DE102013214255A1 - Extraction of an impregnation table - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung für die Vorbereitung eines Halbzeugs aus Fasermaterial auf ein Nasspressverfahren. Es wird eine Vorrichtung (100) zur Einbringung eines fließfähigen Matrixwerkstoffs (20) in ein Halbzeug (10) aus Fasermaterial beschrieben. Die Vorrichtung (100) umfasst eine Fläche (110) für die Anordnung des Halbzeugs (10), wobei die Fläche (110) ein oder mehrere Saugöffnungen (120) aufweist. Desweiteren umfasst die Vorrichtung (100) ein Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in den ein oder mehreren Saugöffnungen (120), und einen Sensor (400, 610) zur Erfassung von Messdaten. Außerdem umfasst die Vorrichtung (100) eine Kontrolleinheit (630), die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten, eine Veränderung des erzeugten Unterdrucks in zumindest einem der ein oder mehreren Saugöffnungen (120) zu veranlassen.The invention relates to a method and a corresponding device for the preparation of a semifinished product made of fiber material to a wet pressing process. A device (100) for introducing a flowable matrix material (20) into a semifinished product (10) made of fiber material is described. The device (100) comprises a surface (110) for the arrangement of the semifinished product (10), wherein the surface (110) has one or more suction openings (120). Furthermore, the device (100) comprises a means for generating a negative pressure in the one or more suction openings (120), and a sensor (400, 610) for detecting measurement data. In addition, the device (100) comprises a control unit (630), which is designed to cause a change in the generated negative pressure in at least one of the one or more suction openings (120) in dependence on the acquired measurement data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung für die Vorbereitung eines Halbzeugs aus Fasermaterial auf ein Nasspressverfahren.The invention relates to a method and a corresponding device for the preparation of a semifinished product made of fiber material to a wet pressing process.
Zur Vorbereitung von Halbzeugen aus Fasermaterial zur Verwendung in einem Nasspressverfahren können auf Vorbereitungsflächen in Tischform sogenannte Stacks (oder Materialschichten) ausgelegt werden, die als mehrlagiges Fasermaterial ausgebildet sind. Anschließend kann von der Oberseite ein fließfähiges Matrixmaterial als Matrixwerkstoff eingebracht werden. Nachdem das Fasermaterial des Halbzeugs im Wesentlichen vollständig mit dem Matrixwerkstoff durchzogen ist bzw. der Matrixwerkstoff eingedrungen ist, kann anschließend das getränkte Halbzeug in das Nasspresswerkzeug eingelegt werden. Dort wird das Nasspressverfahren durchgeführt.To prepare semi-finished products made of fiber material for use in a wet pressing process so-called stacks (or material layers) can be designed on preparation surfaces in table form, which are formed as a multi-layer fiber material. Subsequently, a flowable matrix material can be introduced as a matrix material from the top. After the fiber material of the semi-finished product is substantially completely penetrated by the matrix material or the matrix material has penetrated, then the impregnated semi-finished product can be inserted into the wet-pressing tool. There, the wet pressing process is carried out.
Um auch besonders dicke Halbzeuge aus einer Vielzahl von Lagen von Fasermaterial ausreichend tränken zu können, erfolgt typischerweise eine Aufteilung des Halbzeugs in mehrere Schichten oder Stacks, um eine ausreichende Durchtränkung des Fasermaterials bei mehrlagigen Faserschichten des Halbzeugs zu gewährleisten. So sind beispielsweise drei- bis fünflagige Halbzeuge möglich, so dass für Halbzeuge mit größeren Dicken dementsprechend in sandwichartiger Weise einzelne Stackhalbzeuge aufeinandergelegt werden. Zwischen die einzelnen Kontaktschichten der einzelnen Stackhalbzeuge wird typischerweise der Matrixwerkstoff eingebracht und kann somit innenliegend in die jeweiligen Stackhalbzeuge eindringen.In order to be able to sufficiently impregnate particularly thick semi-finished products from a multiplicity of layers of fiber material, the semifinished product is typically divided into a plurality of layers or stacks, in order to ensure adequate impregnation of the fiber material in multilayer fiber layers of the semifinished product. Thus, for example, three- to five-ply semifinished products are possible, so that for semifinished products with larger thicknesses accordingly stacked semifinished products are stacked in a sandwich-like manner. The matrix material is typically introduced between the individual contact layers of the individual semi-finished stacked products and can thus penetrate into the respective semi-finished stacked products on the inside.
