DE102015102467A1

DE102015102467A1 - Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeuges zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils

Info

Publication number: DE102015102467A1
Application number: DE102015102467.5A
Authority: DE
Inventors: c/o Airbus Operations GmbH Fastert Claus; c/o Airbus Operations GmbH Fideu Paulin; c/o Airbus Operations GmbH Seegel Hauke
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ablegevorrichtung (1) zum Ablegen eines Halbzeugs (11) in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche (12) zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils (13). Die Ablegevorrichtung weist eine Legeeinheit (10) auf, welche eine Anpresskraft bereitstellt, die maximal einer Gewichtskraft (40) der Legeeinheit (10) entspricht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ablegen eines Halbzeugs (11) in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche (12) zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils (13).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von faserverstärkten Bauteilen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeuges in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ablegen eines Halbzeuges in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils.
Hintergrund der Erfindung
Heutige Faserlegeanlagen weisen neben dem Legekopf, der die wesentlichen Funktionalitäten einer Faserlegeanlage umfasst, einem Fasermagazin und gegebenenfalls einer Faserführung oft eine Kinematik zur Führung und Handhabung des Legekopfes auf. Diese Kinematiken sind zumeist als Portal oder Auslegermaschinen konzipiert. Unter anderem kommen auch Industrieroboter auf Linearachsen zum Einsatz. Solche Linearachsen können oval oder in Form einer Acht angeordnet werden, wobei gleichzeitig mehrere Kinematiken mit mehreren Ablegeeinheiten parallel arbeiten können. Oft werden hierfür aufwendige Algorithmen und Steuerungen verwendet.
Ferner werden mechanisch steife Kinematiken eingesetzt, um eine möglichst hohe Genauigkeit während des Ablegens der Faser auf dem zu fertigenden Bauteil zu erreichen. Solche Kinematiken weisen oft ein hohes Eigengewicht auf und benötigen in diesem Fall entsprechend aufwendige Fundamente. Da mehrere Ablegeeinheiten gleichzeitig an einem Bauteil arbeiten, kann es bei der Positionierung bzw. Ausrichtung der jeweiligen Kinematiken vorkommen, dass diese sich gegenseitig behindern.
WO 2011/120717 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten thermoplastischen Verbundbauteils. Dabei werden Bauteilkomponenten mit einer die Geometrie des Verbundbauteils abbildenden Werkzeugform zueinander positioniert. Ein verfahrbarer Pressstempel verbindet die Bauteilkomponenten.
DE 102 51 581 B4 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen textiler Vorformlinge aus textilen Halbzeugen. Dabei werden die textilen Halbzeuge auf einem Träger mit einer den späteren Vorformlingen entsprechenden Kontur bzw. angepassten Geometrie aufgebracht. Anschließend werden die Fasern der Halbzeuge in die gewünschte Orientierung gebracht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Herstellung von faserverstärkten Bauteilen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeuges in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils angegeben. Die Ablegevorrichtung weist eine Legeeinheit auf, welche eine Anpresskraft bereitstellt, die maximal einer Gewichtskraft der Legeeinheit entspricht.
Die Ablegevorrichtung kann auch dazu ausgeführt sein, das Halbzeug auf eine ebene Oberfläche zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils abzulegen. Insbesondere kann die Ablegevorrichtung eine ferngesteuerte bzw. fernbediente Einheit sein, welche sich selbsttätig über der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils bewegt. Eine Steuerung der Ablegevorrichtung kann dabei mittels kabelloser Datenübertragung erfolgen. Dadurch ist es möglich, dass sich die Ablegevorrichtung, ohne über eine massive Kinematik mit der Umgebung verbunden zu sein, selbsttätig, das heißt wie ein selbstständiges Fortbewegungsmittel oder Fahrzeug, über die Oberfläche des herzustellenden Bauteils bzw. des faserverstärkten Bauteils hinwegbewegt. Während der Bewegung über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils kann die Legeeinheit das Halbzeug in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes (sog. Tape) auf die ebene oder gekrümmte Oberfläche zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils ablegen. Für das Ablegen des Halbzeugs ist eine Anpresskraft bzw. ein Anpressdruck, welcher auch als Kompaktierungsdruck bezeichnet werden kann, erforderlich. Diese Anpresskraft bzw. dieser Anpressdruck ist erforderlich, um das Halbzeug mit dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil fest und direkt zu verbinden. Um den erforderlichen Anpressdruck bereitzustellen, ist die Legeeinheit derart ausgeführt, dass diese zumindest so viel Eigengewicht aufweist, um ein sicheres Anpressen bzw. Fügen des Halbzeugs mit dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil zu ermöglichen.
Letztendlich kann die Legeeinheit, welche dem Ablegen des Halbzeugs auf die gekrümmte Oberfläche zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils dient, mehrere weitere Komponenten aufweisen. Beispielsweise ist in die Legeeinheit eine Steuerungseinheit integriert, so dass die Legeeinheit einen vorgegebenen Ablauf von Bewegungen ausführen oder einer vorgegebenen Trajektorie auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils folgen kann. Die Steuerung kann dabei aufgrund eines vorimplementierten Algorithmus oder aufgrund einer Echtzeitsteuerung durch einen Benutzer durchgeführt werden. Der Benutzer kann dabei mittels einer Fernsteuerung die Legeeinheit fernbedienen, ohne dass die Legeeinheit dabei zum Beispiel über eine starre Kinematik mit der Umgebung verbunden ist. Hierfür kann eine kabellose Datenübertragung zur Steuerung der Legeeinheit durch den Benutzer vorgesehen sein.
