DE102014101446A1 - Tape laying device and method for building a laminate - Google Patents
Tape laying device and method for building a laminate Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014101446A1 DE102014101446A1 DE102014101446.4A DE102014101446A DE102014101446A1 DE 102014101446 A1 DE102014101446 A1 DE 102014101446A1 DE 102014101446 A DE102014101446 A DE 102014101446A DE 102014101446 A1 DE102014101446 A1 DE 102014101446A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tape
- deposited
- binder
- laying
- matrix materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/0261—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould using ultrasonic or sonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0822—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using IR radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau und Konsolidieren eines Laminats (90) und eine zugehörige Tapelegevorrichtung (1). Die Erfindung für das Verfahren besteht in der Durchführung der nachfolgenden Verfahrensschritte: a) Zuführen von mit Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen versehenem abzulegenden Tape (93) an eine Ablegeeinrichtung (20); b) Ablegen von zugeführtem Tape (93) mittels der Ablegeeinrichtung (20); wobei nebeneinander abgelegtes Tape (93) eine Tapelage (92) einer Tapestruktur (91) definiert; und c) Steuern des Erhalts eines konsolidierten Laminats (90) durch: – ein Heranführen von einer bereits abgelegten Tapestruktur (91) und darauf abzulegendem Tape (93) an eine Anregungseinrichtung (50) und/oder umgekehrt; – ein simultanes Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen (96) der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen (95) von an die Anregungseinrichtung (50) herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur (91) und darauf abzulegendem Tape (93); – ein Ablegen des ausschließlich oberflächlich angeregten Tape (93) auf die bereits abgelegte ausschließlich oberflächlich angeregte Tapestruktur (91) mittels der Ablegeeinrichtung (20), so dass deren Fügezonen (95) aneinandergrenzen; – ein simultanes Zusammenbringen der ausschließlich in den Oberflächen (96) plastifizierten Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe der aneinandergrenzenden Fügezonen (95) von abgelegtem Tape (93) und der dieses Tape (93) tragenden bereits abgelegten Tapestruktur (91). 1472The invention relates to a method for constructing and consolidating a laminate (90) and an associated tape laying device (1). The invention for the method consists in carrying out the following method steps: a) feeding tape (93) to be deposited with binder and / or matrix materials to a depositing device (20); b) depositing supplied tape (93) by means of the depositing device (20); wherein juxtaposed tape (93) defines a stacking (92) of a tape structure (91); and c) controlling the receipt of a consolidated laminate (90) by: - bringing an already laid down tape structure (91) and tape (93) to be deposited thereon onto an excitation device (50) and / or vice versa; - Simultaneously plasticizing the binder and / or matrix materials only in the surfaces (96) of the contiguous joining zones (95) supplied to the exciter (50) already deposited tape structure (91) and tape to be deposited on it (93); - Laying the only superficially excited tape (93) on the already deposited exclusively superficially excited tapestry (91) by means of the depositing device (20), so that their joining zones (95) adjacent to each other; - Simultaneously bringing together only in the surfaces (96) plasticized binder and / or matrix materials of the adjacent joining zones (95) of stored tape (93) and this tape (93) carrying already deposited tape structure (91). 1472
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tapelegevorrichtung sowie auf ein Verfahren zum Aufbau und Konsolidieren eines Laminats für beispielsweise Automobilbauteile mittels einer Tapelegevorrichtung, welche wenigstens umfasst:
- a) eine Zuführeinrichtung (
10 ) für das Zuführen von mit Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen versehenem abzulegenden Tape (93 ) an eine Ablegeeinrichtung (20 ); - b) eine Ablegeeinrichtung (
20 ) für das Ablegen von zugeführtem Tape (93 ); wobei nebeneinander abgelegtes Tape (93 ) eine Tapelage (92 ) einer Tapestruktur (91 ) definiert; und - c) eine Steuereinrichtung (
30 ) zur Steuerung des Erhalts eines konsolidierten Laminats (90 ) durch: – eine Führungseinrichtung (40 ) für das Heranführen von einer bereits abgelegten Tapestruktur (91 ) und darauf abzulegendem Tape (93 ) an eine Anregungseinrichtung (50 ) und/oder umgekehrt; – eine Anregungseinrichtung (50 ) für ein simultanes Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen (96 ) der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen (95 ) von an die Anregungseinrichtung (50 ) herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur (91 ) und darauf abzulegendem Tape (93 ); und – die Ablegeeinrichtung (20 ) für das Ablegen des ausschließlich oberflächlich angeregten Tape (93 ) auf die bereits abgelegte ausschließlich oberflächlich angeregte Tapestruktur (91 ) mittels der Ablegeeinrichtung (20 ), so dass deren Fügezonen (95 ) aneinandergrenzen; und – eine Konsolidierungseinrichtung (60 ) für ein simultanes Zusammenbringen der ausschließlich in den Oberflächen (96 ) plastifizierten Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe der aneinandergrenzenden Fügezonen (95 ) von abgelegtem Tape (93 ) und der dieses Tape (93 ) tragenden bereits abgelegten Tapestruktur (91 ).
- a) a feeder (
10 ) for feeding binder and / or matrix materials to be deposited (93 ) to a depositing device (20 ); - b) a depositing device (
20 ) for depositing supplied tape (93 ); where juxtaposed tape (93 ) a stack (92 ) of a tape structure (91 ) Are defined; and - c) a control device (
30 ) for controlling the obtaining of a consolidated laminate (90 ) by: - a management device (40 ) for the introduction of a previously deposited tape structure (91 ) and tape to be deposited thereon (93 ) to an excitation device (50 ) and / or vice versa; - an excitation device (50 ) for a simultaneous plasticizing of the binder and / or matrix materials exclusively in the surfaces (96 ) of the joining zones provided for the adjoining (95 ) from the excitation device (50 ) already deposited tapestry structure (91 ) and tape to be deposited thereon (93 ); and - the depositing device (20 ) for storing the superficially stimulated tape (93 ) on the already deposited superficially stimulated tapestry (91 ) by means of the depositing device (20 ), so that their joining zones (95 ) adjoin one another; and - a consolidation facility (60 ) for simultaneously bringing together exclusively in the surfaces (96 ) plasticized binder and / or matrix materials of the adjoining joining zones (95 ) of stored tape (93 ) and this tape (93 ) already laid down tapestry structure (91 ).
