DE102014001961A1

DE102014001961A1 - Endless hollow profile part made of a fiber composite plastic

Info

Publication number: DE102014001961A1
Application number: DE102014001961.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schindler; Guido Fessel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Endlos-Hohlprofilteils aus einem Faserverbundkunststoff, mit einer Imprägnierstation (5), in der Endlosfaser (3) mit einer Ausgangskomponente (7) eines Matrixmaterials getränkt werden, und einer in Fertigungsrichtung (F) folgenden Wickelstation (), in der die Endlosfasern (3) auf einen, die Innenkontur des Endlos-Hohlprofilteils definierenden Formkern (11) wickelbar ist unter Bildung zumindest einer Faserwicklung (14), die in der Fertigungsrichtung (F) kontinuierlich über den Formkern (11) führbar ist. Erfindungsgemäß weist der der Formkern (11) ein ferromagnetisches Material auf und ist radial außerhalb der Faserwicklung (14) ein Magnetlager (15) vorgesehen, das den Formkern (11) berührungsfrei abstützt.The invention relates to a device for the continuous production of an endless hollow profile part made of a fiber composite plastic, impregnated with an impregnation station (5) in which the continuous fiber (3) is impregnated with an initial component (7) of a matrix material, and a winding station following in the production direction (F) ( ), in which the endless fibers (3) can be wound onto a mandrel (11) defining the inner contour of the endless hollow profile part, forming at least one fiber winding (14) which can be guided continuously over the mandrel (11) in the production direction (F) , According to the invention, the mold core (11) has a ferromagnetic material and, radially outside the fiber winding (14), a magnetic bearing (15) is provided, which supports the mold core (11) without contact.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines, insbesondere dickwandigen Endlos-Hohlprofilteils aus einem Faserverbundkunststoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, ein entsprechendes Verfahren sowie ein mittels der Vorrichtung erzeugtes Endlos-Hohlprofilteil.The invention relates to a device for the continuous production of a particular thick-walled endless hollow profile part of a fiber composite plastic according to the preamble of claim 1, a corresponding method and an endless hollow profile part produced by means of the device.

Derartige Endlos-Hohlprofilteile können mittels eines gängigen Strangziehverfahrens bzw. eines Pultrusionsverfahrens hergestellt werden. Bei einem solchen Verfahren werden mehrere Verstärkungsfasern (Rowings) mit einer Ausgangskomponente eines Polyester- oder eines Epoxidharzes imprägniert und anschließend über Formgebungswerkzeuge in die endgültige Form zusammengeführt. Nach erfolgter Aushärtung des Harzes wird das Endlos-Hohlprofilteil in vorgegebenen Zuschnittlängen abgelängt.Such endless hollow profile parts can be produced by means of a common pultrusion method or a pultrusion method. In such a method, a plurality of reinforcing fibers (rovings) are impregnated with an initial component of a polyester or an epoxy resin and then brought together via forming tools in the final form. After curing of the resin, the endless hollow profile part is cut to predetermined blank lengths.

Aus der DE 10 2012 201 262 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines solchen Endlos-Hohlprofilteils bekannt, bei der die Endlosfasern mit einer Ausgangskomponente eines Matrixmaterials benetzt werden. Die Vorrichtung weist eine Wickelstation auf, in der die Endlosfasern auf einen, die Innenkontur des Endlos-Hohlprofilteils definierenden Formkern aufgewickelt werden, und zwar unter Bildung von ein- oder mehrlagigen Fasernwicklung mit unterschiedlichen Fasernwinkeln.From the DE 10 2012 201 262 A1 a generic device for the continuous production of such an endless hollow profile part is known, in which the continuous fibers are wetted with an initial component of a matrix material. The device has a winding station, in which the endless fibers are wound onto a mandrel defining the inner contour of the endless hollow profile part, to form a single or multi-layered fiber winding with different fiber angles.