Das oben beschriebene Verfahren ist mit einem hohen Aufwand für die Herstellung der einzelnen Stackhalbzeuge verbunden. So kann die Herstellung eines gesamten Strukturbauteils die Herstellung einer Vielzahl einzelner Stackhalbzeuge erfordern. Insbesondere erhöht sich durch das Erfordernis mehrerer Stackhalbzeuge der Aufwand für das Schneiden, für den Transport und für das Tränken der Halbzeuge.The method described above is associated with a high outlay for the production of the individual semi-finished stacked products. Thus, the production of an entire structural component may require the manufacture of a large number of individual semi-finished semi-finished products. In particular, increased by the requirement of several semi-finished stacking the cost of cutting, for the transport and for impregnating the semifinished products.
In dem vorliegenden Dokument werden ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, durch die die Herstellungskosten für Strukturbauteile signifikant gesenkt werden können. Insbesondere ermöglicht das Verfahren die Einbringung des fließfähigen Matrixwerkstoffs in einfacher und kostengünstiger Weise auch bei dicken Halbzeugen. Desweiteren erlaubt das Verfahren ein gleichmäßiges Einbringen des Matrixwerkstoffs auf Halbzeuge mit variabler Dicke (d. h. mit einer Dicke, die sich entlang der horizontalen Ausbreitung des Halbzeugs verändert). Außerdem kann durch Maßnahmen, die in diesem Dokument beschrieben werden, sichergestellt werden, dass die Vorrichtung, welche zur Vorbereitung des Halbwerkzeugs verwendet wird, nicht durch austretenden Matrixwerkstoff verschmutzt und ggf. geschädigt wird, was zu kostenintensiven Verzögerungen im Herstellungsprozess führen würde.In the present document, a method and a corresponding device are described by means of which the production costs for structural components can be significantly reduced. In particular, the method enables the introduction of the flowable matrix material in a simple and cost-effective manner, even with thick semi-finished products. Furthermore, the method allows uniform introduction of the matrix material to semi-finished products of variable thickness (i.e., with a thickness that varies along the horizontal spread of the semi-finished product). In addition, measures described in this document can ensure that the apparatus used to prepare the semi-tool will not be contaminated and eventually damaged by leaking matrix material, which would result in costly delays in the manufacturing process.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Einbringung eines fließfähigen Matrixwerkstoffs (z. B. eines Harzes) in ein Halbzeug aus Fasermaterial beschrieben. Die Vorrichtung kann auch als Vorbereitungsvorrichtung zur Vorbereitung des Halbzeugs für ein Nasspressverfahren bezeichnet werden. Die Vorrichtung umfasst typischerweise eine Fläche (auch als Vorbereitungsfläche bezeichnet) für die Anordnung des Halbzeugs. Die Fläche kann ein oder mehrere Saugöffnungen aufweisen, durch die ein Unterdruck auf eine Unterseite des Halbzeugs ausgeübt werden kann. Der Unterdruck kann zur Unterstützung der Einbringung des Matrixwerkstoffs in das Halbzeug dienen.According to one aspect, an apparatus for introducing a flowable matrix material (eg a resin) into a semifinished product made of fiber material is described. The device may also be referred to as a preparation device for preparing the semi-finished product for a wet pressing process. The device typically includes a surface (also referred to as a preparation surface) for the placement of the semifinished product. The surface may have one or more suction openings through which a negative pressure can be exerted on an underside of the semifinished product. The negative pressure may serve to assist the introduction of the matrix material into the semifinished product.
Desweiteren kann die Vorrichtung ein oder mehrere Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in den ein oder mehreren Saugöffnungen umfassen. Die ein oder mehreren Mitteln zur Erzeugung eines Unterdrucks können ein oder mehrere Kompressoren umfassen.Furthermore, the device may comprise one or more means for generating a negative pressure in the one or more suction openings. The one or more negative pressure generating means may comprise one or more compressors.
