DE102015206858A1 - Method and device for producing flat components with fiber-reinforced plastic - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung (1) zur Herstellung flächiger Bauteile (23) mit faserverstärktem Kunststoff vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung mindestens eine Werkzeugform (5) zur Aufnahme von Faserwerkstoff und mindestens einen Legekopf (4) zur Ablage und zum Andrücken von Faserwerkstoff in der Werkzeugform (5) aufweist und der Legekopf (4) relativ zur Werkzeugform (4) translatorisch (7) verlagerbar ist und die Vorrichtung (1) eine um eine weitgehend parallel zur Translationsebene des Legekopfs (4) verlaufende Drehachse (11) drehbare Werkzeugformaufnahme (9) mit mindestens zwei Werkzeugformen (5) besitzt.A device (1) for producing planar components (23) with fiber-reinforced plastic is proposed, wherein the device has at least one tool mold (5) for receiving fiber material and at least one laying head (4) for depositing and pressing fiber material in the mold ( 5) and the laying head (4) relative to the tool mold (4) translationally (7) is displaceable and the device (1) about a substantially parallel to the translation plane of the laying head (4) extending axis of rotation (11) rotatable tool mold holder (9) has at least two molds (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung flächiger Bauteile mit faserverstärktem Kunststoff, wobei die Vorrichtung mindestens eine Werkzeugform zur Aufnahme von Faserwerkstoff und mindestens einen Legekopf zur Ablage und zum Andrücken von Faserwerkstoff in der Werkzeugform aufweist und der Legekopf relativ zur Werkzeugform translatorisch verlagerbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an apparatus for producing flat components with fiber-reinforced plastic, wherein the device has at least one tool mold for receiving fiber material and at least one laying head for depositing and pressing fibrous material in the mold and the laying head is translationally displaceable relative to the mold the preamble of
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit faserverstärktem Kunststoff, bei dem mittels eines Legekopfes Faserwerkstoff in eine Werkzeugform eingebracht und angedrückt wird und der Legekopf zur Faserablage translatorisch relativ zur Werkzeugform bewegt wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention further relates to a method for the production of components with fiber-reinforced plastic, in which by means of a laying fiber material is placed in a mold and pressed and the laying head is moved to the fiber tray translationally relative to the mold, according to the preamble of claim. 9
Bei dem flächigen Bauteil kann es sich beispielsweise um einen Kotflügel eines Kraftfahrzeugs handeln, der mittels Faserablage in einer Werkzeugform ausgebildet wird. Bei einem solchen Bauteil wird oftmals mit einem Roboter gearbeitet, der am Roboterarm einen Legekopf aufweist, mit dem der Faserwerkstoff in der Werkzeugform abgelegt werden kann.The planar component may be, for example, a fender of a motor vehicle, which is formed by means of fiber deposition in a tool mold. In such a component, a robot is often used which has a laying head on the robot arm with which the fiber material can be deposited in the tool mold.
Bei diesem bekannten Fertigungsverfahren wird der Legekopf vom Roboterarm translatorisch in mindestens zwei Richtungen relativ zur Werkzeugform bewegt, nämlich in Hochachsrichtung des herzustellenden Kotflügels, um Faserwerkstoff über die gesamte Hochachsrichtung des Kotflügels in der Werkzeugform abzulegen und auch quer zur Hochachsrichtung des Kotflügels, um die Prepregform in der Werkzeugform entsprechend der Breitenrichtung des Kotflügels zu vervollständigen.In this known manufacturing method, the laying head of the robot arm is translationally moved in at least two directions relative to the mold, namely in Hochachsrichtung the fender to be manufactured to store fiber material over the entire Hochachsrichtung of the fender in the mold and also across the Hochachsrichtung the fender to the prepreg in the tool shape according to the width direction of the fender to complete.
