DE102016013599A1 - Method for producing a fiber composite component and fiber composite component - Google Patents

Method for producing a fiber composite component and fiber composite component Download PDF

Info

Publication number
DE102016013599A1
DE102016013599A1 DE102016013599.9A DE102016013599A DE102016013599A1 DE 102016013599 A1 DE102016013599 A1 DE 102016013599A1 DE 102016013599 A DE102016013599 A DE 102016013599A DE 102016013599 A1 DE102016013599 A1 DE 102016013599A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber material
control
structural
composite component
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016013599.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Niklas Minsch
Matthias Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102016013599.9A priority Critical patent/DE102016013599A1/en
Publication of DE102016013599A1 publication Critical patent/DE102016013599A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
    • B29C70/882—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced partly or totally electrically conductive, e.g. for EMI shielding
    • B29C70/885—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced partly or totally electrically conductive, e.g. for EMI shielding with incorporated metallic wires, nets, films or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/205—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres the structure being shaped to form a three-dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/752—Measuring equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (1), mit folgenden Schritten: Ablegen eines Strukturfasermaterials (3) entlang eines vorbestimmten Wickelpfades um eine Mehrzahl von Wickelhilfselementen (5); Ablegen zumindest eines Kontrollfasermaterials (11), das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils (1), wenigstens bereichsweise an dem Strukturfasermaterial (3); Aushärten eines das Strukturfasermaterial (3) umgebenden Matrixmaterials, und Erhalten des Faserverbundbauteils (1).The invention relates to a method for producing a fiber composite component (1), comprising the following steps: depositing a structural fiber material (3) along a predetermined winding path around a plurality of auxiliary winding elements (5); Depositing at least one control fiber material (11) which is set up for monitoring and / or controlling the fiber composite component (1) at least in regions on the structural fiber material (3); Curing a matrix material surrounding the structural fiber material (3), and obtaining the fiber composite component (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils sowie ein Faserverbundbauteil.The invention relates to a method for producing a fiber composite component and a fiber composite component.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 14 984 A1 geht ein Aktorik- und Sensoriksystem für Verbundstrukturen, insbesondere CFK-Strukturen mit Piezokeramikaktoren, insbesondere zur aktiven Schwingungsdämpfung und/oder Formkontrolle, sowie mit Faser-Bragg-Gitter-Sensoren, insbesondere als Dehnungsmesssensoren, hervor. Dabei sind die Piezokeramikaktoren als Piezofasermodule ausgebildet, und die Faser-Bragg-Gitter-Sensoren sind zumindest teilweise in die Piezofasermodule integriert. Die Anwendung dieses Aktorik- und Sensoriksystems ist letztlich auf im wesentlichen flächige Bauteile, beispielsweise Rotorblätter eines Hubschraubers, Flugzeugflügel oder dergleichen, beschränkt, wobei eine erweiterte Anwendung beispielsweise auf fachwerkartige Faserverbundbauteile nicht ohne weiteres möglich erscheint. Bei solchen Bauteilen muss bisher eine Schadensdetektion unter großem Aufwand mittels Röntgentechnik, Computertomographie oder ähnlichem realisiert werden.From the German patent application DE 102 14 984 A1 is an actuator and sensor system for composite structures, in particular CFRP structures with piezoceramic actuators, in particular for active vibration damping and / or shape control, as well as with fiber Bragg grating sensors, in particular as strain gauges out. The piezoceramic actuators are designed as piezo fiber modules, and the fiber Bragg grating sensors are at least partially integrated into the piezo fiber modules. The application of this Aktorik- and sensor system is ultimately limited to substantially flat components, such as rotor blades of a helicopter, aircraft wings or the like, with an extended application, for example, on truss-like fiber composite components does not seem readily possible. In the case of such components, damage detection has hitherto had to be realized at great expense by means of X-ray technology, computed tomography or the like.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils sowie ein Faserverbundbauteil zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a method for producing a fiber composite component and a fiber composite component, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Ein Strukturfasermaterial wird entlang eines vorbestimmten Wickelpfades um eine Mehrzahl von Wickelhilfselementen abgelegt. Zumindest ein Kontrollfasermaterial, das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils, wird zumindest bereichsweise auf dem Strukturfasermaterial abgelegt. Schließlich wird ein das Strukturfasermaterial umgebendes Matrixmaterial ausgehärtet. Auf diese Weise wird letztlich das Faserverbundbauteil erhalten. Mithilfe des Verfahrens ist es insbesondere möglich, fachwerkartig gewickelte und somit komplexe sowie extrem leichte dreidimensionale Strukturbauteile aus einem Faserverbundmaterial herzustellen, welche mit dem Kontrollfasermaterial eine integrierte, textile Sensorik und/oder Aktorik aufweisen. Somit kann insbesondere ein Faserverbundbauteil mit einer Structural-Health-Monitoring-Funktion und einer Fachwerkstruktur in einfacher Weise hergestellt werden, wobei insbesondere verschiedene ortsfeste Wickelhilfselemente topologisch verschieden umwickelt werden, wobei an dem Faserverbundbauteil das Kontrollfasermaterial vorgesehen, insbesondere eingewickelt wird.The object is achieved in particular by providing a method for producing a fiber composite component, which has the following steps: A structural fiber material is deposited along a predetermined winding path around a plurality of auxiliary winding elements. At least one control fiber material which is set up for monitoring and / or controlling the fiber composite component is deposited at least in regions on the structural fiber material. Finally, a matrix material surrounding the structural fiber material is cured. In this way, ultimately, the fiber composite component is obtained. With the aid of the method, it is possible, in particular, to produce lattice-like wound and thus complex and extremely light three-dimensional structural components from a fiber composite material which have an integrated, textile sensor system and / or actuator system with the control fiber material. Thus, in particular a fiber composite component with a structural health monitoring function and a truss structure can be produced in a simple manner, wherein in particular different stationary auxiliary winding elements are wrapped topologically different, being provided on the fiber composite component, the control fiber material, in particular wrapped.

