Die Erfindung betrifft eine Herstellungstechnik für Bauteile aus oder unter Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen. The invention relates to a manufacturing technique for components made of or using fiber-reinforced plastics.
Es bereitet bisher Schwierigkeiten faserverstärkte Bauteile oder Mehrkomponenten-Bauteile mit integralen Bestandteilen aus faserverstärkten Kunststoffen vollautomatisiert herzustellen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Herstellungstechnik für solche Bauteile aufzuzeigen, mit der eine vollautomatisierte Bereitstellung von vorgeformten FVK-Halbzeugen und/oder eine vollautomatisierte Herstellung der vollständigen Bauteile ermöglicht werden. Up to now, it has been difficult to produce fully automated fiber-reinforced components or multi-component components with integral components made of fiber-reinforced plastics. It is an object of the present invention to provide an alternative production technique for such components, with the fully automated provision of preformed FRP semi-finished products and / or a fully automated production of the complete components are made possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die in den eigenständigen Ansprüchen angegebenen Gegenstände. Die Technik umfasst dabei mehrere Verfahrens- und Vorrichtungskomponenten, denen eigenständige schutzbegründende Bedeutung zukommt. The invention solves this problem by the objects specified in the independent claims. The technique includes several process and device components, which have their own protective significance.
Nachfolgend werden einige in dieser Offenbarung verwendete Begriffe erläutert. Hereinafter, some terms used in this disclosure will be explained.
Die Abkürzung FVK wird im Folgenden für den Begriff „Faserverstärkter Kunststoff“ verwendet. Hierunter sind Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe zu verstehen, die Verstärkungsfasern enthalten sowie eine die Fasern umgebende Verstärkung aus einer Kunststoff-Matrix (im Folgenden kurz als Matrix bezeichnet). Die Fasern können grundsätzlich beliebige Längen und Orientierungen haben. Besonders bevorzugt werden zur Bildung eines FVK-Bauteils flächige Textilien eingesetzt, beispielsweise in Form von einer oder mehrere Lagen aus Fasern, insbesondere Fasergeweben oder Fasermatten. Zu den faserverstärkten Kunststoffen zählen insbesondere CFK Materialien, d.h. mit Carbon-Fasern verstärkte Kunststoffe, sowie mit Glasfasern verstärkte Kunststoffe. The abbreviation FVK is used below for the term "fiber reinforced plastic". This is to be understood as meaning fiber-plastic composite materials which contain reinforcing fibers as well as a reinforcement of a plastic matrix surrounding the fibers (referred to below as matrix for short). The fibers can basically have any desired lengths and orientations. Flat textiles are particularly preferably used to form an FRP component, for example in the form of one or more layers of fibers, in particular fiber fabrics or fiber mats. The fiber-reinforced plastics include in particular CFRP materials, i. carbon fiber reinforced plastics and glass fiber reinforced plastics.
Unter einem Mehrkomponenten-Bauteil wird ein Bauteil verstanden, das zumindest einen Bestandteil, insbesondere einen Hauptbestandteil, aus einem FVK-Material sowie einen oder mehrere weitere Nebenbestandteile aus anderen Materialien, wie beispielsweise Metallen oder Kunststoffen enthält. Als Beispiel für ein solches Mehrkomponenten-Bauteil kann eine Motorhaube für eine Fahrzeugkarosserie angesehen werden, deren Haubenkörper den Hauptbestandteil bildet, welcher aus einem FVK-Material, insbesondere einem CFK-Material, gefertigt wird, wobei weitere Metall- oder Kunststoffelemente als Nebenbestandteile mit eingearbeitet werden. Es können beispielsweise Versteifungselemente, Metallbeschläge oder Dichtungen als Nebenbestandteile in den Haubenkörper eingearbeitet werden. A multicomponent component is understood to mean a component which contains at least one constituent, in particular a main constituent, of an FRP material and one or more further ancillary constituents of other materials, such as, for example, metals or plastics. As an example of such a multi-component component, a hood for a vehicle body can be considered, the hood body forms the main component, which is made of a FRP material, in particular a CFRP material, with other metal or plastic elements are incorporated as minor components with , For example, stiffening elements, metal fittings or seals can be incorporated as secondary components in the hood body.
Unter einem integralen Bestandteil wird ein solcher Bestandteil verstanden, der in einen umgebenden Bestandteil teilweise oder vollständig eingesetzt oder eingebettet ist, wobei das Material des umgebenden Bestandteils den integralen Bestandteil teilweise oder vollständig umschließt. Beispielsweise bildet eine zwischen mehrere Faserlagen eines Haubenkörpers eingelegte Anschlussplatte aus Metall mit einem aufgesetzten und zwischen den Faserschichten hindurch ragenden Schraubflansch einen integralen Bestandteil des FVK-Bauteils. Ein integraler Bestandteil kann auch als integrierter Bestandteil bezeichnet sein. An integral component is understood to mean such a component which is partially or completely inserted or embedded in a surrounding component, the material of the surrounding component partially or completely enclosing the integral component. For example, a connecting plate made of metal inserted between a plurality of fiber layers of a hood body and having a screw flange projecting between the fiber layers forms an integral part of the FRP component. An integral component may also be referred to as an integrated component.
Unter einem FVK-Halbzeug wird ein Materialverbund aus einem Faserzuschnitt und einem matrixbildenden Zusatzmedium verstanden, wobei der Materialverbund eine für eine nachfolgende Endfertigung, insbesondere eine Schichtformung, vorbereitete Form hat. Der Materialverbund kann für die Bildung eines Bauteils oder eines Bauteil-Bestandteils zugeschnitten sein. An FRP semifinished product is understood as meaning a material composite comprising a fiber blank and a matrix-forming additional medium, wherein the composite material has a shape prepared for a subsequent final production, in particular a layer formation. The composite material may be tailored for the formation of a component or component component.
Unter Vorfixieren wird im Folgenden das lokale Verbinden von Fasern mit einem matrixbildenden Zusatzmedium verstanden. Das Zusatzmedium kann insbesondere ein Trägerband aus einem Thermoplast-Kunststoff sein. Der Begriff Vorfixierung umfasst die Schaffung einer lokalen Haftverbindung zwischen den Fasern und dem Zusatzmedium, die beispielsweise durch Thermofügen erzeugt wird. In the following, prefixing is understood to mean the local joining of fibers with a matrix-forming additional medium. The additional medium may in particular be a carrier tape made of a thermoplastic material. The term prefixing encompasses the creation of a local adhesive bond between the fibers and the additional medium, which is produced, for example, by thermal bonding.
Ein FVK-Halbzeug kann in einem nachfolgenden Verfahren zur Bildung eines FVK-Bauteils weiterverarbeitet, insbesondere durch Aufschichten in einer Legeform endgeformt und konsolidiert werden. An FRP semi-finished product can be further processed in a subsequent process for the formation of an FRP component, in particular by final shaping and consolidation in a laying form.
Unter Endformen wird die Schaffung einer endgültigen Bauteilform und Bauteilstruktur verstanden. Das Endformen kann ein „Pressformen“ umfassen, das ggfs. zusammen mit einem Konsolidieren erfolgen kann. End forms are understood to mean the creation of a final component shape and component structure. The final molding may include a "compression molding", which may optionally be done together with a consolidation.
Unter Konsolidieren wird die Erzeugung eines FVK-Materials mit Schaffung einer vollflächigen Verbindung zwischen den Fasern und dem matrixbildenden Zusatzmedium verstanden. Die Verbindung kann unter teilweiser oder vollständiger Ausbildung der Matrix erfolgen. Es handelt sich mit anderen Worten um eine Compound-Bildung. Das Konsolidieren kann ein- oder mehrstufig erfolgen. Ein mehrstufiges Konsolidieren kann ein Teilkonsolidieren und ein Endkonsolidieren umfassen. Unter Teilkonsolidieren wird die Schaffung einer in sich konsolidierten FVK-Lage verstanden, bei der ggfs. nur teilweise die Matrix ausgebildet und nur in Bezug auf eine oder wenige Faserschichten eine vollflächige Verbindung mit der Matrix erzeugt wird. Durch eine Endkonsolidierung wird ein FVK-Bauteil, das beispielsweise aus mehreren teilkonsolidierten Lagen aufgebaut ist, zur globalen (vollständigen) Ausbildung einer Matrix mit einer möglichst homogenen Binnenstruktur endbearbeitet. Eine Endkonsolidierung kann beispielsweise durch Pressen und/oder gleichzeitiges Erwärmen erfolgen, wobei eine weitgehend blasenfreie Matrix mit vollständiger Umschließung der enthaltenen Fasern in mehreren (allen) Schichten geschaffen wird. Consolidation is understood to mean the production of an FRP material with the creation of a full-surface connection between the fibers and the matrix-forming additional medium. The compound may be under partial or complete formation of the matrix. In other words, it is a compound formation. Consolidation can be one-level or multi-level. Multilevel consolidation may involve partial consolidation and deconsolidation. Subconsolidation is understood to mean the creation of a consolidated FVK situation in which, if necessary, the matrix is only partially formed and a full-surface connection to the matrix is produced only with respect to one or a few fiber layers. As a result of deconsolidation, an FRP component, which is made up for example of several partially consolidated layers, is added global (complete) training of a matrix with the most homogeneous internal structure possible. End consolidation may be accomplished, for example, by pressing and / or simultaneous heating to provide a substantially bubble-free matrix with complete containment of contained fibers in multiple (all) layers.
Der Herstellungstechnik gemäß der vorliegenden Offenbarung liegt ein gemeinsames Konzept zugrunde, demzufolge ein endkonsolidiertes FVK-Bauteil in einem voll automatisierbaren Prozess aus Rohmaterialien herstellbar ist, wobei mehrere aufeinander abgestimmte Teilschritte ausgeführt und mehrere aufeinander abgestimmte Vorrichtungen eingesetzt werden. The production technique according to the present disclosure is based on a common concept, according to which a deconsolidated FRP component can be produced in a fully automatable process from raw materials, wherein several coordinated partial steps are carried out and a plurality of coordinated devices are used.
Gemäß dem gemeinsamen Konzept erfolgt eine teil- oder vollautomatisierte Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen mit einem Schichtaufbau. Hierfür wird zunächst ein Zuschnitt aus Fasern, insbesondere ein CFK-Zuschnitt, erstellt. Dieser wird auf einem bandförmigen Trägermedium positioniert und vorfixiert. Das Material des Trägermediums bildet später zumindest teilweise die Matrix des FVK. Der Faserzuschnitt bildet die Faserverstärkung für den FVK. Durch das Positionieren und Vorfixieren des Faserzuschnitts wird ein FVK-Halbzeug gebildet. Nachfolgend wird das bandförmige Trägermedium kurz als „Trägerband“ bezeichnet. According to the common concept, a partially or fully automated production of components made of fiber-reinforced plastics takes place with a layer structure. For this purpose, first of all a blank made of fibers, in particular a CFRP blank, is produced. This is positioned on a band-shaped carrier medium and pre-fixed. The material of the carrier medium later at least partially forms the matrix of the FRP. The fiber blank forms the fiber reinforcement for the FRP. By positioning and prefixing the fiber blank a FRP semi-finished product is formed. Hereinafter, the band-shaped carrier medium will be referred to as "carrier band" for short.