Da es sich bei einem solchen Kotflügel um ein in der Serienfertigung hergestelltes Bauteil handelt, werden oftmals mehrere Montageroboter in einer Fertigungsstraße angeordnet, von denen jeder einer oder zwei Werkzeugformen zugeordnet ist. Da der Roboterarm mit dem Legekopf während der Ausbildung der Prepregform viele Verfahroperationen durchführt, summiert sich die Verfahrzeit des Legekopfs pro herzustellendem Bauteil zu einem hohen Betrag mit vielen positiven und negativen Beschleunigungsvorgängen des Roboterarms, was dazu führt, dass die Produktivität dieses bekannten Fertigungsverfahren vergleichsweise gering ist.Since such a fender is a mass-produced component, multiple assembly robots are often arranged in a production line, each of which is associated with one or two tool molds. Since the robot arm with the laying head performs many process operations during the formation of the prepreg mold, the travel time of the laying head per component to be manufactured adds to a large amount with many positive and negative accelerations of the robot arm, resulting in that the productivity of this known manufacturing method is comparatively low ,
Es sind auch schon andere Fertigungsverfahren zur Herstellung flächiger Bauteile bekannt geworden.There are already known other manufacturing processes for the production of flat components.
Anhand der
Anhand der
Anhand der
Die bekannten Fertigungsverfahren zeichnen sich durch einen hohen Grad der Komplexität der Vorrichtung zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens aus, was zwar bei der Herstellung von Rotorblättern für Helikopter von geringerer Bedeutung ist, aber für einen Anstieg der Kosten sorgt, die für die Herstellung von flächigen Bauteilen in der Serienfertigung beispielsweise der Automobilindustrie untragbar sind.The known manufacturing methods are characterized by a high degree of complexity of the apparatus for performing the respective method, which is in the manufacture of rotor blades for helicopters of less importance, but provides an increase in the costs associated with the production of sheet-like components in The series production, for example, the automotive industry are unsustainable.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Herstellung flächiger Bauteile mit faserverstärktem Kunststoff zu schaffen, die eine kostengünstige und weniger Verfahroperationen einer Handhabungseinrichtung benötigende Herstellungsweise für das flächige Bauteil ermöglicht und darüber hinaus soll auch ein mit der Vorrichtung durchführbares Fertigungsverfahren geschaffen werden.Proceeding from this, the present invention, the object of the invention to provide a device for producing flat components with fiber reinforced plastic, which allows a cost-effective and less procedural operations of a handling device-requiring production method for the sheet-like component and beyond also to be feasible with the device manufacturing process become.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale auf, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens in den weiteren Ansprüchen beschrieben sind.The invention has to solve this problem with respect to the device to the features specified in
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Herstellung flächiger Bauteile mit faserverstärktem Kunststoff, wobei die Vorrichtung mindestens eine Werkzeugform zur Aufnahme von Faserwerkstoff und mindestens einen Legekopf zur Ablage und zum Andrücken von Faserwerkstoff in der Werkzeugform aufweist und der Legekopf relativ zur Werkzeugform translatorisch verlagerbar ist, wobei die Vorrichtung eine um eine weitgehend parallel zur Translationsebene des Legekopfs verlaufende Drehachse drehbare Werkzeugformaufnahme mit mindestens zwei Werkzeugformen besitzt.The invention provides a device for producing flat components with fiber-reinforced plastic, wherein the device has at least one tool mold for receiving fiber material and at least one laying head for depositing and pressing fiber material in the mold and the laying head is translationally displaceable relative to the mold, wherein the Device has a rotatable about a substantially parallel to the translation plane of the laying head axis of rotation tool mold holder with at least two molds.