In der DE 10 2012 201 262 A1 ist der Formkern ein flexibler, schlauchförmiger aufblasbarer Hohlkörper, der von Innen mit Druck beaufschlagt wird. Speziell bei Mehrfach-Wicklungen mit unterschiedlichen Faserwinkeln ist es fertigungstechnisch erforderlich, den Formkern mit einer entsprechend großen Baulänge in der Fertigungsrichtung bereitzustellen. Daraus ergibt sich die Problematik, dass speziell bei größeren Wandstärken des Hohlprofilteils der Formkern mit einer größeren Biegespannung belastet wird, die zu einer Verformung aus einer zentrischen Lage heraus führen kann. In diesem Fall ergibt sich ein Endlos-Hohlprofilteil mit einem, mit Bezug auf eine Längsachse exzentrischen Verlauf der Wandstärke.In the DE 10 2012 201 262 A1 the mold core is a flexible, tubular inflatable hollow body, which is pressurized from the inside. Especially with multiple windings with different fiber angles, it is necessary in terms of production technology to provide the mold core with a correspondingly long overall length in the production direction. This results in the problem that especially with larger wall thicknesses of the hollow profile part of the mandrel is loaded with a larger bending stress, which can lead to a deformation from a central position out. In this case, an endless hollow profile part results with a, with respect to a longitudinal axis eccentric course of the wall thickness.

Aus der weiteren DE 196 34 556 A1 ist ein Extruder zum Plastifizieren und Ausformen von Hohlstrangprofilen mit im Wesentlichen rotationssymmetrischen Innenquerschnitt bekannt. Der Extruder weist eine angetriebene Plastifizierschnecke auf, die in der Fertigungsrichtung betrachtet durch einen zylindrischen Zapfen aus ferromagnetischem Material verlängert ist, der in ein, die Außenkontur des herzustellenden Hohlstrangprofilteils definierenden Formwerkzeug hineinragt.From the other DE 196 34 556 A1 is an extruder for plasticizing and molding of hollow extruded profiles with a substantially rotationally symmetrical inner cross section known. The extruder has a driven plasticizing screw, which is viewed in the direction of production extended by a cylindrical pin made of ferromagnetic material, which projects into a, the outer contour of the hollow strand profile part to be defined forming tool.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Endlos-Hohlprofilteils bereitzustellen, bei der auch bei größeren Wandstärken sowie bei Mehrfach-Wicklungen eine mit Bezug auf eine Bauteil-Längsachse zentrische Wand-Geometrie prozesssicher gewährleistet ist.The object of the invention is to provide a device for the continuous production of an endless hollow profile part, in which even with larger wall thicknesses and multiple windings with respect to a component longitudinal axis centric wall geometry is guaranteed process reliable.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist radial außerhalb der zumindest einen, auf den Formkern aufgebrachten Faserwicklung ein Magnetlager vorgesehen. Mittels des Magnetlagers ist eine zusätzliche Lagerstelle bereitgestellt, auf der sich der Formkern berührungsfrei abstützen kann. Auf diese Weise ist eine zentrische Positionierung des Formkerns ermöglicht, ohne dass es aufgrund von Biegespannung zu einer Verformung des selbigen kommt.According to the characterizing part of claim 1, a magnetic bearing is provided radially outside the at least one, applied to the mandrel fiber winding. By means of the magnetic bearing, an additional bearing point is provided on which the mold core can be supported without contact. In this way, a centric positioning of the mold core is made possible, without causing it due to bending stress to a deformation of the same.

Der Formkern definiert eine Innenkontur des herzustellenden Endlos-Hohlprofilteils. Zusätzlich kann eine Matrize vorgesehen sein, die in der Fertigungsrichtung der Wickelstation nachgelagert ist, und eine Außenkontur des herzustellende Endlos-Hohlprofilteils definiert. Zwischen der radial äußeren Matrize und dem inneren Formkern ergibt sich somit ein Ringspalt, der die Wandstärke des zu bildenden Endlos-Hohlprofilteils definiert. Mit Hilfe des Magnetlagers kann eine mit Bezug zur Matrize zentrische Lagerung des Formkerns gewährleistet werden. Das Magnetlager kann beispielhaft zumindest einen Permanentmagneten aufweisen. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Magnetlager auch zumindest einen Elektromagneten aufweisen, der gegebenenfalls von einer Regeleinrichtung/Steuereinrichtung ansteuerbar ist.The mandrel defines an inner contour of the endless hollow profile part to be produced. In addition, a die may be provided which is downstream in the production direction of the winding station, and defines an outer contour of the endless hollow profile part to be produced. Between the radially outer die and the inner mold core thus results in an annular gap, which defines the wall thickness of the continuous hollow profile part to be formed. With the help of the magnetic bearing can be ensured with respect to the die centric storage of the mold core. The magnetic bearing can have, for example, at least one permanent magnet. Alternatively and / or additionally, the magnetic bearing can also have at least one electromagnet, which can optionally be controlled by a control device / control device.