Das FVK-Halbzeug wird in einen Fixierrahmen eingespannt. Das FVK-Halbzeug wird ferner mit dem Faserzuschnitt unter Abstand vor einem Applikationsbereich an einer Legeform positioniert. The FRP semi-finished product is clamped in a fixing frame. The FRP semi-finished product is further positioned with the fiber blank at a distance from an application area on a laying form.
Mit einem Anlegewerkzeug, das bevorzugt durch einen Industrieroboter bewegt wird, wird der Verbund aus Faserzuschnitt und Trägerband auf den Applikationsbereich gedrückt. Dabei kann der umgebende Bereich des Trägerbands elastisch gedehnt werden. Der angelegte Bereich /Verbund bildet eine FVK-Lage für den Schichtenaufbau eines Bauteils. With a placement tool, which is preferably moved by an industrial robot, the composite of fiber blank and carrier tape is pressed onto the application area. In this case, the surrounding area of the carrier tape can be elastically stretched. The applied area / composite forms a FVK layer for the layer structure of a component.
Die mindestens eine angelegte FVK-Lage wird (teil-)konsolidiert und mit etwaig darunter befindlichen FVK-Lagen fest (vollflächig) verbunden. Die FVK-Lage wird ferner beim Anlegen an den Applikationsbereich dreidimensional geformt und ggf. gepresst. The at least one created FVK layer is (partially) consolidated and firmly connected with any FVK layers underneath (full area). The FVK layer is further formed three-dimensionally and optionally pressed when applied to the application area.
Der gedehnte Teil des Trägerbands kann beim Anlegen der FVK-Lage oder beim Konsolidieren abgetrennt, entfernt und wiederverwendet oder recycelt werden. The stretched portion of the carrier tape can be separated, removed, and reused or recycled when the FRP layer is created or consolidated.
In den Schichtenaufbau können Einlage-Bauteile integriert werden. Hierzu können eine oder mehrere FVK-Lagen Binnen-Ausnehmungen (Ausschnitte) aufweisen, durch die innerhalb des Schichtenaufbaus Raum für das Einlegeteil geschaffen wird. Das Mehrkomponenten-Bauteil kann an einer Einlegeform vollständig schichtgeformt und konsolidiert werden. Es kann alternativ einer nachfolgenden Endkonsolidierung und/oder Endformung zugeführt werden. Insertion components can be integrated into the layer structure. For this purpose, one or more FRP layers may have internal recesses (cutouts), by means of which space is created for the insert part within the layer structure. The multi-component component can be completely layered and consolidated on an insert mold. It may alternatively be supplied to a subsequent final consolidation and / or final molding.
Zumindest die folgenden Gegenstände können eigenständige schutzbegründende Bedeutung haben:
ein Verfahren zur Bildung eines FVK Halbzeugs für die nachfolgende Herstellung eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff;
ein Verfahren zur Herstellung eines FVK-Bauteils aus Kunststoff unter Verwendung eines FVK-Halbzeugs;
eine Fügestation zur Bildung eines FVK-Halbzeugs;
eine Schichtformstation zur Bildung eines Schichtenaufbaus für ein FVK-Bauteil aus einer oder mehreren FVK-Lagen;
eine Zuschnittstation zur Fertigung und Bereitstellung von Faserzuschnitten für die Herstellung von FVK-Halbzeugen und/oder FVK-Bauteilen;
eine Handhabungseinrichtung zum Aufnehmen, Transportieren und Ablegen eines Faserzuschnitts;
eine Produktionsanlage zur Herstellung von FVK-Bauteilen;
ein FVK-Bauteil, das nach einem der genannten Verfahren hergestellt ist;
ein FVK-Halbzeug, das nach einem der oben genannten Verfahren hergestellt ist. At least the following items may have independent protective meaning:
a process for forming a FRP semifinished product for the subsequent production of a fiber-reinforced plastic component;
a method for producing a FRP component made of plastic using a FRP semi-finished product;
a joining station for forming a semi-finished FRP;
a layer forming station for forming a layer structure for a FRP component from one or more FRP layers;
a cutting station for the production and supply of fiber blanks for the production of FRP semi-finished products and / or FRP components;
a handling device for receiving, transporting and depositing a fiber blank;
a production facility for the production of FRP components;
an FRP component manufactured according to one of said methods;
a semi-finished FRP manufactured by one of the above methods.
In den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungsteilen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben. In the subclaims and the following description parts further advantageous embodiments of the invention are given.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen: The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. Show it:
1 und 2: eine Produktionsanlage zur Herstellung von FVK-Bauteilen in zwei Ansichten; 1 and 2 : a production plant for the production of FRP components in two views;
3 und 4: Eine Vorlagefläche an einem Fördertisch, über der ein FVK-Halbzeug durch Ablegen und Vorfixieren eines Faserzuschnitts auf einem Zusatzmedium gebildet wird; 3 and 4 : An original surface on a conveyor table, over which a FRP semi-finished product is formed by depositing and prefixing a fiber blank on an additional medium;
5 bis 8: Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Schichtformen von FVK-Lagen zu einem Bauteil; 5 to 8th : Sectional views for explaining a method and an apparatus for the layer forming of FRP layers to a component;
9: ein Beispiel für einen Schichtenaufbau zur Bildung eines Mehrkomponenten-Bauteils; 9 : an example of a layer structure for forming a multi-component component;
10 und 11: eine bevorzugte Ausführungsform eines Handhabungswerkzeugs zum Aufnehmen, Transportieren und positionsgenauen Ablegen von Faserzuschnitten; 10 and 11 a preferred embodiment of a handling tool for picking up, transporting and positionally exact laying of fiber blanks;
12: eine Draufsicht auf einen Faserzuschnitt mit einer Binnen-Ausnehmung, der auf einem Trägerband abgelegt ist; 12 a top view of a fiber blank with an internal recess, which is deposited on a carrier tape;
13: eine Funktionsskizze, zur Erläuterung eines Verfahrens für die kombinierte Ablage eines Faserzuschnitts und Entfernung eines Teils des Trägerbands. 13 FIG. 2 is a functional diagram for explaining a method for the combined deposition of a fiber blank and removal of a part of the carrier tape.
1 und 2 zeigen Schrägbildansichten einer Produktionsanlage (1), mit der das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sowie die im weiteren erwähnten Teilverfahren zum Zuschneiden und Bereitstellen von Faserzuschnitten (22), zum Vorbereiten eines Trägerbands (15), zur Ablage eines Faserzuschnitts (22), zur Bildung eines FVK-Halbzeugs (17) sowie zum Schichtformen an einer Legeform (305) ausgeführt werden können. 1 and 2 show oblique picture views of a production plant ( 1 ), with which the manufacturing method according to the present disclosure as well as the below-mentioned sub-method for cutting and providing fiber blanks ( 22 ), to prepare a carrier tape ( 15 ), for storing a fiber blank ( 22 ), to form a semi-finished FRP ( 17 ) as well as for layering on a laying form ( 305 ) can be performed.
Die Vorrichtungsteile und die ausgeführten Verfahren innerhalb der Produktionsanlage (1) können in die Halbzeugbildung (10) sowie die Bauteilbildung (30) unterteilt werden. Die Halbzeugbildung (10) betrifft die Erzeugung und Bereitstellung von Faserzuschnitten (22), das Vorbereiten, Auslegen sowie ggf. Fördern eines Trägerbands (15), das Ablegen und Vorfixieren von mindestens einem Faserzuschnitt (22) auf dem Trägerband (15) sowie ggfs. eine Kontrolle und/oder Positionserfassung der hergestellten Halbzeuge (17) und/oder Zuschnitte (22). The device parts and the processes carried out within the production plant ( 1 ) can be used in semifinished products ( 10 ) as well as the component formation ( 30 ). Semifinishing ( 10 ) relates to the production and provision of fiber blanks ( 22 ), the preparation, laying out and possibly conveying a carrier tape ( 15 ), the depositing and prefixing of at least one fiber blank ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ) and, if necessary, a control and / or position detection of the semi-finished products ( 17 ) and / or blanks ( 22 ).
Der Bereich der Bauteilbildung (30) betrifft das Einspannen eines FVK-Halbzeugs (17) in einem Fixierrahmen (301), das Positionieren vor einem Applikationsbereich (310), das Schichtformen sowie ggf. das Integrieren von Einlage-Bauteilen (46). The field of component formation ( 30 ) concerns the clamping of a semi-finished FRP 17 ) in a fixing frame ( 301 ), positioning in front of an application area ( 310 ), the layer forming and possibly the integration of insert components ( 46 ).
Nachfolgend werden zunächst der Bereich der Halbzeugbildung (10) und anschließend der Bereich der Bauteilbildung (30) anhand von bevorzugten Verfahrens- und Vorrichtungsausbildungen erläutert. Diese Form der Darstellung dient rein dem Verständnis und bedeutet keinerlei Beschränkung in Bezug auf die Zuordnung und Abfolge von Verfahrensschritten oder Vorrichtungsteilen für die Herstellung von FVK-Bauteilen haben. In the following, the field of semifinished product formation ( 10 ) and then the area of component formation ( 30 ) with reference to preferred process and device designs. This form of illustration is purely for the purpose of understanding and does not imply any limitation with regard to the assignment and sequence of process steps or device parts for the production of FRP components.
Die Produktionsanlage (1) gemäß 1 und 2 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Sie weist eine Zuschnittstation (100) auf. Diese dient zur Erzeugung und Bereitstellung von Faserzuschnitten (22) für die Herstellung von FVK-Bauteilen (50). Die Zuschnittstation (100) umfasst eine Schneidvorrichtung (3), durch die Faserzuschnitte (22) mit vorbestimmten Formen aus einem Faserrohmaterial ausgeschnitten werden können. Das Faserrohmaterial kann in beliebiger Weise vorliegen. Es besteht bevorzugt aus CFK-Gewebematten, die beispielsweise in einem Speicher, hier einem Rollenspeicher (2), vorgehalten und über eine Abzugsvorrichtung voll automatisiert zur Schneidevorrichtung (3) zugeführt werden. Die erstellten Faserzuschnitte (22) können im Bereich einer Zuschnittbereitstellung (101) ausgelegt und durch eine Handhabungseinrichtung (103, 104) aufgenommen, transportiert und an geeigneter Stelle wieder abgelegt werden. The production plant ( 1 ) according to 1 and 2 represents a preferred embodiment. It has a cutting station ( 100 ) on. This serves for the production and supply of fiber blanks ( 22 ) for the production of FRP components ( 50 ). The cutting station ( 100 ) comprises a cutting device ( 3 ), through the fiber blanks ( 22 ) can be cut with predetermined shapes from a raw fiber material. The fiber raw material can be present in any desired manner. It preferably consists of CFRP fabric mats, for example, in a memory, here a roll memory ( 2 ), and fully automated via a trigger device to the cutting device ( 3 ). The created fiber blanks ( 22 ) can be used in the area of a cutting preparation ( 101 ) and by a handling device ( 103 . 104 ), transported and stored again at a suitable location.