Die Anwendungen für Faserverbundwerkstoffe sind über die vergangenen Jahrzehnte immer weiter gestiegen, insbesondere wenn sie als preiswerte Alternative zu den metallischen Werkstoffen gesehen werden konnten, mit den Vorteilen der Gestaltungsfreiheit und anwendungsspezifischer Formulierungsmöglichkeiten. Speziell der Werkstoff CFK (Carbon-faserverstärkter Kunststoff) hat ein extrem hohes Leichtbaupotential, wobei er sich zugleich durch seine hohe Festigkeit und sehr hohe Struktursteifigkeit auszeichnet. Letzteres ist beispielsweise im Automobilbau ein wichtiges Kriterium.Fiber composite applications have continued to increase over the past decades, especially when viewed as a cost-effective alternative to metallic materials, with the benefits of design freedom and application-specific formulation capabilities. Specifically, the material CFK (carbon fiber reinforced plastic) has an extremely high potential for lightweight construction, while being characterized by its high strength and very high structural rigidity. The latter is an important criterion in automotive engineering, for example.
Die heutigen Entwicklungstätigkeiten für Produktionsanlagen zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen reichen daher von reiner Maschinenentwicklung bis hin zu schlüsselfertigen Produktionssystemen. Erstere umfassen für gewöhnlich Preform-Herstelleinheiten, Press- und ggf. Injektionseinheiten sowie Nachbearbeitungseinheiten – letztere die entsprechende Automatisation für das Preform-Handling, die Werkzeugreinigung, die Bauteilentnahme und dergleichen mehr.Therefore, today's development activities for fiber composite processing equipment ranges from pure machine development to turnkey production systems. The former usually include preform manufacturing units, press and optionally injection units and post-processing units - the latter the corresponding automation for preform handling, tool cleaning, component removal and the like.
Die automatisierbare Herstellung der Preform ist definitiv die Schlüsseltechnologie im Herstellungsprozess von endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen zur Realisierung einer effizienten Großserienfertigung mit reproduzierbarer stabiler Bauteilqualität. Aber auch bei sog. Hybridbauteilen, also formgepressten Blechen, die vornehmlich mit Carbonfaser Halbzeugen verpresst werden, um kritische Belastungszonen zusätzlich zu verstärken, müssen sich alle Produktions-Einheiten anlagen- und steuerungstechnisch integrieren lassen, wenn eine hinreichende Produktivität erreicht werden soll. The automatable production of the preform is definitely the key technology in the production process of continuous fiber reinforced fiber composite components for the realization of an efficient mass production with reproducible stable component quality. But even with so-called hybrid components, ie compression-molded sheets, which are primarily pressed with carbon fiber semi-finished products in order to additionally reinforce critical load zones, all production units must be able to be integrated in terms of plant and control technology if sufficient productivity is to be achieved.
Zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen werden heute überwiegend textile Faser-Halbzeuge wie mit einem Binder (Schmelzkleber) benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Faser-Garne und/oder Flächengebilde (sog. Prepregs) wie Faser-Gewebe, -Gestricke, -Gelege oder -Matten verwendet. Die Matrix von faserverstärkten Kunststoffen hat die Aufgabe, die hochbelastbaren Fasern einzubetten (Stützfunktion) und deren Zwischenraum vollständig auszufüllen (Sperrfunktion).For the production of continuous fiber reinforced components, predominantly textile fiber semi-finished products such as fiber yarns and / or fabrics impregnated with a binder (hotmelt adhesive) and / or partially or fully impregnated with a matrix (so-called prepregs) such as fiber fabrics, knit fabrics, Pads or mats used. The matrix of fiber-reinforced plastics has the task of embedding the heavy-duty fibers (supporting function) and completely filling their intermediate space (blocking function).
An Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen können grundsätzlich Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste oder der Duroplaste und ggf. zusätzlicher elastifizierender Komponenten, wie Elastomere, eingesetzt werden, welche sich in der Festigkeit, der maximalen Dehnung, der Einsatztemperatur, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Chemikalienbeständigkeit unterscheiden. Duroplastische Formmassen lassen sich durch Temperatureinwirkung plastifizieren, sind in diesem Moment formbar und härten dann irreversibel unter Druck und Temperatur aus. Im Gegensatz zu den Thermoplasten bestehen die Elastomere und Duroplaste (auch Duromere genannt) nach der Verarbeitung, d. h. im gebrauchsfertigen Zustand, aus mehr oder weniger stark vernetzten Makromolekülen, die in der Regel weder schmelzbar noch löslich sind.In principle binder materials and / or matrix materials can be used materials from the groups of thermoplastics or thermosets and optionally additional elasticizing components, such as elastomers, which in the strength, the maximum elongation, the operating temperature, the processing speed and the Distinguish chemical resistance. Thermosetting molding compounds can be plasticized by the action of temperature, are malleable at this moment and then cure irreversibly under pressure and temperature. In contrast to the thermoplastics, the elastomers and thermosets (also called thermosets) after processing, d. H. in the ready-to-use state, of more or less strongly cross-linked macromolecules, which are generally neither fusible nor soluble.
Aus diesen Halbzeugen, die als Rollen oder Plattenware in Standardformaten zur Verfügung stehen, werden in einem Schneidprozess, Zuschnitte erzeugt, die in der Regel das umgeformte Bauteil vollflächig auskleiden. Beim Schneiden der Zuschnitte entsteht, je nach Bauteilgeometrie ein signifikanter Schneidabfall, der nicht verarbeitet werden kann und die Effizienz dieses Prozesses erheblich verschlechtert.From these semi-finished products, which are available as rolls or sheets in standard formats, blanks are produced in a cutting process, which usually line the formed component over its entire surface. When cutting the blanks, depending on the component geometry, a significant cutting waste is generated that can not be processed and significantly reduces the efficiency of this process.
Zur Verbesserung der Ressourceneffizienz können endlosfaserverstärkte Bauteile über Faser- oder auch als Tape-Legeverfahren bekannt gewordene Verfahren wesentlich verschnittärmer bzw. verschnittfrei hergestellt werden. Speziell die Verwendung von thermoplastischen Endlosfaser Tapes erweisen sich als eine sehr attraktive Prozessvariante. Hierbei stellt insbesondere das Legen der für gewöhnlich als Tape vorliegenden Faserverbundwerkstoffe zum Aufbau eines Laminats eine besondere Herausforderung dar. To improve resource efficiency, continuous fiber-reinforced components can be produced substantially less waste or without wastage via processes that have become known as tape-laying methods. In particular, the use of thermoplastic continuous fiber tapes prove to be a very attractive process variant. In particular, the laying of the fibrous composite materials, which are usually present as a tape, for constructing a laminate presents a special challenge.