Zusätzlich zum Magnetlager kann eine weitere Lagerstelle vorgesehen sein, mittels der der Formkern zumindest in der Fertigungsrichtung ortsfest gelagert ist. Die weitere Lagerstelle kann beispielhaft der Wickelstation in der Fertigungsrichtung vorgelagert sein. In einer technischen Ausführung kann die Lagerstelle ein Festlager sein, mittels dem der Formkern an einem Trägerelement ortsfest angebunden ist. Auf der, dem Festlager gegenüberliegenden freien Formkern-Ende kann das Magnetlager vorgesehene sein, auf dem sich das freie Formkern-Ende berührungsfrei abstützen kann.In addition to the magnetic bearing, a further bearing point can be provided, by means of which the mold core is mounted stationary at least in the direction of manufacture. The further bearing point can be upstream, for example, the winding station in the production direction. In a technical embodiment, the bearing can be a fixed bearing, by means of which the mold core is fixedly connected to a support member. On the opposite free end of the fixed bearing core end, the magnetic bearing can be provided on which the free mold core end can be supported without contact.

In einer ersten Ausführungsvariante kann die Matrize und das Magnetlager eine einstückige Baueinheit bilden, bei der das Magnetlager zum Beispiel unmittelbar in der Matrize integriert ist. Alternativ dazu können die Matrize und das Magnetlager zwei voneinander separate Bauteile sein. Beispielhaft kann das Magnetlager mit Abstand vor oder nach der Matrize angeordnet sein.In a first embodiment, the die and the magnetic bearing can form a one-piece structural unit, in which the magnetic bearing, for example, is integrated directly in the die. Alternatively, the die and the magnetic bearing be two separate components. By way of example, the magnetic bearing can be arranged at a distance before or after the die.

Bevorzugt ist das Magnetlager nicht nur berührungsfrei gegenüber dem Formkern, sondern vielmehr auch berührungsfrei gegenüber den Faserwicklungen auf dem Formkern. Auf diese Weise kann das Magnetlager bei unterschiedlichen Wandstärken des herzustellenden Hohlprofilteils verwendet werden, so dass sich lediglich ein freier Radialabstand zwischen dem Magnetlager und dem Außenumfang des herzustellenden Hohlprofilteils ändert.Preferably, the magnetic bearing is not only contactless with respect to the mold core, but rather also without contact with respect to the fiber windings on the mandrel. In this way, the magnetic bearing can be used at different wall thicknesses of the hollow profile part to be produced, so that only changes a free radial distance between the magnetic bearing and the outer periphery of the hollow profile part to be produced.

Wie oben erwähnt, kann das Magnetlager zumindest einen Elektromagnet aufweisen. Dieser kann zur Steigerung der Funktionalität in einem Regelkreis eingebunden sein, mit dem die Wandstärke des zu bildenden Endlos-Hohlprofilteils regelbar ist.As mentioned above, the magnetic bearing may comprise at least one electromagnet. This can be integrated to increase the functionality in a control loop, with which the wall thickness of the continuous hollow profile part to be formed is adjustable.

Dem Regelkreis kann zumindest ein Wegesensor zugeordnet sein, mit dem eine Wandstärke und/oder die Größe des Ringspaltes zwischen dem Formkern und der Matrize erfassbar ist. Die erfasste Ringspaltgröße kann als ein Istwert zu einer Regeleinrichtung des Regelkreises geleitet werden. Auf der Grundlage des erfassten Istwertes kann eine Exzentrizität des Endlos-Hohlprofilteils ermittelt werden und das Elektromagnet des Magnetlagers zur Reduzierung dieser Exzentrizität angesteuert werden.The control loop can be associated with at least one displacement sensor, with which a wall thickness and / or the size of the annular gap between the mandrel and the die can be detected. The detected annular gap size can be passed as an actual value to a control device of the control loop. On the basis of the detected actual value, an eccentricity of the endless hollow profile part can be determined and the electromagnet of the magnetic bearing can be controlled to reduce this eccentricity.