Die Vorrichtung kann weiter ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Messdaten aufweisen. Die ein oder mehreren Sensoren können Messdaten erfassen, die einen Bezug zu der Einbringung des Matrixwerkstoffs in das Halbzeug haben. Insbesondere können die Messdaten ein Indiz für den Fortschritt des Einbringungsprozesses (z. B. bzgl. der Eindringtiefe des Matrixwerkstoffs) bereitstellen und/oder ein Indiz für den Verlauf des Einbringungsprozesses. Die Messdaten können an der Unterseite des Halbzeugs erfasst werden. Mit anderen Worten, die Messdaten können von der Seite der Vorbereitungsfläche her erfasst werden. Bei den Messdaten kann es sich z. B. um Temperaturdaten, um Druckdaten und/oder um Volumenstromdaten handeln.The device may further include one or more sensors for acquiring measurement data. The one or more sensors can acquire measurement data that relate to the introduction of the matrix material into the semifinished product. In particular, the measurement data can provide an indication of the progress of the introduction process (eg with regard to the penetration depth of the matrix material) and / or an indication of the course of the introduction process. The measured data can be recorded on the underside of the semi-finished product. In other words, the measurement data can be acquired from the preparation surface side. The measured data may be z. For example, be temperature data, pressure data and / or volume flow data.
Die Vorrichtung kann eine Kontrolleinheit umfassen, die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten, eine Veränderung des erzeugten Unterdrucks in zumindest einem der ein oder mehreren Saugöffnungen zu veranlassen. Die Kontrolleinheit kann z. B. einen Prozessor (z. B. einen Digitalen Signal Prozessor, DSP) umfassen, der eingerichtet ist, die Messdaten zu verarbeiten und darauf basierend Kontrollsignale für die ein oder mehreren Mittel zur Erzeugung des Unterdrucks und/oder für ein oder mehrere Drosselklappen der Vorrichtung zu erzeugen.The device may comprise a control unit which is designed to cause a change in the generated negative pressure in at least one of the one or more suction openings as a function of the acquired measurement data. The control unit can, for. For example, a processor (eg, a digital signal processor, DSP) configured to process the measurement data and, based thereon, control signals for the one or more means for generating the negative pressure and / or for one or more throttle valves of the device to create.
Wie oben dargelegt können die Messdaten Indizien bzgl. des Verlaufs und/oder des Fortschritts des Einbringungsprozesses liefern. Die Kontrolleinheit kann somit eingerichtet sein, den Unterdruck in Abhängigkeit von dem erfassten Verlauf und/oder Fortschritt des Einbringungsprozesses zu steuern und/oder zu regeln, und dadurch den weiteren Verlauf des Einbringungsprozesses zu beeinflussen. Dadurch kann die Qualität der erstellten Bauteile erhöht werden. Außerdem können dadurch unerwünschte Verschmutzungen der Vorrichtung (durch austretenden Matrixwerkstoff) vermieden werden. As stated above, the measurement data may provide indicia regarding the history and / or progress of the delivery process. The control unit can thus be set up to control and / or regulate the negative pressure as a function of the detected course and / or progress of the introduction process, and thereby to influence the further course of the introduction process. As a result, the quality of the created components can be increased. In addition, unwanted contamination of the device (by exiting matrix material) can be avoided.
Die ein oder mehreren Sensoren können einen Temperatursensor umfassen, der eingerichtet ist, eine Temperatur des Halbzeugs zu erfassen. Insbesondere kann der Temperatursensor eingerichtet sein, die Temperatur an einer Messstelle im Inneren (z. B. in ca. 0,5–1 mm Tiefe von der Unterseite) des Halbzeugs zu erfassen. Somit können die Messdaten Temperaturdaten umfassen. Die Kontrolleinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Temperaturdaten eine Veränderung (z. B. eine Erhöhung) der Temperatur des Halbzeugs zu detektieren. Insbesondere kann detektiert werden, dass die gemessene Temperatur einen vordefinierten Temperaturschwellwert überschreitet bzw. unterschreitet. Eine Veränderung der Temperatur an der Messstelle kann anzeigen, dass der Matrixwerkstoff in einer unmittelbaren Umgebung der Messstelle in das Halbzeug eingebracht wurde. Insbesondere kann die Veränderung der Temperatur anzeigen, dass Matrixwerkstoff an der Messstelle eingebracht wurde. Die Messstelle kann derart angeordnet sein, dass die Veränderung der Temperatur detektiert wird, bevor Matrixwerkstoff an der Unterseite des Halbzeugs austritt.The one or more sensors may include a temperature sensor configured to detect a temperature of the semifinished product. In particular, the temperature sensor can be set up to detect the temperature at a measuring point in the interior (for example in a depth of about 0.5-1 mm from the underside) of the semifinished product. Thus, the measurement data may include temperature data. The control unit can be set up to detect a change (for example an increase) in the temperature of the semifinished product on the basis of the temperature data. In particular, it can be detected that the measured temperature exceeds or falls below a predefined temperature threshold. A change in the temperature at the measuring point can indicate that the matrix material has been introduced into the semifinished product in an immediate vicinity of the measuring point. In particular, the change in temperature can indicate that matrix material has been introduced at the measuring point. The measuring point can be arranged such that the change in temperature is detected before matrix material emerges on the underside of the semifinished product.