Mit einem „Tape“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorzugsweise jegliche Art von bahnförmigem Prepregmaterial, beispielsweise zwischen 30 und 150 mm breites Prepreg-Streifenmaterial, gemeint, welches für ein Ablegen mittels einer Tapelegevorrichtung geeignet ist. Mit „Prepegmaterial“ sind vorliegend insbesondere Faser-Garne (Rovings), Faser-Gelege und/oder Faser-Gewebe gemeint, welche mit einem Binder benetzt und/oder mit einer Matrix, beispielsweise einer Duroplastmatrix oder Thermoplastmatrix, teilweise oder vollständig imprägniert, insbesondere vorimprägniert, sind. By "tape" in the context of the present invention is preferably meant any type of sheeted prepreg material, for example between 30 and 150 mm wide prepreg strip material, which is suitable for being laid down by means of a tape laying device. In the present case, "prepreg material" means, in particular, fiber yarns (rovings), fiber scrims and / or fiber webs which are wetted with a binder and / or partially or completely impregnated with a matrix, for example a thermoset matrix or thermoplastic matrix, in particular preimpregnated , are.
Bei den „Fasern“ handelt es sich insbesondere um Kohlenstofffasern, ist aber in gleicher Weise auch für Glasfasern oder andere, insbesondere künstlich hergestellte, Fasern anwendbar. The "fibers" are in particular carbon fibers, but in the same way also for glass fibers or other, in particular artificially produced, fibers applicable.
Das Tape kann auf einem Trägermaterial angeordnet sein, insbesondere einer Trägerfolie oder einem Trägerpapier, das während des Ablegens des Tapes zum Aufbau des Laminats sich von dem Trägermaterial löst, wobei das Trägermaterial mittels einer geeigneten Einrichtung der Tapelegevorrichtung beseitigt, beispielsweise aufgewickelt, wird. Bevorzugt können jedoch auch Tapes Verwendung finden, die keine Trägermaterialien mehr benötigen.The tape can be arranged on a carrier material, in particular a carrier film or a carrier paper, which dissolves during the laying of the tape for building the laminate from the carrier material, wherein the carrier material by means of a suitable device of the tape laying device eliminated, for example, wound. However, it is also preferable to use tapes which no longer require carrier materials.
Zur Verarbeitung von Tapes ist bekannt, diese von einer Spule oder Rolle abzuziehen, auf Länge zu schneiden und auf einen Legetisch bzw. einer bereits drauf sich befindenden gelegten Tapestruktur abzulegen. Mit dem Ablegen eines Tapestreifens wird dieser über eine Anzahl an Ultraschall-Schweißköpfen punktweise mit der darunter liegende Tapeschicht verbunden. Der Schweißpunkt hält hierbei immer nur die Trennfuge zwischen zwei übereinander liegenden Tapelagen zusammen. Die hierdurch komplex abgelegte Fasertapestruktur ist somit nur punktförmig miteinander verbunden. Der Zusammenhalt reicht aus, um die Tapestruktur vom Tisch aufzunehmen und, beispielsweise mit Saugergreifsystemen zu transportieren. Durch den losen Zusammenhalt ist es allerdings nicht möglich, die Tapestruktur homogen, z.B. in einem Infrarot-(IR)-Heizfeld zu erwärmen und zu einem Bauteil umzuformen. Die einzelnen Tapes lösen sich hierbei und sind nicht prozesssicher umzuformen.For the processing of tapes is known to deduct these from a spool or roll to cut to length and place on a laying table or already laid on it laid tape structure. When a tape strip is deposited, it is connected pointwise to the underlying tape layer via a number of ultrasonic welding heads. The weld always holds only the parting line between two stacking layers lying together. The fiber damper structure, which is deposited in a complex manner as a result, is thus connected to one another only at points. The cohesion is sufficient to pick up the tape structure from the table and, for example, to transport it with suction gripping systems. Due to the loose cohesion, however, it is not possible to use the tape structure homogeneously, e.g. in an infrared (IR) heating field to heat and transform into a component. The individual tapes dissolve in this case and can not be transformed reliably.
Bekannter Stand der Technik bei der Verarbeitung gelegter und punktförmig fixierter Tapestrukturen ist das Konsolidieren in einer Presse. Soweit es sich bei den Tapes um eine thermoplastische Kunststoffmatrix handelt, muss hierbei die gesamte Struktur zunächst auf Schmelz- bzw. Fließtemperatur aufgeheizt und anschließend unter flächigem Pressdruck wieder abgekühlt werden. Hierzu ist der Energieaufwand sehr hoch und macht dadurch das gesamte Verfahren unwirtschaftlich. Ferner kann es durch das vollständige Aufschmelzen der gesamten Struktur zu unerwünschten Fließvorgängen kommen, bei denen Material in der Pressebene nach außen gedrückt wird. Dies führt dann zu gravierenden Verschiebungen der Faserorientierung, die zu geringerer Bauteilfestigkeit führt.Known prior art in the processing of laid and punctiform fixed tape structures is consolidating in a press. As far as the tapes are a thermoplastic polymer matrix, in this case the entire structure first has to be heated to melting or flow temperature and then cooled again under surface pressure. For this purpose, the energy consumption is very high and thus makes the entire process uneconomical. Furthermore, the complete melting of the entire structure can lead to undesired flow processes in which material is pressed outward in the press plane. This then leads to serious shifts in the fiber orientation, which leads to lower component strength.
Zur Verarbeitung von Tape bzw. Durchführung eines Tape-Legeverfahrens werden daher heutzutage vielfach auch automatische Vorrichtungen eingesetzt, welche in der Lage sind, Tape strukturiert abzulegen. Bekannt sind insbesondere sog. Tapelegevorrichtungen, unter welchen vorliegend beispielsweise auch eine sog. Fibre-Placement-Vorrichtung zu verstehen ist.For the processing of tape or implementation of a tape-laying process, therefore, automatic devices are often used today, which are able to store tape structured. Known are in particular so-called. Tapelegevorrichtungen, which in this case, for example, a so-called. Fiber placement device is to be understood.