Die Schneidvorrichtung (3) kann beispielsweise durch einen automatisierten Cutter mit einem mehrdimensional beweglichen Werkzeughalter gebildet sein. In den Werkzeughalter können verschiedene Werkzeuge einsetzbar sein, beispielsweise Rollmesser, ein Stanzmesser oder ein Schneidmesser. Die Schneidvorrichtung (3) erstellt bevorzugt zweidimensionale Ausschnitte aus dem Faserrohmaterial. In der Schneidvorrichtung (3) können zusätzlich Stifte aufgenommen werden, bspw. um Markierungen anzubringen. Die Schneidvorrichtung (3) kann entsprechend auch ein Plotter sein. Eine weiter unten erläuterte Schneidvorrichtung (5) zur Vorbereitung eines Trägerbands (15) kann dieselbe Ausbildung haben. Ggfs. kann eine Schneidvorrichtung (3, 5) für die gemeinsame Erstellung von Faserzuschnitten (22) und die Vorbereitung eines Trägerbands (15) vorgesehen sein. The cutting device ( 3 ) can be formed for example by an automated cutter with a multi-dimensionally movable tool holder. In the tool holder, various tools can be used, for example, rotary knife, a punching knife or a cutting blade. The cutting device ( 3 ) preferably creates two-dimensional cutouts from the fiber raw material. In the cutting device ( 3 In addition, pins can be added, for example. To attach markers. The cutting device ( 3 ) can also be a plotter accordingly. A cutting device explained below ( 5 ) for preparing a carrier tape ( 15 ) can have the same education. If necessary. can a cutting device ( 3 . 5 ) for the joint production of fiber blanks ( 22 ) and the preparation of a carrier tape ( 15 ) be provided.
Die Handhabungseinrichtung wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch einen Manipulator (103), insbesondere einen Industrieroboter, gebildet, der ein Handhabungs- oder Greifwerkzeug (104) trägt. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Handhabungswerkzeugs (104) ist in den 10, 11 und 13 dargestellt. Diese wird weiter unten beschrieben. The handling device is in accordance with a preferred embodiment by a manipulator ( 103 ), in particular an industrial robot, which is a handling or gripping tool ( 104 ) wearing. A preferred embodiment of a handling tool ( 104 ) is in the 10 . 11 and 13 shown. This will be described below.
Die Zuschnittstation (100) kann eine Material-Sonderzufuhr (102) aufweisen, an der beispielsweise Zuschnitte aus anderen Materialien oder Sonder-Zuschnittformen dem Produktionsprozess zuführbar sind, welche durch die Schneidvorrichtung (3) nicht hergestellt werden können. The cutting station ( 100 ), a special material feeder ( 102 ), to which, for example, blanks of other materials or special blank shapes can be fed to the production process, which are produced by the cutting device ( 3 ) can not be produced.
Die Zuschnittstation (100) umfasst bevorzugt eine Kontrollvorrichtung (105), die beliebig ausgebildet sein kann. Eine Kontrollvorrichtung (105) ist in 2 beispielsweise als Kamera dargestellt, welche einen oder mehrere bereitgestellte Faserzuschnitte (22) bildlich aufnimmt. Eine weitere Kontrollvorrichtung mit entsprechender Bauart kann an der Material-Sonderzufuhr (102) und/oder an der Zuschnittbereitstellung (101) sowie an jeder anderen geeigneten Stelle im Produktionsablauf angeordnet sein. Eine Kontrollvorrichtung (105) wird bevorzugt jeweils dazu eingesetzt, eine Ist-Position eines Faserzuschnitten (22) an einer Bereitstellung (101, 102), eine Ist-Positionen einer Ablagezone (20) auf einem Trägerband (15), eine Ist-Position von einer oder mehreren Lagemarkierungen (18), eine Ist-Position eines FVK-Halbzeugs vor einem Applikationsbereich (310) sowie deren eventuelle Abweichungen untereinander oder gegenüber Soll-Positionen festzustellen. The cutting station ( 100 ) preferably comprises a control device ( 105 ), which can be configured arbitrarily. A control device ( 105 ) is in 2 For example, shown as a camera, which one or more provided fiber blanks ( 22 ). Another control device of the corresponding type can be attached to the special material feeder ( 102 ) and / or at the cutting preparation ( 101 ) and at any other suitable location in the production process. A control device ( 105 ) is preferably used in each case, an actual position of a fiber blanks ( 22 ) at a deployment ( 101 . 102 ), an actual position of a storage zone ( 20 ) on a carrier tape ( 15 ), an actual position of one or more position marks ( 18 ), an actual position of a semi-finished FRP in front of an application area ( 310 ) such as determine their possible differences with each other or with reference to desired positions.
Durch die Kontrollvorrichtung (105) kann ferner die Form sowie die ggfs. die Qualität / Fehlerfreiheit eines Faserzuschnitts (22) überwacht werden. Eine erfasste Ist-Position eines Faserzuschnitts (22) (Bereitstellungsposition) kann zur Steuerung der Handhabungsvorrichtung (103, 104) genutzt werden, insbesondere zur Steuerung der Auswahl einer Ansaugflächenform / Durchlasszone (116) sowie der Bewegung und Positionierung eines Handhabungswerkzeugs (104) bei der Aufnahme und Ablage. By the control device ( 105 ), the shape and, if necessary, the quality / accuracy of a fiber blank ( 22 ) be monitored. A recorded actual position of a fiber blank ( 22 ) (Provision position) can be used to control the handling device ( 103 . 104 ), in particular for controlling the selection of an intake surface shape / passage zone ( 116 ) and the movement and positioning of a handling tool ( 104 ) when recording and filing.
Die Produktionsanlage (1) gemäß 1 und 2 umfasst eine Fügestation (200) für die Bildung eines FVK-Halbzeugs (17). Bei dem in den 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Fügestation (200) einen Fördertisch (201) zur Bildung einer Auslagefläche, auf der ein Trägerband (15) vorgelegt bzw. ausgelegt wird. Der Fördertisch (201) kann weiterhin eine Bewegung des Trägerbands (15) erzeugen und/oder führen. Alternativ kann eine Auslagefläche auf beliebige andere Weise gebildet sein. The production plant ( 1 ) according to 1 and 2 includes a joining station ( 200 ) for the formation of a semi-finished FRP ( 17 ). In the in the 1 and 2 illustrated preferred embodiment includes the joining station ( 200 ) a conveyor table ( 201 ) for forming a display surface on which a carrier tape ( 15 ) is submitted or interpreted. The conveyor table ( 201 ) can continue movement of the carrier tape ( 15 ) create and / or lead. Alternatively, a display surface may be formed in any other way.
Die Fügestation (200) kann mit der Handhabungseinrichtung (103, 104) in der Zuschnittstation (100) zusammenwirken und/oder über eine eigene Handhabungsvorrichtung verfügen, um einen oder mehrere Faserzuschnitte (22) auf dem vorgelegten Trägerband (15) abzulegen. The joining station ( 200 ) can be used with the handling device ( 103 . 104 ) in the cutting station ( 100 ) and / or have their own handling device to make one or more fiber blanks ( 22 ) on the supplied carrier tape ( 15 ).
Die Fügestation (200) umfasst ferner ein Vorfixierwerkzeug (204). Durch das Vorfixierwerkzeug (204) werden ein oder mehrere Vorfixierstellen (21) erzeugt, an denen ein Faserzuschnitt (22) mit dem Trägerband (15) haftend verbunden wird. Das Vorfixierwerkzeug (204) kann in beliebig geeigneter Weise ausgeführt sein, beispielsweise als Heizeinrichtung oder als Vorrichtung zur Aufbringung eines Zusatz-Fixierstoffes, insbesondere eines Sprühklebers. Unten werden verschiedene bevorzugte Ausbildungen und Anordnungen für ein Vorfixierwerkzeug (204) angegeben. The joining station ( 200 ) further comprises a prefixing tool ( 204 ). Through the prefixing tool ( 204 ) one or more prefixing points ( 21 ), at which a fiber blank ( 22 ) with the carrier tape ( 15 ) is adhesively connected. The prefixing tool ( 204 ) may be designed in any suitable manner, for example as a heater or as a device for applying an additional fixing substance, in particular a spray adhesive. Below are various preferred embodiments and arrangements for a prefixing tool ( 204 ).
3 und 4 zeigen Schrägansichten auf einen Fördertisch (201) mit einer Auslagefläche, auf der ein Trägerband (15) ausgebreitet ist. Das Trägerband (15) besteht aus einem Material, welches nach der späteren Verarbeitung die Matrix des faserverstärkten Kunststoffs bildet. Dies kann insbesondere ein Thermoplast sein. 3 and 4 show oblique views of a conveyor table ( 201 ) with a display surface on which a carrier tape ( 15 ) is spread. The carrier tape ( 15 ) consists of a material which forms the matrix of the fiber-reinforced plastic after the later processing. This may in particular be a thermoplastic.
Auf dem Trägerband (15) können eine oder mehrere Lagemarkierungen (18) angeordnet sein. Diese Lagemarkierungen (18) können beispielsweise auf dem Rohmaterial vorgedruckt und bei einem gleichbleibenden Abstand wiederkehrend angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können Lagemarkierungen (18) durch eine Schneidvorrichtung (5) bzw. einen Plotter angebracht werden, der dem Fördertisch (201) vorgelagert ist. Eine solche Schneidvorrichtung (5) ist bevorzugt in der weiter oben dargestellten Form ausgebildet und Teil der Fügestation (200). On the carrier tape ( 15 ) one or more position markings ( 18 ) can be arranged. These position markings ( 18 ) may, for example, be preprinted on the raw material and arranged recurrently at a constant spacing. Alternatively or additionally, position markings ( 18 ) by a cutting device ( 5 ) or a plotter attached to the conveyor table ( 201 ) is upstream. Such a cutting device ( 5 ) is preferably formed in the form shown above and part of the joining station ( 200 ).