Die Kontrolleinheit kann weiter eingerichtet sein, eine Reduzierung des Unterdrucks in zumindest einem der ein oder mehreren Saugöffnungen zu veranlassen, wenn eine Veränderung der Temperatur des Halbzeugs detektiert wurde. Insbesondere kann die Kontrolleinheit eingerichtet sein, nach Detektion der Veränderung der Temperatur und ggf. nach Ablauf eines vordefinierten Zeitverzugs, eine Abschaltung des Unterdrucks in zumindest einem der ein oder mehreren Saugöffnungen zu veranlassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Halbzeug zwar (nahezu) vollständig von dem Matrixwerkstoff getränkt wird, aber dennoch kein Matrixwerkstoff durch den Unterdruck an der Unterseite des Halbzeugs herausgezogen wird.The control unit may be further configured to cause a reduction in the negative pressure in at least one of the one or more suction openings when a change in the temperature of the semifinished product has been detected. In particular, the control unit may be configured, after detection of the change in temperature and possibly after the expiry of a predefined time delay, to initiate a shutdown of the negative pressure in at least one of the one or more suction openings. This can ensure that the semifinished product is (almost) completely soaked by the matrix material, but nevertheless no matrix material is pulled out by the negative pressure on the underside of the semifinished product.
Die ein oder mehreren Sensoren können einen Druck- und/oder Strömungssensor umfassen, der eingerichtet ist, einen Druck- und/oder Volumenstrom an einem Messpunkt zwischen den ein oder mehreren Saugöffnungen und dem Mittel zur Erzeugung des Unterdrucks zu erfassen. Somit können die Messdaten Druck- und/oder Strömungsdaten umfassen. Die Kontrolleinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Druck- und/oder Strömungsdaten den Druck- und/oder Volumenstrom an dem Messpunkt zu regeln. Dazu kann die Kontrolleinheit einen Regler mit P-, I- und/oder D-Glied verwenden. Der Druck- und/oder Volumenstrom an dem Messpunkt kann in Abhängigkeit von einem vordefinierten Druck- und/oder Volumenstrom-Verlauf geregelt werden.The one or more sensors may include a pressure and / or flow sensor configured to detect a pressure and / or flow at a measuring point between the one or more suction ports and the negative pressure generating means. Thus, the measurement data may include pressure and / or flow data. The control unit can be set up to regulate the pressure and / or flow rate at the measuring point on the basis of the pressure and / or flow data. For this purpose, the control unit can use a controller with P, I and / or D element. The pressure and / or volumetric flow at the measuring point can be regulated as a function of a predefined pressure and / or volumetric flow profile.
Durch die Regelung des Unterdrucks, der auf das Halbzeug einwirkt, kann der Verlauf des Einbringungsprozesses besser kontrolliert werden. Dadurch kann die Qualität der erzeugten Bauteile erhöht werden. Außerdem kann der Einbringungsprozess beschleunigt werden, so dass die Kosten des Einbringungsprozesses reduziert werden können.By controlling the negative pressure acting on the semifinished product, the course of the introduction process can be better controlled. As a result, the quality of the components produced can be increased. In addition, the introduction process can be accelerated so that the cost of the introduction process can be reduced.
Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Segmenten aufweisen, die voneinander fluiddicht entkoppelt werden können (z. B. durch Drosseleinheiten, wie Ventile und/oder Drosselklappen). Die Vorbereitungsfläche kann eine Vielzahl von Saugöffnungen aufweisen und jedes Segment kann mit mindestens einer der Vielzahl von Saugöffnungen gekoppelt sein. Durch die unterschiedlichen Segmente können an unterschiedlichen Stellen des Halbzeugs unterschiedliche Drücke angelegt werden. Dies ermöglicht es, den Einbringungsprozess an den unterschiedlichen Stellen des Halbzeugs separat zu steuern bzw. zu regeln. Insbesondere ermöglicht eine Segmentierung der Vorrichtung Halbzeuge, deren Dicke entlang der horizontalen Ausbreitung variiert, gleichmäßig und vollständig mit Matrixwerkstoff zu tränken.The device may include a plurality of segments that may be fluid-tightly decoupled from each other (eg, by throttle units such as valves and / or throttle valves). The preparation surface may have a plurality of suction openings and each segment may be coupled to at least one of the plurality of suction openings. Due to the different segments different pressures can be applied at different points of the semifinished product. This makes it possible to control the introduction process separately at the different locations of the semifinished product. In particular, segmentation of the device allows semi-finished products whose thickness varies along the horizontal spread to soak evenly and completely with matrix material.
Dazu kann die Kontrolleinheit ausgebildet sein, in dedizierter Weise, in jeder einzelnen der Vielzahl von Segmenten eine Veränderung des erzeugten Unterdrucks zu veranlassen. Mit anderen Worten, die Kontrolleinheit kann eingerichtet sein, den Unterdruck in den einzelnen Segmenten separat zu steuern und/oder zu regeln.For this purpose, the control unit may be configured to cause a change in the generated negative pressure in a dedicated manner in each of the plurality of segments. In other words, the control unit may be configured to separately control and / or regulate the negative pressure in the individual segments.
Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Temperatursensoren für die Vielzahl von Segmenten aufweisen. Die Vielzahl von Temperatursensoren kann eingerichtet sein, die Temperatur an einer entsprechenden Vielzahl von unterschiedlichen Messstellen entlang einer Unterseite des Halbzeugs zu erfassen. Somit kann die Ankunft des Matrixwerkstoffs an den unterschiedlichen Messstellen des Halbzeugs detektiert werden. Die Kontrolleinheit kann ausgebildet sein, separat für jedes der Vielzahl von Segmenten, eine Veränderung der Temperatur an der entsprechenden Messstelle des Halbzeugs zu detektieren. Desweiteren kann eine Reduzierung (z. B. eine Abschaltung) des Unterdrucks in dem entsprechenden Segment veranlasst werden, wenn eine Veränderung der Temperatur an der entsprechenden Messstelle des Halbzeugs detektiert wird. Dadurch kann auch bei Halbzeugen mit variabler Dicke ein vollständiges Eindringen des Matrixwerkstoffs sichergestellt werden, ohne dass Matrixwerkstoff auf der Unterseite des Halbzeugs austritt.The device may include a plurality of temperature sensors for the plurality of segments. The plurality of temperature sensors may be configured to detect the temperature at a corresponding plurality of different measuring points along a lower side of the semifinished product. Thus, the arrival of the matrix material can be detected at the different measuring points of the semifinished product. The control unit may be configured to separately detect, for each of the plurality of segments, a change in the temperature at the corresponding measuring point of the semifinished product. Furthermore, a reduction (eg a switch-off) of the negative pressure in the corresponding segment can be initiated if a change in the temperature at the corresponding measuring point of the semifinished product is detected. As a result, even with semi-finished products with variable thickness a complete Penetration of the matrix material can be ensured without matrix material emerges on the underside of the semifinished product.
Die Vorrichtung kann eine Anschlussöffnung aufweisen, über die das Mittel zur Erzeugung des Unterdrucks einen Unterdruck in der Vielzahl von Segmenten aufbauen kann. Desweiteren kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Drosseleinheiten (z. B. Drosselklappen und/oder Ventilen) für die entsprechende Vielzahl von Segmenten aufweisen. Die Kontrolleinheit kann ausgebildet sein, eine Drosseleinheit (z. B. eine Drosselklappe) dazu zu veranlassen, den Unterdruck in dem entsprechenden Segment zu verändern. Die Verwendung von Drosseleinheiten für die verschiedenen Segmente ermöglicht die individuelle Einstellung des Unterdrucks in den einzelnen Segmenten, bei Verwendung von einem zentralen Mittel zur Erzeugung des Unterdrucks. Dadurch können die Kosten für die segmentierte Vorrichtung reduziert werden.The device may have a connection opening, via which the means for generating the negative pressure can build up a negative pressure in the plurality of segments. Furthermore, the device may include a plurality of throttle units (eg, throttle bodies and / or valves) for the corresponding plurality of segments. The control unit may be configured to cause a throttle unit (eg, a throttle valve) to change the negative pressure in the corresponding segment. The use of throttling units for the different segments allows the individual adjustment of the negative pressure in the individual segments, when using a central means for generating the negative pressure. This can reduce the cost of the segmented device.
Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Druck- und/oder Strömungssensoren für die entsprechende Vielzahl von Segmenten aufweisen. Der Druck- und/oder Strömungssensor für ein Segment kann eingerichtet sein, einen Druck- und/oder Volumenstrom an einem Messpunkt in dem Segment zu erfassen. Somit können die Vielzahl von Druck- und/oder Strömungssensor die Druck- und/oder Volumenströme an Messpunkten der entsprechenden Vielzahl von Segmenten erfassen. Die Kontrolleinheit kann ausgebildet sein, einen Öffnungsgrad der Drosseleinheit für das Segment in Abhängigkeit von dem in dem Segment erfassten Druck- und/oder Volumenstrom zu regeln. Die Verwendung von dedizierten Druck- und/oder Strömungssensoren in den einzelnen Segmenten ermöglicht somit die separate Regelung des Einbringungsprozesses in die einzelnen Segmente der Vorrichtung.The device may include a plurality of pressure and / or flow sensors for the corresponding plurality of segments. The pressure and / or flow sensor for a segment can be set up to detect a pressure and / or volumetric flow at a measuring point in the segment. Thus, the plurality of pressure and / or flow sensor can detect the pressure and / or flow rates at measurement points of the corresponding plurality of segments. The control unit may be configured to regulate an opening degree of the throttle unit for the segment as a function of the pressure and / or volume flow detected in the segment. The use of dedicated pressure and / or flow sensors in the individual segments thus enables the separate regulation of the introduction process into the individual segments of the device.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Einbringung eines fließfähigen Matrixwerkstoffs in ein Halbzeug aus Fasermaterial beschrieben. Die Vorrichtung ist insbesondere für ein Halbzeug geeignet, das eine unterschiedliche Dicke entlang der horizontalen Ausbreitung des Halbzeugs aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Fläche für die Anordnung des Halbzeugs, wobei die Fläche eine Vielzahl von Saugöffnungen aufweist, durch die ein Unterdruck auf die Unterseite des Halbzeugs einwirken kann. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Vielzahl von Segmenten, die voneinander fluiddicht entkoppelt werden können (z. B. durch geeignete Drosseleinheiten). Jedes Segment ist mit mindestens einer der Vielzahl von Saugöffnungen gekoppelt. Desweiteren kann die Vorrichtung ein oder mehrere Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Vielzahl von Segmenten umfassen. Außerdem kann die Vorrichtung eine Kontrolleinheit umfassen, die ausgebildet ist, in dedizierter Weise, in jeder einzelnen der Vielzahl von Segmenten eine Veränderung des erzeugten Unterdrucks zu veranlassen. Insbesondere kann in den unterschiedlichen Segmenten für unterschiedlich lange Zeiträume ein Unterdruck angelegt werden.According to a further aspect, an apparatus for introducing a flowable matrix material into a semifinished product made of fiber material is described. The device is particularly suitable for a semi-finished product, which has a different thickness along the horizontal spread of the semifinished product. The device comprises a surface for the arrangement of the semifinished product, wherein the surface has a plurality of suction openings through which a negative pressure can act on the underside of the semifinished product. The device further comprises a plurality of segments which can be decoupled from each other in a fluid-tight manner (eg by suitable throttle units). Each segment is coupled to at least one of the plurality of suction ports. Furthermore, the device may include one or more negative pressure generating means in the plurality of segments. In addition, the device may include a control unit configured to cause, in a dedicated manner, a change in the generated negative pressure in each one of the plurality of segments. In particular, a negative pressure can be applied in the different segments for periods of different lengths.