Während automatisierter Ablegeprozesse wird abzulegendes Tape mittels eines Legekopfes, je nach Typ der eingesetzten Tapelegevorrichtung beispielsweise über einen Gleitschuh oder eine Andruckrolle, auf eine bereits abgelegte Tapestruktur mit vergleichsweise geringem, lediglich lokalem und sehr kurzzeitigem Druck gepresst, so dass das abzulegende Tape sukzessive, also lediglich schrittweise bzw. aufeinander folgend, mit der bereits abgelegten Tapestruktur geringfügig verklebt bzw. verschweißt wird. Hierfür ist jedoch eine geeignete Klebrigkeit bzw. Schweißbarkeit der Binder- und/oder Matrixsysteme in dem abzulegenden Tape beziehungsweise der bereits abgelegten Tapestruktur erforderlich. During automated deposition processes tape to be deposited is pressed by means of a laying head, depending on the type of tape laying device used, for example via a shoe or a pinch roller on an already deposited tape structure with comparatively low, only local and very short-term pressure, so that the tape to be deposited successively, so only gradually or successively, with the already deposited tape structure is slightly glued or welded. For this purpose, however, a suitable tackiness or weldability of the binder and / or matrix systems in the tape to be deposited or the already deposited tape structure is required.
Bei der Verarbeitung von Tapes mit duromerem Binder- und/oder Matrix-System kann die Klebrigkeit durch moderates Erwärmen erhöht werden. So ist beispielsweise bekannt geworden, einen warmen Luftstrom an dem abzulegenden Tape vorbeizuführen, welcher eine Erwärmung des abzulegenden Tapes durch thermische Konvektion bewirkt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die vorstehend beschriebene Erwärmung mittels eines warmen Luftstroms nur geringe Wärmeübertragungseigenschaften besitzt und zu geringen Aufheizgeschwindigkeiten des abzulegenden Tapes führt, so dass sich daher nicht gewünschte Ablegegeschwindigkeiten erzielen lassen. Zudem ist zum oberflächennahen Aufschmelzen von Tapes mit thermoplastischem Binder- und/oder Matrix-System die Verwendung von Heißluft nicht geeignet. In the processing of tapes with duromeric binder and / or matrix system, the tackiness can be increased by moderate heating. Thus, it has become known, for example, to pass a warm air flow past the tape to be deposited, which causes heating of the tap to be deposited by thermal convection. However, it has been found that the above-described heating by means of a warm air flow has only low heat transfer properties and leads to low heating rates of the tap to be deposited, so that it is not possible to achieve desired deposition rates. In addition, the use of hot air is not suitable for near-surface melting of tapes with a thermoplastic binder and / or matrix system.
Diese Technik wurde beispielsweise in der
Auch dieser Legeprozess ist allerdings ebenfalls aufgrund seiner lediglich lokal begrenzt wirkenden Ausgestaltung in seiner Legegeschwindigkeit begrenzt und daher insbesondere für eine serientaugliche großflächige Anwendung nicht geeignet.However, this laying process is also limited due to its only locally limited design in its laying speed and therefore not suitable in particular for a mass production application suitable for mass production.
Zudem kann es bei der Konsolidierung großflächiger Anwendungen aufgrund von prozessbedingt über seine Dicke hinweg erwärmten Tapes zu unerwünschten Fließvorgängen und Faserverschiebungen sowohl im abzulegenden Tape als auch in der obersten Tapelage oder einer bereits abgelegten Tapestruktur kommen. Dies führt zu Eigenspannungen in der gesamten Tapestruktur, die zu Bauteilverzug und einer deutlichen Verschlechterung der physikalischen Bauteileigenschaften führen kann. In addition, in the consolidation of large-area applications due to process-related over its thickness heated tapes to undesirable flow processes and fiber shifts in both be deposited tape as well as in the top stacking or a previously deposited tape structure come. This leads to residual stresses in the entire tape structure, which can lead to component distortion and a significant deterioration in the physical component properties.
Schließlich sei auf die
- – Auftragen und Verbinden einer ersten Gruppe von Fasern mit einem Fließband in einem ersten Winkel, wobei ein Matrixmaterial mit der ersten Gruppe von Fasern verbunden ist;
- – Auftragen und Verbinden einer zweiten Gruppe von Fasern mit einem Fließband in einem zweiten Winkel, wobei ein Matrixmaterial mit der zweiten Gruppe von Fasern verbunden ist;
- – wobei der erste Winkel ungleich dem zweiten Winkel ist, und
- – wobei die erste Gruppe der Fasern intermittierend aufgetragen wird, und
- – wobei auch die zweite Gruppe der Fasern intermittierend aufgetragen wird, um Ausschnitte im Verbundwerkstoff-Teil vorsehen zu können.
- Applying and bonding a first group of fibers to a conveyor belt at a first angle, wherein a matrix material is bonded to the first group of fibers;
- Applying and bonding a second group of fibers to a conveyor belt at a second angle, wherein a matrix material is bonded to the second group of fibers;
- - wherein the first angle is not equal to the second angle, and
- - wherein the first group of fibers is applied intermittently, and
- - Wherein the second group of fibers is applied intermittently to provide cutouts in the composite part can.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Tapelegevorrichtung beziehungsweise ein verbessertes Verfahren zum Aufbau und Konsolidieren eines Laminats für beispielsweise Automobilbauteile mittels einer Tapelegevorrichtung bereitzustellen, welche beziehungsweise welches die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet.On this basis, the present invention seeks to provide an improved tape laying device or an improved method for building and consolidating a laminate for example, automotive components by means of a tape laying device, which or which avoids the disadvantages described above.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufbau eines Laminats mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Tapelegevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Aufbau eines Laminats mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method for constructing a laminate having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau und Konsolidieren eines Laminats für beispielsweise Automobilbauteile mittels einer Tapelegevorrichtung ist gekennzeichnet durch:
- a) ein Zuführen von mit Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen versehenem abzulegenden Tape an eine Ablegeeinrichtung;
- b) ein Ablegen von zugeführtem Tape mittels der Ablegeeinrichtung; wobei nebeneinander abgelegtes Tape eine Tapelage einer Tapestruktur definiert; und
- c) ein Steuern des Erhalts eines konsolidierten Laminats durch: – ein Heranführen von einer bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape an eine Anregungseinrichtung und/oder umgekehrt; – ein simultanes Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape; – ein Ablegen des ausschließlich oberflächlich angeregten Tape auf die bereits abgelegte ausschließlich oberflächlich angeregte Tapestruktur mittels der Ablegeeinrichtung, so dass deren Fügezonen aneinandergrenzen; und – ein simultanes Zusammenbringen der ausschließlich in den Oberflächen plastifizierten Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe der aneinandergrenzenden Fügezonen von abgelegtem Tape und der dieses Tape tragenden bereits abgelegten Tapestruktur.