Der oben erwähnten Wickelstation bzw. der Matrize kann in der Fertigungsrichtung eine Aushärtestation, in der die Faserwicklung aushärtbar ist, und eine Abzugsstation nachgelagert sein, die das fertiggestellte, ausgehärtete Endlos-Hohlprofilteil in der Fertigungsrichtung aus der Aushärtestation zieht. An die Abzugsstation kann eine Nachbehandlungsstation anschließen, in der das Endlos-Hohlprofilteil auf eine vorgegebene Zuschnittlänge abgelängt werden kann.The above-mentioned winding station or the die may be downstream in the production direction, a curing station in which the fiber winding is curable, and a withdrawal station, which pulls the finished, cured endless hollow profile part in the production direction from the curing station. An aftertreatment station, in which the endless hollow profile part can be cut to a predetermined cutting length, can be connected to the withdrawal station.

Beispielhaft kann aus dem Endlos-Hohlprofilteil ein Querstabilisator für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs hergestellt werden, mit dem bei einer Kurvenfahrt größerer Seitenneigungen der Fahrzeugkarosserie vermieden werden.By way of example, a transverse stabilizer for a wheel suspension of a motor vehicle can be produced from the endless hollow profile part, with which the vehicle body can be avoided when cornering greater lateral inclinations.

Der Lagenaufbau des Hohlprofilteils ist belastungsgerecht auszuführen. So unterliegt der oben genannte Stabilisator neben einem Torsionsmoment im normalen Fahrbetrieb auch einer Biegemomentenbeanspruchung. Je nach Belastungsverhältnis ist dabei die Anzahl an torsions- und biegesteifen Lagen genau aufeinander abzustimmen. Torsionssteif ist etwa ein ausgeglichener Winkelverbund mit einem zur Rohrlängsachse gemessenen Faserwinkel von +–45°. Biegesteif ist etwa ein ausgeglichener Winkelverbund mit einem zur Rohrlängsachse gemessenen Faserwinkel von 0 bis +–15°. Darüber hinaus sind jedoch auch weitere Lagenaufbauten mit einer feineren oder gröberen Abstufung der Faserwinkel und Schichtdicken möglich, um die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Fertigbarkeit zu erfüllen. Beispielhaft können die Fasern in einer Kreuzwicklung, etwa mit einem Faserwinkel von ±45°, um den Federstab gewickelt sein. Aufgrund der hohen Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen an den Stabilisator ist die Verwendung insbesondere von Kohlenstofffasern von Vorteil. Alternativ dazu können auch andere Verstärkungsfasern, wie zum Beispiel Glas-, Kevlar-/Aramid- oder Borfasern verwendet werden.The layer structure of the hollow profile part is to perform stress. Thus, the above-mentioned stabilizer subject to a torsional moment during normal driving and a bending moment load. Depending on the load ratio, the number of torsion- and bending-resistant layers must be precisely matched. Torsion stiffness is about a balanced angle composite with a fiber angle of + -45 ° measured to the tube longitudinal axis. Biegesteif is about a balanced angle composite with a measured to the pipe axis fiber angle of 0 to + -15 °. In addition, however, other layer structures with a finer or coarser gradation of fiber angles and layer thicknesses are possible to meet the requirements in terms of strength, rigidity and manufacturability. By way of example, the fibers may be wound around the spring bar in a cross winding, such as with a ± 45 ° fiber angle. Due to the high rigidity and strength requirements of the stabilizer, the use of carbon fibers in particular is advantageous. Alternatively, other reinforcing fibers such as glass, Kevlar / aramid or boron fibers may be used.

Beispielhaft können 80% der Verstärkungsfasern in einem ausgeglichenen Winkelverbund mit einem Faserwinkel von 0 bis +–15° und 20% der Verstärkungsfasern in einem ausgeglichenen Winkelverbund mit einem Faserwinkel von 35° bis 55° integriert sein. Zudem kann das Hohlprofilteil eine Decklage aufweisen, bei der die Umfangswicklung (zum Beispiel aus GFK) einen Faserwinkel von 85° bis 89° aufweist.By way of example, 80% of the reinforcing fibers can be integrated in a balanced angle composite with a fiber angle of 0 to + -15 ° and 20% of the reinforcing fibers in a balanced angle composite with a fiber angle of 35 ° to 55 °. In addition, the hollow profile part may have a cover layer, in which the circumferential winding (for example made of GFRP) has a fiber angle of 85 ° to 89 °.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example, in cases of unambiguous dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in einer Prinzipskizze eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Endlos-Hohlprofilteils aus einem Faserverbundkunststoff; 1 in a schematic diagram of an apparatus for the continuous production of an endless hollow profile part of a fiber composite plastic;

2 in einer Detailansicht das Magnetlager sowie die Matrize der Vorrichtung; 2 in a detailed view of the magnetic bearing and the die of the device;

3 ein Fehlerbild, das sich im Stand der Technik ohne ein Magnetlager in der Schnittebene I-I aus der 2 ergeben würde; und 3 a faulty image, which in the prior art without a magnetic bearing in the cutting plane II from the 2 would result; and

4 in einer Ansicht entsprechend der 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. 4 in a view corresponding to 2 A second embodiment of the device.