Die Lagemarkierungen (18) dienen zur Referenzierung bei der Erzeugung von Ausschnitten, Materialschwächungen oder Aufdrucken an dem Trägerband (15) sowie bei einer Positionierung und/oder Ablage von einem oder mehreren Faserzuschnitten (22) auf dem Trägerband (15). Die Lagemarkierungen können ferner bei der Positionierung eines FVK-Halbzeugs (17) vor einem Applikationsbereich (310) verwendet werden. Entsprechend weist die Fügestation (200) bevorzugt eine oder mehrere Kontrollvorrichtungen (203) auf, bevorzugt in Form einer Kamera. Ausbildung und Verwendung der Kontrollvorrichtung (203) können zu der oben beschriebenen Kontrollvorrichtung (105) identisch sein. The location marks ( 18 ) are used for referencing in the production of cutouts, material weakenings or imprints on the carrier tape ( 15 ) and in positioning and / or depositing one or more fiber blanks ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ). The position markings can also be used in the positioning of an FRP semi-finished product ( 17 ) in front of an application area ( 310 ) be used. Accordingly, the joining station ( 200 ) preferably one or more control devices ( 203 ), preferably in the form of a camera. Training and use of the control device ( 203 ) may be added to the above-described control device ( 105 ) be identical.
Nachfolgend werden eine bevorzugte Ausbildung eines Trägerbands (15), ein Verfahren zur Ablage eines Faserzuschnitts (22) sowie zur Vorkonsolidierung sowie hierfür geeignete Vorrichtungen erläutert. Hereinafter, a preferred embodiment of a carrier tape ( 15 ), a method for depositing a fiber blank ( 22 ) as well as for preconsolidation and devices suitable for this purpose.
In der Darstellung von 3 ist auf dem Trägerband (15) beispielhaft eine Ablagezone (20) markiert. Die Ablagezone kann als reine Soll-Position in einer Steuerung hinterlegt und/oder auf das Trägerband (15) aufgedruckt sein. Das Aufdrucken kann beispielsweise durch die vorgenannte Schneidvorrichtung (5) erfolgen. In the presentation of 3 is on the carrier tape ( 15 ) exemplifies a storage zone ( 20 ). The storage zone can be stored as a pure desired position in a controller and / or on the carrier tape ( 15 ). The printing may, for example, by the aforementioned cutting device ( 5 ) respectively.
An dem Außenrand der Ablagezone (20) kann bevorzugt eine Materialschwächung zur Bildung einer Soll-Trennstelle erzeugt werden. Eine solche Materialschwächung kann insbesondere eine Perforation (19) sein. Sie kann ebenfalls durch die vorerwähnte Schneidvorrichtung (5) in das Trägerband (15) eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können hierfür eine separate Perforationsvorrichtung und/oder ein durch einen Manipulator (202) geführtes Schneidwerkzeug vorgesehen sein. At the outer edge of the storage zone ( 20 ), a material weakening may preferably be generated to form a desired separation point. Such material weakening may in particular be a perforation ( 19 ) be. It can also by the above-mentioned cutting device ( 5 ) in the carrier tape ( 15 ) are introduced. Alternatively or additionally, for this purpose, a separate perforation device and / or a by a manipulator ( 202 ) guided cutting tool may be provided.
In der Darstellung von 3 sind beispielhaft vier Vorfixierstellen (21) gekennzeichnet, an denen nach der Ablage eines Faserzuschnitts (22) eine Verbindung zwischen Trägerband (15) und Faserzuschnitt (22) zu erzeugen ist. Diese Vorfixierstellen sind (21) linear auf einer Achse und in Querrichtung etwa mittig auf der Ablagezone (20) / dem Faserzuschnitt (22) angeordnet. Eine solche Anordnung ist eine bevorzugte Ausführung und bewirkt nach der Vorfixierung eine gute Verformbarkeit des FVK-Halbzeugs quer zur Vorfixierachse und eine erhöhte Zugfestigkeit in der Vorfixierachse. Sie eignet sich für das Schichtformen von quer zur Vorfixierachse gekrümmten Teilen. In the presentation of 3 are exemplary four Vorfixierstellen ( 21 ), in which after the filing of a fiber blank ( 22 ) a connection between carrier tape ( 15 ) and fiber cutting ( 22 ). These prefixing sites are ( 21 ) linearly on an axis and in the transverse direction approximately in the middle of the storage zone ( 20 ) / the fiber blank ( 22 ) arranged. Such an arrangement is a preferred embodiment and causes after prefixing a good deformability of the FRP semi-finished product transverse to Vorfixierachse and increased tensile strength in the Vorfixierachse. It is suitable for that Layer shapes of curved transversely to Vorfixierachse parts.
Anzahl, Größe und Lage der Vorfixierstellen (21) können hierzu abweichend in beliebigen anderen Formen gewählt werden und insbesondere von der späteren Lagen-Formung des FVK-Halbzeugs (17) abhängen. Durch in Randnähe der Ablagezone (20) erzeugte Vorfixierstellen (21) kann beispielsweise erreicht werden, dass die Faserschicht (22) und der belegte Bereich (20) des Trägerbands (15) untereinander eine festgelegte Relativposition beibehalten, wobei insbesondere ein inhomogenes Dehnen der Trägerbandschicht und/oder ein Verschieben oder Verscheren der Fasern beim späteren Schichtformen vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Anzahl, Größe und Lage der Vorfixierstellen (21) ein Verformungsverhalten einer FVK-Lage während dem Schichtformen gezielt vorgegeben werden. Hierzu können beispielsweise bestimmte Flächenanteile der FVK-Lage durchgehend vorfixiert werden, während andere Bereich nur punktuell verbunden werden. Number, size and location of prefixing points ( 21 ) can be chosen deviating in any other forms and in particular by the subsequent layer-forming of the FRP semi-finished product ( 17 ) depend. By near the edge of the storage zone ( 20 ) Vorfixierstellen generated ( 21 ) can be achieved, for example, that the fiber layer ( 22 ) and the occupied area ( 20 ) of the carrier tape ( 15 ) maintain a fixed relative position with each other, wherein in particular an inhomogeneous stretching of the carrier tape layer and / or a displacement or shearing of the fibers during later layering is avoided. Alternatively or additionally, by the number, size and position of Vorfixierstellen ( 21 ) A deformation behavior of a FVK layer during the layer forming can be specified. For this purpose, for example, certain surface portions of the FVK layer can be prefixed throughout, while other areas are only selectively connected.
Das Vorfixierwerkzeug (204) zur Erzeugung der einen oder mehreren Vorfixierstellen (21) kann beliebig ausgebildet sein. Es kann beispielsweise in Form einer in den Fördertisch (201) integrierten Heizvorrichtung ausgebildet sein. Als Beispiel hierfür ist in 3 ein Heizraster (204) dargestellt, das in der Auslagefläche eingebettet und somit unterhalb des Trägerbands (15) angeordnet ist. Eine Querschnittdarstellung hierzu findet sich in 13. The prefixing tool ( 204 ) for producing the one or more prefixing points ( 21 ) can be configured arbitrarily. It may, for example, be in the form of an in the conveyor table ( 201 ) integrated heating device may be formed. As an example, in 3 a heating grid ( 204 ) embedded in the display surface and thus below the carrier tape ( 15 ) is arranged. A cross-sectional view can be found in 13 ,
Alternativ oder zusätzlich kann ein Vorfixierwerkzeug (204) als separates Werkzeug ausgebildet sein, insbesondere als ein von einem Manipulator (202) führbares Heizwerkzeug. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Vorfixierwerkzeug (204) in ein Handhabungswerkzeug (104) integriert sein, mit dem ein oder mehrere Faserzuschnitte (22) auf dem Trägerband (15) positioniert und abgelegt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Heizdraht oder ein Heizraster in das Deckband (115) oder die Ansaugfläche (114) des weiter unten erläuterten und in 10 und 11 dargestellten Handhabungswerkzeugs (104) integriert sein. Alternatively or additionally, a prefixing tool ( 204 ) as a separate tool, in particular as one of a manipulator ( 202 ) feasible heating tool. According to a further preferred embodiment, a prefixing tool ( 204 ) into a handling tool ( 104 ), with which one or more fiber blanks ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ) are positioned and stored. For this example, a heating wire or a heating grid in the shroud ( 115 ) or the suction surface ( 114 ) of the explained below and in 10 and 11 illustrated handling tool ( 104 ) be integrated.
Das Vorfixieren des Faserzuschnitts (22) auf dem Trägerband (15) kann bevorzugt durch lokales Aufschmelzen des Trägerbandes (15) erfolgen. Gleichzeitig oder nachfolgend kann ein Anpressen des Faserzuschnitts (22) an das Trägerband (15) erfolgen. Das Anpressen kann über die vorgenannte Handhabungseinrichtung (104) bei der Ablage oder durch ein separates Werkzeug ausgeführt werden. The prefixing of the fiber blank ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ) can preferably by local melting of the carrier tape ( 15 ) respectively. At the same time or subsequently, a pressing of the fiber blank ( 22 ) to the carrier tape ( 15 ) respectively. The pressing can be done via the aforementioned handling device ( 104 ) can be performed on the shelf or by a separate tool.
Zur Erzeugung einer oder mehrerer Vorfixierstellen (21) wird das Vorfixierwerkzeug (204) aktiviert. Wenn ein Handhabungswerkzeug (104) mit einer Saugvorrichtung (113) für das Transportieren und Ablegen eines Materialzuschnitts (22) verwendet wird, so kann deren Förderrichtung bei oder nach der Vorfixierung umgeschaltet werden, um einen bereits abgelegten und vorfixierten Materialzuschnitt (22) anzublasen und somit zu kühlen. Ein solcher Kühlvorgang ist beispielhaft in Figur (13) dargestellt. Alternativ kann ein anderes Werkzeug zur Kühlung verwendet werden. Ein aktives Kühlen einer Vorfixierstelle (21) kann zu einer Verkürzung der Taktzeiten beitragen. For producing one or more prefixing points ( 21 ), the prefixing tool ( 204 ) is activated. If a handling tool ( 104 ) with a suction device ( 113 ) for transporting and depositing a material blank ( 22 ) is used, the conveying direction can be switched during or after the prefixing to a previously stored and prefixed material blank ( 22 ) and thus to cool. Such a cooling process is shown by way of example in FIG. 13 ). Alternatively, another tool can be used for cooling. An active cooling of a prefixing point ( 21 ) can contribute to a shortening of cycle times.