Das Ablegen des Strukturfasermaterials und bevorzugt auch das Ablegen des Kontrollfasermaterials erfolgt insbesondere mittels eines Wickelverfahrens. Als Wickelhilfselemente kommen dabei vorzugsweise eine Mehrzahl von Umlenkelementen und/oder Stützelementen zur Anwendung, wobei die Umlenkelemente und/oder Stützelemente in einer vorbestimmten räumlichen Relativanordnung zueinander angeordnet werden, wobei die Stützelemente insbesondere Umlenkelemente tragen und dazu dienen können, von den Stützelementen getragene Umlenkelemente relativ zu einer Grundebene, auf welcher die Umlenkelemente und/oder die Stützelemente angeordnet sind, in vertikaler Richtung zu beabstanden. Dabei können insbesondere verschieden lange Stützelemente – gegebenenfalls auch in Kombination miteinander – verwendet werden, um verschiedene vertikale Abstände zu verwirklichen. Auch die Umlenkelemente können verschieden ausgestaltet sein, insbesondere je nachdem, ob eine Umlenkung in einer zu der Grundebene parallelen Ebene oder aus dieser Ebene heraus in die dritte Dimension erfolgen soll. Der vorbestimmte Wickelpfad legt insbesondere fest, in welcher Reihenfolge und auf welche Weise die Umlenkelemente umwickelt werden, wobei der vorbestimmte Wickelpfad bevorzugt so gewählt ist, dass das Strukturfasermaterial entlang von Lastpfaden des herzustellenden Faserverbundbauteils verlegt wird. Auf diese Weise kann eine extrem leichte, dreidimensionale Fachwerkstruktur bereitgestellt werden.The laying down of the structural fiber material and preferably also the deposition of the control fiber material takes place in particular by means of a winding method. Preferably, a plurality of deflecting elements and / or supporting elements are used as auxiliary winding elements, wherein the deflecting elements and / or supporting elements are arranged in a predetermined spatial relative arrangement to one another, wherein the supporting elements in particular carry deflecting elements and can serve, deflecting elements supported by the supporting elements relative to a ground plane on which the deflecting elements and / or the support elements are arranged to space in the vertical direction. In particular, support elements of different lengths - if appropriate also in combination with one another - can be used in order to realize different vertical distances. The deflection elements can also be configured differently, in particular depending on whether a deflection in a plane parallel to the ground plane or out of this plane should take place in the third dimension. The predetermined winding path determines, in particular, in which order and in which way the deflection elements are wrapped, wherein the predetermined winding path is preferably selected such that the structure fiber material is laid along load paths of the fiber composite component to be produced. In this way, an extremely lightweight, three-dimensional truss structure can be provided.