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Legekopf relativ zur Werkzeugform translatorisch verlagert werden, so dass mit der translatorischen Verlagerungsbewegung beispielsweise die Breitenrichtung des herzustellenden Bauteils aus faserverstärkten Kunststoff mit dem Legekopf überstrichen werden kann, während die zur Faserablage in Richtung quer zur Breitenrichtung des herzustellenden Bauteils notwendige Relativbewegung zwischen dem Legekopf und der Werkzeugform durch eine Drehbetätigung der Werkzeugformaufnahme und damit der Werkzeugform implementiert werden kann. Dadurch kann durch die Drehbetätigung der Werkzeugformaufnahme die Faserablage über die gesamte notwendige Wegstrecke zum Überstreichen der Erstreckung des herzustellenden Bauteils in Hochachsrichtung durchgeführt werden und es ist nicht mehr notwendig, den Legekopf auch in Hochachsrichtung des herzustellenden Bauteils zu bewegen. Es ist aber auch möglich, die Drehbetätigung der Werkzeugformaufnahme so durchzuführen, dass durch die Drehbetätigung eine weitere Werkzeugform in den Erfassungsbereich des Legekopfes gelangt und der Legekopf auch in Hochachsrichtung des Bauteils betrachtet zur Faserablage betätigt wird.In the apparatus according to the invention, the laying head can be translationally displaced relative to the tool shape, so that the translational displacement movement, for example, the width direction of the manufactured fiber-reinforced plastic component can be covered with the laying head, while the relative movement necessary for fiber deposition in the direction transverse to the width direction of the component to be produced between the laying head and the tool mold can be implemented by a rotary actuation of the tool mold holder and thus the tool mold. As a result, by the rotary actuation of the tool mold holder, the fiber deposition over the entire necessary distance to cover the extension of the component to be produced in Hochachsrichtung be performed and it is no longer necessary to move the laying head in Hochachsrichtung of the manufactured component. But it is also possible to perform the rotational actuation of the tool mold holder so that passes through the rotary actuator another tool shape in the detection range of the laying head and the laying head is also viewed in Hochachsrichtung of the component for fiber storage.
Dadurch, dass die drehbare Werkzeugformaufnahme mindestens zwei Werkzeugformen besitzt, kann die Faserablage für zwei herzustellende Bauteile dadurch realisiert werden, dass die Werkzeugformaufnahme bei stillstehendem und Faserwerkstoff abgebenden Legekopf um einen Drehwinkelbereich verdreht wird, der der Erstreckung des herzustellenden Bauteils in Hochachsrichtung entspricht und die Faserablage solange durchgeführt wird, solange sich die Werkzeugform im Erfassungsbereich des Legekopfs befindet, woraufhin dann die Werkzeugformaufnahme um einen solchen Drehwinkelbereich um die Drehachse herum verdreht wird, dass die zweite Werkzeugform in den Erfassungsbereich des Legekopfs kommt und sodann über eine der Erstreckung in der Hochachsrichtung des in der zweiten Werkzeugform herzustellenden Bauteils entsprechende Drehbetätigung der Werkzeugformaufnahme die Faserablage bei immer noch stillstehendem Legekopf für das zweite Bauteil durchgeführt wird.Due to the fact that the rotatable tool mold holder has at least two tool molds, the fiber deposit for two components to be produced can be realized by turning the tool mold holder with a stationary laying element releasing the fiber material by a rotation angle range corresponding to the extent of the component to be produced in the high axis direction and the fiber deposit is carried out as long as the tool shape is in the detection range of the laying head, whereupon then the tool mold holder is rotated about such a rotation angle range around the axis of rotation that the second tool shape comes into the detection range of the laying head and then over one of the extension in the Hochachsrichtung of in the second tool shape to be produced component corresponding rotational actuation of the tool mold holder the fiber deposit is performed while still standing laying head for the second component.
Danach ist es nur notwendig, den Legekopf translatorisch relativ zur Werkzeugformaufnahme in nur eine Achsrichtung um einen vorbestimmten Betrag zu verlagern, der in etwa der Breite der abzulegenden Faser entspricht und durch eine entsprechende Faserablage und Drehbetätigung der Werkzeugformaufnahme eine der ersten abgelegten Faser benachbarte zweite Faser in beiden Werkzeugformen abzulegen.Thereafter, it is only necessary to translate the laying head translationally relative to the tool mold holder in only one axial direction by a predetermined amount, which corresponds approximately to the width of the fiber to be deposited and by a corresponding Faserablage and rotational actuation of the tool mold holder one of the first deposited fiber adjacent second fiber in store both molds.
Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Faserablage entsprechend der gesamten Bauteilbreite der herzustellenden Bauteile durchgeführt worden ist. Dabei muss der Legekopf nur in eine Richtung translatorisch relativ zu den beiden Werkzeugformen verlagert werden und es entsteht einerseits eine deutlichen Verringerung der vom Legekopf durchzuführenden Verfahroperationen und andererseits kann auch die den Legekopf in nur diese eine Richtung verfahrende Handhabungseinrichtung verglichen mit einem Montageroboter kostengünstig ausgelegt werden.This process is repeated until the fiber deposit has been carried out in accordance with the total component width of the components to be produced. In this case, the laying head has to be displaced translationally relative to the two molds only in one direction and on the one hand results in a significant reduction in the processing operation to be performed by the laying head and on the other hand, the handling device which moves the laying head in only this one direction can be designed cost-effectively compared to a mounting robot.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Werkzeugformaufnahme ein mit mindestens zwei weitgehend ebenen Außenflächen versehener Körper ist und die Außenflächen zur Anordnung von Werkzeugformen ausgebildet sind. Damit kann die Werkzeugformaufnahme kostengünstig ausgebildet werden, da sie nur einen Freiheitsgrad der Bewegung aufweisen muss, nämlich drehbar um eine zur Translationsebene des Legekopfs weitgehend parallele Drehachse. Bei zwei Werkzeugformen genügt also beispielsweise eine kastenförmig ausgebildete Werkzeugformaufnahme mit zwei weitgehend ebenen Außenflächen.It is also provided according to a development of the invention that the tool mold holder is provided with at least two largely flat outer surfaces body and the outer surfaces are designed for the arrangement of molds. Thus, the tool mold holder can be inexpensively formed, since it only has to have one degree of freedom of movement, namely rotatable about an axis of rotation substantially parallel to the translation plane of the laying head. For example, in the case of two tool molds, a box-shaped tool mold holder with two largely flat outer surfaces is sufficient.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Werkzeugformaufnahme ein mit sechs weitgehend ebenen Außenflächen versehener Körper ist und die Außenflächen zur Anordnung von Werkzeugformen ausgebildet sind. Die Werkzeugformaufnahme kann also die Form einer lang gestreckten Säule mit sechseckiger Grundfläche aufweisen, die sechs weitgehend ebene Außenflächen aufweist, die also zur Aufnahme von sechs Werkzeugformen ausgebildet sind, so dass durch eine entsprechende Drehbetätigung der sechsflächigen Säule die Faserablage mit nur einem Legekopf für sechs flächige Bauteile möglich ist.It is also provided according to a development of the invention that the tool mold holder is provided with six largely flat outer surfaces body and the outer surfaces are designed for the arrangement of molds. The tool mold holder can thus have the shape of an elongated column with hexagonal base, which has six largely flat outer surfaces, which are thus designed to accommodate six molds, so that by a corresponding rotation of the hexagonal column, the fiber deposit with only one laying head for six flat Components is possible.