In der 1 ist beispielhaft ein schematischer Aufbau einer Vorrichtung zur Die 1, wie auch die 2 bis 4, sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau wiedergeben. So weist die Vorrichtung eine Reihe von Spulen 1 auf, auf denen jeweils Verstärkungsfasern 3 aufgewickelt sind. Die Verstärkungsfasern 3 werden zunächst in einem Bad 5 mit einer flüssigen Ausgangskomponente 7 des Matrixmaterials durchtränkt, in dem die Verstärkungsfasern 3 im Fertigungszustand eingebettet sind. Anschließend werden die Verstärkungsfasern 3 im Nasszustand kontinuierlich zu einer Wickelstation 9 der Vorrichtung gefördert, in der ein Aufwickelprozess erfolgt. In der Wickelstation 9 werden die Verstärkungsfasern 3 bevorzugt in radial übereinander angeordneten Faserlagen 14 (2 oder 4) aufgewickelt. In jeder dieser Faserlagen können die Fasern in unterschiedlichen Faserwinkeln ausgerichtet sein.In the 1 is an example of a schematic structure of a device for die 1 , as well as the 2 to 4 , are made with a view to a simple understanding of the invention. Therefore, the figures are only roughly simplified representations that do not reflect a realistic structure. Thus, the device has a number of Do the washing up 1 on top of which each reinforcing fibers 3 are wound up. The reinforcing fibers 3 be first in a bath 5 with a liquid starting component 7 imbedded in the matrix material in which the reinforcing fibers 3 embedded in the manufacturing state. Subsequently, the reinforcing fibers 3 in the wet state continuously to a winding station 9 promoted the device in which a winding process takes place. In the winding station 9 become the reinforcing fibers 3 preferably in radially superimposed fiber layers 14 ( 2 or 4 ) wound up. In each of these fiber layers, the fibers may be oriented at different fiber angles.

Die Verstärkungsfasern werden auf einem Formkern 11 gewickelt, der in der 1 eine über eine größere Baulänge l langgestreckte Stange aus ferromagnetischem Stahl ist. Während des Wickelvorgangs erfolgt die Aufwicklung unter kontinuierlicher Förderung der gebildeten Faserlagen 14 in der Fertigungsrichtung F. Der Formkern 11 ist in der 1 an einer Lagerstelle 13 ortsfest an einem Trägerelement 10 angebunden. Die Lagerstelle 13 befindet sich in der 1 in der Fertigungsrichtung F vor der Wickelstation 9. Zudem ist der Wickelstation 9 eine weitere Lagerstelle 15 in der Fertigungsrichtung F nachgelagert, die erfindungsgemäß als ein Magnetlager realisiert ist. Das Magnetlager 15 kann beispielhaft drei umfangsseitig verteilte Elektromagnete aufweisen, die radial außerhalb der Faserwicklungen 14 angeordnet sind, und zwar bevorzugt berührungsfrei gegenüber den Faserwicklungen 14, wie es aus der 2 hervorgeht. Mit Hilfe des Magnetlagers 15 können magnetische Stabilisierungskräfte F_S generiert werden, mit deren Hilfe speziell das, der Lagerstelle 13 gegenüberliegende freie Ende 12 des Formkerns 11 stabilisiert ist.The reinforcing fibers are placed on a mold core 11 wrapped in the 1 an elongated rod of ferromagnetic steel over a greater length l. During the winding process, the winding takes place with continuous promotion of the fiber layers formed 14 in the production direction F. The mold core 11 is in the 1 at a depository 13 fixed to a support element 10 tethered. The depository 13 is located in the 1 in the production direction F in front of the winding station 9 , In addition, the winding station 9 another depository 15 downstream in the production direction F, which is realized according to the invention as a magnetic bearing. The magnetic bearing 15 may exemplarily have three circumferentially distributed electromagnets, which are radially outside the fiber windings 14 are arranged, and preferably without contact relative to the fiber windings 14 as it is from the 2 evident. With the help of the magnetic bearing 15 Magnetic stabilizing forces F _S can be generated with the help of which, the bearing point 13 opposite free end 12 of the mold core 11 is stabilized.