Als Strukturfasermaterial und/oder als Kontrollfasermaterial wird vorzugsweise wenigstens ein Faden, ein Faserbündel, insbesondere wenigstens ein Endlosfaden, und/oder eine Mehrzahl von Fäden mit diskreter Fadenlänge verwendet. Das Strukturfasermaterial umfasst bevorzugt Verstärkungsfasern, die insbesondere auf dem technischen Gebiet der faserverstärkten Kunststoffe Verwendung finden, beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern, Metallfasern, Keramikfasern, Naturfasern oder andere, geeignete Fasern. Das Kontrollfasermaterial ist insbesondere als Sensorfasermaterial und/oder als Aktorfasermaterial ausgebildet, wobei ein Sensorfasermaterial eingerichtet ist, um wenigstens eine physikalische Größe zu messen, beispielsweise auftretende Kräfte an dem Faserverbundbauteil, während ein Aktorfasermaterial eingerichtet ist, um aktiv Kräfte in das Faserverbundbauteil einzuleiten, beispielsweise durch Kontraktion oder Dilatation.At least one thread, one fiber bundle, in particular at least one endless thread, and / or a plurality of threads with a discrete thread length are preferably used as the structural fiber material and / or as the control fiber material. The structural fiber material preferably comprises reinforcing fibers which are used in particular in the technical field of fiber-reinforced plastics, for example carbon fibers, glass fibers, metal fibers, ceramic fibers, natural fibers or other suitable fibers. The control fiber material is in particular designed as a sensor fiber material and / or as an actuator fiber material, wherein a sensor fiber material is arranged to measure at least one physical quantity, for example occurring forces on the fiber composite component, while an actuator fiber material is arranged to actively initiate forces in the fiber composite component, for example Contraction or dilatation.

Das Kontrollfasermaterial kann somit insbesondere einer Schadensdetektion in dem Faserverbundbauteil dienen, wobei auftretende Kräfte, die beispielsweise im Verlauf von Füge- oder Bearbeitungsvorgängen in Greiferstrukturen oder sonstigen Betriebsmitteln induziert werden, erfasst und zur Kontrolle des jeweiligen Prozesses sowie zur Erkennung von Prozessschwankungen herangezogen werden können. Weiter kann ein als Aktorfasermaterial ausgebildetes Kontrollfasermaterial – beispielsweise in Greiferstrukturen für Robotergreifer oder dergleichen – während eines Bauteilhandlings mit einem Roboter genutzt werden, um in die Greiferstruktur eingeleitete Schwingungen abzubauen, die in Folge von Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgängen, oder auch durch Erschütterungen des Hallenbodens entstehen. Solchen Schwingungen kann demnach aktiv entgegengewirkt werden, was die Taktzeit eines entsprechenden Bearbeitungsvorgangs deutlich reduziert. Andernfalls müssen nämlich lange Wartezeiten in die Handlingsprozesse im Rahmen von Rohbauabläufen einprogrammiert werden, um derartige Schwingungen abzubauen und die Genauigkeit des Handlings zu erhöhen.The control fiber material can thus serve, in particular, for damage detection in the fiber composite component, with occurring forces occurring, for example, in the course of joining or joining Machining processes in gripper structures or other resources can be induced, recorded and used to control the process and to detect process fluctuations. Furthermore, a control fiber material designed as an actuator fiber material-for example in gripper structures for robot grippers or the like-can be used during a component handling with a robot in order to reduce vibrations introduced into the gripper structure, which arise as a result of deceleration or acceleration processes, or even vibrations of the hall floor. Such vibrations can therefore be actively counteracted, which significantly reduces the cycle time of a corresponding machining operation. Otherwise, long waiting times must be programmed into the handling processes in the context of bodyshell processes in order to reduce such vibrations and to increase the accuracy of the handling.