Durch die Aufteilung der Vorrichtung in unterschiedliche Segmente, die separat voneinander mit unterschiedlichen Unterdrücken belegt werden können, kann die Einbringung des Matrixwerkstoffs in Halbzeuge mit variabler Dicke entlang der Vorbereitungsfläche erfolgen. Die Segmente können derart gewählt werden, dass das Halbzeug in dem Bereich eines Segments eine substantiell gleichbleibende Dicke aufweist. So kann sichergestellt werden, dass auch Halbzeuge mit variabler Dicke vollständig mit dem Matrixwerkstoff getränkt werden.By dividing the device into different segments, which can be covered separately with different negative pressures, the introduction of the matrix material into semi-finished products with variable thickness along the preparation surface can take place. The segments may be chosen such that the semifinished product has a substantially constant thickness in the region of a segment. This ensures that even semi-finished products with variable thickness are completely saturated with the matrix material.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Einbringung eines fließfähigen Matrixwerkstoffs in ein Halbzeug aus Fasermaterial beschrieben. Das Halbzeug weist eine Unterseite und eine Oberseite auf. Das Verfahren kann das Anordnen des Halbzeugs aus Fasermaterial mit der Unterseite auf einer Fläche mit ein oder mehreren Saugöffnungen aufweisen. Desweiteren kann der Matrixwerkstoffs auf der Oberseite des Halbzeugs aufgebracht werden. Das Verfahren kann weiter das Erfassen von Messdaten an der Unterseite des Halbzeugs umfassen. Schließlich kann ein Unterdrucks an der Unterseite des Halbzeugs über die ein oder mehreren Saugöffnungen, zur Unterstützung der Einbringung des Matrixwerkstoffs in das Halbzeug, angelegt werden. Dabei hängt der Unterdruck von den erfassten Messdaten ab.According to a further aspect, a method for introducing a flowable matrix material into a semifinished product made of fiber material is described. The semi-finished product has a bottom side and a top side. The method may include disposing the semifinished product of fibrous material with the underside on a surface having one or more suction openings. Furthermore, the matrix material can be applied on top of the semifinished product. The method may further comprise acquiring measurement data on the underside of the semifinished product. Finally, a negative pressure can be applied to the underside of the semifinished product via the one or more suction openings, in order to assist the introduction of the matrix material into the semifinished product. The negative pressure depends on the recorded measurement data.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigtFurthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. It shows
Bei der Fertigung faserverstärkter Kunststoffe (FVK) im Nasspressverfahren wird typischerweise ein Matrixwerkstoff (z. B. Harz) auf der Oberseite eines textilen Halbzeugs abgelegt. Durch kapillare und gravimetrische Kräfte dringt das Harz in das Halbzeug ein. Das imprägnierte Halbzeug kann dann in ein heißes Presswerkzeug transferiert und zum Bauteil ausgeformt und vernetzt werden.In the production of fiber-reinforced plastics (FRP) by wet pressing, typically a matrix material (eg resin) is deposited on top of a semi-finished textile product. By capillary and gravimetric forces, the resin penetrates into the semi-finished product. The impregnated semi-finished product can then be transferred into a hot pressing tool and molded into the component and crosslinked.
Wie eingangs dargelegt, beschreibt das vorliegende Dokument ein Verfahren (und eine entsprechende Vorrichtung) für die kostengünstige Vorbereitung eines Halbzeugs aus Fasermaterial zur Verwendung in einem solchen Nasspressverfahren. Dabei soll der fließfähige Matrixwerkstoff (z. B. das Harz) auch in relativ dicke Halbzeuge und/oder in Halbzeuge mit variabler Dicke verlässlich eingebracht werden können. Desweiteren sollte sichergestellt werden, dass der Matrixwerkstoff nicht auf einer Unterseite des Halbzeugs austritt, und dabei die Vorrichtung zur Einbringung des Matrixwerkstoffs in das Halbzeug verschmutzt und/oder beschädigt.As set forth above, the present document describes a method (and corresponding apparatus) for inexpensively preparing a fiber-material semi-finished product for use in such a wet-pressing process. The flowable matrix material (eg the resin) should also be able to be reliably introduced into relatively thick semi-finished products and / or in semi-finished products with a variable thickness. Furthermore, it should be ensured that the matrix material does not exit on a lower side of the semifinished product, thereby contaminating and / or damaging the device for introducing the matrix material into the semifinished product.