In der Fertigungsrichtung F betrachtet, ist dem Magnetlager 15 eine Matrize 19 nachgelagert, deren Innenumfang 17 die Außenkontur des zu bildenden Endlos-Hohlprofilteils definiert. Der Formkern 11 ragt mit seinem freien Ende 12 mit einer Axial-Überlappung a in die Matrize 19 ein, und zwar unter Bildung eines Ringspaltes s (2), der die Wandstärke r des zu bildenden Endlos-Hohlprofilteils definiert.Viewed in the manufacturing direction F, the magnetic bearing is 15 a die 19 downstream, the inner circumference 17 defines the outer contour of the continuous hollow profile part to be formed. The mold core 11 sticks out with its free end 12 with an axial overlap a in the matrix 19 a, to form an annular gap s ( 2 ), which defines the wall thickness r of the continuous hollow profile part to be formed.

Gemäß der 1 folgt der Wickelstation 9 in der Fertigungsrichtung F eine Aushärtestation 16, in der die Faserwicklungen 14 aushärtbar sind, sowie eine Abzugsstation 18, die das fertiggestellte Endlos-Hohlprofilteil in der Fertigungsrichtung F aus der Aushärtestation 16 zieht. Der Abzugsstation 18 ist eine Nachbehandlungsstation 20 nachgelagert, in der das Endlos-Hohlprofilteil auf Zuschnitteile 24 mit vorgegebener Zuschnittlänge abgelängt wird.According to the 1 follows the winding station 9 in the production direction F, a curing station 16 in which the fiber windings 14 are curable, and a withdrawal station 18 , the finished finished hollow profile part in the production direction F from the curing station 16 draws. The withdrawal station 18 is a post-treatment station 20 downstream, in which the endless hollow profile part on blanks 24 is cut to length with a given cut length.

Die Elektromagnete der Lagerstelle 15 sind gemäß der 1 oder 2 in einem Regelkreis R eingebunden, mit dem der Ringspalt s und damit die Wandstärke r des zu bildenden Endlos-Hohlprofilteils regelbar ist. Hierzu sind dem Regelkreis R zwei Wegesensoren 21 zugeordnet, die den Abstand zwischen dem Innenumfang 17 der Matrize 19 und dem Formkern 11 erfassen und als einen Istwert zu einer Regeleinrichtung 23 weiterleiten. Die Regeleinrichtung 23 ermittelt auf der Grundlage des Istwertes eine Exzentrizität e (3), das heißt eine Abweichung des freien Endes 12 des Formkerns 11 von der Formkern-Längsachse L. Mit Hilfe der Regeleinrichtung 23 werden die Elektromagnete des Magnetlagers 15 angesteuert, um eine zentrische Anordnung des freien Formkern-Endes 12 mit Bezug zur Matrize 19 zu gewährleisten.The electromagnets of the bearing 15 are according to the 1 or 2 involved in a control loop R, with which the annular gap s and thus the wall thickness r of the continuous hollow profile part to be formed is adjustable. For this purpose, the control loop R are two path sensors 21 assigned to the distance between the inner circumference 17 the matrix 19 and the mandrel 11 capture and as an actual value to a control device 23 hand off. The control device 23 determines an eccentricity e on the basis of the actual value ( 3 ), that is a deviation of the free end 12 of the mold core 11 from the mandrel longitudinal axis L. With the help of the control device 23 become the electromagnets of the magnetic bearing 15 driven to a centric arrangement of the free mold core end 12 with reference to the matrix 19 to ensure.