Dass das Kontrollfasermaterial wenigstens bereichsweise an dem Strukturfasermaterial abgelegt wird, schließt ein, dass das Kontrollfasermaterial vorzugsweise wenigstens bereichsweise auf dem Strukturfasermaterial abgelegt wird. Insbesondere wird das Kontrollfasermaterial vorzugsweise wenigstens bereichsweise an und/oder auf dem Strukturfasermaterial abgelegt.The fact that the control fiber material is deposited on the structural fiber material at least in certain areas implies that the control fiber material is preferably deposited on the structural fiber material at least in certain areas. In particular, the control fiber material is preferably deposited at least partially on and / or on the structural fiber material.

Das Matrixmaterial weist bevorzugt wenigstens einen Kunststoff auf oder besteht aus wenigstens einem Kunststoff. Dieser kann zugleich mit dem Strukturfasermaterial abgelegt werden, beispielsweise indem ein Hybridroving als Strukturfasermaterial verwendet wird, welcher sowohl Verstärkungsfasern als auch Matrixfasern aufweist, oder indem ein Strukturfasermaterial verwendet wird, welches mit einem Harz und/oder einer Schlichte getränkt ist. In letztem Fall wird bevorzugt ein sogenanntes Nasswickelverfahren angewendet. Es ist aber auch möglich, dass das Matrixmaterial nachträglich, das heißt nach dem Wickelprozess, auf das Strukturfasermaterial aufgebracht oder in das Strukturfasermaterial eingebracht wird, beispielweise durch Infiltrieren, Imprägnieren oder dergleichen. Jedenfalls entsteht ein festes und stabiles Faserverbundbauteil durch Aushärten des Matrixmaterials.The matrix material preferably has at least one plastic or consists of at least one plastic. This can be deposited simultaneously with the structural fiber material, for example by using a hybrid roving as a structural fiber material having both reinforcing fibers and matrix fibers, or by using a structural fiber material impregnated with a resin and / or a sizing agent. In the latter case, a so-called wet winding method is preferably used. But it is also possible that the matrix material subsequently, that is, after the winding process, applied to the structural fiber material or introduced into the structural fiber material, for example by infiltration, impregnation or the like. In any case, a solid and stable fiber composite component is produced by hardening the matrix material.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Strukturfasermaterial entlang des Wickelpfades abgelegt wird, an welchem lokal das Kontrollfasermaterial angeordnet ist. Das Kontrollfasermaterial kann in diesem Fall nur an den Stellen vorgesehen sein, an denen es später tatsächlich zur Sensierung oder Aktuierung an dem Faserverbundbauteil herangezogen werden soll. Dabei ist es möglich, dass bestimmte Abschnitte des Strukturfasermaterials mit dem Kontrollfasermaterial umwickelt sind, dass das Kontrollfasermaterial in bestimmten Abschnitten an das Strukturfasermaterial angeklebt ist, dass bestimmte Abschnitte des Strukturfasermaterials quasi ausgespart und durch Spleißen mit dem Kontrollfasermaterial ersetzt sind, oder dass das Kontrollfasermaterial in anderer Weise bereichsweise an dem Strukturfasermaterial angeordnet ist. Das Kontrollfasermaterial kann also insbesondere mit endlicher Länge an dem Strukturfasermaterial lokal an einer gewünschten Stelle befestigt sein, wobei dies insbesondere durch Umwickeln des Strukturfasermaterials, durch Ankleben, oder auch durch Spleißen erfolgen kann. Ein solcher Hybridfaden kann auf einer Spule aufgewickelt vorliegen und dann zur Herstellung des Faserverbundbauteils sukzessive von der Spule abgewickelt werden. Insbesondere ist es möglich, dass das Kontrollfasermaterial an einer gewünschten Stelle auf das Strukturfasermaterial vor dessen Ablage doubliert ist, oder dass bereits beim Aufspulen des Strukturfasermaterials ablagerapportgerecht doubliert ist.According to one embodiment of the invention, it is provided that a structural fiber material is deposited along the winding path, on which the control fiber material is locally arranged. The control fiber material can be provided in this case only at the points where it is actually used later for sensing or actuation on the fiber composite component. In this case, it is possible for certain sections of the structural fiber material to be wrapped with the control fiber material, for the control fiber material to be glued to the structural fiber material in certain sections, for quasi leaving out certain sections of the structural fiber material and replaced by splicing with the control fiber material, or for the control fiber material in another Way is partially arranged on the structural fiber material. The control fiber material can therefore be fastened locally, in particular with finite length, to the structural fiber material at a desired location, in particular by wrapping the structural fiber material, by gluing, or else by splicing. Such a hybrid thread can be wound up on a spool and then be unwound from the spool successively to produce the fiber composite component. In particular, it is possible that the control fiber material is doubled at a desired location on the structural fiber material prior to its deposition, or that is already relined when filing the structure fiber material Ablagerapportgerecht.

