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Die Erfindung betrifft einen Träger zum Transportieren und/oder Ablegen von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, eine Einrichtung mit einem derartigen Träger und einem Transporter, ein biegeschlaffes, flächiges Konfektionsteil sowie Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils mithilfe eines derartigen Konfektionsteils und eines derartigen Trägers.
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Aus der
DE 100 13 409 C1 ist eine Vorrichtung bekannt zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Bauteilen aus trockenen Faserverbund-Halbzeugen mittels eines Injektionsverfahrens zur Injektion von Matrix-Material mit einem Werkzeug zum Anordnen des Faserverbund-Halbzeugs, einer gasdurchlässigen und matrixmaterialundurchlässigen Membran, die zumindest einseitig um das Halbzeug herum angeordnet ist und einen ersten Raum bildet, in den Matrixmaterial einführbar ist, einer an einer Oberfläche des Halbzeugs angeordneten Fließhilfe, einem am ersten Raum anliegenden zweiten, gegenüber dem Werkzeug abgedichteten Raum, der von der Umgebung mittels einer gas- und matrixmaterialundurchlässigen Folie abgegrenzt ist, wobei bei Absaugen von Luft aus dem zweiten Raum, Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter in den evakuierten ersten Raum gesaugt wird und die Fließhilfe eine Verteilung des Matrixmaterials über der dieser zugewandten Oberfläche des Halbzeugs und ein Eindringen desselben senkrecht in das Halbzeug bewirkt.
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Der
DE 100 13 409 C1 zufolge werden in ein beliebiges Aushärtewerkzeug trockene Materialien (z. B. CFK Gelege, Gewebe etc.) gemäß konstruktiven Vorgaben positioniert und somit ein Laminataufbau aus Halbzeugeinzelschichten gebildet. Das Werkzeug ist eingetrennt, d. h. mittels Trennmittel oder Trennfolie und Abreißgewebe vorbehandelt, um ein Verkleben eines Matrixwerkstoffes mit dem Werkzeug zu verhindern und ein wieder entfernen eines Bauteiles (Entformen) von der Werkzeugoberfläche zu ermöglichen. Das trockene Material des Bauteiles ist vorzugsweise mit einem Abreißgewebe versehen. Zusätzlich wird eine sogenannte Fließhilfe oberhalb dieses Aufbaus durch einfaches Auflegen aufgebracht. Lokales seitliches Fixieren mit z. B. temperaturbeständigen Klebebändern ist bei komplexeren Bauteilen sinnvoll. Auf diese Fließhilfe wird eine nur für Luft, aber nicht für Flüssigkeiten durchlässige Membran aufgelegt und mittels einer Dichtung abgedichtet. Anschließend wird ein Lüftergewebe über die Membran gelegt und mittels einer Folie und der Dichtung zur Umgebung abgedichtet. Eine Matrixzuführungs-Leitung und eine Vakuumleitung werden während dieses Vorganges mit handelsübliche Durchführungen und Dichtungen eingebracht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Träger baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Zeitaufwand zur Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen verringert sein. Insbesondere soll ein Personalbedarf reduziert sein. Insbesondere soll eine Prozesssicherheit erhöht sein. Insbesondere soll eine Reproduzierbarkeit erhöht sein. Insbesondere soll eine Herstellung großer Bauteile erleichtert sein. Insbesondere soll eine Genauigkeit beim Positionieren und Ablegen von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen erhöht sein. Insbesondere soll eine unerwünschte Beeinträchtigung bereits abgelegter Konfektionsteile vermieden sein. Insbesondere soll ein beschädigungsfreier Transport von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen ermöglicht sein. Insbesondere soll ein Ausschuss reduziert sein. Insbesondere soll ein raumsparender Transport von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen ermöglicht sein. Insbesondere soll eine hohe Arbeitssicherheit für beteiligtes Personal gegeben sein. Insbesondere soll ein Transport vereinfacht sein. Insbesondere soll ein Automatisierungsgrad erhöht sein. Insbesondere soll beteiligtes Personal entlastet sein. Außerdem soll eine Einrichtung mit einem derartigen Träger und einem Transporter bereitgestellt werden. Außerdem soll ein biegeschlaffes, flächiges Konfektionsteil zur Verwendung mit einem derartigen Träger bereitgestellt werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Träger zum Transportieren und/oder Ablegen von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, wobei der Träger schirmgestängeartig ausgeführt ist und eine Zentralstange, einen entlang der Zentralstange verschiebbaren Schieber, mehrere Paragonstangen und mehrere Kielstangen aufweist.