Auch ist es nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Werkzeugformaufnahme ein lang gestreckter Körper ist mit mindestens zwei weitgehend ebenen Außenflächen, die zur Anordnung von Werkzeugformen ausgebildet sind und mindestens eine Außenfläche in Axiallängsrichtung des Körpers mit mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Werkzeugformen versehen ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass der lang gestreckte Körper ebene Außenflächen besitzt, die an einer Außenfläche im Abstand zueinander daran angeordnete mehrere Werkzeugformen aufweisen, so dass den in Längsrichtung des lang gestreckten Körpers zueinander beabstandeten mehreren Werkzeugformen auch mehrere Legeköpfe zugeordnet sind, so dass durch die Drehbetätigung des lang gestreckten Körpers mehrere Werkzeugformen gleichzeitig mit Faserwerkstoff bestückt werden und der jeweilige Legekopf jeweils nur in einer Richtung translatorisch bewegt werden muss.It is also provided according to a development of the device according to the invention that the Tool mold holder An elongate body is provided with at least two largely planar outer surfaces, which are designed for the arrangement of tool molds and at least one outer surface in Axiallängsrichtung of the body is provided with at least two mutually spaced tool molds. In other words, the elongate body has flat outer surfaces which have a plurality of tool molds spaced apart from each other on an outer surface, so that a plurality of laying heads are also associated with the plurality of tool molds spaced apart in the longitudinal direction of the elongated body by the rotational actuation of the elongated body several tool shapes are loaded simultaneously with fiber material and the respective laying head has to be moved translationally in each case only in one direction.
Bei in Axiallängsrichtung des lang gestreckten Körpers jeweils an einer Außenfläche vier im Abstand zueinander angeordneten Werkzeugformen können auf diese Weise bei einer Werkzeugformaufnahme mit sechs Außenflächen insgesamt 24 Werkzeugformen von vier Legeköpfen mit Faserwerkstoff versehen werden, wobei die vier Legeköpfe jeweils vier Werkzeugformen an einer Außenfläche gleichzeitig mit Faserwerkstoff bestücken.When in the axial longitudinal direction of the elongated body each on an outer surface four spaced tool shapes can be provided in this way at a tool mold holder with six outer surfaces a total of 24 tool molds of four laying heads with fiber material, the four laying heads each four molds on an outer surface at the same time Equip fiber material.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass mindestens eine Werkzeugform an der Werkzeugformaufnahme um eine weitgehend senkrecht zur Drehachse verlaufende Werkzeugformachse drehbar angeordnet sind. Durch die Drehbetätigung der Werkzeugform ist es möglich, im Winkel zueinander verlaufende Faserabschnitte an der Werkzeugform abzulegen, so dass ein Bauteil geschaffen werden kann, welches eine einer multiaxialen Belastung entsprechende multiaxiale Faserablage besitzt.It is also provided according to a development of the invention that at least one tool mold are rotatably mounted on the tool mold holder about a substantially perpendicular to the axis of rotation tool mold axis. By the rotational actuation of the tool mold, it is possible to deposit at an angle to each other extending fiber sections on the tool mold, so that a component can be created which has a multiaxial load corresponding multi-axial fiber deposit.
Es ist nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch vorgesehen, dass der Legekopf eine Fadenzuführung und eine Fadenandrückrolle sowie eine Fadenschnittvorrichtung aufweist und die Fadenandrückrolle federbelastet ausgeführt ist. Durch diese Konfiguration kann von der Fadenandrückrolle der abgelegte Faden oder das Faserband entsprechend der beispielsweise dreidimensionalen Form der Werkzeugform folgend konturgerecht in der Werkzeugform angedrückt werden und durch die Fadenschnittvorrichtung der Faserwerkstoff beziehungsweise Faden beziehungsweise Roving jeweils dann abgeschnitten werden, wenn die Werkzeugformaufnahme eine Drehbewegung ausführt, die eine an einer anderen Außenfläche angeordnete Werkzeugform in den Erfassungsbereich des Legekopfs bringt.It is also provided according to a development of the device according to the invention that the laying head has a thread feed and a Fadenandrückrolle and a thread cutting device and the Fadenandrückrolle is designed to be spring loaded. By this configuration can be pressed in accordance with the example of three-dimensional shape of the tool shape following contour-right in the mold and the thread cutting device of the fiber material or thread or roving are then cut off each of the Fadenandrückrolle the deposited thread or sliver when the tool form holder performs a rotational movement, the brings a arranged on another outer surface tool shape in the detection range of the laying head.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Legekopf relativ zur Werkzeugform drehbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Fadenablage an der Werkzeugform stattfinden, bei der der abgelegte Faden abschnittsweise einer multiaxialen Belastungsrichtung folgt.It is also provided according to a development of the invention that the laying head is designed to be rotatable relative to the mold. In this way, a thread rest take place on the tool mold, in which the deposited thread follows in sections a multiaxial loading direction.