Alternativ ist es möglich, dass ein Strukturfasermaterial entlang des Wickelpfades abgelegt wird, welches das Kontrollfasermaterial entlang seiner gesamten Erstreckung aufweist. Dabei kann das Kontrollfasermaterial insbesondere mit dem Strukturfasermaterial längengleich verbunden sein, wobei auch in diesem Fall das Kontrollfasermaterial beispielsweise um das Strukturfasermaterial gewickelt und/oder an dieses angeklebt sein kann.Alternatively, it is possible that a structural fiber material is deposited along the winding path, which has the control fiber material along its entire extent. In this case, the control fiber material may in particular be connected in the same length as the structural fiber material, wherein in this case also the control fiber material may be wound around the structural fiber material and / or adhered thereto.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontrollfasermaterial separat von dem Strukturfasermaterial abgelegt wird. Dabei kann es beispielsweise von Hand oder auch mithilfe eines Wechselwerkzeugs, eines weiteren Werkzeugs oder eines weiteren Wickelkopfes, insbesondere an einer gewünschten Überwachungszone, abgelegt werden.According to a development of the invention, it is provided that the control fiber material is deposited separately from the structural fiber material. It can be stored, for example, by hand or by means of an exchange tool, another tool or another winding head, in particular at a desired monitoring zone.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Herstellung des Faserverbundbauteils eine vorbestimmte Gesamtzahl von Lagen des Strukturfasermaterials abgelegt wird, wobei nach Erreichen einer ersten bestimmten Anzahl von Lagen, die kleiner ist als die vorbestimmte Gesamtzahl, dass Ablegen des Strukturfasermaterials angehalten wird, wobei wenigstens ein Abschnitt, vorzugsweise wenigstens eine Wicklung, des Kontrollfasermaterials auf die bisher abgelegten Lagen des Strukturfasermaterials abgelegt wird, und wobei nach dem Ablegen des Kontrollfasermaterials das Ablegen des Strukturfasermaterials fortgesetzt wird. Es ist möglich, das die bestimmte Anzahl von Lagen ungefähr der Hälfte der vorbestimmten Gesamtzahl entspricht, sodass das Kontrollfasermaterial etwa mittig in dem entstehenden Grundkörper des Faserverbundbauteils abgelegt wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that for the production of the fiber composite component, a predetermined total number of layers of the structural fiber material is deposited, wherein after reaching a first certain number of layers, which is smaller than the predetermined total number, the deposition of the structural fiber material is stopped, wherein at least a portion, preferably at least one winding, of the control fiber material is deposited on the previously deposited layers of the structural fiber material, and wherein after the deposition of the control fiber material, the deposition of the structural fiber material is continued. It is possible that the specific number of layers corresponds to approximately half of the predetermined total number, so that the control fiber material is deposited approximately centrally in the resulting base body of the fiber composite component.