- a) feeding to be deposited with provided binder and / or matrix materials tape to a depositing device;
- b) depositing supplied tape by means of the depositing device; wherein juxtaposed tape defines a stack of a tape structure; and
- c) controlling the receipt of a consolidated laminate by: - bringing an already laid down tape structure and tape to be deposited thereon onto an excitation device and / or vice versa; A simultaneous plasticizing of the binder and / or matrix materials exclusively in the surfaces of the joining zones provided for the adjoining zone and of the tape structure already laid down and of the tape to be deposited on the starting device; - A store the only superficially excited tape on the already deposited exclusively superficially excited tape structure by means of the depositing device, so that their joining zones adjacent to each other; and - simultaneously bringing together the binder and / or matrix materials plasticized in the surfaces of the adjoining joining zones of deposited tape and the already deposited tape structure carrying this tape.
Indem erfindungsgemäß die Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape simultan plastifiziert und konsolidiert werden, kann das Plastifizieren von Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen in besagten Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen gleichzeitig vorteilhaft ganz- bzw. vollflächig erfolgen, ohne dass es weder zu einem vollständigen Aufschmelzen der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe in der an die Anregungseinrichtung herangeführten bereits abgelegten Tapestruktur noch zu einem vollständigen Aufschmelzen in dem darauf abzulegenden Tape kommt.By according to the invention, the binder and / or matrix materials are simultaneously plasticized and consolidated exclusively in the surfaces of the joining zones provided for the adjoining of the already deposited tape structure and tape to be deposited thereon, the plasticizing of binder and / or matrix materials in advantageous advantageous all-over or full surface in said surfaces of the joining zones provided for the adjoining, without it neither to a complete melting of the binder and / or matrix materials in the already deposited tapestry brought to the exciter nor to a complete melting in the Tape to be deposited comes.
Indem die Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe in der jeweils der Anregungseinrichtung abgewandten Seite bzw. Oberfläche der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape nicht über Schmelz- bzw. Fließtemperatur der eingesetzten Kunststoffmatrix gebracht werden, können auch großflächige Tapestrukturen beziehungsweise Laminate aus, z.B. 30 bis 150 mm breiten, Tapes vorteilhaft ohne unerwünschte Fließvorgänge und Faserverschiebungen aufgebaut und konsolidiert werden. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.By the binder and / or matrix materials in each of the excitation device opposite side or surface of the intended for adjoining joining zones supplied to the exciter already deposited tape structure and tape to be deposited not melt or flow temperature of the plastic matrix used can also large-scale tape structures or laminates of, eg 30 to 150 mm wide, Advantageously, tapes can be constructed and consolidated without undesired flow and fiber shifts. Advantageous embodiments and developments, which can be used individually or in combination with each other, are the subject of the dependent claims.
Die Begrenzung unerwünschter Fließvorgänge und/oder Faserverschiebungen kann erhöht werden, wenn in einer bevorzugten Abfolge des Verfahrens das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe nicht nur ausschließlich in der Oberfläche der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezone von an die Anregungseinrichtung herangeführten abzulegenden Tape sondern auch ausschließlich in der Oberfläche der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezone der obersten Tapelage einer bereits abgelegten Tapestruktur erfolgt.The limitation of undesired flow processes and / or fiber displacements can be increased if, in a preferred sequence of the process, the simultaneous plastification of the binder and / or matrix materials is not restricted exclusively to the surface of the joining zone provided for joining by means of the adhesive tape to be deposited also takes place exclusively in the surface of the intended for adjoining joining zone of the uppermost stack of an already deposited tape structure.
Alternativ oder kumulativ dazu kann je nach Grad erwünschter, nämlich im Rahmen der Konsolidierung einzelner Tapes und/oder Tapelagen, oder unerwünschter Fließvorgänge und/oder Faserverschiebungen einzelner Tapes und/oder Tapelagen innerhalb der Tapestruktur in einer bevorzugten Abfolge des Verfahrens das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe zumindest in der das abzulegende Tape tragenden obersten Tapelage einer bereits abgelegten Tapestruktur über dessen Dicke hinweg erfolgen.Alternatively or cumulatively, in the context of the consolidation of individual tapes and / or stackings, or undesired flow processes and / or fiber displacements of individual tapes and / or stack layers within the tapestry in a preferred sequence of the method, the simultaneous plastification of the binder can be achieved depending on the degree. and / or matrix materials, at least in the top layer of the tape to be deposited, of an already deposited tape structure across its thickness.
In Weiterbildung dessen kann in einer bevorzugten Abfolge des Verfahrens das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe auch in Tapelagen unterhalb der das Tape tragenden obersten Tapelage einer bereits abgelegten Tapestruktur ausschließlich in den Oberflächen der aneinandergrenzenden Fügezonen und/oder über deren Dicke hinweg erfolgen. In allen Fällen sollte jedoch die unterste Tapelage einer bereits abgelegten Tapestruktur niemals über deren Dicke hinweg plastifiziert werden, um die Formtreue des Laminats nicht zu gefährden.In a further development of this, in a preferred sequence of the method, simultaneous plastification of the binder and / or matrix materials can also take place in tufts below the topmost stacking layer of an already deposited tape structure exclusively in the surfaces of the adjoining joining zones and / or across their thickness respectively. In all cases, however, the lowest stacking layer of a previously deposited tape structure should never be plasticized across its thickness in order not to jeopardize the dimensional stability of the laminate.
Erfindungsgemäß bevorzugt kann in einer Abfolge des Verfahrens das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführtem abzulegendem Tape, obersten Tapelage oder einer bereits abgelegten Tapestruktur
- – in einer minimalen Tiefe von jeweils nur zu 10 %, insbesondere jeweils nur zu 20 %, vorzugsweise von nur 30 %
- – bis zu einer maximalen
Tiefe von 60 %, insbesondere von 75 %, vorzugsweise von maximal 90 %
- - At a minimum depth of only 10%, in particular only 20%, preferably only 30%
- - up to a maximum depth of 60%, in particular of 75%, preferably of not more than 90%
Alternativ oder kumulativ ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens bevorzugt, wenn das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführtem abzulegendem Tape, obersten Tapelage oder einer bereits abgelegten Tapestruktur in definierten Flächenabschnitten der Oberflächen der Fügezonen in unterschiedlichen Tiefen erfolgt.Alternatively or cumulatively, in one embodiment of the method, it is preferred if the simultaneous plasticizing of the binder and / or matrix materials is defined exclusively in the surfaces of the joining zones provided for abutment of tape to be deposited, topmost stacking layer or already laid down tape structure Surface portions of the surfaces of the joining zones takes place at different depths.