Das Verfahren zur Einbringung des Matrixwerkstoffs in ein Halbzeug kann folgende Schritte aufweisen. Das Halbzeug
Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren erfolgt somit die Einbringung des Matrixwerkstoffs
Für den Fall, dass das Halbzeug
Desweiteren zeigt
Wie in
In diesem Dokument wird vorgeschlagen, die Absaugung durch die Saugöffnungen adaptiv auszuschalten, um ein Austreten des Matrixwerkstoffs
Die Vorbereitungseinheit
Mit anderen Worten, die Kontrolleinheit der Vorbereitungsvorrichtung
Die Kontrolleinheit kann eingerichtet sein, das Absaugen mit einem vordefinierten Zeitversatz nach Detektion der Veränderung der Temperatur
Wie bereits oben dargelegt kann die Dicke des Halbzeugs
In der in
Die Kontrolleinheit der Vorrichtung
Die einzelnen Segmente der Vorbereitungsvorrichtung
Alternativ oder ergänzend können daher die einzelnen Segmente der Vorbereitungsvorrichtung
Falls eine zentrale Absaugung über die Anschlussöffnung
Desweiteren kann die Vorrichtung
Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung
Der vorgegebene Druck- und/oder Volumenstromverlauf kann bei Vorliegen eines Abbruchkriteriums beendet werden. Wie oben dargelegt kann z. B. der Unterdruck unterbrochen werden, wenn eine Veränderung der durch den Temperatursensor
Die Kontrolleinheit
In diesem Dokument wurden Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, durch die Halbzeuge für ein Nasspressverfahren vorbereitet werden können. Die Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen eine Verbesserung der Prozessstabilität, eine Verbesserung der Imprägnier- und Bauteilqualität und eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit. Außerdem ermöglichen die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen die Ausformung komplexerer und (unterschiedlich) dicker Bauteile. Desweiteren können durch die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen die Zykluszeiten und Kosten für die Herstellung eines Bauteils reduziert werden.This document describes methods and apparatus by which semi-finished products can be prepared for a wet pressing process. The methods and devices enable an improvement of the process stability, an improvement of the impregnation and component quality and an improvement of the reproducibility. In addition, the described methods and devices enable the formation of more complex and (different) thick components. Furthermore, the described methods and apparatus can reduce the cycle times and cost of manufacturing a component.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- HalbzeugWorkpiece
- 1212
- Unterseitebottom
- 1414
- Oberseitetop
- 2020
- MatrixwerkstoffMatrix material
- 2121
- Matrixwerkstoff im HalbzeugMatrix material in the semi-finished product
- 100100
- Vorbereitungsvorrichtungpreparation device
- 110110
- Vorbereitungsflächepreparation surface
- 112112
- Wechselabschnittchanging section
- 120120
- Saugöffnungsuction opening
- 122122
- WechselsaugöffnungWechselsaugöffnung
- 124124
- Saugabschnittesuction portions
- 126126
- Anschlussöffnungport opening
- 130130
- Schablonetemplate
- 140140
- Wechseleinsatzchange insert
- 200200
- Roboterrobot
- 201201
- Roboterarmrobot arm
- 202202
- Mischkopfmixing head
- 400400
- Temperatursensortemperature sensor
- 401401
- Temperaturtemperature
- 402402
- Temperaturschwellwerttemperature threshold
- 403403
- Temperaturverlauftemperature curve
- 406406
- erste Temperatur des Halbzeugs (ohne Matrixwerkstoff)first temperature of the semifinished product (without matrix material)
- 407407
- zweite Temperatur des Halbzeugs (mit Matrixwerkstoff)second temperature of the semifinished product (with matrix material)
- 411411
- ZeitTime
- 412412
- Zeitpunkt während des TemperaturverlaufsTime during the course of the temperature
- 413, 414, 415413, 414, 415
- Zeitabschnitteperiods
- 416416
- Zeitabschnitt des Temperaturverlaufs mit erster TemperaturPeriod of the temperature profile with the first temperature
- 600600
- Segment einer VorbereitungsvorrichtungSegment of a preparation device
- 610610
- Druck- und/oder StrömungssensorPressure and / or flow sensor
- 612, 613, 614612, 613, 614
- Druck- und/oder VolumenstromwertePressure and / or volumetric flow values
- 620620
- Drosselklappethrottle
- 630630
- Kontrolleinheitcontrol unit
Claims (12)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102013214255A1 true DE102013214255A1 (en) | 2015-01-22 |
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ID=52131413
Family Applications (1)
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DE201310214255 Withdrawn DE102013214255A1 (en) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | Extraction of an impregnation table |
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