Die Produktionsanlage (1) gemäß 1 und 2 umfasst ferner eine Schichtformstation (300) zur Bildung eines Schichtenaufbaus (60) für ein FVK-Bauteil (50) aus einer oder mehreren FVK-Lagen (54, 55, 56). Die Schichtformstation (300) umfasst eine Legeform (305), an oder in der die Bildung des Schichtenaufbaus (60) durchführbar ist. Alternativ kann ein direkt zu beschichtendes Objekt vorliegen, auf das eine oder mehrere FVK-Lagen aufgelegt werden. The production plant ( 1 ) according to 1 and 2 further comprises a layer forming station ( 300 ) to form a layer structure ( 60 ) for a FRP component ( 50 ) from one or more FRP plies ( 54 . 55 . 56 ). The layer forming station ( 300 ) comprises a laying mold ( 305 ), at or in the formation of the layer structure ( 60 ) is feasible. Alternatively, there may be an object to be directly coated, to which one or more FRP layers are applied.
Die Schichtformstation (300) umfasst ferner mindestens einen Fixierrahmen (301) sowie ein Anlegewerkzeug (303). In dem Fixierrahmen (301) wird ein FVK-Halbzeug, insbesondere das durch die Fügestation (200) mit einem Faserzuschnitt (22) belegte und vorfixierte Trägerband (15, 16, 17) eingespannt. Das FVK-Halbzeug (17) kann durch ein Bewegen des Fixierrahmens (301) positioniert werden. Das Anlegewerkzeug (303) ist dazu ausgebildet, den vorpositionierten Faserzuschnitt (22) zu kontaktieren und an einen Applikationsbereich (310) in oder an der Legeform (305) anzulegen. The layer forming station ( 300 ) further comprises at least one fixing frame ( 301 ) as well as a placement tool ( 303 ). In the fixing frame ( 301 ) is a semi-finished FRP, in particular by the joining station ( 200 ) with a fiber blank ( 22 ) occupied and prefixed carrier tape ( 15 . 16 . 17 ) clamped. The FRP semi-finished product ( 17 ) can be achieved by moving the fixing frame ( 301 ). The application tool ( 303 ) is adapted to the prepositioned fiber blank ( 22 ) and to an application area ( 310 ) in or on the laying form ( 305 ).
5 bis 8 zeigen Schnittdarstellungen durch eine Legeform (305) sowie ein Anlegewerkzeug (303) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Anhand der 5 bis 9 wird nachfolgend ein Verfahren zur Schichtformung eines FVK-Bauteils (50) erläutert. Der auf dem Trägerband (15) angeordnete Faserzuschnitt (22) wird mit Abstand vor, d.h. insbesondere mit Abstand über dem Applikationsbereich (310), positioniert. Die Positionierung kann insbesondere anhand der auf dem Trägerband (15) angeordneten Lagemarkierungen (18) erfolgen. Die Schichtformstation kann eine geeignete Kontrollvorrichtung zur Erfassung der Ist-Position des Fixierrahmens (301) und/oder des FVK-Halbzeugs (17) und/oder des Faserzuschnitts (22) aufweisen. 5 to 8th show sectional views through a laying form ( 305 ) as well as a placement tool ( 303 ) according to a preferred embodiment. Based on 5 to 9 a method for layer formation of an FRP component ( 50 ) explained. The on the carrier tape ( 15 ) arranged fiber blank ( 22 ) is at a distance before, ie in particular at a distance above the application area ( 310 ), positioned. The positioning can in particular be based on the on the carrier tape ( 15 ) arranged position markings ( 18 ) respectively. The layer forming station may comprise a suitable control device for detecting the actual position of the fixing frame (FIG. 301 ) and / or the FRP semi-finished product ( 17 ) and / or the fiber blank ( 22 ) exhibit.
Die Positionierung kann durch Bewegung des Trägerbands (15) und/oder des Fixierrahmens (301) und/oder der Legeform (305) erfolgen. Bei geringen Lageabweichungen kann eine ausgleichende Feinpositionierung des Faserzuschnitts (22) während dem Anlegen durch die Bewegung des Anlegewerkzeugs (303) erfolgen. Positioning can be achieved by moving the carrier tape ( 15 ) and / or the fixing frame ( 301 ) and / or the laying form ( 305 ) respectively. In the case of slight positional deviations, a compensating fine positioning of the fiber blank ( 22 ) during application by the movement of the application tool ( 303 ) respectively.
Das Anlegewerkzeug (303) kann in beliebig geeigneter Form ausgebildet sein. Es kann bevorzugt einen starren oder flexiblen Press-Stempel aufweisen, dessen Form mit der Kontur des Applikationsbereichs (310) korrespondiert. Der Applikationsbereich (310) ist beispielsweise ein Teil der Oberfläche (308) der Legeform (305) oder eines Beschichtungsobjekts. Er kann alternativ eine Decklage eines bereits erzeugten Schichtenaufbaus (60) sein. Auf dem Applikationsbereich (310) wird der vorfixierte Verbund von Trägerband (15) und Materialzuschnitt (22) als FVK-Lage (54, 55, 56) aufgebracht. The application tool ( 303 ) may be formed in any suitable form. It may preferably have a rigid or flexible pressing die whose shape coincides with the contour of the application area (FIG. 310 ) corresponds. The application area ( 310 ) is, for example, a part of the surface ( 308 ) of the laying form ( 305 ) or a coating object. Alternatively, it can be a cover layer of an already produced layer structure ( 60 ) be. On the application area ( 310 ) the prefixed composite of carrier tape ( 15 ) and material cutting ( 22 ) as a FVK situation ( 54 . 55 . 56 ) applied.
Das Anlegewerkzeug (303) wird bevorzugt durch einen mehrachsigen Manipulator (302), insbesondere einen Industrieroboter bewegt. Das Trägerband (15) ist bevorzugt an den Außenrändern im Fixierrahmen (301) in gespannter Form aufgenommen. Beim Kontaktieren und Anlegen des Faserzuschnitts (22) wird der Teil (26) des Trägerbands (15), der zwischen dem Faserzuschnitt (22) und der Fixierung liegt, elastisch gedehnt. Die Vorfixierstellen (21) zwischen Materialzuschnitt (22) und Trägerband (15) können bevorzugt so angeordnet sein, dass eine vorbestimmte Dehnung erzeugt wird, insbesondere dass eine unerwünschte Dehnung des Trägerbands (15) im Überlappungsbereich mit dem Faserzuschnitt (22) ausgeschlossen wird. The application tool ( 303 ) is preferred by a multi-axis manipulator ( 302 ), in particular an industrial robot moves. The carrier tape ( 15 ) is preferably at the outer edges in the fixing frame ( 301 ) recorded in a strained form. When contacting and applying the fiber blank ( 22 ) the part ( 26 ) of the carrier tape ( 15 ) between the fiber blank ( 22 ) and the fixation is located, stretched elastically. The prefixing points ( 21 ) between material cutting ( 22 ) and carrier tape ( 15 ) may preferably be arranged so as to produce a predetermined elongation, in particular that an undesired elongation of the carrier band (FIG. 15 ) in the overlapping area with the fiber blank ( 22 ) is excluded.
Alternativ oder zusätzlich können andere Maßnahmen zur Vorgabe der Dehnzonen im Trägerband getroffen werden. Beispielsweise kann an dem Anlegewerkzeug (303) ein Nadelbesatz angeordnet sein, der beim Kontaktieren den Faserzuschnitt (22) und den bedeckten Teil (20) des Trägerbands (15) durchsticht und somit ein gegenseitiges Verrutschen dieser Schichten verhindert. Ferner können die Materialschwächungen im Trägerband (15) die Ausbildung der Dehnzonen beeinflussen / vorgeben. Alternatively or additionally, other measures can be taken to specify the expansion zones in the carrier band. For example, at the application tool ( 303 ) a Nadelbesatz be arranged on contacting the fiber blank ( 22 ) and the covered part ( 20 ) of the carrier tape ( 15 ) pierces and thus prevents mutual slippage of these layers. Furthermore, the material weakenings in the carrier tape ( 15 ) influence / define the formation of the expansion zones.
Durch das Anlegen, insbesondere Anpressen, der FVK-Lage am Applikationsbereich (310) kann eine dreidimensionale Bauteilformung erreicht werden. In den 5 bis 8 ist beispielsweise eine Erhöhung (309) der Einlegeform (305) dargestellt, die mit einer entsprechenden Ausnehmung in der Kontaktfläche des Anlegewerkzeugs (303) korrespondiert. Beim Anlegen passt sich die FVK-Lage an diese Erhöhung (309) an und übernimmt deren Form. By applying, in particular pressing, the FVK position at the application area ( 310 ), a three-dimensional component forming can be achieved. In the 5 to 8th is, for example, an increase ( 309 ) of the insert form ( 305 ) shown with a corresponding recess in the contact surface of the application tool ( 303 ) corresponds. When investing, the FVK situation adjusts to this increase ( 309 ) and takes over their form.
Eine angelegte und somit angeformte FVK-Lage (54, 55, 56) wird konsolidiert. Die Konsolidierung kann für jede FVK-Lage separat oder für zwei oder mehrere FVK-Lagen gemeinsam erfolgen. An applied and thus formed FVK situation ( 54 . 55 . 56 ) is consolidated. The consolidation can be done separately for each FVK location or for two or more FVK locations together.
Die Produktionsanlage (1), insbesondere die Schichtformstation (300) umfasst ein Konsolidierungswerkzeug (304), das beliebig ausgebildet sein kann. Es kann als separates Werkzeug vorliegen und/oder in das Anlegewerkzeug (303) oder eine Einlegeform (305) integriert sein. In 5 ist beispielhaft ein Konsolidierungswerkzeug (304) in Form von Heizelementen (307) dargestellt, die auf oder in der Kontaktfläche des Anlegewerkzeugs (303) angeordnet sind. Eine entsprechende Anordnung eines oder mehrerer Heizelemente (307) ist in der Legeform (305) und/oder in einem separaten Werkzeug möglich. The production plant ( 1 ), in particular the layer forming station ( 300 ) includes a consolidation tool ( 304 ), which can be configured arbitrarily. It can be present as a separate tool and / or in the application tool ( 303 ) or an insert mold ( 305 ) be integrated. In 5 is an example of a consolidation tool ( 304 ) in the form of heating elements ( 307 ) on or in the contact surface of the application tool ( 303 ) are arranged. A corresponding arrangement of one or more heating elements ( 307 ) is in the laying form ( 305 ) and / or in a separate tool possible.
Durch das Konsolidierungswerkzeug (304) wird das Material des Trägerbands (15) plastifiziert, insbesondere aufgeschmolzen. Durch das Plastifizieren wird die Schichttrennung zwischen dem Faserzuschnitt (22) und dem Zusatzmedium / Trägerband (15) aufgehoben und der Verbund zwischen Matrix und Verstärkungsfaser geschaffen. Der plastifizierte Kunststoff kann sich vollflächig mit den Fasern des Materialzuschnitts (22) verbinden und diese in sich einschließen. Through the consolidation tool ( 304 ), the material of the carrier tape ( 15 ) plasticized, in particular melted. By plasticizing, the layer separation between the fiber blank ( 22 ) and the additional medium / carrier tape ( 15 ) and created the bond between matrix and gain fiber. The plasticized plastic can be completely covered with the fibers of the material blank ( 22 ) and include them in themselves.
Beim Konsolidieren, insbesondere beim Aufschmelzen, wird der elastisch vorgespannte Bereich (23) des Trägerbands (15) abgetrennt. Er zieht sich von selbst unter Aufhebung der Dehnung von dem Applikationsbereich (310) zurück. Hierdurch wird erreich, dass nur die für die FVK-Lage erforderliche Menge an Matrixmaterial in das Bauteil (50) eingebracht und keine Randüberschüsse erzeugt werden, was eine besonders saubere Fertigung ermöglicht. During consolidation, especially during melting, the elastically prestressed area ( 23 ) of the carrier tape ( 15 ) separated. It withdraws itself from the application area by releasing the stretch ( 310 ) back. As a result, it is achieved that only the quantity of matrix material required for the FVK layer can be introduced into the component ( 50 ) and no marginal excesses are generated, which allows a particularly clean production.
Ein passgenaues Trennen des umgebenden Bereichs (23) kann durch eine in das Trägerband (15) eingebrachte Materialschwächung, insbesondere die in 3 und 4 dargestellte Randperforation (19) erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein zielgerichtetes Trennschweißen durch das Konsolidierungswerkzeug (304) erfolgen. Ferner kann das Trennen mechanisch unterstützt werden, beispielsweise durch Abziehen des Fixierrahmens (301) von der Legeform (305). An exact separation of the surrounding area ( 23 ) can by a in the carrier tape ( 15 ) introduced material weakening, in particular the in 3 and 4 illustrated edge perforation ( 19 ) can be achieved. Alternatively or additionally, a targeted separation welding by the consolidation tool ( 304 ) respectively. Furthermore, the separation can be mechanically supported, for example by peeling off the fixing frame (FIG. 301 ) of the laying form ( 305 ).
Das elastische Zurückziehen des Trägerbands (15) ist beispielsweise im Übergang von 6 zu 7 dargestellt. The elastic retraction of the carrier tape ( 15 ) is, for example, in the transition from 6 to 7 shown.
8 und 9 zeigen Beispiele für einen Schichtenaufbau (60) eines Mehrkomponenten-Bauteils (50). Ein Mehrkomponenten-Bauteil wird bevorzugt aus mehreren FVK-Lagen (54, 55, 56) sowie gegebenenfalls einer oder mehreren Decklagen (57) aus matrixbildendem Material aufgebaut, zwischen denen ein oder mehrere Einlage-Bauteils (46) integriert werden. 8th and 9 show examples of a layer structure ( 60 ) of a multi-component component ( 50 ). A multi-component component is preferably made of several FRP layers ( 54 . 55 . 56 ) and optionally one or more cover layers ( 57 ) of matrix-forming material, between which one or more insert components ( 46 ) to get integrated.
Nachfolgend wird beispielhaft ein Verfahren zur Bildung der in 9 gezeigten Schichtenfolge erläutert. The following is an example of a method for forming the in 9 illustrated layer sequence explained.
Zunächst werden auf die Oberfläche (308) einer Legeform (305) zwei durchgehende FVK-Lagen (54) aufgelegt. Jede dieser FVK-Lagen (54) besteht aus einer Schicht (52) des matrixbildenden Kunststoffs (Trägerband 15) und einer Schicht (53) aus Verstärkungsfasern (Faserzuschnitt 22). Darüber werden eine oder mehrere FVK-Lagen (55, 56) angeordnet, die jeweils eine Ausnehmung für ein Einlage-Bauelement (46) beinhalten. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel weisen zwei untere FVK-Lagen (55) jeweils einen größeren Ausschnitt auf, in den ein Einlage-Abschnitt (48) einer Befestigungsplatte (46) eingelegt wird. Darüber sind zwei FVK-Lagen (56) mit einer kleineren Ausnehmung dargestellt, welche nach der Einbringung des Einlage-Bauelements (46) aufgebracht werden und dessen Einlageabschnitt (48) überdecken, jedoch Raum für den Durchtritt des Befestigungsflansches (47) lassen. Zu Oberst können eine oder mehrere Abschlusslagen (57) aus reinem Trägermaterial aufgebracht werden. First, on the surface ( 308 ) of a laying form ( 305 ) two continuous FVK Layers ( 54 ) hung up. Each of these FVK locations ( 54 ) consists of one layer ( 52 ) of the matrix-forming plastic (carrier tape 15 ) and a layer ( 53 ) made of reinforcing fibers (fiber blank 22 ). One or more FVK layers ( 55 . 56 ), each having a recess for an insert component ( 46 ). At the in 9 example, two lower FRP layers ( 55 ) each have a larger section in which an insert section ( 48 ) a mounting plate ( 46 ) is inserted. There are two FVK layers ( 56 ) is shown with a smaller recess, which after insertion of the insert component ( 46 ) and its insert section ( 48 ), but space for the passage of the mounting flange ( 47 ) to let. Colonel may have one or more terminations ( 57 ) are applied from pure carrier material.
Der Schichtenaufbau (60) kann in beliebiger Weise für die Bildung von Mehrkomponenten-Bauteilen (50) adaptiert werden. Insbesondere können bei Bedarf an beliebiger Stelle zusätzliche Lagen aus reinem Fasermaterial oder reinem Trägermaterial eingebracht werden. Diese können ggfs. direkt über ein Handhabungswerkzeug (104) an dem Applikationsbereich (310) abgelegt und durch ein Anlegewerkzeug (303) angeformt werden. The layer structure ( 60 ) can be used in any way for the formation of multi-component components ( 50 ) are adapted. In particular, additional layers of pure fiber material or pure carrier material can be introduced at any desired point if required. These can, if necessary, directly via a handling tool ( 104 ) at the application area ( 310 ) and by a placement tool ( 303 ) are formed.
Ein oder mehrere Einlage-Bauelemente (46) können auf beliebige Weise zugeführt werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Schichtformstation (300) eine Zugabestation (400) zum Einlegen von Beifügen von mindestens einem Einlage-Bauelement (46) in dem Schichtenaufbau (60) aufweist. One or more insert components ( 46 ) can be supplied in any way. It is provided in particular that the layer forming station ( 300 ) an addition station ( 400 ) for inserting attachments of at least one insert component ( 46 ) in the layer structure ( 60 ) having.
Bei dem Übereinanderschichten von FVK-Lagen und insbesondere bei einem zwischenzeitlichen mehrfachen (Teil-)Konsolidieren können sich Oberflächenformen des Schichtenaufbaus (60) ergeben, die nicht exakt vorherbestimmbar sind. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass das Anlegewerkzeug (303) einen Press-Stempel (306) mit einer flexiblen Anlagefläche aufweist. Eine solche Anlagefläche kann sich beispielsweise elastisch an die Kontur der Legeform (305) und/oder des Schichtenaufbaus (60) anpassen. Sie kann insbesondere durch ein Presskissen (306) gebildet sein. Ferner kann ein Anlegewerkzeug (303) Ausnehmungen für den Durchtritt von vorragenden Abschnitten (47) eines Einlage-Bauelements (46) aufweisen. In the stacking of FRP layers and in particular in the case of an intermediate multiple (partial) consolidation, surface forms of the layer structure ( 60 ), which are not exactly predictable. It is therefore preferably provided that the application tool ( 303 ) a press-stamp ( 306 ) has a flexible contact surface. Such a contact surface, for example, elastically to the contour of the laying form ( 305 ) and / or the layer structure ( 60 ) to adjust. It can in particular by a press pad ( 306 ) be formed. Furthermore, a placement tool ( 303 ) Recesses for the passage of protruding sections ( 47 ) of an insert component ( 46 ) exhibit.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren zur Bildung einer FVK-Halbzeugs (17) beschrieben, das eine FVK-Lage (55, 56) mit einer Ausnehmung bilden kann. Hereinafter, a preferred method for forming a FRP semifinished product ( 17 ), which is an FVC situation ( 55 . 56 ) can form with a recess.
12 zeigt eine Draufsicht auf einen Faserzuschnitt (22) mit einer Binnen-Ausnehmung (24), der für die Bildung einer FVK-Lage (55, 56) gemäß 9 vorgesehen ist. Damit ein im Bereich der Binnen-Ausnehmung (24) vorliegender Teil des Trägerbands (15) nicht den Durchtritt des Einlage-Bauelements (46) bzw. die saubere Ablage der FVK-Lage (55, 56) behindert, sollte dieser möglichst entfernt werden. Das Entfernen kann grundsätzlich auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine Schneidvorrichtung (5) dazu ausgebildet sein, ausgeschnittene Teile des Trägerbands (15) zu entfernen. Alternativ können solche Ausschnitte durch ein separates Greifwerkzeug entfernt werden. 12 shows a plan view of a fiber blank ( 22 ) with an internal recess ( 24 ), which is responsible for the formation of an FVP situation ( 55 . 56 ) according to 9 is provided. In the area of the internal recess ( 24 ) present part of the carrier tape ( 15 ) not the passage of the insert component ( 46 ) or the clean filing of the FRP situation ( 55 . 56 ), it should be removed as far as possible. The removal can basically be done in any way. For example, a cutting device ( 5 ) are adapted to cut out parts of the carrier tape ( 15 ) to remove. Alternatively, such cutouts can be removed by a separate gripping tool.
Wiederum alternativ kann ein Teil des Trägerbands (15) durch ein Handhabungswerkzeug (104) entfernt werden, was nachfolgend erläutert wird. Again, alternatively, a part of the carrier tape ( 15 ) by a handling tool ( 104 ), which will be explained below.
10 und 11 zeigen ein Handhabungswerkzeug (104) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, durch das das Ablegen eines Faserzuschnitts (22) und parallel das Entfernen eines Flächenteils aus dem Trägerband (15) ausführbar sind. 13 zeigt eine schematische Erläuterungsskizze für diesen kombinierten Vorgang. 10 and 11 show a handling tool ( 104 ) according to a preferred embodiment, by which the laying down of a fiber blank ( 22 ) and in parallel the removal of a surface part of the carrier tape ( 15 ) are executable. 13 shows a schematic explanatory sketch for this combined process.