Eine erfindungsgemäße Tapelegevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Aufbau und Konsolidieren eines Laminats für beispielsweise Automobilbauteile weist die zum Verfahren beschriebenen Vorteile auf und ist gekennzeichnet durch:
- a) eine Zuführeinrichtung für das Zuführen von mit Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen versehenem abzulegenden Tape an eine Ablegeeinrichtung;
- b) eine Ablegeeinrichtung für das Ablegen von zugeführtem Tape; wobei nebeneinander abgelegtes Tape eine Tapelage einer Tapestruktur definiert; und
- c) eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Erhalts eines konsolidierten Laminats: – eine Führungseinrichtung für das Heranführen von einer bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape an eine Anregungseinrichtung und/oder umgekehrt; – eine Anregungseinrichtung für ein simultanes Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen der zur Aneinandergrenzung vorgesehenen Fügezonen von an die Anregungseinrichtung herangeführter bereits abgelegten Tapestruktur und darauf abzulegendem Tape; und – die Ablegeeinrichtung für das Ablegen des ausschließlich oberflächlich angeregten Tape auf die bereits abgelegte ausschließlich oberflächlich angeregte Tapestruktur mittels der Ablegeeinrichtung, so dass deren Fügezonen aneinandergrenzen; und – eine Konsolidierungseinrichtung für ein simultanes Zusammenbringen der ausschließlich in den Oberflächen plastifizierten Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe der aneinandergrenzenden Fügezonen von abgelegtem Tape und der dieses Tape tragenden bereits abgelegten Tapestruktur.
- a) a feeding device for supplying provided with binder and / or matrix materials to be deposited tape to a depositing device;
- b) a depositing device for depositing supplied tape; wherein juxtaposed tape defines a stack of a tape structure; and
- c) a control device for controlling the receipt of a consolidated laminate: - a guide device for bringing an already laid down tape structure and tape to be deposited thereon onto an excitation device and / or vice versa; An excitation device for a simultaneous plasticizing of the binder and / or matrix materials exclusively in the surfaces of the joining zones provided for the adjoining zone and of the tape structure already laid down and applied to the excitation device; and - the depositing device for depositing the exclusively superficially excited tape on the already deposited exclusively superficially excited tapestry means of the depositing device so that their joining zones adjacent to each other; and - a consolidation device for simultaneously bringing together the plasticized in the surfaces binder and / or matrix materials of the adjacent joining zones of stored tape and this tape carrying already deposited tape structure.
In einer Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist vorgesehen, dass mittels der Steuereinrichtung die Anregungseinrichtung variabel hinsichtlich Heizflächen und/oder Heiztiefen ansteuerbar ist. Die Steuereinrichtung kann dazu beispielsweise einen pyrometrischer Sensor umfassen, mit dem im Heizprozess die Oberflächentemperatur Oberfläche der zugeordneten Tapes gemessen wird. Idealerweise kann mit dem Sensor die Oberflächentemperatur des abzulegenden Tapes an der zur Fügezone abgewandten Seite gemessen werden. Damit lässt sich die Heizleistung bzw. die Heizdauer am besten steuern. Die Heizleistung bzw. Heizdauer wird in jedem Fall derart gesteuert, dass die Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe in der zur Anregungseinrichtung jeweils abgewandten Oberfläche nicht ganz die Schmelz- bzw. Fließtemperatur erreicht. In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist eine Anregungseinrichtung bevorzugt, welche eine Heizvorrichtung umfasst, die zur Verarbeitung von abzulegender Tapes variabler Breite und Länge mit zu- und abschaltbaren Zonen ausgeführt ist. Damit lassen sich vorteilhaft nicht belegte Heizzonen abschalten. In one embodiment of the tape-laying device, it is provided that by means of the control device, the exciting device can be controlled variably with regard to heating surfaces and / or heating depths. For this purpose, the control device can for example comprise a pyrometric sensor with which the surface temperature of the surface of the associated tapes is measured during the heating process. Ideally, the sensor can be used to measure the surface temperature of the tap to be deposited on the side facing away from the joining zone. This is the best way to control the heating power or the heating time. The heating power or heating time is controlled in each case such that the binder and / or matrix materials in the surface facing away from the excitation device does not quite reach the melting or flow temperature. In a further embodiment of the tape laying device, an excitation device is preferred, which comprises a heating device, which is designed for processing tapes of variable width and length to be deposited with zones which can be switched on and off. This can be advantageous to turn off unoccupied heating zones.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist eine Anregungseinrichtung bevorzugt, welche eine Heizvorrichtung umfasst und bevorzugt derart ausgebildet ist, dass der Abstand der Heizeinrichtung und dem zu legenden Tape und auch zu der bereits gelegten Tapestruktur annähernd gleich ist oder die Heizleistung der Heizeinrichtung zum Ausgleich etwaiger Distanzunterschiede und/oder Heiztiefen angepasst werden kann.In a further embodiment of the tape laying device, an excitation device is preferred, which comprises a heating device and is preferably designed such that the distance between the heater and the tape to be laid and also to the already laid tape structure is approximately equal or the heating power of the heater to compensate for any distance differences and / or heating depths can be adjusted.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung umfasst die Anregungseinrichtung eine Abdeckmaske, mit welcher eine Feinjustage der Abstrahlfläche, passend zur Fläche und Position des Tapes und zugeordneten Fläche der darunterliegenden Tapestruktur, vorgenommen werden kann. Eine solche, vorzugsweise variable einstellbare, Abdeckmaske schirmt vorteilhaft überstehende Heizflächenbereiche so ab, dass eine Überhitzung der Ränder und auch eine unerwünschte Erwärmung der Vorrichtung vermieden werden kann. Wenn Abdeckmasken an allen vier Rändern eines Legebereiches angeordnet werden, kann damit sowohl die Breite als auch die Länge und Legeposition angepasst werden. Dies gestattet vorteilhaft die Steuereinrichtung, welche die Heizflächen und/oder Heiztiefen der Anregungseinrichtung variable ansteuert.In a further embodiment of the tape-laying device, the excitation device comprises a mask with which a fine adjustment of the radiating surface, matching the surface and position of the tape and associated surface of the underlying tape structure, can be made. Such, preferably variable adjustable, mask covers off protruding Heizflächenbereiche so that overheating of the edges and also an undesirable heating of the device can be avoided. If masks are arranged on all four edges of a laying area, both the width and the length and laying position can be adjusted. This advantageously allows the control device, which controls the heating surfaces and / or heating depths of the excitation device variable.