Durch die kompakte Bauform und das Fehlen von Versorgungsleitungen für die Legeeinheit lassen sich beispielsweise auch eine Vielzahl von Legeeinheiten auf der gleichen Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils einsetzen. Dadurch kann ein Ausfall einzelner Legeeinheiten leicht durch eine andere Legeeinheit ausgeglichen werden, ohne dass komplizierte Ausschleusungskonzepte, wie es beispielsweise bei starren in der Umgebung verankerten Kinematiken wie Roboterarmen der Fall ist, notwendig wird. Man kann sich die Legeeinheit also als eine Art Roboter vorstellen, der selbsttätig bzw. ferngesteuert über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils, welche im Übrigen auch als Legefläche bezeichnet werden kann, bewegt wird. Durch das selbsttätige Bewegen der Legeeinheit über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils kann im Gegensatz zu einer fest mit der Umgebung verbundenen Kinematik erreicht werden, dass maximal die Gewichtskraft der Legeeinheit die jeweils erforderliche Anpresskraft und damit den jeweils erforderlichen Anpressdruck bereitstellt. Insbesondere folgt die Legeeinheit durch die selbsttätige Bewegung dem Verlauf einer beispielsweise gekrümmten Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils, wobei eine fest mit der Umgebung verbundene Kinematik im Falle einer Fehlsteuerung beispielsweise nicht mehr dem Verlauf der gekrümmten Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils folgt und somit möglicherweise das herzustellende Bauteil beschädigen kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ablegevorrichtung liegt in der schnellen Anpassung des Anpressdrucks auch bei gekrümmten Oberflächen, wohingegen fest mit der Umgebung verbundene Kinematiken zum Ablegen der Halbzeuge auf gekrümmte Oberflächen aufgrund ihrer Trägheit eine verzögerte Anpassung des Anpressdrucks verursachen können. Dies stellt neben der Tatsache, dass bei einem Ausfall einer Legeeinheit ein schneller Austausch bzw. ein schneller Ersatz dieser Legeeinheit durch eine weitere Legeeinheit erfolgen kann, einen wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber fest mit der Umgebung verbundenen Faserlegeanlagen bzw. Kinematiken in Form von Roboterarmen dar.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Legeeinheit einen Legekopf zum Anpressen des Halbzeugs auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils auf.
Der Legekopf ist dabei fest in die Legeeinheit integriert und überträgt die Gewichtskraft der Legeeinheit durch den Legekopf auf das auf die Oberfläche anzupressende Halbzeug, so dass ein sicheres Ablegen des Halbzeugs, welches beispielsweise eine Faser, ein Faserhalbzeug oder ein Faserband ist, ermöglicht. Insbesondere ist der Legekopf der Ablegevorrichtung zur Herstellung faserverstärkter Bauteile im Fiber Placement oder Tape-Legeverfahren (AFP: Automated Fiber Placement für vorimprägnierte Halbzeuge, DFP: Dry Fiber Placement, ATL: Automated Tape Laying) geeignet. Insbesondere kann die Ablegevorrichtung im automatisierten Faserablegeverfahren zum Einsatz kommen. Aufgrund der kompakten Bauweise und einer im Vergleich zu fest mit der Umgebung verbundenen Kinematiken bzw. Ablegevorrichtungen geringen Größe der Legeeinheit kann eine verbesserte Positionierung des jeweiligen Halbzeugs auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil erfolgen. Insbesondere kann die Ablegevorrichtung im Flugzeugbau zum Beispiel für die Herstellung von Rumpfschalen mit Öffnungswinkeln von ≤ 90°oder Flügelschalen verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Legekopf zur Übertragung der Gewichtskraft der Legeeinheit auf die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils ausgeführt.
Der Legekopf kann beispielsweise in Form einer Spule, über welche das Halbzeug auf die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils gefördert wird, ausgeführt sein. Diese Spule bzw. der Legekopf ist dazu ausgeführt, um die gesamte oder einen Teil der Gewichtskraft der Legeeinheit zum Anpressen des Halbzeugs auf die Oberfläche des herzustellenden Bauteils zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Legeeinheit eine Fortbewegungskinematik aus, die dazu ausgeführt ist, die Legeeinheit auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil zu positionieren.