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Das Faserverbundwerkstoff-Bauteil kann ein Fahrzeugbauteil sein. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, Kraftfahrzeug, Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Raumfahrzeug sein. Das Transportieren und/oder Ablegen kann im Rahmen eines Ablegens von Konfektionsteilen an einem Formwerkzeug erfolgen. Das Konfektionsteil kann ein Hilfsteil zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils sein. Das Konfektionsteil kann zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils in einem unterdruckunterstützten Verfahren dienen. Das Konfektionsteil kann konfektioniert sein. Ein Konfektionieren kann ein Zuschneiden umfassen. Ein Konfektionieren kann ein Zusammensetzen umfassen. Ein Konfektionieren kann ein Fügen, wie Kleben, Schweißen und/oder Nähen, umfassen. Das Konfektionsteil kann aus einem Membranwerkstoff hergestellt sein. Das Konfektionsteil kann aus einem durchlässigen, teildurchlässigen oder undurchlässigen Werkstoff hergestellt sein. Das Konfektionsteil kann aus einem Faserwerkstoff, wie Kohlenfaserwerkstoff, hergestellt sein.
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Der Träger kann ein Einwegträger sein. Der Träger kann ein Mehrwegträger sein. Der Träger kann öffenbar und schließbar sein. Die Zentralstange kann ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Ein Verschieben des Schiebers in Richtung des ersten Endes kann ein Öffnen des Trägers bewirken. Ein Verschieben des Schiebers in Richtung des zweiten Endes kann ein Schließen des Trägers bewirken. An dem zweiten Ende kann eine Kupplung zum lösbaren Befestigen des Trägers an einem Transporter angeordnet sein. Die Zentralstange kann einen eckig profilierten Querschnitt aufweisen. Zwischen der Zentralstange und dem Schieber kann eine Linearführung angeordnet sein. Die Linearführung kann eine Gleitführung sein. Die Linearführung kann eine Schienenführung sein. Der Schieber kann als Führungshülse ausgebildet sein. Zwischen der Zentralstange und dem Schieber kann eine längsverschiebbare Nut-Feder-Verbindung gebildet sein.
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Die Kielstangen können mit der Zentralstange und die Paragonstangen können sowohl mit dem Schieber als auch mit den Kielstangen jeweils gelenkig verbunden sein. Zur gelenkigen Verbindung können Drehgelenke vorgesehen sein. Die Drehgelenke können jeweils einen Freiheitsgrad aufweisen.
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An den Kielstangen können öffen- und schließbare Halteelemente zum Halten biegeschlaffer, flächiger Konfektionsteile angeordnet sein. Die Halteelemente können jeweils manuell schließbar und automatisiert öffenbar sein. Die Halteelemente können manuell sequentiell schließbar und automatisiert gleichzeitig öffenbar sein. Die Halteelemente können jeweils in einer geschlossenen Stellung energielos haltbar sein. Die Halteelemente können jeweils eine mechanische Totpunktverriegelung aufweisen. Die Halteelemente können jeweils eine mechanische Übertotpunkt-Verriegelung aufweisen. Die Halteelemente können zum Öffnen jeweils einen Aktuator aufweisen. Die Aktuatoren können pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigbar sein.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einer Einrichtung zum Transportieren, Positionieren und/oder Ablegen von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, aufweisend einen derartigen Träger und einen verfahrbaren Transporter mit einem Ausleger, an dem der Träger lösbar befestigt ist, und einer ersten Formkontur zur formschlüssigen Positionierung an einer zweiten Formkontur. Der Transporter kann eine Basis aufweisen. Der Ausleger kann an der Basis angeordnet sein. Der Ausleger kann eine galgenartige Form aufweisen. Der Transporter kann Räder oder Rollen aufweisen. Die Räder oder Rollen können an der Basis angeordnet sein. Der Träger kann an dem Ausleger verlagerbar angeordnet und/oder der Ausleger kann verstellbar sein. Der Träger kann mithilfe eines Gelenks relativ zu dem Transporter verschwenkbar sein. Der Ausleger kann höhen- und/oder seitlich verstellbar sein.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteil zum Transportieren und/oder Ablegen mithilfe eines derartigen Trägers wobei das Konfektionsteil Fortsätze zum Halten des Konfektionsteils mithilfe der Halteelemente aufweist. Die Fortsätze können bei einer Konfektionierung des Konfektionsteils an dem Konfektionsteil angebracht und/oder aus dem Konfektionsteil-Material hergestellt sind.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils mithilfe eines derartigen Konfektionsteils, wobei zunächst ein derartige Träger mit einem Konfektionsteil bestückt, nachfolgend der Träger mit dem Konfektionsteil in geschlossenem Zustand zu einem Formwerkzeug transportiert, nachfolgend der Träger mit dem Konfektionsteil geöffnet und nachfolgend das Konfektionsteil mithilfe des Trägers an dem Formwerkzeug abgelegt wird.