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist vorgesehen, dass die Konsolidierungseinrichtung wenigstens einen Legetisch und/oder Stempel umfasst, welcher vakuumierbar ausgebildet ist. Dies gestattet vorteilhaft eine Fixierung erster abgelegter Tapes am Tisch bzw. Stempel auch ohne Verbund mit anderen Tapes.In a further embodiment of the tape laying device is provided that the consolidation device comprises at least one laying table and / or stamp, which is designed to be vacuumable. This advantageously allows a fixation of first deposited tapes on the table or stamp without bonding with other tapes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist vorgesehen, dass die Konsolidierungseinrichtung wenigstens einen Legetisch und/oder Stempel umfasst, welcher mit einer Kühlung versehen sind. Dies verhindert vorteilhaft ein Aufschmelzen oder gar Plastifizieren der untersten und obersten Tapelage einer Tapestruktur über deren Dicke hinweg, womit der angestrebte Erhalt eines formtreuen Laminats unterstützt ist.In a further embodiment of the tape laying device is provided that the consolidation device comprises at least one laying table and / or stamp, which are provided with a cooling. This advantageously prevents melting or even plasticizing of the lowermost and uppermost stackings of a tape structure across its thickness, thus supporting the desired preservation of a form-true laminate.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist vorgesehen, dass die Ablegeeinrichtung einen einzeln oder wechselweise arbeitenden Legebalken umfasst, wobei wechselseitig arbeitende Legebalken vorteilhaft die Prozessgeschwindigkeit erhöhen.In a further embodiment of the tape-laying device, it is provided that the laying device comprises a single or alternately operating laying bar, wherein mutually-operating laying bars advantageously increase the process speed.
In einer weiteren Ausgestaltung der Tapelegevorrichtung ist vorgesehen, dass der/die Legebalken und/oder Stempel und/oder Legetische mehr-gliedrig ausgebildet sind, so dass vorteilhaft die einzelnen Glieder mittels der Steuerungseinrichtung auf zu einer dreidimensionalen Tapestruktur korrespondierende Raumpunkte hin ansteuerbar sind.In a further embodiment of the tape laying device is provided that the / the beam and / or punch and / or Legetische are formed more articulated, so that advantageously the individual members are controlled by means of the control device on corresponding to a three-dimensional tapestry spatial points out.
Die vorliegende Erfindung gestattet vorteilhaft den Aufbau und das Konsolidieren eines Laminats ohne unerwünschte Fließvorgänge und Faserverschiebungen. The present invention advantageously permits the construction and consolidation of a laminate without undesirable flow and fiber displacements.
Indem sie vorteilhaft den Aufbau wie auch das simultane Konsolidieren gelegter Tapestrukturen auf ein und demselben Legetisch belässt, ist ein Lösen einzelner Tapes oder Tapelagen in Folge von im Stand der Technik anzutreffender Trennung von Aufbau einerseits und Konsolidieren gelegter Tapestrukturen andererseits prozesssicher vermieden. By advantageously keeping the structure as well as the simultaneous consolidation of laid tape structures on one and the same laying table, a release of individual tapes or stackings as a result of separation of the structure on the one hand and consolidation of laid tape structures on the other hand is reliably avoided.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zum industriellen Aufbau und Konsolidieren eines Laminats für beispielsweise Automobilbauteile, die über einen Thermoformprozess oder in Verbindung mit einem fließfähigen Faserverbundmaterials im Fließpress- oder Spritzgussprozess zum Endbauteil umgeformt werden. The present invention is particularly suitable for industrial construction and consolidation of a laminate for, for example, automotive components, which are converted to the final component by a thermoforming process or in conjunction with a flowable fiber composite material in the extrusion or injection molding process.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele von Aufbau und Konsolidierung eines Laminats – auf welche die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist – näher erläutert.These and other features and advantages of the invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawings of the structure and consolidation of a laminate, to which the present invention is not limited.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.In the following description of preferred embodiments, like reference numerals designate like components.
Die dargestellte Tapelegevorrichtung
Dabei wird in der Zuführeinrichtung
Eine Anregungseinrichtung
Die Leistung der Anregungseinrichtung
Aufgrund ihrer beidseitig der Ablegeeinrichtung
Nach hinreichendem Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe wird vorzugsweise mit Stempeln
Um dabei bereits abgelegte Tapestrukturen
Stempel
Zur Realisierung auch dreidimensionaler Tapestrukturen
Für das Tapelegen von dreidimensionalen Laminaten
Die bevorzugte Steuerungseinrichtung
Bei dem in
Alternativ oder kumulativ dazu kann je nach Grad erwünschter, nämlich im Rahmen der Konsolidierung einzelner Tapes
In Weiterbildung dessen kann in einer bevorzugten Abfolge des Verfahrens das simultane Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe auch in Tapelagen
Gegenüber dem Plastifizieren der Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe der gesamten Oberfläche
Das Heizen mittels z.B. eines Infrarot-(IR)-Heizfeldes kann vorteilhaft mit hoher Leistung und in einer sehr kurzen Zeit von beispielweise
Anschließend wird die Anregungseinrichtung
Bei dem in
Indem erfindungsgemäß die Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe ausschließlich in den Oberflächen
Indem die Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe in der jeweils der Anregungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung gestattet vorteilhaft den Aufbau und das Konsolidieren eines Laminats
Indem sie vorteilhaft den Aufbau wie auch das simultane Konsolidieren gelegter Tapestrukturen
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zum industriellen Aufbau und Konsolidieren eines Laminats
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tapelegevorrichtung Tape laying device
- 1010
- Zuführeinrichtung feeding
- 1111
- Rolle role
- 2020
- Ablegeeinrichtung laying device
- 2121
- Legebalken put bar
- 21a, 21b21a, 21b
- Legebalken put bar
- 3030
- Steuereinrichtung control device
- 5050
- Anregungseinrichtung exciter