Schließlich ist es nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens zwei Legeköpfe aufweist, die einander gegenüberliegend mit dazwischen angeordneter Werkzeugformaufnahme angeordnet sind. Damit kann beispielsweise eine Gelegelage mit einer Fadenorientierung durch einen Legekopf in der Werkzeugform appliziert werden und von dem gegenüberliegenden Legekopf eine weitere Gelegelage mit einer anderen Fadenorientierung, so dass eine weitere Verkürzung der Herstellungszeit für ein flächiges Bauteil realisierbar ist.Finally, it is also provided according to a development of the device according to the invention that the device has at least two laying heads, which are arranged opposite each other with interposed tool mold holder. Thus, for example, a gel layer can be applied with a thread orientation by a laying head in the mold and from the opposite laying head another gel layer with a different thread orientation, so that a further reduction of the production time for a sheet-like component can be realized.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit faserverstärktem Kunststoff, bei dem mittels eines Legekopfes Faserwerkstoff in eine Werkzeugform eingebracht und angedrückt wird und der Legekopf zur Faserablage translatorisch relativ zur Werkzeugform bewegt wird, wobei nach dem Verfahren der Legekopf Faserwerkstoff in mindestens zwei dem Legekopf alternierend zugeführte Werkzeugformen ablegt.The invention also provides a method for the production of components with fiber-reinforced plastic, in which by means of a laying fiber material is placed in a mold and pressed and the laying head is moved to the fiber tray translationally relative to the mold, wherein the method according to the laying head fiber material in at least two Laying head deposits alternately supplied tool molds.
Auf diese Art und Weise kann ein Legekopf mindestens zwei Werkzeugformen mit Faserwerkstoff versehen, wobei der Legekopf den Faserwerkstoff zunächst in eine erste Werkzeugform einbringt und andrückt und sodann nach einer entsprechenden Verlagerungsbewegung der Werkzeugform relativ zum Legekopf Faserwerkstoff in die zweite Werkzeugform einbringt und andrückt und sodann wieder die erste Werkzeugform dem Legekopf zugeführt wird, der dann an der ersten Werkzeugform weiteren Faserwerkstoff ablegt und andrückt, wobei dies beispielsweise im Winkel zur ersten Faserlage der ersten Werkzeugform stattfinden kann. Durch eine Wiederholung der Faserablage kann auf diese Weise ein Legekopf Faserwerkstoff in mehr als eine Werkzeugform einbringen und dort andrücken, indem eine jeweilige Werkzeugform durch eine Verlagerungsbewegung relativ zum Legekopf hin bewegt wird.In this way, a laying head can provide at least two molds with fiber material, wherein the laying head first introduces the fiber material into a first mold and presses and then introduces fiber material into the second mold after a corresponding displacement movement of the mold relative to the laying head and presses and then again the first tool mold is fed to the laying head, which then deposits and presses on the first tool mold further fiber material, wherein this can take place, for example, at an angle to the first fiber layer of the first tool mold. By repeating the fiber tray, a laying head can thus introduce fiber material into more than one tool mold and press it there by moving a respective tool shape relative to the laying head through a displacement movement.
Bei der Verlagerungsbewegung kann es sich um eine Drehbetätigung einer Werkzeugformaufnahme handeln, die am Außenumfang mehrere Werkzeugformen besitzt, die jeweils alternierend dem Legekopf zur Faserablage zugeführt werden.The displacement movement may be a rotary actuation of a tool mold receiver which has a plurality of tool molds on the outer circumference, each of which is fed alternately to the laying head for fiber deposition.
Zur Faserablage über die Breitenrichtung der Werkzeugform kann der Legekopf translatorisch relativ zur Werkzeugform bewegt werden, es ist aber auch möglich, die Werkzeugform translatorisch relativ zu einem stationär angeordneten Legekopf zu bewegen und auf diese Weise eine Faserablage in Breitenrichtung der Werkzeugform zu implementieren, während die Faserablage in Richtung quer zur Breitenrichtung der Werkzeugform durch eine Drehwinkelbetätigung der Werkzeugform implementiert wird.For fiber deposition over the width direction of the tool shape of the laying head can be moved in translation relative to the mold, but it is also possible, the tool shape translational relative to a stationary arranged laying head and thereby implement a fiber tray in the widthwise direction of the tool mold, while the fiber tray in the direction transverse to the width direction of the tool mold is implemented by a rotational angle actuation of the tool mold.
Schließlich ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch vorgesehen, dass der Faserwerkstoff während der Faserablage an der Werkzeugform dem Legekopf zugeführt wird und die Faserzuführung zum Legekopf ansonsten unterbrochen wird. Auf diese Weise wird es erreicht, dass die Faserablage vom Legekopf an der Werkzeugform nur dann stattfindet, wenn sich ein zur Faserablage vorgesehener Abschnitt der Werkzeugform dem Legekopf gegenüberliegend befindet, während dann, wenn sich die Werkzeugformaufnahme gerade in Drehbetätigung befindet, also eine Werkzeugform aus dem Erfassungsbereich des Legekopfs herausbewegt wird und die nächste Werkzeugform noch nicht in den Erfassungsbereich des Legekopfs gebracht wurde, dem Legekopf kein Faden zugeführt wird, die Fadenzuführung also unterbrochen ist.Finally, it is also provided by the method according to the invention that the fiber material is fed to the laying head during fiber deposition on the tool mold and the fiber feed to the laying head is otherwise interrupted. In this way, it is achieved that the fiber tray from the laying head takes place on the tool shape only when a provided for fiber deposition portion of the mold is the laying head opposite, while when the tool holder is currently in rotational actuation, so a mold from the Detection range of the laying head is moved out and the next tool shape has not yet been brought into the detection range of the laying head, the laying head no thread is fed, the thread feeder is thus interrupted.
Die Erfindung sieht auch die Verwendung des vorstehend geschilderten Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils mit faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung von Prepregs mit trockenem Faserwerkstoff und/oder zur Ablage von mit duroplastischem oder thermoplastischem Harzwerkstoff versehenem Faserwerkstoff in der Werkzeugform vor.The invention also provides for the use of the above-described method for producing a fiber-reinforced plastic component for producing prepregs with dry fiber material and / or for depositing fiber material provided with thermosetting or thermoplastic resin material in the tool mold.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:
Die Vorrichtung
Der Legekopf
Wie es die untere Darstellung in
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, sind bei dieser Ausführungsform an drei Außenflächen
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch die Vervielfältigung der Werkzeugformen und deren Montage auf einer rotierenden Walze oder Revolvertrommel, dass die Ablagegeschwindigkeit der Faserablage konstant gehalten werden kann. Ein ständig wiederkehrendes Anhalten und erneutes Beschleunigen eines Montageroboters, wie dies nach den bekannten Fertigungsverfahren notwendig ist, entfällt. Der Ort der Faserablage an der Werkzeugformaufnahme kann vervielfältigt werden und durch die Möglichkeit, die Werkzeugform an der Werkzeugformaufnahme um die Werkzeugformdrehachse frei drehen zu können, gestattet die Erfindung die Einstellung beliebiger Faserwinkel. Der Winkel der Faserablage durch den Legekopf relativ zur Walze oder Trommel ändert sich dadurch nicht.By means of the duplication of the molds and their mounting on a rotating drum or revolving drum, the device according to the invention enables the depositing speed of the fiber deposit to be kept constant. A constantly recurring stop and re-acceleration of a mounting robot, as is necessary according to the known manufacturing processes, is eliminated. The location of the fiber tray on the tool holder can be duplicated, and the ability to freely rotate the tool mold on the tool holder around the tool axis allows the invention to adjust any fiber angle. The angle of the fiber tray by the laying head relative to the roller or drum does not change thereby.
Dadurch ist es aus möglich, den Legekopf mit seinen Zusatzeinrichtungen, wie beispielsweise die Faserzuführung und das Spulengatter relativ starr auszuführen, da der Legekopf keine komplizierten Verfahroperationen durchführen muss. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können trockene Fasern zur Herstellung einer Preform an der Werkzeugform abgelegt werden, es können auch imprägnierte Prepregs abgelegt werden, also Prepregs die beispielsweise mit einem duroplastischen oder thermoplastischem Harzwerkstoff imprägniert worden und es ist auch möglich, nassen Faserwerkstoff an der Werkzeugform abzulegen. Aufgrund des Wegfalls komplexer Verfahroperationen des Legekopfs können hohe Geschwindigkeiten bei der Faserablage realisiert werden, der Winkel der Faserablage kann durch die Drehung der Werkzeugformen frei eingestellt werden, die Faserzuführung wird deutlich vereinfacht und aufgrund des Wegfalls großer Beschleunigungsanteile bei den Verfahroperationen wird verglichen mit den bekannten Fertigungsverfahren die Herstellungszeit pro flächigem Bauteil verringert.This makes it possible to perform the laying head relatively relatively rigid with its additional equipment, such as the fiber feed and the creel, since the laying head does not have to perform complicated Verfahroperationen. With the device according to the invention and the method according to the invention, dry fibers for producing a preform can be deposited on the tool mold, it is also possible to deposit impregnated prepregs, ie prepregs which have been impregnated, for example, with a thermosetting or thermoplastic resin material and it is also possible to wet fiber material store the mold. Due to the omission of complex procedural operations of the laying head high speeds can be realized in the fiber deposition, the angle of the fiber tray can be adjusted freely by the rotation of the molds, the fiber feed is significantly simplified and due to the elimination of large acceleration components in the process operations is compared with the known manufacturing processes reduces the production time per flat component.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.With regard to the above in detail not explained in detail features of the invention, reference is expressly made to the claims and the drawings.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Spulengattercreel
- 33
- Faserbandsliver
- 44
- Legekopflaying head
- 55
- Werkzeugformmold
- 66
- Andrückrollecapstan
- 77
- Doppelpfeildouble arrow
- 88th
- Bauteilebenecomponent level
- 99
- WerkzeugformaufnahmeMold recording
- 1010
- Walzeroller
- 1111
- Drehachseaxis of rotation
- 1212
- Außenflächeouter surface
- 12'12 '
- Außenflächeouter surface
- 1313
- Pfeilarrow
- 1414
- WerkzeugformdrehachseMold rotation axis
- 1515
- Pfeilarrow
- 1616
- Pfeilarrow
- 1717
- PositivformabschnittPositive mold section
- 1818
- Fadenzuführungthread feed
- 19 19
- Federeinrichtungspring means
- 2020
- Abschnittsection
- 2121
- Doppelpfeildouble arrow
- 2222
- Entnahmerichtungremoval direction
- 2323
- flächiges Bauteilflat component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011109698 A1 [0007] DE 102011109698 A1 [0007]
- DE 3226290 A1 [0008] DE 3226290 A1 [0008]
- DE 3040838 A1 [0009] DE 3040838 A1 [0009]
Claims (12)
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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CN112606431A (en) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 浙江大学 | Rolling device for forming multi-path thread laying head curved surface |
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2015
- 2015-04-16 DE DE102015206858.7A patent/DE102015206858A1/en active Pending
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