Die Fortbewegungskinematik kann beispielsweise mehrere gelenkig miteinander gekoppelte Elemente aufweisen. Diese gelenkig miteinander gekoppelten Elemente bilden beispielsweise ein Standbein der Legeeinheit, so dass sich die Legeeinheit selbsttätig mittels dieser Standbeine über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils hinwegbewegen kann. Mit anderen Worten kriecht die Legeeinheit spinnenartig über die gekrümmte Oberfläche des herzustellenden Bauteils mittels mehrerer Standbeine, die sich individuell voneinander bewegen lassen. Es sei angemerkt, dass die Standbeine nicht fest mit der Umgebung verbunden sind, sondern vielmehr lösbar auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils aufgesetzt sein können, so dass die Legeeinheit über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils mit samt den Standbeinen fortbewegt werden kann. Beispielsweise sind drei, vier, sechs oder acht Standbeine als Fortbewegungskinematik vorgesehen. Dabei kann jedes einzelne Standbein der Fortbewegungskinematik durch zumindest zwei gelenkig miteinander verbundene starre und/oder längliche Elemente gebildet sein, so dass auch über die Fortbewegungskinematik eine flexible Einstellung des Anpressdrucks über den Legekopf bzw. die Legeeinheit selbst möglich ist. Man kann sich die Legeeinheit somit wie ein über die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils kriechendes Insekt vorstellen. Es ist möglich, dass die Fortbewegungskinematik bzw. die Standbeine der Fortbewegungskinematik Saugeinheiten, insbesondere Saugnäpfe, aufweisen, mit denen sich die Legeeinheit an der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils ansaugen kann, um einen festen Halt während des Anpressens bzw. Ablegens des Halbzeugs auf der Oberfläche zu ermöglichen. Es ist ebenfalls möglich, dass die Fortbewegungskinematik Nadelgreifer, Magnete, einfache Teller oder ballige Stellfüße mit haftvermittelnder Folie bzw. Geckofolie aufweist, um einen festen Halt während des Anpressens bzw. Ablegens des Halbzeugs auf der Oberfläche zu ermöglichen. Auf diese Weise ist es auch möglich, dass sich die Legeeinheit mittels der Fortbewegungskinematik, welche beispielsweise solche Saugeinheiten aufweist, um eine 360° gekrümmte Oberfläche bewegen kann. Mit anderen Worten kann die Legeeinheit beispielsweise um ein röhrenförmiges Element herumbewegt werden, was wiederum mit fest in der Umgebung verankerten Kinematiken bzw. Ablegevorrichtungen nicht möglich wäre.
Durch die Fortbewegungskinematik in Form einer spinnenartigen Kinematik mit Standbeinen ergibt sich auch der Vorteil, dass der Kompaktierungsdruck bzw. Anpressdruck, der hauptsächlich durch die Eigenmasse der Legeeinheit aufgebracht wird, durch in der Höhe verstellbare Ausleger an den Stand- bzw. Antriebsbeinen genau eingestellt werden kann. Alternativ ist auch ein Antrieb ähnlich einer Magnetschwebebahn denkbar, so dass ein Magnetfeld genutzt werden kann, um die Legeeinheit über der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils schweben zu lassen und eine Verbindung zwischen der Legeeinheit und der Oberfläche lediglich über den Legekopf zum Anpressen des Halbzeugs auf die Oberfläche bereitzustellen. Durch ein Magnetfeld ist ebenfalls eine Einstellung des Anpressdrucks möglich, wobei der Anpressdruck maximal der Gewichtskraft der Legeeinheit entspricht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Legeeinheit einen integrierten Energiespeicher auf, der dazu ausgeführt ist, Energie zur Fortbewegung auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil bereitzustellen.
Insbesondere können wiederaufladbare Akkumulatoren in der Legeeinheit vorgesehen sein, so dass eine externe Energieversorgung beispielsweise über Kabelleitungen nicht erforderlich ist. Dies ist ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ablegevorrichtung gegenüber fest mit der Umgebung verbundenen Kinematiken bzw. Faserlegeanlagen. Die Energie kann auch zum Antrieb des Legekopfes und/oder etwaiger Materialmagazine verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Legeeinheit ein integriertes Materialmagazin auf, welches zum Transport des Halbzeugs auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil ausgeführt ist.
Es können insbesondere mehrere Materialmagazine in der Legeeinheit vorgesehen sein. Das Materialmagazin kann zur Lagerung bzw. zum Transport des Halbzeugs, das heißt der Faser des Faserhalbzeugs oder des Faserbandes, vorgesehen sein. Dazu können die Fasern bzw. Faserbänder auf eine Spule des Materialmagazins aufgewickelt sein und während des Ablegens des Halbzeugs nach und nach abgewickelt und dem Legekopf bereitgestellt werden. Mit anderen Worten wird das Materialmagazin mit der Legeeinheit mitbewegt, so dass auch hier keine externe Bereitstellung des Materials bzw. Halbzeugs über eine fest mit der Umgebung verbundene Kinematik erforderlich ist. Die Ausrüstung an Material bzw. Halbzeug kann diverse Kombinationen annehmen. Das Halbzeug ist beispielsweise eine Faser, ein Faserhalbzeug, ein Faserband, ein Faserstreifen oder ein Faserbündel (sog. Tow) Die Materialbreiten können zwischen 1/8 Zoll bis zu 1 Zoll bei einem bis zu acht Faserbündeln liegen. Ferner sind Breiten von Faserbändern (Tapebreiten) zwischen 50 und 500 mm möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ablegevorrichtung eine Ortungseinheit zum Positionieren der Legeeinheit auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil auf.
Somit kann die aktuelle Position und/oder Ausrichtung der Legeeinheit auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil bestimmt werden. Dies ist insbesondere für das korrekte Ablegen des Halbzeugs an einer bestimmten Position auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils erforderlich. Solche Ortungsverfahren können Satellitennavigationssysteme wie zum Beispiel GPS sein. Jedoch können auch kamerabasierte Systeme für die Ortung der Legeeinheit auf der Oberfläche des herzustellenden Bauteils verwendet werden. Dazu können mehrere räumliche getrennte Kameras auf die Legeeinheit gerichtet sein. Im Falle von einer Anordnung mehrerer Legeeinheiten kann jede Legeeinheit mit mehreren aktiven Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen oder Blinkmustern ausgerüstet sein. Beispielsweise können blinkende Dioden auf einer Oberseite der Legeeinheit angeordnet sein, welche durch in der Umgebung vorgesehene Kameras erfasst werden können. Damit kann die Lage im Raum sowie eine Zuordnung zu den einzelnen Legeeinheiten eindeutig erkennbar gemacht werden. Diese Informationen können anschließend von einem Leitrechner bzw. von einer externen Steuerungseinheit zur Grobpositionierung der Legeeinheiten im Raum auf wenige Millimeter genau genutzt werden. Eine Feinjustierung auf den jeweils gewünschten Ablegekurs bzw. auf die vorgegebene Trajektorie erfolgt durch die jeweilige Legeeinheit selbst mittels Benutzung von beispielsweise Lichtschnittsensoren. Beispielsweise kann die Legeeinheit mittels Laserlinienverfahren entlang der abgelegten Fasern navigiert werden. Damit ist es möglich, den Absatz einer bereits gelegten Bahn oder von Markierungen im Werkzeug, an welchem das herzustellende faserverstärkte Bauteil befestigt ist, zu erfassen und sich relativ dazu zu positionieren. Es sei angemerkt, dass das Werkzeug zur Befestigung des herzustellenden faserverstärkten Bauteils fest in der Umgebung verankert sein kann. Dies wird in der Figurenbeschreibung noch genauer veranschaulicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ablegevorrichtung ferner eine an der Legeeinheit befestigte seilförmige Komponente auf, wobei die Legeeinheit dazu ausgeführt ist, den Anpressdruck basierend auf einer Regelung einer Spannung in der seilförmigen Komponente einzustellen.
Die seilförmige Komponente ist beispielsweise ein biegeweiches Seil, eine beigeweiche Kunststoffkomponente oder ein Draht, an welchem die Legeeinheit aufgehängt ist. Dazu kann die seilförmige Komponente an Stützelementen befestigt sein. Insbesondere kann die seilförmige Komponente über einen Seilzug an dem Stützelement befestigt sein. Durch die Aufhängung der Legeeinheit an der seilförmigen Komponente kann der Anpressdruck über eine Regulierung der wirkenden Zugkraft oder der Spannung bzw. Zugspannung in der seilförmigen Komponente reguliert werden. Dabei verringert sich der Anpressdruck bei steigender Zugspannung in der seilförmigen Komponente. Auch hier überschreitet die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck nicht die Gewichtskraft der Legeeinheit selbst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die seilförmige Komponente dazu ausgeführt, die Legeeinheit mittels der seilförmigen Komponente mit Energie zu versorgen.
Die seilförmige Komponente kann somit eine elektrische Versorgungsleitung bzw. ein elektrisch leitfähiges Kabel aufweisen, welches die Legeeinheit mit einer externen Energiequelle verbindet. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Energieversorgung über einen Kabelschlepp an der Legeeinheit bereitgestellt wird. Auf diese Weise können auch andere Versorgungsleitungen entweder über die seilförmige Komponente selbst oder über einen Kabelschlepp an der Legeeinheit vorgesehen sein, welche die Legeeinheit mit in der Umgebung befindlichen Versorgungsstellen verbinden. Solche Versorgungsleitungen sind beispielsweise Datenübertragungsleitungen zur Steuerung der Legeeinheit über bzw. auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils oder Druckversorgungsleitungen.
Das Vorsehen der seilförmigen Komponente ermöglicht die Bereitstellung des für die Ablage des Halbzeuges notwendigen Anpressdruck. Dazu kann die Legeeinheit derart dimensioniert sein, dass ihr Leergewicht über der maximal möglichen Anpresskraft liegt. Die abzubauende Differenz zum gewählten Anpressdruck wird durch entsprechende Regelung der Seilspannung in der seilförmigen Komponente aufgebracht.
Neben der Energieversorgung über die seilförmige Komponente, die wie eine Art Lampenseilsystem Energie zur Legeeinheit zuführen kann, kann auch ein in die Legeeinheit selbst integrierter Akku vorgesehen sein. Über einen gegebenenfalls mitgeschleppten Kabelschlepp kann neben einer Versorgung mit elektrischer Energie auch eine Druckluftversorgung vorgesehen sein. Die Druckluftversorgung kann jedoch auch über einen in die Legeeinheit selbst integrierten Kompressor bereitgestellt werden. Der Austausch von Steuerungssignalen ist über eine Luftschnittstelle oder eine Datenleitung im Kabelschlepp möglich. Die Legeeinheit kann dabei neben mechanischen Funktionselementen sämtliche zur Steuerung notwendigen Komponenten aufweisen, so dass lediglich ein Datenaustausch über ein Feldbussystem vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die seilförmige Komponente dazu ausgeführt, eine Signalübertragung zur Steuerung der Legeeinheit bereitzustellen.
Insbesondere kann der Datenaustausch über die seilförmige Komponente selbst erfolgen, so dass diese seilförmige Komponente neben der Regelung des Anpressdrucks auch zur Übertragung von Steuerungssignalen verwendet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ablegevorrichtung weiterhin eine Seilwinde zur Aufnahme der seilförmigen Komponente auf, wobei eine Positionierung der Legeeinheit durch Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponente mittels der Seilwinde einstellbar ist.
Die Seilwinde ist beispielsweise fest an einem Stützelement bzw. an einem Stützpfeiler oder Pfosten befestigt, wobei der Anpressdruck direkt durch Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponente und dem damit verbundenen Ändern der Spannung in der seilförmigen Komponente reguliert werden kann. Die seilförmige Komponente kann dabei über einen Seilzug, welcher ebenfalls an dem Stützelement befestigt ist, geführt sein. Eine gegebenenfalls erforderliche Messung der Länge der seilförmigen Komponente kann über Drehwinkelgeber in den Seilwinden oder in Umlenkrollen des Seilzugs erfolgen, insbesondere da ein Schlupf zwischen seilförmiger Komponente und Umlenkrolle ausgeschlossen werden kann. Durch eine solche Anordnung kann sowohl die Position als auch die Orientierung der Legeeinheit bezüglich des herzustellenden faserverstärkten Bauteils vorgegeben bzw. eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die seilförmige Komponente über die Seilwinde an einem starren Stützelement befestigt.
Dieses Stützelement kann in der Umgebung fest verankert sein, aber auch um eine Vertikalrichtung drehbar gelagert sein. Beispielsweise sind die Stützpfosten fest in einem Fundament, auf welchem auch das Werkzeug zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils befestigt ist, verankert. Dabei können die Stützpfosten so dimensioniert sein, dass ihre Durchbiegung bei der maximal zu erwartenden Belastung bzw. der Zugkräfte in der seilförmigen Komponente sich nicht auf die Genauigkeit des Ablegens des Halbzeugs auf die Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils auswirkt. Ein Stützelement bzw. Stützpfosten kann derart ausgeführt sein, dass eine daran angebrachte Seilwinde zum Antrieb bzw. zum Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponente montiert ist und das Stützelement selbst drehbar gelagert ist, um einen Schräglauf der seilförmigen Komponente über die Umlenkrolle zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Ablegevorrichtung zumindest vier seilförmige Komponenten auf, welche zum Aufwickeln auf jeweils eine Seilwinde ausgeführt sind. Dabei erfolgt eine Positionierung der Legeeinheit durch individuelles Aufwickeln oder Abwickeln der zumindest vier seilförmigen Komponenten mittels der jeweiligen Seilwinden.
Neben der Positionierung der Legeeinheit kann durch individuelles Aufwickeln oder Abwickeln der zumindest vier seilförmigen Komponenten auch die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck für das Ablegen des Halbzeugs auf der Oberfläche des herzustellenden faserverstärkten Bauteils eingestellt werden. Somit kann jeder Punkt auf der Oberfläche eines dreidimensionalen herzustellenden faserverstärkten Bauteils erreicht werden und gleichzeitig an jedem Punkt an der Oberfläche ein bestimmter Anpressdruck eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Einstellung der Anpresskraft basierend auf einer individuellen Regelung der Zugspannungen in den zumindest vier seilförmigen Komponenten.
Die Regelung der Zugspannungen kann dabei durch Auf- oder Abwickeln der seilförmigen Komponenten auf den jeweiligen Seilwinden erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ablegen eines Halbzeugs in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils angegeben. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer Anpresskraft durch eine Legeeinheit, welche Anpresskraft maximal einer Gewichtskraft der Legeeinheit entspricht.
Das Verfahren kann dabei die im Zusammenhang mit der Ablegevorrichtung beschriebenen Merkmale aufweisen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine Seitenansicht einer Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeugs auf eine Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine Draufsicht einer Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeugs auf eine Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeugs auf eine Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Draufsicht einer Ablegevorrichtung zum Ablegen eines Halbzeugs auf eine Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Legeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ablegen eines Halbzeugs auf eine Oberfläche zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.
1 zeigt eine Seitenansicht einer Ablegevorrichtung 1 zum Ablegen eines Halbzeugs 11 in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche 12 zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils 13. Die Ablegevorrichtung 1 weist eine Legeeinheit 10 mit einem Legekopf 14 sowie zwei Materialmagazinen 18 auf. Es sei angemerkt, dass auch lediglich ein Materialmagazin 18, aber auch mehr als zwei Materialmagazine 18 in der Legeeinheit 10 vorgesehen sein können. Der Legekopf 14 ist dazu ausgeführt, das Halbzeug 11 auf die gekrümmte Oberfläche 12 abzulegen. Dazu ist das faserverstärkte herzustellende Bauteil 13 auf einem Werkzeug 17 befestigt bzw. angebracht. Über den Legekopf 14 wird eine Anpresskraft bzw. ein Anpressdruck, welcher auch als Kompaktierungsdruck bezeichnet wird, bereitgestellt, um das Halbzeug 11 auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 aufzubringen. Die Legeeinheit 10 weist eine Fortbewegungskinematik 15 auf, welche dazu ausgeführt ist, die Legeeinheit 10 über die Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 zu bewegen. Man kann sich diese Fortbewegungseinheit 15 wie Spinnenbeine vorstellen, mit welchen die Legeeinheit 10 über die Oberfläche 12 bewegt werden kann. Mit anderen Worten läuft bzw. krabbelt die Legeeinheit 10 über die Oberfläche 12, so dass das Halbzeug 11 an verschiedenen Stellen auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 abgelegt werden kann. Der Legekopf 14 ist dazu ausgeführt, die Gewichtskraft der Legeeinheit 10 auf die Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 zu übertragen, um somit einen ausreichenden Anpressdruck bzw. Kompaktierungsdruck zwischen dem Legekopf und der Oberfläche 12 zu erzeugen, so dass ein sicheres Anhaften des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 sichergestellt werden kann.
Die Gewichtskraft 40 wirkt in die durch einen Pfeil dargestellte Richtung. Die Legeeinheit 10 stellt eine Anpresskraft bereit, die maximal einer in Pfeilrichtung wirkenden Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 selbst entspricht. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Anpresskraft des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 maximal der Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 entspricht. Die Legeeinheit 10 ist dazu ausgeführt, selbsttätig über die Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 bewegt zu werden. Das bedeutet, dass die Legeeinheit 10 nicht über eine starre mit der Umgebung verbundene Kinematik angesteuert wird, sondern vielmehr mittels kabelloser Datenübertragung. Dazu weist die Legeeinheit 10 eine Kommunikationseinheit 19 auf, welche dazu ausgeführt ist, Daten bzw. Signale von einer externen Bedieneinheit 26 zu empfangen. Dabei werden die Daten bzw. Signale von der externen Bedieneinheit 26 mittels kabelloser Datenübertragung empfangen, so dass eine direkte, beispielsweise durch Kabel oder Datenübertragungsleitungen hergestellte Verbindung zwischen der externen Bedieneinheit 26 und der Legeeinheit 10 nicht erforderlich ist. Insbesondere kann ein Benutzer mittels der Bedieneinheit 26 die Legeeinheit 10 steuern und damit über die Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 ferngesteuert bewegen.
Die Legeeinheit 10 kann neben der Fortbewegungskinematik 15 auch eine Saugeinheit 16 bzw. Saugnäpfe 16 aufweisen, wobei die Saugnäpfe 16 an jeweils einem Bein der Fortbewegungskinematik 15 angebracht sind. Diese Saugnäpfe 16 können beispielsweise ein sicheres Anhaften der Legeeinheit 10 an der Oberfläche 12 gewährleisten und somit ein Verrutschen der Legeeinheit 10 während des Ablegevorgangs mittels des Legekopfs 14 verhindern. Dies ist insbesondere von Vorteil, um eine hohe Genauigkeit während des Ablegens des Halbzeugs 11 auf die Oberfläche 12 sicherzustellen. Die Legeeinheit 10 kann mehrere Beine als Fortbewegungskinematik 15 aufweisen. In der in 1 dargestellten Konfiguration weist die Fortbewegungskinematik 15 exakt vier Fortbewegungsbeine auf, an welchen jeweils eine Saugeinheit 16 bzw. ein Saugnapf 16 befestigt ist.
2 zeigt eine Draufsicht der Ablegevorrichtung 1 zum Ablegen des Halbzeugs 11 auf die gekrümmte Oberfläche 12 zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils 13. In der in 2 dargestellten Konfiguration bewegt sich die Legeeinheit 10 mittels der Fortbewegungskinematik 15 von links nach rechts. Insbesondere wurde das Halbzeug 11 auf dem links dargestellten Teil des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 bereits abgelegt. Ein solches Halbzeug 11 kann zum Beispiel eine Faser, ein Faserhalbzeug oder ein Faserband sein. Ferner kann ein solches Halbzeug ein Faserbündel oder ein Faserstreifen sein. Das Halbzeug 11 wird beispielsweise über Materialmagazine 18 bereitgestellt. Dabei sind die Materialmagazine dazu ausgeführt, das Halbzeug 11 in aufgewickelter Form in der Legeeinheit 10 bereitzustellen, so dass das Halbzeug 11 bei Bedarf dem Legekopf 14 zugeführt werden kann. Insbesondere wird das Halbzeug 11 während des Ablegens des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 vom Materialmagazin 18 abgewickelt. Die Oberfläche 12 kann eine ebene Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche 12 sein, auf welcher sich die Legeeinheit 10 mittels der Fortbewegungskinematik 15 bewegt. Die Fortbewegungskinematik 15 weist in der in 2 dargestellten Konfiguration vier spinnenartige Beine 15a, 15b, 15c, 15d auf. Diese Beine können beispielsweise jeweils aus zwei stangenförmigen Komponenten bestehen, die über ein Gelenk miteinander verbunden sind. Dabei kann eine erste stangenförmige Komponente eines Beins gelenkig mit der Legeeinheit 10 gekoppelt sein und über ein weiteres Gelenk mit einem zweiten stangenförmigen Element, welches wiederum den Saugnapf bzw. die Saugeinheit 16 aufweist, gekoppelt sein. Es sei angemerkt, dass abweichend von der in 2 dargestellten Konfiguration auch mehr als vier Beine 15a, 15b, 15c, 15d vorgesehen sein können.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Ablegevorrichtung 1 zum Ablegen eines Halbzeugs 11 auf eine gekrümmte Oberfläche 12 zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils 13. Das herzustellende faserverstärkte Bauteil 13 ist dabei auf ein Werkzeug 17 abgelegt bzw. an diesem befestigt. Die Ablegevorrichtung 1 weist eine Legeeinheit 10 auf, welche an seilförmigen Komponenten 20 aufgehangen ist. Dabei sind die seilförmigen Komponenten 20 über einen Seilzug 21 an jeweils einer Seilwinde 20 befestigt. Die Seilwinde 20 ist dazu ausgeführt, die seilförmige Komponente 20 aufzuwickeln oder abzuwickeln. Somit kann eine freie Länge der seilförmigen Komponente 20 mittels der Seilwinde 22 eingestellt werden. Zum Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponente 20 wird die Seilwinde 22 in die durch den Pfeil in der Seilwinde 22 dargestellten Richtungen gedreht. Durch Aufwickeln oder Abwickeln wird die jeweilige seilförmige Komponente 20 in die durch die Pfeile 31 dargestellten Richtungen bewegt. Durch die Aufhängung der Legeeinheit 10 an den seilförmigen Komponenten 20 kann eine exakte Positionierung der Legeeinheit 10 auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 erreicht werden. Die Seilwinden 22 sowie die Seilzüge 21 sind jeweils an einem Stützelement 23 befestigt. Dieses Stützelement 23 kann in Form eines starren Pfostens ausgeführt sein. Das Stützelement 23 kann um eine vertikale Achse 30 drehbar in der Umgebung gelagert sein. Die Drehrichtung 32 der Stützelemente 23 ist in 3 durch die entsprechenden Pfeile angegeben. Die drehbare Lagerung der Stützelemente 23 in der Umgebung ermöglicht es, die Legeeinheit 10 exakt an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 zu positionieren.
In der in 3 dargestellten Konfiguration bzw. Seitenansicht sind lediglich zwei seilförmige Komponenten 20 bzw. zwei Stützelemente 23 dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, dass vorzugsweise vier seilförmige Komponenten 20 bzw. vier Stützelemente 23 zur Aufhängung der Legeeinheit 10 über der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 vorgesehen sein können. Dies ist insbesondere in der in 4 dargestellten Draufsicht gut zu erkennen. Insbesondere zeigt 4 eine Draufsicht der Ablegevorrichtung 1, bei welcher die Legeeinheit 10 an vier seilförmigen Komponenten 20a, 20b, 20c, 20d befestigt ist. Ferner ist jede seilförmige Komponente 20 an jeweils einem Stützelement 23 befestigt. Insbesondere sind die jeweiligen seilförmigen Komponenten 20 an jeweils einer Seilwinde 22, welche wiederum an dem jeweiligen Stützelement 23 befestigt ist, befestigt. Über diese Seilwinden 22 kann ein Aufwickeln oder Abwickeln der jeweiligen seilförmigen Komponenten 20 erfolgen. Durch individuelles Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponenten 20 auf den jeweiligen Seilwinden 22 kann eine exakte Positionierung der Legeeinheit 10, welche an den seilförmigen Komponenten 20 aufgehangen ist, erfolgen. Die Positionierung kann dabei so erfolgen, dass das Halbzeug 11 an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 12 abgelegt werden kann. Die Drehrichtungen 32 der Stützelemente 23 ermöglichen eine exakte Positionierung der Legeeinheit 10 über dieser bestimmten Stelle auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13. Insbesondere sind die Stützelemente 23 drehbar in der Umgebung befestigt, wobei das Werkzeug 17 und/oder das herzustellende faserverstärkte Bauteil 13 fest in der Umgebung verankert sein können. In der in 4 dargestellten Konfiguration wird die Legeeinheit 10 von links nach rechts bewegt, so dass das Halbzeug 11 auf dem linken Teil des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 bereits abgelegt wurde. Der Kompaktierungsdruck bzw. Anpressdruck wird dabei durch die Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 bereitgestellt. Aufgrund der biegeweichen Ausführung der seilförmigen Komponenten 20 kann die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck maximal der Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 entsprechen. Jedoch kann die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck durch Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponenten 20 auf die Seilwinden 22 reguliert werden bzw. reduziert werden. Das bedeutet, dass die Anpresskraft durch die Legeeinheit 10 auch geringer eingestellt werden kann als die Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10. Beispielsweise ist eine Anpresskraft bzw. ein Anpressdruck, der geringer ist als die Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10, schon ausreichend, um ein sicheres Kompaktieren bzw. Ablegen des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 bereitzustellen.
Eine Daten- bzw. Signalübertragung zur Steuerung der Legeeinheit 10 kann beispielsweise über die seilförmigen Komponenten 20 selbst erfolgen. Dabei können Datenübertragungsleitungen in den seilförmigen Komponenten 20 vorgesehen sein. Ferner können Stromversorgungsleitungen in den seilförmigen Komponenten 20 vorgesehen sein, um die Legeeinheit 10 mit Energie zu versorgen. Eine solche Energie ist beispielsweise erforderlich, um das Abwickeln des Halbzeugs 11 von den Materialmagazinen 18 sowie den Ablegevorgang durch den Legekopf 14 zu gewährleisten. Somit kann eine Steuerung der Legeeinheit 10 durch einen externen Benutzer erfolgen, wobei die Signal- bzw. Datenübertragung über die seilförmigen Komponenten 20 erfolgt. Es sei jedoch auch angemerkt, dass eine Daten- und Signalübertragung ähnlich wie der in 1 und 2 dargestellten Konfiguration erfolgen kann. Insbesondere kann die Daten- bzw. Signalübertragung auch kabellos erfolgen. Ferner ist es möglich, einen hier nicht dargestellten Kabelschlepp an der Legeeinheit 10 vorzusehen, über welche die Energieversorgung oder die Datenübertragung stattfindet. Die Legeeinheit 10 kann auch einen Akkumulator bzw. einen Energiespeicher aufweisen, der Energie zum Betrieb der in der Legeeinheit 10 vorgesehenen Komponenten, insbesondere der Materialmagazine 18 sowie des Legekopfes 14, bereitstellen kann.
5 zeigt eine Legeeinheit 10 beim Ablegen des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 eines herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13. Die Legeeinheit 10 weist einen Energiespeicher 24 in Form eines Akkumulators bzw. in Form von Batterien auf. Ferner weist die Legeeinheit 10 eine Ortungseinheit 25 auf, über welche eine Positionserfassung der Legeeinheit 10 über der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13 erfolgen kann. Beispielsweise erfolgt die Ortung über ein Satellitennavigationssystem wie zum Beispiel GPS oder über ein kamerabasiertes System. Die Legeeinheit 10 weist ferner eine Kommunikationseinheit 19 auf, welche dazu ausgeführt ist, eine kabellose Datenübertragung zu einer externen Bedieneinheit 26 bereitzustellen. Die Datenübertragung zwischen der Bedieneinheit 26 und der Kommunikationseinheit 19 dient der Übertragung von Steuerungssignalen zur Steuerung der Legeeinheit 10 über der Oberfläche 12 des herzustellenden faserverstärkten Bauteils 13. Die Legeeinheit 10 weist ferner einen Legekopf 14 zum Ablegen des Halbzeugs 11 auf der Oberfläche 12 auf. Der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft zwischen dem Legekopf 14 und der Oberfläche 12 entspricht maximal der Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10. In dem in 5 dargestellten Fall bewegt sich die Legeeinheit 10 in die durch einen Pfeil dargestellte Richtung 41. Zur Bereitstellung des Halbzeugs 11 in der Legeeinheit 10 weist diese Materialmagazine 18 auf, auf welche das Halbzeug 11 aufgewickelt ist. Während des Ablegevorgangs des Halbzeugs 11 erfolgt ein Abwickeln des Halbzeugs 11 von den Materialmagazinen 18.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ablegen eines Halbzeugs 11 in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche 12 zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils 13. In einem Schritt S1 des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer Anpresskraft durch eine Legeeinheit 10, welche Anpresskraft maximal einer Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 entspricht.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens kann eine Befestigung der Legeeinheit 10 an einer seilförmigen Komponente 20 vorgesehen sein. Die seilförmige Komponente 20 ist beispielsweise ein biegeweiches Seil, ein biegeweicher Kunststoff oder ein biegeweicher Draht. In einem weiteren Schritt des Verfahrens kann ein Steuern der Legeeinheit 10 mittels einer kabellosen Daten- bzw. Signalübertragung erfolgen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/120717 A1 [0004]
DE 10251581 B4 [0005]

Claims

Ablegevorrichtung (1) zum Ablegen eines Halbzeugs (11) in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche (12) zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils (13), aufweisend: eine Legeeinheit (10), welche eine Anpresskraft bereitstellt, die maximal einer Gewichtskraft (40) der Legeeinheit (10) entspricht.
Ablegevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Legeeinheit (10) einen Legekopf (14) zum Anpressen des Halbzeugs (11) auf der Oberfläche (12) des herzustellenden faserverstärkten Bauteils (13) aufweist.
Ablegevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Legekopf (14) zur Übertragung der Gewichtskraft (40) der Legeeinheit (10) auf die Oberfläche (12) des herzustellenden faserverstärkten Bauteils (13) ausgeführt ist.
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legeeinheit (10) eine Fortbewegungskinematik (15) aufweist, die dazu ausgeführt ist, die Legeeinheit (10) auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil (13) zu positionieren.
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: einen in die Legeeinheit (10) integrierten Energiespeicher (24), der dazu ausgeführt ist, Energie zur Fortbewegung auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil (13) bereitzustellen.
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: ein in die Legeeinheit (10) integriertes Materialmagazin (18), welches zum Transport des Halbzeugs (11) auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil (13) ausgeführt ist.
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: eine Ortungseinheit (25) zum Positionieren der Legeeinheit (10) auf dem herzustellenden faserverstärkten Bauteil (13).
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: eine an der Legeeinheit (10) befestigte seilförmige Komponente (20); wobei die Legeeinheit (10) dazu ausgeführt ist, die Anpresskraft basierend auf einer Regelung einer Spannung in der seilförmigen Komponente (20) einzustellen.
Ablegevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die seilförmige Komponente (20) dazu ausgeführt ist, die Legeeinheit (10) mittels der seilförmigen Komponente (20) mit Energie zu versorgen.
Ablegevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die seilförmige Komponente (20) dazu ausgeführt ist, eine Signalübertagung zur Steuerung der Legeeinheit (10) bereitzustellen.
Ablegevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiterhin aufweisend: eine Seilwinde (22) zur Aufnahme der seilförmigen Komponente (20); wobei eine Positionierung der Legeeinheit (10) durch Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponente (20) mittels der Seilwinde (22) einstellbar ist.
Ablegevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die seilförmige Komponente (20) über die Seilwinde (22) an einem starren Stützelement (23) befestigt ist.
Ablegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, weiterhin aufweisend: zumindest vier seilförmige Komponenten (20), welche zum Aufwickeln auf jeweils eine Seilwinde (22) ausgeführt sind; wobei eine Positionierung der Legeeinheit (10) durch individuelles Aufwickeln oder Abwickeln der zumindest vier seilförmigen Komponenten (20) mittels der jeweiligen Seilwinden (22) erfolgt.
Ablegevorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Einstellung der Anpresskraft basierend auf einer individuellen Regelung der Spannungen in den zumindest vier seilförmigen Komponenten (20) erfolgt.
Verfahren zum Ablegen eines Halbzeugs (11) in Form einer Faser, eines Faserhalbzeugs oder eines Faserbandes auf eine gekrümmte Oberfläche (12) zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils (13), aufweisend den Schritt: Bereitstellen einer Anpresskraft durch eine Legeeinheit (10), die maximal einer Gewichtskraft (40) der Legeeinheit (10) entspricht.