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Ein Bestücken des Trägers mit einem Konfektionsteil und ein Ablegen des Konfektionsteils mithilfe des Trägers kann in unterschiedlichen Organisationseinheiten durchgeführt werden. Die unterschiedlichen Organisationseinheiten können ihren Sitz jeweils an unterschiedlichen Standorten haben. Beispielsweise können die unterschiedlichen Organisationseinheiten unterschiedliche Firmen oder Abteilungen sein. Ein mit einem Konfektionsteil bestückter Träger kann transportiert in geschlossenem Zustand transportiert und/oder gelagert werden. Die Träger können zwischen einem Standort, an dem ein Bestücken von Trägern mit Konfektionsteilen erfolgt, und einem Standort, an dem ein Ablegen von Konfektionsteilen erfolgt, umlaufen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Transport- und Ablegevorrichtung für großflächige, biegeschlaffe Materialien. Die Vorrichtung kann einen Mechanismus aufweisen, welcher Transportgestell und Ableger in einem darstellt. Der Mechanismus kann über eine Kinematik aus fest stehender Mitteleinheit und mehreren Auslegern verfügen, welche jeweils mit mehreren Wirkflächen bestückt sein können um die transportierenden/abzulegenden Materialien zu halten. Die Ausleger können über Gelenke an die Mitteleinheit angebracht und über eine Kinematik in ihrem Öffnungswinkel verstellbar sein. Die Kinematik kann einen kompakten, zusammengefalteten Mechanismus zum beschädigungsfreien Transport der Materialien (Hilfsstoffe) ermöglichen. In geöffnetem Zustand des Mechanismus kann eine großflächige Ablage ermöglicht sein, die an eine 3D-Geometrie eines Zielbauteils anpassbar sein kann. Zur Hilfsstoff-Ablage kann der Mechanismus an ein Trägersystem gekoppelt sein, welches eine reproduzierbar exakte Positionierung ermöglicht. Jeder Ausleger kann mit drei Greifelementen (Wirkflächen) bestückt sein, die die Hilfsstoffe während Transport und Positionierung festhalten können. Diese können individuell beim Bestücken manuell geschlossen werden und das Material ohne Energieversorgung halten. Nach vollzogener Positionierung können die Wirkflächen gemeinsam durch eine Ansteuerung geöffnet werden. Mit dem gesamten Mechanismus (System) können manuelle Arbeitsschritte und die dadurch entstehenden Prozessunsicherheiten deutlich reduziert werden, indem die Materialien von den Wirkflächen des Mechanismus gehalten werden und bis zur direkten, positionierten Ablage keine manuellen Eingriffe am Material notwendig sind. Das System kann einen beschädigungsfreien Transport und eine positionierte Ablage der Materialien ermöglichen. Der Mechanismus kann aus einer festen Mitteleinheit und beweglichen Auslegern mit Wirkflächen bestehen, wodurch der Mechanismus einen kompakten Transport und eine großflächige Ablage ermöglichen kann. Die Wirkflächen können das Material sowohl mit als auch ohne Energiezufuhr halten. Die Wirkflächen können manuell, sequentiell schließbar, jedoch auch gemeinsam angesteuert zu öffnen sein. Dies kann durch eine Kombination von pneumatischen Hebeln und Gegenhaltern ermöglicht sein. Die Vorrichtung kann ebenfalls ein Trägersystem umfassen, welches ein Ankuppeln des Mechanismus nach dem Transport ermöglichen kann. Das Gesamtsystem erlaubt dann eine reproduzierbare, exakte Positionierung des Mechanismus zur direkten, positionierten Ablage ohne weitere Positionskorrekturen.
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Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Mit der Erfindung ist ein Zeitaufwand zur Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen verringert. Ein Personalbedarf ist reduziert. Eine Prozesssicherheit ist erhöht. Eine Reproduzierbarkeit ist erhöht. Eine Herstellung großer Bauteile ist erleichtert. Eine Genauigkeit beim Positionieren und Ablegen von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen ist erhöht. Eine unerwünschte Beeinträchtigung bereits abgelegter Konfektionsteile ist vermieden. Ein Ausschuss ist reduziert. Ein raumsparender Transport von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen ist ermöglicht. Für beteiligtes Personal ist eine erhöhte Arbeitssicherheit gegeben. Ein Transport von biegeschlaffen, flächigen Konfektionsteilen ist vereinfacht. Ein Automatisierungsgrad ist erhöht. Beteiligtes Personal ist entlastet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 eine Einrichtung zum Transportieren, Positionieren und Ablegen einer Membran bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen und
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2 ein Halteelement zum Halten einer Membran an einem Träger.
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1 zeigt eine Einrichtung 100 zum Transportieren, Positionieren und Ablegen einer Membran bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen. Die Herstellung des Faserverbundwerkstoff-Bauteils erfolgt vorliegend in einem vakuumunterstützten Verfahren mit nur einer formgebenden Werkzeughälfte. Als zweite Formhälfte dient die Membran. Die Membran ist luftundurchlässig. Zur Bauteilherstellung wird zunächst ein trockener Faservorformling in die formgebende Werkzeughälfte eingebracht. Nachfolgend erfolgt ein Abschluss mithilfe der Membran. Nachfolgend wird der so gebildete Formraum evakuiert. Nachfolgend wird der Faservorformling mit einem Matrixwerkstoff infiltriert.
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Die Einrichtung 100 weist einen Träger 102 und eine Transporter 104 auf. Der Träger 102 ist mit dem Transporter 104 mithilfe einer Kupplung 106 lösbar verbunden.
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Der Träger 102 ist schirmgestängeartig ausgeführt und weist eine Zentralstange 108, eine Schiebehülse 110, mehrere Paragonstangen, wie 112, und mehrere Kielstangen, wie 114, auf. Vorliegend weist der Träger 102 acht Paragonstangen, wie 112, und acht Kielstangen, wie 114, auf. Die Zentralstange 108 weist ein erstes Ende, an dem die Kupplung 106 angeordnet ist, und ein zweites Ende 116 auf. Die Kielstangen, wie 114, sind jeweils mit ihrem eine Ende mit dem zweiten Ende 116 der Zentralstange 108 gelenkig verbunden. Die Paragonstangen, wie 112, sind jeweils mit ihrem einen Ende mit der Schiebehülse 110 und mit ihrem anderen Ende mit einer Kielstange, wie 114, gelenkig verbunden. Die Zentralstange 108 weist einen eckig profilierten Querschnitt auf. Vorliegend weist die Zentralstange 108 einen viereckigen Querschnitt auf. Die Schiebehülse 110 weist einen Innenquerschnitt auf, der mit dem Querschnitt der Zentralstange 108 geometrisch komplementär korrespondiert. Damit ist zwischen der Zentralstange 108 und der Schiebehülse 110 eine Linearführung gebildet. Ein Verschieben der Schiebehülse 110 in Richtung des zweiten Endes 116 bewirkt ein Aufklappen der Kielstangen, wie 114, bzw. ein Öffnen des Trägers 102. Ein Verschieben der Schiebehülse 110 in Richtung der Kupplung 106 bewirkt ein Einklappen der Kielstangen, wie 114, bzw. ein Schließen des Trägers 102.
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An den Kielstangen, wie 114, sind außenseitig Halteelemente, wie 118, angeordnet. Vorliegend sind an jeder Kielstangen, wie 114, drei Halteelemente, wie 118, angeordnet. Die Halteelemente, wie 118, dienen zum Halten einer Membran.
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Der Transporter 104 weist eine Basis 120 auf. Die Basis 120 ist vorliegend als rechteckige Platte ausgeführt. Der Transporter 104 weist einen Ausleger 122 mit einer auf der Basis 120 senkrecht angeordneten Stange und einer Querstange auf. An einem Ende der Querstange ist mithilfe der Kupplung 106 der Träger 102 angeordnet. Der Transporter 104 weist Rollen, wie 124, auf und ist damit verfahrbar.
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2 zeigt ein Halteelement 200, wie Halteelement 118 gemäß 1, zum Halten einer Membran an einem Träger, wie Träger 102 gemäß 1. Das Halteelement 200 ist als Backengreifer mit mechanischer Übertotpunkt-Verriegelung ausgeführt. Das Halteelement 200 weist einen Spannhebel 202 und eine zu dem Spannhebel 202 verschwenkbare Gegenspannbacke 204 auf. Der Spannhebel 202 und die Gegenspannbacke 204 können gegeneinander geschlossen werden, um eine Membran einzuklemmen, und geöffnet werden, um eine eingeklemmte Membran freizugeben. Vorliegend ist das Halteelement 200 in geöffneter Position gezeigt. An der Gegenspannbacke 204 ist ein Handhebel 206 angeordnet. Der Handhebel dient zum manuellen Schließen. An der Gegenspannbacke 204 sind Distanzplatten 208 angeordnet. Eine Halterung 210 dient zum Befestigen des Halteelements 200 an einer Kielstange, wie Kielstange 114 gemäß 1, eines Trägers, wie Träger 102 gemäß 1. Das Halteelement 200 kann automatisiert mithilfe eines Aktuators geöffnet werden.
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Die Membran ist ein Konfektionsteil, das aus einem oder mehreren Zuschnitten zusammengesetzt ist. Die Membran ist zur Bildung eines Formraums zusammen mit einer formgebenden Werkzeughälfte konfektioniert. Schnittstellen der Membran sind luftdicht verklebt. An der Membran sind Fortsätze zum Halten der Membran mithilfe der Halteelemente 118, 200 angeordnet. Eine Positionierung der Fortsätze an der Membran und der Halteelemente 118, 200 an dem Träger 102 sind korrespondierend aufeinander abgestimmt.
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Zunächst wird die Membran an dem Träger 102 befestigt. Dazu werden die Fortsätze der Membran jeweils nacheinander in ein geöffnetes Halteelemente 118, 200 eingelegt und das Halteelemente 118, 200 wird manuell geschlossen. Die Aktuatoren der Halteelemente 118, 200 können die Halteelemente 118, 200 jeweils nur öffnen. Damit ist eine Bedienperson nicht gefährdet. Nachfolgend wird der Transporter 104 mit dem daran angeordneten Träger 102 zu der formgebenden Werkzeughälfte verfahren. Dabei ist der Träger geschlossen. Damit ist ein sicherer Transport in kompakter Anordnung ermöglicht. An einer Zielposition wird der Transporter 104 formschlüssig positioniert. Zum formschlüssigen Positionieren kann ein Anschlag vorgesehen sein. Als Anschlag dient beispielsweise in Winkel, an dem die Basis 120 mit zwei Seiten positionierbar ist. Als Anschlag dienen beispielsweise nutartige Bodenvertiefungen, in denen der Transporter 104 mit seinen Rollen 124 positionierbar ist. Der Träger 102 wird mit der Membran an einer Zielposition über der formgebenden Werkzeughälfte positioniert. Dabei kann der Träger 102 an dem Ausleger 122 verschenkt werden, um den Träger 102 über einen Rand der formgebenden Werkzeughälfte hinweg zu bewegen. Nachfolgend wird der Träger 102 geöffnet. Nachfolgend werden die Halteelemente 118, 200 geöffnet. Die Halteelemente 118, 200 werden mithilfe von Aktuatoren automatisiert alle gleichzeitig geöffnet. Damit wird die Membran schnell, faltenfrei und exakt positioniert abgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Einrichtung
- 102
- Träger
- 104
- Transporter
- 106
- Kupplung
- 108
- Zentralstange
- 110
- Schiebehülse
- 112
- Paragonstange
- 114
- Kielstange
- 116
- Ende
- 118
- Halteelement
- 120
- Basis
- 122
- Ausleger
- 124
- Rolle
- 200
- Halteelement
- 202
- Spannhebel
- 204
- Gegenspannbacke
- 206
- Handhebel
- 208
- Distanzplatten
- 210
- Halterung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10013409 C1 [0002, 0003]
