) eine erste Verlegeeinrichtung (14) für die mindestens eine Leitung (4) und eine zweite Verlegeeinrichtung (15) für das mindestens eine Faserband (5) aufweist und wobei ein Stichmuster der Sticknadel (6) durch die erste Verlegereinrichtung (14) oder die zweite Verlegereinrichtung (15) an die zu verlegende mindestens eine Leitung (4) und das mindestens eine Faserband (5) anpassbar ist.
  8. Preform (1) für einen Faserverbundwerkstoff, aufweisend ein Trägermaterial (3) mit mindestens einer festgestickten Leitung (4) und mindestens einem darüber mit einem Stichmuster festgestickten Faserband (5), welches die mindestens eine Leitung (4) an mindestens einer Kreuzungsstelle (7) schneidet, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei das Stichmuster zum Feststicken des mindestens einen Faserbandes (5) an der mindestens einen Kreuzungsstelle (7) eine solche Stichlänge (8) oder Stichweite (9) aufweist, dass die mindestens eine Leitung (4) frei von Stichen ist.
  9. Preform (1) nach Patentanspruch 8, aufweisend ein Trägermaterial (3) mit mindestens einer festgestickten Leitung (4) und einer Mehrzahl von darüber festgestickten Lagen von Faserband (5), welches die mindestens eine Leitung (4) an einer Vielzahl von Kreuzungsstellen (7) schneidet, wobei die mindestens eine Leitung (4) frei von Stichen zur Befestigung des Faserbandes (5) ist.
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