- 5151
- Heizeinrichtung heater
- 5252
- Heizeinrichtung heater
- 6060
- Konsolidierungseinrichtung consolidation means
- 6161
- Legetisch Legetisch
- 6262
- Stempel stamp
- 9090
- Laminat laminate
- 9191
- Tapestruktur Tape structure
- 9292
- Tapelage Tape position
- 9393
- Tape Tape
- 9595
- Fügezonen joining zones
- 9696
- Oberfläche surface
- Querschnitt cross-section
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2009/130087 A1 [0017] WO 2009/130087 A1 [0017]
- EP 1315613 B1 [0020] EP 1315613 B1 [0020]
Claims (15)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014101446.4A DE102014101446A1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Tape laying device and method for building a laminate |
PCT/EP2015/052405 WO2015118065A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-02-05 | Tape-laying device and method for constructing a laminate |
EP15702783.0A EP3102394A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-02-05 | Tape-laying device and method for constructing a laminate |
KR1020167024325A KR20160115980A (en) | 2014-02-05 | 2015-02-05 | Tape-laying device and method for constructing a laminate |
CN201580007194.0A CN105960322A (en) | 2014-02-05 | 2015-02-05 | Tape-laying device and method for constructing a laminate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014101446.4A DE102014101446A1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Tape laying device and method for building a laminate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014101446A1 true DE102014101446A1 (en) | 2015-08-06 |
Family
ID=52450120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014101446.4A Withdrawn DE102014101446A1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Tape laying device and method for building a laminate |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3102394A1 (en) |
KR (1) | KR20160115980A (en) |
CN (1) | CN105960322A (en) |
DE (1) | DE102014101446A1 (en) |
WO (1) | WO2015118065A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009130087A1 (en) | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Airbus Operations Gmbh | Tape installation device and method for the construction of a laminate |
EP1315613B1 (en) | 2000-07-28 | 2011-04-06 | Hypercar, Inc. | Process and equipment for manufacture of advanced composite structures |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4714509A (en) * | 1984-07-02 | 1987-12-22 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Method and apparatus for laying down tapes |
US6432236B1 (en) * | 1991-03-01 | 2002-08-13 | Foster-Miller, Inc. | Ultrasonic method of fabricating a thermosetting matrix fiber-reinforced composite structure and the product thereof |
US6451152B1 (en) * | 2000-05-24 | 2002-09-17 | The Boeing Company | Method for heating and controlling temperature of composite material during automated placement |
BRPI0621908B1 (en) * | 2006-07-31 | 2017-07-18 | Airbus Operations, S.L. | Tool and process for the manufacture of composite parts outside an autoclave |
GB0811548D0 (en) * | 2008-06-24 | 2008-07-30 | Airbus Uk Ltd | Method and apparatus for fabricating a fibre reinforced thermoplastic composite structure |
CN104023952A (en) * | 2011-12-07 | 2014-09-03 | 纳幕尔杜邦公司 | Composite article made with unidirectional fibre reinforced tape |
-
2014
- 2014-02-05 DE DE102014101446.4A patent/DE102014101446A1/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-02-05 EP EP15702783.0A patent/EP3102394A1/en not_active Withdrawn
- 2015-02-05 WO PCT/EP2015/052405 patent/WO2015118065A1/en active Application Filing
- 2015-02-05 CN CN201580007194.0A patent/CN105960322A/en active Pending
- 2015-02-05 KR KR1020167024325A patent/KR20160115980A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1315613B1 (en) | 2000-07-28 | 2011-04-06 | Hypercar, Inc. | Process and equipment for manufacture of advanced composite structures |
WO2009130087A1 (en) | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Airbus Operations Gmbh | Tape installation device and method for the construction of a laminate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105960322A (en) | 2016-09-21 |
WO2015118065A1 (en) | 2015-08-13 |
EP3102394A1 (en) | 2016-12-14 |
KR20160115980A (en) | 2016-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112015002058T5 (en) | Apparatus and method for forming three-dimensional objects | |
DE102013021642B4 (en) | Method for the automated production of a structure made of fiber-reinforced plastic and apparatus for carrying out such a method | |
AT514721B1 (en) | Shaping plant for producing a fiber-plastic composite | |
WO2015118063A1 (en) | Tape-laying device and method for constructing a laminate | |
WO2015118068A1 (en) | Tape-laying device and method for constructing a laminate | |
EP2874800B1 (en) | Device and method for producing fibre-reinforced plastics components | |
DE102008042574A1 (en) | Apparatus for depositing and draping sections of a reinforcing fiber structure to produce a profile preform and method | |
DE102011102950A1 (en) | Laying head, useful for the deposition of fiber assemblies for the manufacture of textile preforms, comprises at least fiber supply device, placing roller and heating device for heating of thermally activatable bonding agent | |
DE102013107103A1 (en) | Semi-finished fiber-laying head | |
DE102010044721A1 (en) | Method and device for producing a semi-finished fiber product | |
DE102012203388A1 (en) | Cross filing of fibers | |
EP2878431B1 (en) | Method for producing a fibre arrangement comprising several layers, and gripping device for performing the method | |
DE102011109698A1 (en) | Producing resin-impregnated fiber semi-finished product for fiber-reinforced plastic with scrim, comprises dividing scrim model, production laying program for laying system, and depositing fiber bundles of associated strip by laying system | |
DE102013104609B4 (en) | Nestingablage | |
WO2013139834A1 (en) | Method for thermoplastic tape laying, use of a tape and a tape | |
EP2631050B1 (en) | Method and device for creating a composite material | |
DE202014100513U1 (en) | Tape laying device for building a laminate | |
DE202014100515U1 (en) | Tape laying device for building a laminate | |
WO2016096008A1 (en) | Semi-finished fiber product lay-up head | |
DE202014100514U1 (en) | Tape laying device for building a laminate | |
WO2015118065A1 (en) | Tape-laying device and method for constructing a laminate | |
WO2018078141A1 (en) | Method and tape-laying apparatus for structuring a laminate during the production of preforms | |
EP3814121B1 (en) | Method and device for producing workpieces comprising fibre composite material | |
DE102014104416B4 (en) | Fiber laying head | |
DE202016106067U1 (en) | Tape laying apparatus for building a laminate in the course of the production of preforms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: LBP LEMCKE, BROMMER & PARTNER PATENTANWAELTE M, DE Representative=s name: LEMCKE, BROMMER & PARTNER, PATENTANWAELTE PART, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |