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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsapplikationsvorrichtung und ein Verfahren für das Abdichten eines Vakuumaufbaus bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils.
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Gängige Fertigungstechnologien für Faserverbundbauteile, speziell von Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), umfassen so genannte „Open-Mould“-Prozesse, bei welchen ein Faseraufbau mit Hilfe von mehr oder weniger flexiblen Materialien abgedeckt und versiegelt wird. Ein solcher Faseraufbau kann beispielsweise ein Halbzeug aus Verstärkungsfasern umfassen, welches von einem Matrixmaterial aus Kunststoff getränkt ist, z.B. einem Kunstharz. Anschließend kann der versiegelte Aufbau vakuumiert und der Faseraufbau durch Anwendung von Druck und/oder Temperatur ausgehärtet werden. Zum Abdichten/Versiegeln eines solchen Vakuumaufbaus bedarf es Abdichtprozesse, welche ein möglichst robustes und fehlerfreies Aufbringen von Dichtmitteln ermöglichen.
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Vielfach werden Faseraufbauten manuell mit einem Dichtband und einer Vakuumfolie versiegelt, wobei typischerweise das Dichtband händisch auf den Faseraufbau bzw. ein verwendetes Werkzeug und/oder die Vakuumfolie aufgetragen wird und die Vakuumfolie im Anschluss aufgelegt wird und an das Werkzeug angedrückt wird. Im Zuge einer solchen manuellen Anbringung stellt es sich als schwierig heraus, Dichtnähte zwischen dem Werkzeug und der Vakuumfolie exakt und reproduzierbar herzustellen. Weiterhin können leicht Verunreinigungen auf die Oberflächen des Werkzeugs bzw. der Vakuumfolie gelangen, welche wiederum die Klebe- bzw. Dichtungseigenschaften des Dichtmittels beeinflussen können.
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Die Druckschrift
DE 696 29 346 T2 beschreibt generell eine Vorrichtung zum Auftragen eines verformbaren flexiblen Klebebands unter konstanter Spannung auf eine ebene Bahn, insbesondere eines Isolierbands auf eine ebene Glas-Bahn als Teil eines Herstellungsvorgangs für Mehrscheibenfenster.
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Die Druckschrift
US 5 536 342 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Dichtungsbandes auf ein Substrat. Ein von einem gesteuerten Roboter geführter Auftragskopf bringt das Dichtungsband auf das Substrat auf und schneidet die Streifen beim Auftragen auf die gewünschte Länge. Der Auftragskopf bringt so viele Streifen in so vielen Positionen wie nötig an, um das gewünschte Dichtungsmuster zu bilden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu finden, welche ein präzises und schnelles Abdichten von Vakuumaufbauten bei der Herstellung von faserverstärkten Bauteilen ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dichtungsapplikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
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Demgemäß ist eine Dichtungsapplikationsvorrichtung für das Abdichten eines Vakuumaufbaus bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils vorgesehen. Die Dichtungsapplikationsvorrichtung weist eine Legeeinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Dichtmittelspur eines Dichtmittels auf einer Oberfläche des Vakuumaufbaus abzulegen. Die Legeeinheit stellt hierbei über ihre Gewichtskraft eine Anpresskraft zum Anpressen der Dichtmittelspur auf die Oberfläche bereit. Die Legeeinheit ist entweder mit Standbeinen als Fortbewegungskinematik derart ausgebildet, dass sich die Legeeinheit mittels der Standbeine selbsttätig auf der Oberfläche hinwegbewegen kann, oder alternativ weist die Dichtungsapplikationsvorrichtung weiterhin zumindest eine seilförmige Komponente, welche an der Legeeinheit befestigt ist, und zumindest eine Seilwinde zur Aufnahme der zumindest einen seilförmigen Komponente auf, wobei die Dichtungsapplikationsvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Anpresskraft basierend auf einer Regelung einer Seilspannung der zumindest einen seilförmigen Komponente einzustellen, und wobei eine Positionierung der Legeeinheit durch Aufwickeln oder Abwickeln der zumindest einen seilförmigen Komponente mittels der zumindest einen Seilwinde einstellbar ist
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Weiterhin ist ein Verfahren für das Abdichten eines Vakuumaufbaus bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung vorgesehen. Das Verfahren umfasst Ablegen einer Dichtmittelspur eines Dichtmittels mit einer Legeeinheit auf einer Oberfläche des Vakuumaufbaus. Die Legeeinheit stellt hierbei über ihre Gewichtskraft eine Anpresskraft zum Anpressen der Dichtmittelspur auf die Oberfläche bereit.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Abdichteinheit bzw. Dichtungsapplikationsvorrichtung mit einer Legeeinheit zu schaffen, welche das Aufbringen von Dichtmitteln übernimmt, so dass die Dichtmittel nicht mehr manuell abgelegt werden müssen. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Abdichteinheit bzw. die Legeeinheit auch ergänzende Zusatzschritte durchführt, wie beispielsweise Reinigen und Aktivieren der Aufbringfläche oder dergleichen. Eine maschinelle Applikation der Dichtung weist den Vorteil auf, dass die entsprechenden Dichtmittel präzise und in reproduzierbarer Weise ablegbar sind, wodurch eine hohe Qualität der Dichtung sichergestellt wird. Verunreinigungen, welche beispielsweise durch verschmutzte Hände entstehen können, werden in der erfindungsgemäßen Lösung von vornherein vermieden. Typische Fehlerquellen im Zusammenhang mit dem manuellen Abdichten von Vakuumaufbauten werden systematisch ausgeräumt. Eine solche maschinelle Applikation einer Dichtung ist schnell und genau. Dies ist speziell im Zusammenhang mit den immer größer werdenden Bauteilen, z.B. im Luft- oder Raumfahrtbereich, relevant, wo manuelles Aufbringen zu erheblichen Zeitverlusten führen kann, welche wiederum die Herstellungskosten in ganz erheblichem Maße in die Höhe treiben können.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den weiteren Vorteil, dass eine Anpresskraft bzw. ein Anpressdruck zum ordnungsgemäßen Ablegen der Dichtmittel gewissermaßen automatisch ohne besondere Mittel bereitgestellt wird, indem die Legeeinheit einfach mit ihrem Eigengewicht auf die Oberfläche drückt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Legeeinheit automatisch einem Verlauf der Oberfläche folgt, selbst wenn die Oberfläche gekrümmt ist. Um den erforderlichen Anpressdruck bereitzustellen, kann die Legeeinheit derart ausgebildet sein, dass diese zumindest so viel Eigengewicht aufweist, um ein sicheres Anpressen bzw. Fügen des Dichtmittels auf der Oberfläche zu ermöglichen. Beispielsweise 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. Eine fest mit der Umgebung verbundene Kinematik kann ebenso wie eine rein manuelle Applikation prinzipiell hingegen beispielsweise im Falle einer Fehlsteuerung von dem Verlauf einer gekrümmten Oberfläche abweichen. Dies wird in der erfindungsgemäßen Lösung aber gerade ausgeschlossen. Dies macht die erfindungsgemäße Lösung besonders präzise.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung liegt in der schnellen Anpassung des Anpressdrucks auch bei gekrümmten Oberflächen, wohingegen manuelle Applikationen oder fest mit der Umgebung verbundene Kinematik zum Ablegen der Dichtmittel auf gekrümmte Oberflächen aufgrund von Trägheit oder Ungenauigkeit 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 dar.
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Eine Dichtungsapplikationsvorrichtung im Sinne der Erfindung kann beispielsweise als selbstfahrende bzw. autonome oder (quasi-)autarke Einheit ausgebildet werden, welche über eine Oberflächengeometrie bzw. Bauteil-Werkzeug-Kanten geführt werden kann bzw. sich entlang dieser selbstständig orientiert. Prinzipiell sind jedoch zusätzlich oder alternativ auch robotergeführte oder handgeführte Vorrichtungen möglich. Eine Dichtmittelspur kann sowohl auf Vakuumfolien platziert werden als auch auf den Werkzeugen und/oder dem Faseraufbau. Prinzipiell kann die gelegte Dichtmittelspur folglich sowohl beispielsweise zwischen einem Werkzeug bzw. einem Faseraufbau und einer Vakuumfolie abdichten als auch beispielsweise zwischen Segmenten oder Abschnitten von Folien. Als Dichtmittel sind sowohl pastöse Dichtmittel vorgesehen, welche im Anschluss an das Aufbringen beispielsweise reagieren bzw. vernetzen und/oder erstarren. Beispielsweise können Polyurethan-Dichtmassen oder andere bekannte Dichtsysteme Verwendung finden. Die Dichtmittel können hierzu vor dem Auftragen insbesondere erhitzt werden, um vorteilhafte Fließeigenschaften auszunutzen. So kann über eine niedrige Viskosität insbesondere eine Benetzung sichergestellt werden, um die Dichtmittel derart sicher und exakt anzubinden. Alternativ oder zusätzlich sind zudem Dichtbänder oder dergleichen vorgesehen, welche auf Rollen bereitgestellt und von diesen auf die Oberfläche abgerollt werden können.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit eine Legerolle aufweisen, welche zum Anpressen der Dichtmittelspur mit der Anpresskraft auf die Oberfläche ausgebildet ist. Die Legerolle kann dabei fest in die Legeeinheit integriert sein und die Gewichtskraft der Legeeinheit auf das auf die Oberfläche anzupressende Dichtmittel übertragen, so dass ein sicheres und präzises Ablegen des Dichtmittels ermöglicht wird.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit eine Reinigungseinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, Verunreinigungen auf der Oberfläche vor dem Ablegen der Dichtmittelspur zu entfernen. Beispielsweise kann die Reinigungseinheit hierzu benachbart zu einer Legerolle der Legeeinheit an der Legeeinheit angebracht sein, wobei die Legeeinheit beispielsweise derart über die Oberfläche bewegbar ausgebildet sein kann, dass die Reinigungseinheit über die Oberfläche fährt und diese reinigt, wonach im Anschluss direkt eine Dichtmittelspur auf die gereinigten Bereiche abgelegt wird. Eine vorhergehende Reinigung der Oberfläche kann beispielsweise die Klebeeigenschaften des Dichtmittels verbessern. Prinzipiell kann eine solche Reinigung der Oberfläche mit einer „Aktivierung“ der Oberfläche einhergehen, welche eine folgende Verbindung von Fügepartnern weiter verbessern kann.
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Die Reinigungseinheit kann als rotierende Wischrolle oder dergleichen ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Wischrolle mit einem Lösungsmittel getränkt werden, z.B. Aceton, welches über eine entsprechende Zuführung aus einem in der Legeeinheit vorgesehenen Vorratsbehälter eingeleitet wird. Prinzipiell sind hierbei natürlich auch weitere entsprechende dem Fachmann bekannte System nutzbar, mit welchen die Oberfläche gereinigt werden kann.
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Die Reinigungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Oberfläche mittels Druckluft und/oder einem Lösungsmittel oder ähnlichen Reinigungsmitteln zu reinigen. Beispielsweise kann ein Gebläse für eine grobe Reinigung der Oberfläche mit Druckluft vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ferner eine mit Lösungsmittel versorgte rotierende Wischrolle oder dergleichen vorgesehen sein, welche auch eine feinere Reinigung der Oberfläche ermöglicht. Prinzipiell ist es beispielsweise darüber hinaus möglich die Oberfläche mittels einer Saugvorrichtung mittels eines Unterdrucks von Fremdkörpern oder Staub zu reinigen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit eine Aktivierungseinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine Aktivierungsbehandlung der Oberfläche durchzuführen. Prinzipiell umfassen Aktivierungsbehandlungen sowohl Vorbehandlungen als auch Nachbehandlungen der Oberfläche, d.h. Behandlungen vor oder nach dem Ablegen des Dichtmittels. Beispielsweise kann eine solche Aktivierungseinheit zwischen einer Reinigungseinheit und einer Legerolle an der Legeeinheit ausgebildet sein, so dass die Oberfläche zuerst gereinigt, sodann aktiviert und abschließend mit dem Dichtmittel bedeckt werden kann. Hierbei kommen sämtliche Aktivierungsbehandlungen in Betracht, welche die Adhäsionseigenschaften der Oberfläche für die Anbringung des Dichtmittels optimieren, insbesondere indem chemische oder physikalische Veränderungen an der Oberfläche generiert werden.
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Die Aktivierungsbehandlung kann eine Korona-Behandlung, eine Laser-Behandlung, eine Plasma-Behandlung, ein Anrauen und/oder ein Beflammen der Oberfläche und/oder eine Folienapplikation auf der Oberfläche oder ähnliche Oberflächenvorbehandlungen umfassen. Beispielsweise kann die Oberfläche aufgeheizt werden, um die Klebeeignung des Dichtmittels zu erhöhen. Das Beflammen ist hierbei ein Verfahren für thermoplastische Kunststoffe bzw. Polymere, das der Erhöhung der Oberflächenspannung und damit der besseren Klebbarkeit dient. Speziell für Polyolefine wie Polyethylen oder Polypropylen bietet eine solche Vorbehandlung erhebliche Vorteile. Hierzu kann die Oberfläche beispielsweise mit einer Gasflamme überstrichen werden. Um die auftretende Oxidation der Oberfläche bzw. der Polymermoleküle zu beschleunigen, kann in die Flamme zusätzlich Sauerstoff eingespeist werden. Bei einer Koronavorbehandlung wird eine elektrische Entladung bei Atmosphärendruck eingesetzt, z.B. zwischen einer geerdeten Metallwalze und einer isolierten Elektrode, um die Oberfläche zu aktivieren. Eine weitere Möglichkeit, Bauteile bei Umgebungsdruck zu aktivieren, bietet die Verwendung eines hoch beschleunigten Plasmas, welches beispielsweise über eine Plasmadüse bereitgestellt werden kann. Die für die Plasmaerzeugung notwendige Hochspannung kann über die Legeeinheit erzeugt werden. Beispielsweise kann als weitere Maßnahme eine Abdeckfolie (z.B. ein Wachspapierstreifen) auf das abgelegte Dichtmittel aufgebracht werden, um die Oberfläche des Dichtmittels zu schützen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit eine Sensoreinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, Kanten der Oberfläche zu bestimmen. Diese Weiterbildung ist insbesondere für autonome bzw. autarke oder quasiautarke Legeeinheiten vorteilhaft, um die Orientierung bzw. Position der zu bearbeitenden Oberfläche bzw. Abdichtfläche genau zu bestimmen. Beispielsweise kann eine solche Sensoreinheit mittels visueller Erfassung arbeiten, indem die Oberfläche über eine Kamera oder dergleichen mittels Mustererkennung beobachtet wird, so dass eine Bewegung der Legeeinheit anhand der derart bestimmten Kanten gesteuert werden kann. Die Legeeinheit kann sich dementsprechend beispielsweise anhand von Werkzeugkanten orientieren. Prinzipiell kann alternativ jedoch auch eine Führung entlang von Werkzeugkanten ohne eine Sensoreinheit realisiert werden, indem die Legeeinheit einfach aufgrund ihrer Geometrie entsprechend dem Werkzeug ausgebildet wird, z.B. mit einer Führungsschiene bzw. einer Führungsnut, welche entsprechend komplementär zu einer Werkzeugkante ausgebildet ist. Beispielsweise kann eine Dichtungsapplikationsvorrichtung als autonomes System ausgebildet sein, welches auf eine Werkzeugkante aufgesetzt wird und sich selbstständig entlang der Werkzeugkante um das Werkzeug bzw. den Faseraufbau herumbewegt. Prinzipiell kann hierbei zusätzlich vorgesehen sein, dass die Dichtungsapplikationsvorrichtung gleichzeitig eine Folie mitführt und automatisch mit positioniert und ablegt bzw. verklebt, z.B. eine eingespannte, eingelegte und/oder vordrapierte Vakuumfolie. Prinzipiell kann die Legeeinheit dazu ausgebildet sein, abgedichtete Falten (z.B. so genannte „Hasenohren“) und/oder Flanschverbindungen einer Folie senkrecht zu der Oberfläche zu erzeugen, indem die Folie entsprechend umgelegt und angepresst bzw. zusammengepresst wird. Grundsätzlich kann die Legeeinheit dazu ausgebildet sein, diese Falten bzw. Flanschverbindungen mit dem Dichtmittel abzudichten.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit zumindest ein Materialmagazin aufweisen, welches zur Aufnahme des Dichtmittels ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Materialmagazin als Rolle mit darauf gewickeltem Dichtband ausgebildet sein. Alternativ kann es sich hierbei auch beispielsweise um eine Kartusche mit einer Polyurethan-Dichtmasse oder einem vergleichbarem Dichtmittel handeln. Das Materialmagazin kann zur Lagerung bzw. zum Transport des Dichtmittels vorgesehen sein. Dazu kann das Dichtmittel während einer Bewegung der Legeeinheit nach und nach bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann das Materialmagazin mit der Legeeinheit mitbewegt werden, so dass keine externe Bereitstellung des Dichtmittels erforderlich ist.
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Gemäß einer ersten Variante der Erfindung weist die Legeeinheit eine Fortbewegungskinematik auf, welche dazu ausgebildet ist, die Legeeinheit auf der Oberfläche fortzubewegen. Die Fortbewegungskinematik kann beispielsweise mehrere gelenkig miteinander gekoppelte Elemente aufweisen. Diese gelenkig miteinander gekoppelten Elemente können beispielsweise ein oder mehrere Standbeine der Legeeinheit bilden, so dass sich die Legeeinheit selbsttätig mittels dieser Standbeine über die Oberfläche hinwegbewegen kann. Mit anderen Worten kann die Legeeinheit beispielsweise spinnenartig über eine Oberfläche mittels mehrerer Standbeine kriechen, 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 aufgesetzt sein können, so dass die Legeeinheit über die Oberfläche 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 die Legeeinheit selbst möglich ist. Man kann sich die Legeeinheit somit wie ein über die Oberfläche kriechendes Insekt vorstellen. Es ist möglich, dass die Fortbewegungskinematik bzw. die Standbeine der Fortbewegungskinematik Saugelemente, z.B. Saugnäpfe, aufweisen, mit denen sich die Legeeinheit an der Oberfläche ansaugen kann, um einen festen Halt während des Anpressens bzw. Ablegens des Dichtmittels auf der Oberfläche zu ermöglichen. Auf diese Weise ist es auch möglich, dass sich die Legeeinheit mittels der Fortbewegungskinematik und den Saugeinheiten um eine 360° gekrümmte Oberfläche bewegen kann. Durch die Fortbewegungskinematik in Form einer spinnenartigen Kinematik mit Standbeinen ergibt sich auch der Vorteil, dass der 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 schweben zu lassen und eine Verbindung zwischen der Legeeinheit und der Oberfläche lediglich über eine Legerolle oder dergleichen zum Anpressen des Dichtmittels auf die Oberfläche bereitzustellen. Durch ein Magnetfeld ist ebenfalls eine Einstellung des Anpressdrucks möglich, wobei der Anpressdruck maximal der Gewichtskraft der Legeeinheit entspricht. In spezifischen Anwendungen können prinzipiell zudem simple Rollen vorteilhaft sein, beispielsweise im Falle einer sehr langen, geraden Oberfläche bzw. Bahn.
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Beispielsweise kann die Dichtungsapplikationsvorrichtung eine selbsttätige und/oder ferngesteuerte bzw. fernbediente Einheit sein, welche sich über die Oberfläche bewegt. Man kann sich die Legeeinheit demnach als eine Art Roboter vorstellen, der selbsttätig bzw. ferngesteuert über die Oberfläche bewegt wird. Eine Steuerung der Dichtungsapplikationsvorrichtung kann dabei mittels kabelloser Datenübertragung erfolgen. Dadurch ist es möglich, dass sich die Dichtungsapplikationsvorrichtung, ohne über eine Kinematik mit der Umgebung verbunden zu sein, selbsttätig, das heißt wie ein selbstständiges Fortbewegungsmittel oder Fahrzeug, über die Oberfläche hinwegbewegt. Während der Bewegung über die Oberfläche kann die Legeeinheit das Dichtmittel in Form einer Dichtmittelspur auf die Oberfläche ablegen, wobei die Oberfläche flach oder gekrümmt sein kann. Letztendlich kann die Legeeinheit mehrere weitere Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann in die Legeeinheit eine Steuereinheit integriert sein, so dass die Legeeinheit einen vorgegebenen Ablauf von Bewegungen ausführen oder einer vorgegebenen Trajektorie auf der Oberfläche 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. Die Steuereinheit kann weiterhin mit entsprechend Komponenten der Legeeinheit gekoppelt sein und dazu ausgebildet sein, diese zu steuern bzw. Informationen und/oder Daten von diesen zu empfangen und/oder auszuwerten. Beispielsweise kann die Steuereinheit mit einem (elektrischen) Energiespeicher, einer Positionsbestimmungseinheit und/oder einer Sensoreinheit der Legeeinheit gekoppelt sein. Weiterhin kann die Steuereinheit mit einer Legerolle oder einem entsprechenden Legekopf oder dergleichen gekoppelt sein und somit dazu ausgebildet sein, dass Ablegen des Dichtmittels zu steuern bzw. zu regeln. Darüber hinaus kann die Steuereinheit ebenfalls mit einer Reinigungseinheit und/oder einer Aktivierungseinheit verbunden sein.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Legeeinheit einen Energiespeicher aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, elektrische Energie zum Antrieb der Legeeinheit bereitzustellen. Insbesondere können wiederaufladbare Akkumulatoren in der Legeeinheit vorgesehen sein, so dass eine externe Energieversorgung beispielsweise über Kabelleitungen nicht erforderlich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Dichtungsapplikationsvorrichtung eine Positionsbestimmungseinheit aufweisen, welche zur Positionsbestimmung der Legeeinheit auf der Oberfläche ausgebildet ist. Somit kann die aktuelle Position und/oder Ausrichtung der Legeeinheit auf der Oberfläche bestimmt werden. Dies ist insbesondere für das korrekte Ablegen des Dichtmittels an einer bestimmten Position auf der Oberfläche vorteilhaft. Eine solche Positionsbestimmungseinheit kann beispielsweise auf einem Indoor-Positioning-System (IPS) oder dergleichen basieren. Jedoch können auch kamerabasierte Systeme für die Ortung der Legeeinheit auf der Oberfläche verwendet werden. Dazu können mehrere räumliche getrennte Kameras auf die Legeeinheit gerichtet sein. Die Legeeinheit kann zur Unterstützung eines solchen kamerabasierten Systems mit einer oder mehreren aktiven Lichtquellen 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 der Legeeinheit eindeutig erkennbar gemacht werden. Diese Informationen kann anschließend von einem Computersystem bzw. von einer externen Steuerungseinheit zur Grobpositionierung der Legeeinheit im Raum genutzt werden. Eine Feinjustierung auf den jeweils gewünschten Ablegekurs bzw. auf die vorgegebene Trajektorie kann durch die jeweilige Legeeinheit selbst erfolgen.
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Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung umfasst die Dichtungsapplikationsvorrichtung zumindest eine seilförmige Komponente, welche an der Legeeinheit befestigt ist. Die Dichtungsapplikationsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die Anpresskraft basierend auf einer Regelung einer Seilspannung der zumindest einen 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. Hier überschreitet die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck nicht die Gewichtskraft der Legeeinheit selbst.
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Gemäß der zweiten Variante der Erfindung umfasst die Dichtungsapplikationsvorrichtung zumindest eine Seilwinde zur Aufnahme der zumindest einen seilförmigen Komponente. Eine Positionierung der Legeeinheit ist durch Aufwickeln oder Abwickeln der zumindest einen seilförmigen Komponente mittels der zumindest einen Seilwinde einstellbar. 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 der Oberfläche vorgegeben bzw. eingestellt werden.
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Die zumindest eine seilförmige Komponente kann über die zumindest eine Seilwinde an einem starren Stützelement befestigt sein. 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 bzw. der Vakuumaufbau 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 Dichtmittels auf die Oberfläche auswirkt. Ein Stützelement bzw. Stützpfosten kann derart ausgebildet 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.
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Gemäß einer Weiterbildung können vier seilförmige Komponenten mit jeweils einer zugehörigen Seilwinde vorgesehen sein. Eine Positionierung der Legeeinheit kann durch individuelles Aufwickeln oder Abwickeln der seilförmigen Komponenten mittels der jeweiligen Seilwinden einstellbar sein. 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 Dichtmittels auf der Oberfläche eingestellt werden. Somit kann jeder Punkt auf der Oberfläche erreicht werden und gleichzeitig an jedem Punkt an der Oberfläche ein bestimmter Anpressdruck eingestellt werden.
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Die Anpresskraft kann basierend auf einer individuellen Regelung der Seilspannungen in den seilförmigen Komponenten einstellbar sein. Die Regelung der Zugspannungen kann dabei durch Auf- oder Abwickeln der seilförmigen Komponenten auf den jeweiligen Seilwinden erfolgen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann zumindest eine seilförmige Komponente dazu ausgebildet sein, die Legeeinheit mit elektrische 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. 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 Energiespeicher 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.
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Gemäß einer Weiterbildung kann zumindest eine seilförmige Komponente dazu ausgebildet sein, Steuersignale zur Steuerung der Legeeinheit an die Legeeinheit zu übertragen. 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.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Legeeinheit einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung gemäß einem Beispiel;
- 2a, 2b eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3a, 3b eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens für das Abdichten eines Vakuumaufbaus bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Legeeinheit einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung gemäß einem Beispiel. Die Dichtungsapplikationsvorrichtung ist für das Abdichten eines Vakuumaufbaus bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils ausgebildet.
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Eine Dichtungsapplikationsvorrichtung kann beispielsweise als selbstfahrende bzw. autonome oder autarke bzw. quasiautarke Einheit ausgebildet werden, welche über eine Oberflächengeometrie bzw. Bauteil-Werkzeug-Kanten geführt werden kann. Prinzipiell sind jedoch zusätzlich oder alternativ auch robotergeführte oder handgeführte Vorrichtungen möglich. Eine Dichtmittelspur kann sowohl auf Vakuumfolien platziert werden als auch auf den Werkzeugen bzw. einem Faseraufbau bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils. Als Dichtmittel sind sowohl pastöse Dichtmittel vorgesehen, welche im Anschluss an das Aufbringen beispielsweise reagieren bzw. vernetzen und/oder erstarren. Beispielsweise können Polyurethan-Dichtmassen oder andere bekannte Dichtsysteme Verwendung finden. Alternativ oder zusätzlich sind zudem Dichtbänder oder dergleichen vorgesehen, welche auf Rollen bereitgestellt und von diesen auf die Oberfläche abgerollt werden können.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Legeeinheit. Die Legeeinheit 10 ist dazu ausgebildet, eine Dichtmittelspur 11 eines Dichtmittels auf einer Oberfläche 12 eines Vakuumaufbaus 13 (nicht abgebildet, vgl. z.B. 3a) abzulegen, d.h. beispielsweise auf einer Oberfläche 12 eines Werkzeugs oder eines Faseraufbaus.
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Die Legeeinheit 10 weist eine Legerolle 14 zum Ablegen einer Dichtmittelspur 11 des Dichtmittels auf der Oberfläche 12 auf. Die Legeeinheit 10 stellt hierbei über ihre Gewichtskraft 40 eine Anpresskraft zum Anpressen der Dichtmittelspur 11 auf die Oberfläche 12 bereit. Die Legerolle 14 ist zudem zum Anpressen der Dichtmittelspur 11 mit dieser Anpresskraft auf die Oberfläche 12 ausgebildet. Der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft zwischen der Legerolle 14 und der Oberfläche 12 entspricht maximal der Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10. In dem in 1 dargestellten Fall bewegt sich die Legeeinheit 10 in die durch einen Pfeil dargestellte Bewegungsrichtung 41. Zur Bereitstellung des Dichtmittels in der Legeeinheit 10 weist diese Materialmagazine 18 auf, auf welche das Dichtmittel in Form von Dichtbändern aufgewickelt ist. Alternativ können die Materialmagazine 18 jedoch ebenfalls als Kartuschen zur Aufnahme eines flüssigen oder verflüssigbaren Dichtmittels ausgebildet sein. Während des Ablegevorgangs der Dichtmittelspur 11 erfolgt ein Abwickeln des Dichtmittels von den Materialmagazinen 18.
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Die Legeeinheit 10 weist ferner einen Energiespeicher 24 in Form eines Akkumulators bzw. in Form von Batterien auf. Ferner weist die Legeeinheit 10 eine Positionsbestimmungseinheit 25 auf, über welche eine Positionserfassung der Legeeinheit 10 über der Oberfläche 12 erfolgen kann. Beispielsweise erfolgt die Ortung über ein Indoor-Positioning-System oder über ein kamerabasiertes System oder dergleichen. Die Legeeinheit 10 weist ferner eine Kommunikationseinheit 19 auf, welche dazu ausgebildet ist, eine kabellose Datenübertragung zu einer externen Bedieneinheit 26 (nicht abgebildet, vgl. 2a) bereitzustellen. Die Datenübertragung zwischen der Bedieneinheit 26 und der Kommunikationseinheit 19 dient der Übertragung von Steuerungssignalen zur Steuerung der Legeeinheit 10. Hierzu weist die Legeeinheit 10 eine Steuereinheit 35 auf, welche mit dem Energiespeicher 24 und der Positionsbestimmungseinheit 25 gekoppelt ist.
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Die Legeeinheit 10 weist ferner eine Reinigungseinheit 27 auf. Die Reinigungseinheit 27 ist dazu ausgebildet, mögliche Verunreinigungen auf der Oberfläche 12 vor dem Ablegen der Dichtmittelspur 11 zu entfernen, beispielsweise mittels Druckluft, d.h. einem Gebläse. Darüber hinaus weist die Legeeinheit 10 eine Aktivierungseinheit 28 auf, welche zur Aktivierungsbehandlung der Oberfläche 12 dient. Hierzu kann die Aktivierungseinheit 28 beispielsweise als Plasmadüse und/oder als Beflammungsanlage ausgebildet sein. Durch eine Reinigung und anschließende Oberflächenvorbehandlung der Oberfläche 12 kann diese mit optimalen Eigenschaften zur Adhäsion der im Anschluss aufgetragenen Dichtmittelspur 11 versehen werden.
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Weiterhin weist die Legeeinheit 10 eine Sensoreinheit 29 auf, welche dazu ausgebildet ist, Kanten der Oberfläche 12 zu bestimmen, um die Orientierung bzw. Position der zu bearbeitenden Oberfläche 12 genau zu bestimmen. Beispielsweise kann eine solche Sensoreinheit 29 mittels visueller Erfassung arbeiten, indem die Oberfläche über eine Kamera oder dergleichen mittels Mustererkennung beobachtet wird, so dass eine Bewegung der Legeeinheit 10 anhand der derart bestimmten Kanten gesteuert werden kann.
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2a und 2b zeigen eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Dichtungsapplikationsvorrichtung 1 weist eine Legeeinheit 10 mit einer Legerolle 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. Die Legerolle 14 ist dazu ausgebildet, Die Dichtmittelspur 11 auf die gekrümmte Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 abzulegen. Dazu ist der Vakuumaufbau 13 auf einem Fundament 17 befestigt bzw. angebracht. Über die Legerolle 14 wird eine Anpresskraft bzw. ein Anpressdruck bereitgestellt, um die Dichtmittelspur 11 auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 aufzubringen. Die Legeeinheit 10 weist eine Fortbewegungskinematik 15 auf, welche dazu ausgebildet ist, die Legeeinheit 10 über die Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 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 die Dichtmittelspur 11 an verschiedenen Stellen auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 abgelegt werden kann. Die Legerolle 14 ist dazu ausgebildet, die Gewichtskraft der Legeeinheit 10 auf die Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 zu übertragen, um somit einen ausreichenden Anpressdruck der Legerolle 14 und der Oberfläche 12 zu erzeugen, so dass ein sicheres Anhaften des Dichtmittels bzw. der Dichtmittelspur 11 auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 sichergestellt werden kann.
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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 der Dichtmittelspur 11 auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 maximal der Gewichtskraft 40 der Legeeinheit 10 entspricht. Die Legeeinheit 10 ist dazu ausgebildet, selbsttätig über die Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 bewegt zu werden. Das bedeutet, dass die Legeeinheit 10 nicht über eine starre mit der Umgebung verbundene Kinematik, sondern vielmehr mittels kabelloser Datenübertragung angesteuert wird. Dazu weist die Legeeinheit 10 eine Kommunikationseinheit 19 auf, welche dazu ausgebildet 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 Vakuumaufbaus 13 ferngesteuert bewegen.
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Die Legeeinheit 10 kann neben der Fortbewegungskinematik 15 auch Saugelemente 16 bzw. Saugnäpfe aufweisen, wobei die Saugelemente 16 an jeweils einem Bein der Fortbewegungskinematik 15 angebracht sind. Diese Saugelemente 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 der Legerolle 14 verhindern. Dies ist insbesondere von Vorteil, um eine hohe Genauigkeit während des Ablegens der Dichtmittelspur 11 auf die Oberfläche 12 sicherzustellen. Die Legeeinheit 10 kann mehrere Beine als Fortbewegungskinematik 15 aufweisen. In der in 2a dargestellten Konfiguration weist die Fortbewegungskinematik 15 exakt vier Fortbewegungsbeine auf, an welchen jeweils ein Saugelement 16 bzw. ein Saugnapf befestigt ist.
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2b zeigt eine Draufsicht der Dichtungsapplikationsvorrichtung 1 zum Ablegen der Dichtmittelspur 11 auf die gekrümmte Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13. In der in 2b dargestellten Konfiguration bewegt sich die Legeeinheit 10 mittels der Fortbewegungskinematik 15 von links nach rechts. Insbesondere wurde die Dichtmittelspur 11 auf dem links dargestellten Teil der Oberfläche 12 bereits abgelegt. Das Dichtmittel wird beispielsweise über Materialmagazine 18 bereitgestellt. Dabei sind die Materialmagazine 18 dazu ausgebildet, das Dichtmittel in aufgewickelter Form in der Legeeinheit 10 bereitzustellen, so dass das Dichtmittel bei Bedarf der Legerolle 14 zugeführt werden kann. Insbesondere wird das Dichtmittel während des Ablegens 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 2b dargestellten Konfiguration vier spinnenartige Beine 15a, 15b, 15c, 15d auf. Diese Beine 15a, 15b, 15c, 15d können beispielsweise jeweils aus zwei stangenförmigen Komponenten bestehen, die über ein Gelenk miteinander verbunden sind. Dabei kann eine erste stangenförmige Komponente eines Beins 15a, 15b, 15c, 15d gelenkig mit der Legeeinheit 10 gekoppelt sein und über ein weiteres Gelenk mit einem zweiten stangenförmigen Element, welches wiederum das Saugelement 16 aufweist, gekoppelt sein. Es sei angemerkt, dass abweichend von der in 2b dargestellten Konfiguration auch mehr als vier Beine 15a, 15b, 15c, 15d vorgesehen sein können.
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3a und 3b zeigen eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsapplikationsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Der Vakuumaufbau 13 ist dabei auf einem Fundament 17 abgelegt bzw. an diesem befestigt. Die Dichtungsapplikationsvorrichtung 1 weist eine Legeeinheit 10 auf, welche an seilförmigen Komponenten 20 aufgehängt 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 Auf/-Abwickelrichtung 31 bewegt. Durch die Aufhängung der Legeeinheit 10 an den seilförmigen Komponenten 20 kann eine exakte Positionierung der Legeeinheit 10 auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 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 3a 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 Vakuumaufbaus 13 zu positionieren.
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In der in 3a 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 Vakuumaufbaus 13 vorgesehen sein können. Dies ist insbesondere in der in 3b dargestellten Draufsicht gut zu erkennen. Insbesondere zeigt 3b eine Draufsicht der Dichtungsapplikationsvorrichtung 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 23a, 23b, 23c, 23d befestigt. Insbesondere sind die jeweiligen seilförmigen Komponenten 20 an jeweils einer Seilwinde 22 befestigt, welche wiederum an dem jeweiligen Stützelement 23 befestigt ist. 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 erfolgen. Die Positionierung kann dabei so erfolgen, dass die Dichtmittelspur 11 an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13 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 Vakuumaufbaus 13. Insbesondere sind die Stützelemente 23 drehbar in der Umgebung befestigt, wobei das Fundament 17 fest in der Umgebung verankert sein können. In der in 3b dargestellten Konfiguration wird die Legeeinheit 10 von links nach rechts bewegt, so dass die Dichtmittelspur 11 auf dem linken Teil der Oberfläche 12 bereits abgelegt wurde. Der 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 Ablegen der Dichtmittelspur 11 auf der Oberfläche 12 zu erreichen.
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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 der Dichtmittelspur 11 von den Materialmagazinen 18 sowie den Ablegevorgang durch die Legerolle 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 2a und 2b dargestellten Konfiguration erfolgen kann. Insbesondere kann die Daten- bzw. Signalübertragung auch kabellos erfolgen. Ferner kann die Legeeinheit auch selbststeuernd vorgesehen sein. 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 der Legerolle 14, bereitstellen kann.
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4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens M für das Abdichten eines Vakuumaufbaus 13 bei der Herstellung eines faserverstärkten Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren M umfasst unter M1 Ablegen einer Dichtmittelspur 11 eines Dichtmittels mit einer Legeeinheit 10 auf einer Oberfläche 12 des Vakuumaufbaus 13, wobei die Legeeinheit 10 hierbei über ihre Gewichtskraft 40 eine Anpresskraft zum Anpressen der Dichtmittelspur 11 auf die Oberfläche 12 bereitstellt.
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In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
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Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsapplikationsvorrichtung
- 10
- Legeeinheit
- 11
- Dichtmittelspur
- 12
- Oberfläche
- 13
- Vakuumaufbau
- 14
- Legerolle
- 15
- Fortbewegungskinematik
- 15a,b,c,d
- Beine
- 16
- Saugelement
- 17
- Fundament
- 18
- Materialmagazin
- 19
- Kommunikationseinheit
- 20
- seilförmige Komponente
- 20a,b,c,d
- seilförmige Komponente
- 21
- Seilzug
- 22
- Seilwinde
- 23
- Stützelement
- 23a,b,c,d
- Stützelement
- 24
- Energiespeicher
- 25
- Positionsbestimmungseinheit
- 26
- Bedieneinheit
- 27
- Reinigungseinheit
- 28
- Aktivierungseinheit
- 29
- Sensoreinheit
- 30
- vertikale Achse
- 31
- Auf-/Abwickelrichtung
- 32
- Drehrichtung
- 35
- Steuereinheit
- 40
- Gewichtskraft
- 41
- Bewegungsrichtung