Das Handhabungswerkzeug (104) ist bevorzugt robotergeführt (bspw. durch den Manipulator 103) und weist eine oder mehrere Saugvorrichtungen (113) auf. Die Saugvorrichtungen (113) sind über eine Unterdruckkammer (110) mit einer Ansaugfläche (114) verbunden. Die Ansaugfläche (114) ist bevorzugt durch eine Rasteranordnung einer Vielzahl von Öffnungen gebildet. An dem Handhabungswerkzeug (104) ist ferner ein Deckband (115) vorgesehen, in das ein oder mehrere Durchlassbereiche (116) eingearbeitet sind. Das Deckband (115) lässt an den ein oder mehreren Durchlassbereichen (116) eine Saugwirkung nach außen zu und überdeckt ansonsten die Öffnungen in der Ansaugfläche (114). The handling tool ( 104 ) is preferably robotically guided (for example by the manipulator 103 ) and has one or more suction devices ( 113 ) on. The suction devices ( 113 ) are via a vacuum chamber ( 110 ) with a suction surface ( 114 ) connected. The suction surface ( 114 ) is preferably formed by a grid arrangement of a plurality of openings. On the handling tool ( 104 ) is also a shroud ( 115 ) into which one or more passbands ( 116 ) are incorporated. The shroud ( 115 ) leaves at the one or more passbands ( 116 ), a suction effect to the outside and otherwise covers the openings in the suction surface ( 114 ).
Die Durchlassbereiche (116) auf dem Deckband (115) sind bevorzugt an die Form von Faserzuschnitten (22) angepasst. Das Deckband (115) kann über einen Bandantrieb (119) vor der Ansaugfläche (114) vorbei bewegt werden, wobei ein oder mehrere Durchlassbereiche (116) mit vorgegebener Lage auf der Ansaugfläche (114) anordenbar sind. Der Bandantrieb (119) kann beispielsweise auf zwei Wickel (117, 118) wirken. The passbands ( 116 ) on the shroud ( 115 ) are preferred to the shape of fiber blanks ( 22 ) customized. The shroud ( 115 ) can be connected via a belt drive ( 119 ) in front of the suction surface ( 114 ), wherein one or more passbands ( 116 ) with predetermined position on the suction surface ( 114 ) can be arranged. The belt drive ( 119 ), for example, on two reels ( 117 . 118 ) Act.
An dem Handhabungswerkzeug (104) können Erfassungsmittel zur Erkennung von einer oder mehreren Lagemarkierungen (18) auf dem Trägerband (15) vorgesehen sein, um eine exakte Positionierung des Handhabungswerkzeugs (104) und somit des Faserzuschnitts (22) über der Ablagezone (20) zu erreichen (vgl. 12). On the handling tool ( 104 ) can detection means for the detection of one or more position marks ( 18 ) on the carrier tape ( 15 ) in order to ensure exact positioning of the handling tool ( 104 ) and thus the fiber blank ( 22 ) above the storage zone ( 20 ) (cf. 12 ).
Die Unterdruckkammer (110) ist bevorzugt in zwei oder mehr Kammerabschnitte (111, 112) unterteilt, denen separate Teile der Saugvorrichtung (113) zugeordnet sind. Die Teile der Saugvorrichtung (113) sind separat ansteuerbar, sodass bestimmte Flächenbereiche auf der Ansaugfläche (114), bzw. innerhalb eines Durchlassbereichs (116), gezielt für die Ausbildung einer Saug- oder Blaswirkung auswählbar sind. The vacuum chamber ( 110 ) is preferably in two or more chamber sections ( 111 . 112 ), which separate parts of the suction device ( 113 ) assigned. The parts of the suction device ( 113 ) are separately controllable, so that certain surface areas on the suction surface ( 114 ), or within a passband ( 116 ), specifically for the formation of a suction or blowing action can be selected.
Bei dem in 13 gezeigten Beispiel ist eine solche Mehrzahl von Kammerabschnitten (111, 112) in der Unterdruckkammer (110) vorgesehen. Das Handhabungswerkzeug (104) steuert beim oder nach dem Ablegen eines Faserzuschnitts (22) auf dem Trägerband (15) eine erste Gruppe von Kammerabschnitten (111) derart an, dass der Faserzuschnitt (22) zum Trägerband (15) hin weggeblasen wird. Hierdurch wird der Faserzuschnitt (22) auf dem Trägerband (15) gegen ein unerwünschtes Wiederablösen gesichert und ggfs. gekühlt. At the in 13 shown example is such a plurality of chamber sections ( 111 . 112 ) in the vacuum chamber ( 110 ) intended. The handling tool ( 104 ) controls during or after laying a fiber blank ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ) a first group of chamber sections ( 111 ) such that the fiber blank ( 22 ) to the carrier tape ( 15 ) is blown away. As a result, the fiber blank ( 22 ) on the carrier tape ( 15 ) secured against unwanted redetachment and, if necessary, cooled.
Ein zweiter Kammerabschnitt (112) oder eine Gruppe von zweiten Kammerabschnitten (112), die über einer Binnen-Ausnehmung (24) angeordnet sind, kann während oder nach der Ablage des Faserzuschnitts (22) zum Ansaugen des Trägerbands (15) gesteuert werden. Hierdurch kann der in der Binnen-Ausnehmung (24) liegende Teil des Trägerbands (15) mit dem Handhabungswerkzeug (104) aufgenommen und entfernt werden. Es ist dabei vorteilhaft, wenn am Rand der Binnen-Ausnehmung (24) eine Materialschwächung, insbesondere eine Binnen-Perforation (25) in das Trägerband (15) eingearbeitet ist, um eine Soll-Rissstelle vorzugeben. Eine solche Materialschwächung kann ebenso wie eine Perforation (19) am Außenrand einer Ablagezone (20) durch die vorerwähnte Schneidvorrichtung (5) oder durch ein separates Schnittwerkzeug eingebracht werden. A second section of the chamber ( 112 ) or a group of second chamber sections ( 112 ) over an internal recess ( 24 ) can, during or after the filing of the fiber blank ( 22 ) for sucking the carrier tape ( 15 ) to be controlled. As a result, in the internal recess ( 24 ) lying part of the carrier tape ( 15 ) with the handling tool ( 104 ) and removed. It is advantageous if at the edge of the internal recess ( 24 ) a material weakening, in particular an internal perforation ( 25 ) in the carrier tape ( 15 ) is incorporated to specify a desired crack location. Such weakening of the material can be as well as a perforation ( 19 ) at the outer edge of a storage zone ( 20 ) by the aforesaid cutting device ( 5 ) or introduced by a separate cutting tool.
Damit die Lagemarkierungen (18) während den verschiedenen Stufen des Herstellungsverfahrens von den unterschiedlichen Einrichtungen gut erkannt werden, sind diese bevorzugt mit genügend Abstand zu der Ablagezone (20) auf dem umgebenden Bereich (23) des Trägerbands (15) angeordnet. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Lagemarkierungen in Abhängigkeit von der Größe und Position einer Ablagezone (20) und/oder der einzubringenden Materialschwächungen auf dem Trägerband (15) erzeugt werden. So that the position marks ( 18 ) are well recognized by the different devices during the various stages of the manufacturing process, they are preferably spaced sufficiently far from the deposition zone (FIG. 20 ) on the surrounding area ( 23 ) of the carrier tape ( 15 ) arranged. It may be provided, in particular, that the position markings are dependent on the size and position of a storage zone (FIG. 20 ) and / or the material weakenings to be introduced on the carrier tape ( 15 ) be generated.
Abwandlungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die zu den einzelnen Vorrichtungs- und Verfahrensaspekten sowie zu den beschriebenen oder dargestellten Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale in beliebiger Weise kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden. Modifications and developments of the invention are possible in various ways. In particular, the features disclosed for the individual device and method aspects as well as for the exemplary embodiments described or illustrated can be combined, replaced, supplemented or omitted in any desired manner.
Die Halbzeugbildung (10) kann für eine andere Art der Bauteilbildung oder zur Speicherung von FVK-Halbzeugen verwendet werden. Die Bauteilbildung (30) kann mit anders gebildeten FVK-Halbzeugen arbeiten. Die Zuschnittstation (100) kann für andere Zwecke eingesetzt werden. Semifinishing ( 10 ) can be used for a different type of component formation or for the storage of FRP semi-finished products. The component formation ( 30 ) can work with differently formed FRP semi-finished products. The cutting station ( 100 ) can be used for other purposes.
Die Produktionsanlage (1), insbesondere die Fügevorrichtung (200), kann bevorzugt eine automatische Trägerbandzufuhr (4) aufweisen. Diese kann dazu ausgebildet sein, ein Trägerband (15) durch alle nachfolgenden Bearbeitungsstellen hindurch bis zu einer Trägermaterialabfuhr (8) zu fördern. Sie kann dabei mit zwischengeschalteten Elementen, insbesondere einem Fördertisch (201), und gegebenenfalls einem Fixierrahmen (301) zusammenwirken. The production plant ( 1 ), in particular the joining device ( 200 ), preferably an automatic carrier tape feed ( 4 ) exhibit. This can be designed to be a carrier tape ( 15 ) through all subsequent processing points through to a carrier material removal ( 8th ) to promote. It can with intermediate elements, in particular a conveyor table ( 201 ), and optionally a fixing frame ( 301 ) interact.
Ein Fixierrahmen (301) kann der Schichtformstation (300) und insbesondere einer Legeform (305) zugeordnet sein. Er kann geöffnet werden, um die Zuförderung eines Trägerbands (15) zu gestatten, und geschlossen werden, um das Trägerband (15), insbesondere ein zugeführtes FVK-Halbzeug (17), einzuspannen. Dabei kann das Trägerband über dem gesamten Verlauf von der Trägerbandzufuhr (4) bis zur Trägermaterialabfuhr (8) als durchgehende Bahn vorliegen. Diese Bahn kann nach dem Durchlaufen der Anlage (1) auf einer Speicherrolle aufgenommen und als sortenreiner Stoff dem Recycling oder einer Wieder-/Weiterverwendung zugeführt werden. A fixing frame ( 301 ), the layer forming station ( 300 ) and in particular a laying form ( 305 ). It can be opened to allow the infeed of a carrier tape ( 15 ) and closed to remove the carrier tape ( 15 ), in particular a fed semi-finished FRP ( 17 ), to clamp. In this case, the carrier tape over the entire course of the carrier tape feed ( 4 ) to the carrier material removal ( 8th ) are present as a continuous web. This lane may, after passing through the facility ( 1 ) are taken up on a storage roll and recycled or reused / reused as a sorted material.
Der Fixierrahmen (301) kann beweglich angeordnet sein, um eine Positionierung eines Faserzuschnitts (22) über einem Applikationsbereich (310) zu gestatten. Es kann alternativ fest angeordnet sein, wobei die Positionierung des Trägerbands (15) bspw. durch Leit-und Fördermittel an dem Fördertisch (201) und der Trägermaterialabfuhr (8) erfolgt. The fixing frame ( 301 ) may be movably arranged to allow positioning of a fiber blank ( 22 ) over an application area ( 310 ). It may alternatively be fixed, with the positioning of the carrier tape ( 15 ), for example, by guiding and conveying means on the conveyor table ( 201 ) and the carrier material removal ( 8th ) he follows.
Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Fixierrahmen (301) der Fügestation (200) zugeordnet sein. Dort können FVK-Halbzeuge (17) unabhängig vom Produktionstakt einer Schichtformstation (300) in einen Fixierrahmen (301) eingebracht und eingespannt werden. Ein solcher Weise vorbestückter Fixierrahmen (301) kann bspw. durch einen Manipulator (302, 404) aufgenommen und zur Schichtformstation (300) transportiert oder zwischengespeichert werden. Es können dabei Fixierrahmen (301) mit unterschiedlichen Größen vorgesehen sein, die ggfs. an verschiedene Formen von Materialzuschnitten (22), Legeformen (305) und/oder Bauteilformen angepasst sind. Ein Fixierrahmen (301) kann in sich starr ausgebildet sein oder Knick- oder Biegestellen aufweisen. Ein FVK-Halbzeug kann in einem Fixierrahmen (301) entsprechend vorgebogen werden. Alternatively or additionally, one or more fixing frames ( 301 ) of the joining station ( 200 ). FVK semi-finished products ( 17 ) independent of the production cycle of a forming station ( 300 ) in a fixing frame ( 301 ) are introduced and clamped. Such pre-assembled fixing frame ( 301 ) can, for example, by a manipulator ( 302 . 404 ) and to the layer forming station ( 300 ) or cached. Fixing frames ( 301 ) may be provided with different sizes which, if necessary, to different forms of material blanks ( 22 ), Laying forms ( 305 ) and / or component shapes are adapted. A fixing frame ( 301 ) may be rigid in itself or have kinks or bending points. An FRP semi-finished product can be placed in a fixing frame ( 301 ) are pre-bent accordingly.
Das Anlegen von FVK-Lagen (54, 55, 56) kann auf einem beliebigen Beschichtungsobjekt erfolgen. Beispielsweise kann ein vorgefertigtes Karosseriebauteil aus Metall mit einer oder mehreren FVK-Lagen ausgestattet werden, beispielsweise um lokale Verstärkungen anzubringen. Es kann dabei vorteilhaft sein, ein solches Beschichtungsobjekt auf eine entsprechend angepasste Legeform (305) aufzulegen. Das Anlegen kann plattes und im Wesentlichen vollflächiges Ablegen auf dem Applikationsbereich (310) erfolgen oder nach und nach, bspw. in einer Wälz- oder Rollbewegung. In selbiger Weise kann das (Teil-)Konsolidieren einer FVK-Lage erfolgen. The creation of FRP layers ( 54 . 55 . 56 ) can be done on any coating object. For example, a prefabricated metal body component with one or more FVK Layers be equipped, for example, to install local reinforcements. It may be advantageous to apply such a coating object to a correspondingly adapted laying form ( 305 ). The application can be flat and substantially full-surface deposition on the application area ( 310 ) or gradually, for example in a rolling or rolling motion. In the same way, the (partial) consolidation of an FRP situation can take place.
Eine Zugabestation (400) kann zusätzliche Vorrichtungen oder Werkzeuge beinhalten. Sie kann insbesondere eine Nebenbestandteilzufuhr (401) aufweisen, über die ein oder mehrere einzubettende Einlage-Bauelemente (46) bereitgestellt werden. Sie kann ferner einen Werkzeugwechsler (403) und gegebenenfalls eine Klebevorrichtung (402) aufweisen, um eine größere Vielfalt von Einlage-Bauelementen (46) zu handhaben oder andere Neben-Bestandteile an dem FVK-Bauteil (50) zu befestigen. An addition station ( 400 ) may include additional devices or tools. In particular, it may contain a minor constituent intake ( 401 ) via which one or more insertable components ( 46 ) to be provided. It can also be a tool changer ( 403 ) and optionally an adhesive device ( 402 ) to accommodate a wider variety of inlay components ( 46 ) or other ancillary components on the FRP component ( 50 ) to fix.
Der Manipulator (404) einer Zugabestation (400) kann beispielsweise dazu genutzt werden, mobile Fixierrahmen (301) über einer Legeform (305) zu platzieren und/oder verschiedene Legeformen (305) in einer Formenbereitstellung (6) abzulegen oder von dort zu holen. The manipulator ( 404 ) of an addition station ( 400 ) can be used, for example, mobile fixing frames ( 301 ) over a laying form ( 305 ) and / or different forms of laying ( 305 ) in a mold delivery ( 6 ) or to pick from there.
In dem in den 1 und 2 dargestelltem Beispiel ist der Manipulator (404) der Zugabestation (400) als Industrieroboter mit einer zusätzlichen Linearachse ausgebildet. Der Manipulator (404) ist ggfs. auch dazu geeignet, formgeschichtete Bauteile (50) aus einer Einlege-Form (305) zu entnehmen und einer eventuell nachgelagerten Endformungs- oder Endkonsolidierungsstation (500) zuzuführen. Eine solche Endformungsstation (500) kann beispielsweise ein Heizwerkzeug und/oder ein Presswerkzeug beinhalten, und ein formgeschichtetes Bauteil (50) unter hohem Druck und bei erneutem Aufschmelzen der Matrix verdichten, um eine blasenfreie Ausbildung der Matrix oder eine sonstige Materialvergütung zu erzeugen. In the in the 1 and 2 example shown is the manipulator ( 404 ) of the addition station ( 400 ) designed as an industrial robot with an additional linear axis. The manipulator ( 404 ) is possibly also suitable, form-layered components ( 50 ) of an insert form ( 305 ) and a possibly downstream final forming or deconsolidation station ( 500 ). Such a final forming station ( 500 ) may include, for example, a heating tool and / or a pressing tool, and a molded component ( 50 ) under high pressure and re-melting the matrix to produce a bubble-free formation of the matrix or other material coating.
Anstelle des beschriebenen Thermokonsolidierens können andere Konsolidierungsverfahren beispielsweise mit Aufbringung von Druck und/oder Beigabe eines Zusatzstoffes genutzt werden. Instead of the thermoconsolidation described, other consolidation methods can be used, for example with application of pressure and / or addition of an additive.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Produktionsanlage für FVK-Bauteile Production plant for FRP components
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22
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Faser-Materialspeicher / Rollenspeicher Fiber material storage / roll storage
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33
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Schneidvorrichtung / Plotter für Fasermaterial Cutting device / plotter for fiber material
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44
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Trägerband Zufuhr Carrier tape feed
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55
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Schneidvorrichtung / Plotter für Trägerband Cutting device / plotter for carrier tape
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66
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Werkzeugmagazin / Formenbereitstellung Tool magazine / mold supply
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88th
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Trägermaterialabfuhr Support material removal
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10 10
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Halbzeugbildung Semi-finished form
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15 15
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Trägerband carrier tape
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16 16
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Vorgeschnittenes Trägerband Pre-cut carrier tape
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17 17
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Bestücktes Trägerband / FVK-Halbzeug Fitted carrier tape / semi-finished FVK
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18 18
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Lagemarkierung location marker
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19 19
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Perforation / Außenperforation Perforation / external perforation
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20 20
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Ablagezone / mit Faserzuschnitt belegter BereichStorage zone / fiber-cut area
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21 21
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Vorfixierstelle / Vorfixierpunkt Vorfixierstelle / Vorfixierpunkt
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22 22
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Faserzuschnitt fiber cutting
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23 23
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Umgebender Bereich / Randbereich Surrounding area / border area
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24 24
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Binnen-Ausnehmung Internal recess
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25 25
-
Binnen-Perforation Internal perforation
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26 26
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Abgetrennter Teil des Trägerbands Separated part of the carrier tape
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30 30
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Bauteilbildung Education component
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46 46
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Integrierter Bestandteil / Einlage-Bauelement Integrated component / insert component
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47 47
-
Befestigungsflansch / durchtretender Abschnitt Mounting flange / passage section
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48 48
-
Einlage-Abschnitt Insert portion
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50 50
-
FVK-Bauteil / Mehrkomponenten-Bauteil FRP component / multi-component component
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52 52
-
matrixbildendes Trägermaterial matrix-forming carrier material
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53 53
-
Faserzuschnitt fiber cutting
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54 54
-
FVK-Lage FRP position
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55 55
-
FVK-Lage mit Ausnehmung für Einlageabschnitt FRP position with recess for insert section
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56 56
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FVF-Lage mit Ausnehmung für Befestigungsflansch FVF position with recess for mounting flange
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57 57
-
Decklage aus matrixbildendem Material Cover layer of matrix-forming material
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60 60
-
Schichtenaufbau layer structure
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100 100
-
Zuschnittstation / Handhabungsstation Cutting station / handling station
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101 101
-
Zuschnittbereitstellung Cutting deployment
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102 102
-
Material-Sonderzufuhr Special material supply
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103 103
-
Manipulator / Industrieroboter Manipulator / industrial robot
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104 104
-
Handhabungs-/Greifwerkzeug Handling / gripping tool
-
105 105
-
Kontrollvorrichtung / Kamera Control device / camera
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110 110
-
Unterdruckkammer Vacuum chamber
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111 111
-
Kammerabschnitt chamber section
-
112 112
-
Kammerabschnitt chamber section
-
113 113
-
Saugvorrichtung suction device
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114 114
-
Ansaugfläche mit Öffnungen Suction surface with openings
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115 115
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Deckband shroud
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116 116
-
Durchlassbereich Passband
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117 117
-
Wickel reel
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118 118
-
Wickel reel
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119 119
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Bandantrieb capstan
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200 200
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Fügestation / Vorfixierstation Joining station / prefixing station
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201 201
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Vorlagefläche / Fördertisch Template surface / conveyor table
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202 202
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Manipulator / Industrieroboter Manipulator / industrial robot
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203 203
-
Kontrollvorrichtung / Kamera Control device / camera
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204 204
-
Vorfixierwerkzeug / Heizvorrichtung / HeizrasterPre-fixing tool / heater / heating grid
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300 300
-
Schichtformstation Layer forming station
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301 301
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Fixierrahmen fixing frame
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302 302
-
Manipulator / Industrieroboter Manipulator / industrial robot
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303 303
-
Anlegewerkzeug Anlegewerkzeug
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304 304
-
Konsolidierungswerkzeug consolidation tool
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305 305
-
Legeform / Einlegeform / Beschichtungsobjekt Laying form / insert form / coating object
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306 306
-
Presskissen / Press-Stempel starr/flexibel Press pad / press stamp rigid / flexible
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307 307
-
Heizelement heating element
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308 308
-
Oberfläche surface
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309 309
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Erhöhung increase
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310 310
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Applikationsbereich application area
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400 400
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Zugabestation adding station
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401 401
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Nebenbestandteilzufuhr Minor component supply
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402 402
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Klebevorrichtung gluer
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403 403
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Werkzeugwechsler tool changer
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404 404
-
Manipulator / Industrieroboter Manipulator / industrial robot
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500 500
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Endformungsstation Endformungsstation