Zum weiteren Verständnis der Erfindung ist in der 3 ein Fehlerbild gezeigt, das sich im Stand der Technik, das heißt bei Weglassung des Magnetlager 15, ergeben würde. In diesem Fall führt das aufgrund der großen Baulänge l hohe Eigengewicht des Formkerns 11 sowie das Gewicht der aufgewickelten Faserlagen 14 zu einer beträchtlichen Biegebelastung des Formkerns 11. Das freie Ende 12 wird daher, mit Bezug auf das am Trägerelement 10 befestigte Formkern-Ende 8 um einen Höhenversatz Δz nach unten verformt, wodurch sich eine Exzentrizität e im herzustellenden Hohlprofilteil ergibt.For further understanding of the invention is in the 3 a defect image shown in the prior art, that is omission of the magnetic bearing 15 would result. In this case, due to the large length l leads to high self-weight of the mold core 11 and the weight of the wound fiber layers 14 to a considerable bending load of the mold core 11 , The free end 12 is therefore, with respect to the on the support element 10 attached mold core end 8th deformed by a height offset .DELTA.z down, resulting in an eccentricity e in the hollow profile part to be produced.

In der 3 sind das Magnetlager 15 und die Matrize 19 zwei voneinander separate Teile, von denen das Magnetlager 15 mit Abstand vor der Matrize angeordnet ist. Zudem ist in der 3 das Magnetlager 15 über einen freien Radialabstand f vom gebildeten Endlos-Hohlprofilteil beabstandet. Im Unterschied dazu ist in der 4 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gezeigt, bei der das Magnetlager 15 und die Matrize 19 im Sinne einer Bauteilreduzierung eine einstückige Baueinheit bilden, bei der das Magnetlager unmittelbar in der Matrize 19 integriert ist.In the 3 are the magnetic bearing 15 and the matrix 19 two separate parts, one of which is the magnetic bearing 15 is arranged at a distance in front of the die. Moreover, in the 3 the magnetic bearing 15 spaced apart from the formed endless hollow profile part over a free radial distance f. In contrast, in the 4 a variant of the device shown in which the magnetic bearing 15 and the matrix 19 form a one-piece assembly in terms of component reduction, in which the magnetic bearing directly in the die 19 is integrated.

Die Erfindung ist nicht auf das oben dargelegte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann alternativ zu der in den 1 bis 4 gezeigten Vorrichtung der Formkern 11 nicht axial ortsfest sowie drehfest sein, sondern anstelle dessen auch drehbar um seine Längsachse L angeordnet sein, wie es in der 5 angedeutet ist. In der 5 wird der Formkern 11 mittels einer Antriebseinheit 41 drehbetätigt. Zudem kann, wie in der 5 angedeutet, der Formkern 11 mit einer Oberflächenprofilierung 43 ausgebildet sein, die ein Förderung des fertiggestellten Endlos-Hohlprofilteils in der Fertigungsrichtung F unterstützt. Beispielhaft kann die Oberflächenprofilierung des Formkerns 11 ein Spiralprofil sein, so dass das Endlos-Hohlprofilteil nach Art einer Schneckenförderung in der Fertigungsrichtung F gefördert wird. In einem solchen Fall kann ggf. die die Abzugsstation 18 wegfallen, wie es aus der 5 hervorgeht.The invention is not limited to the embodiment set forth above. Rather, as an alternative to that in the 1 to 4 shown device of the mold core 11 not be axially fixed and rotationally fixed, but instead be arranged rotatably about its longitudinal axis L, as in the 5 is indicated. In the 5 becomes the mold core 11 by means of a drive unit 41 rotating pressed. In addition, as in the 5 indicated, the mold core 11 with a surface profiling 43 be formed, which supports a promotion of the finished endless hollow profile part in the production direction F. By way of example, the surface profiling of the mandrel 11 be a spiral profile, so that the endless hollow profile part is conveyed in the manner of a screw conveyor in the production direction F. In such a case, if necessary, the withdrawal station 18 fall away as it is from the 5 evident.

Zudem ist in der 5 auch eine separate Decklage-Wickelstation 45 vorgesehen. Die Decklage-Wickelstation 45 ist in der 5 beispielhaft zwischen der Matrize 19 und der Aushärtestation 16 positioniert. Bevorzugt ist die Decklage eine GFK-Lage. Eine solche GFK-Schutzschicht hat die folgende Zusatzfunktionen: So schützt die GFK-Schutzschicht das Endlos-Hohlprofilteil durch ihre Dämpfungswirkung. Die GFK-Schutzschicht absorbiert nämlich bei einem mechanischen Schlag auf Endlos-Hohlprofilteil einen Teil der Aufprallenergie durch eine definierte Dämpfung. Durch die dabei auftretenden Weißbrüche (das heißt Zwischenfaserbrüche und Delaminationen) ergibt sich eine deutlich sichtbare Verfärbung der der GFK-Schutzschicht, ohne dass jedoch die tragenden sowie eigenschaftsbestimmenden radial innen liegenden FKV-Lagen beschädigt werden.Moreover, in the 5 also a separate cover layer winding station 45 intended. The cover layer winding station 45 is in the 5 as an example between the matrix 19 and the curing station 16 positioned. The cover layer is preferably a GFRP layer. Such a GRP protective layer has the following additional functions: For example, the GRP protective layer protects the endless hollow profile part by its damping effect. The GRP protective layer absorbs part of the impact energy by a defined damping in a mechanical impact on endless hollow profile part. The resulting white fractures (ie intermediate fiber breaks and delaminations) results in a clearly visible discoloration of the GRP protective layer, but without damaging the bearing and property-determining radially inner FRP layers.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012201262 A1 [0003, 0004]
DE 19634556 A1 [0005]

Claims

Apparatus for continuously producing an endless hollow profile part from a fiber composite plastic, having an impregnation station ( 5 ), in the continuous fiber ( 3 ) with an initial component ( 7 ) of a matrix material, and a following in the production direction (F) winding station ( 9 ) in which the continuous fibers ( 3 ) on a, the inner contour of the endless hollow profile part defining mandrel ( 11 ) can be wound to form at least one fiber winding ( 14 ), in the production direction (F) continuously over the mandrel ( 11 ), characterized in that the mandrel ( 11 ) comprises a ferromagnetic material, and that radially outside the fiber winding ( 14 ) a magnetic bearing ( 15 ) is provided which the mold core ( 11 ) is supported without contact.

Apparatus according to claim 1, characterized in that in the production direction (F) after the winding station ( 9 ) a die ( 19 ), which defines the outer contour of the endless hollow profile part, and / or that an annular gap (s) between the die ( 19 ) and the mandrel ( 11 ) defines the wall thickness (r) of the continuous hollow profile part to be formed, and / or that the magnetic bearing ( 15 ) one with respect to the die ( 19 ) centric storage of the mold core ( 11 ) guaranteed.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a further storage location ( 13 ) is provided by means of the mold core ( 11 ) is mounted stationary at least in the production direction (F).

Apparatus according to claim 3, characterized in that the further storage location ( 13 ) of the winding station ( 9 ) is upstream in the production direction (F), and / or that the magnetic bearing ( 15 ) at, the further depository ( 13 ) opposite free end ( 12 ) of the mandrel ( 11 ), and / or that the mandrel ( 11 ) by means of the further storage location ( 13 ) on a carrier element ( 10 ) is attached.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the die ( 19 ) and the magnetic bearing ( 15 ) form an integral unit, wherein the magnetic bearing ( 15 ) in the die ( 19 ) is integrated.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the die ( 19 ) and the magnetic bearing ( 15 ) are two separate components, and that in particular the magnetic bearing ( 15 ) in the production direction (F) before or after the die ( 19 ) is arranged.

Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the magnetic bearing ( 15 ) over a free radial distance (f) from the fiber winding ( 14 ) is spaced.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic bearing ( 15 ) has at least one electromagnet which is incorporated in a control loop (R), with which the wall thickness of the continuous hollow profile part to be formed is adjustable.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the control circuit (R) at least one displacement sensor ( 21 ), which has a wall thickness and / or an annular gap size between the mold core ( 11 ) and the die ( 19 ) and as an actual value to a control device ( 23 ), which determines on the basis of the actual value of an eccentricity (e) of the endless hollow profile part and to reduce the electromagnet of the magnetic bearing ( 15 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the winding station ( 9 ) in the production direction (F) a curing station ( 16 ), in which the fiber winding ( 14 ) and a withdrawal station ( 18 ), which guides the finished endless hollow profile part in the production direction (F) out of the curing station (FIG. 18 ), and that in particular after the withdrawal station ( 18 ) an aftertreatment station ( 20 ) follows, in which the endless hollow profile part on blanks ( 24 ) is cut to length with a given cut length.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel ( 11 ) is rotatably mounted about its longitudinal axis (L) and by means of a drive unit ( 41 ) is rotationally actuatable, and / or that the mold core ( 11 ) with a surface profiling ( 43 ) is formed, which promotes a promotion of the endless hollow profile part in the production direction (F),

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a separate cover layer winding station ( 45 ) and that the cover layer winding station ( 45 ) in particular between the die ( 19 ) and the curing station ( 16 ) is positionable.