Es ist aber auch möglich, dass die hier beschriebene Vorgehensweise mehrfach fortgesetzt wird, wobei das Ablegen des Strukturfasermaterials beispielsweise nach Erreichen einer zweiten bestimmten Anzahl von Lagen, die größer ist als die erste bestimmte Anzahl von Lagen, jedoch kleiner als die vorbestimmte Gesamtzahl, erneut angehalten wird, wobei wenigstens ein Abschnitt des Kontrollfasermaterials auf die bisher abgelegten Lagen des Strukturfasermaterials abgelegt wird, wobei das Ablegen des Strukturfasermaterials nach dem Ablegen des Kontrollfasermaterials fortgesetzt wird. Dies kann grundsätzlich beliebig oft auf diese Weise durchgeführt werden. So ist es möglich, Kontrollfasermaterial in einer Mehrzahl von Schichten des Faserverbundbauteils abzulegen. But it is also possible that the procedure described here is continued several times, wherein the deposition of the structural fiber material, for example, after reaching a second certain number of layers, which is greater than the first certain number of layers, but smaller than the predetermined total number, stopped again wherein at least a portion of the control fiber material is deposited on the previously deposited layers of the structural fiber material, wherein the deposition of the structural fiber material is continued after the deposition of the control fiber material. In principle, this can be done any number of times in this way. Thus, it is possible to deposit control fiber material in a plurality of layers of the fiber composite component.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontrollfasermaterial so abgelegt wird, dass nach dem Aushärten des Matrixmaterials freie Enden des Kontrollfasermaterials aus dem Faserverbundbauteil herausragen, wobei die freien Enden vorzugsweise elektrisch kontaktiert werden. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, das Kontrollfasermaterial mit einem elektrischen oder elektronischen Schaltkreis zu verbinden, um es als Sensor und/oder Aktor zu verwenden und entsprechend auszulesen oder anzusteuern.According to one embodiment of the invention, it is provided that the control fiber material is deposited so that after curing of the matrix material free ends of the control fiber material protrude from the fiber composite component, wherein the free ends are preferably contacted electrically. In this way, it is particularly possible to connect the control fiber material with an electrical or electronic circuit in order to use it as a sensor and / or actuator and read or control accordingly.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Kontrollfasermaterial ein Fasermaterial verwendet wird, welches dem Strukturfasermaterial gleich oder zumindest ähnlich ist, wobei es insbesondere einen gleichen oder zumindest ähnlichen Werkstoff aufweisen kann. Dabei ist es für eine besonders verlässliche Aussage mit Blick auf den Belastungszustand des Faserverbundbauteils von Vorteil, wenn das Strukturfasermaterial aus dem gleichen oder zumindest aus einem ähnlichen Werkstoff – insbesondere mit ähnlichen Eigenschaften – besteht wie das Kontrollfasermaterial.According to one embodiment of the invention, it is provided that a fiber material is used as the control fiber material, which is the same or at least similar to the structural fiber material, wherein it may in particular have a same or at least similar material. It is for a particularly reliable statement in view of the load condition of the fiber composite component advantageous if the structural fiber material of the same or at least of a similar material - in particular with similar properties - as the control fiber material.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Faserverbundbauteil ein Fahrzeugbauteil, ein Flugzeugbauteil, ein Robotikbauteil, insbesondere ein Robotergreifer, oder ein Werkzeugbauteil hergestellt wird. Bei all diesen Bauteilen verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile, die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden.According to one embodiment of the invention, it is provided that a vehicle component, an aircraft component, a robot component, in particular a robot gripper, or a tool component is manufactured as a fiber composite component. In all these components realize in a special way the benefits that have been previously described in connection with the process.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Faserverbundbauteil geschaffen wird, welches einen Grundkörper aufweist, der eine aus einem Strukturfasermaterial gewickelte und ausgehärtete Wickelstruktur aufweist, wobei die Wickelstruktur zumindest bereichsweise ein Kontrollfasermaterial aufweist, das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils. In Zusammenhang mit dem Faserverbundbauteil ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Insbesondere weist das Faserverbundbauteil bevorzugt eine dreidimensionale Fachwerkstruktur auf.The object is also achieved by providing a fiber composite component which has a base body which has a wound structure wound and cured from a structural fiber material, wherein the winding structure at least in some areas has a control fiber material which is set up for monitoring and / or controlling the fiber composite component. In connection with the fiber composite component, in particular, the advantages that have already been explained in connection with the method. In particular, the fiber composite component preferably has a three-dimensional framework structure.

Besonders bevorzugt ist das Faserverbundbauteil hergestellt in einem Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.Particularly preferably, the fiber composite component is produced in a method according to one of the embodiments described above.

Aus dem Grundkörper des Faserverbundbauteils stehen vorzugsweise freie Enden des Kontrollfasermaterials heraus, die elektrisch kontaktiert und insbesondere mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltung verbunden werden können.From the main body of the fiber composite component are preferably free ends of the control fiber material out, which can be electrically contacted and in particular connected to an electrical or electronic circuit.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kontrollfasermaterial als Sensorfasermaterial und/oder als Aktorfasermaterial ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Kontrollfasermaterial ein piezoresistives Fasermaterial oder ein piezoelektrisches Fasermaterial. Dabei ermöglichen piezoresistive Sensorfäden die Überwachung des Zustands von gewickelten Faserverbundbauteilen, indem eine Korrelation aus einer Dehnung des Sensorfadens und dessen Widerstand gemessen wird. Dies kann über zyklische oder permanente Bestromung des Sensorfadens erreicht werden. Eine Änderung der Dehnung verändert den Widerstand des Sensorfadens. Die Spannungsdifferenz, welche hieraus resultiert, kann gemessen werden. Dies ermöglicht beispielsweise bei Greiferanwendungen in der Robotik die ständige Kontrolle von auftretenden Kräften und somit eine stetige Prozesskontrolle. Durch das Einbringen von piezoelektrischen Fasern insbesondere in gewickelte Greifertragestrukturen ist darüber hinaus der Abbau von auftretenden Schwingungen, die beispielsweise in eine Greiferstruktur durch Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgänge im Rahmen eines Bauteilhandlings eingebracht werden, möglich. Auf diese Weise lassen sich Taktzeiten reduzieren.According to one embodiment of the invention, it is provided that the control fiber material is designed as a sensor fiber material and / or as an actuator fiber material. Particularly preferably, the control fiber material is a piezoresistive fiber material or a piezoelectric fiber material. Piezoresistive sensor filaments allow the condition of wound fiber composite components to be monitored by measuring a correlation between strain on the sensor filament and its resistance. This can be achieved by cyclic or permanent energization of the sensor charging. A change in the elongation changes the resistance of the sensor filament. The voltage difference resulting therefrom can be measured. This allows, for example, in robotic gripper applications the constant control of occurring forces and thus a continuous process control. By introducing piezoelectric fibers, in particular into wound gripper-carrying structures, it is also possible to reduce the vibrations which occur, for example, in a gripper structure by means of deceleration or acceleration processes in the context of component handling. In this way, cycle times can be reduced.

Besonders bevorzugt ist das Kontrollfasermaterial durch eine Kohlenstofffaser oder einen Kohlenstofffaserstrang, oder durch ein Kohlenstofffaserbündel gebildet. Die einzelnen Kohlefasern können dabei miteinander verschränkt und/oder verklebt sein. Auch das Strukturfasermaterial weist bevorzugt Kohlenstofffasern auf oder besteht aus Kohlenstofffasern. Insbesondere für die Zwecke einer ständigen Kontrolle von auftretenden Kräften sind Kohlenstofffasersensoren in Kohlenstofffaserstrukturen ideal, da die verwendeten Faserwerkstoffe in diesem Fall nahe verwandt sind.Particularly preferably, the control fiber material is formed by a carbon fiber or a carbon fiber strand, or by a carbon fiber bundle. The individual carbon fibers can be entangled and / or glued together. The structural fiber material also preferably comprises carbon fibers or consists of carbon fibers. Carbon fiber sensors in carbon fiber structures are ideal, in particular for the purposes of constant control of forces encountered, since the fiber materials used are closely related in this case.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass das Kontrollfasermaterial elektrisch von dem Strukturfasermaterial isoliert ist. Dies ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Aussage über den Belastungszustand, die mithilfe des Kontrollfasermaterials erhalten werden kann. Auch eine aktorische Ansteuerung kann hierdurch verbessert werden. Die elektrische Isolierung kann entweder durch Umflechten mit einem isolierenden Material wie beispielsweise Polyethersulfon-Fasern, vernetzten Phenol-Aldehyd-Fasern, und/oder Glasfasern erreicht werden, oder durch Isolierung mithilfe einer vorgehärteten Epoxidharz-Ummantelung des Kontrollfasermaterials.According to one embodiment of the invention, it is finally provided that the control fiber material is electrically isolated from the structural fiber material. This allows a significant improvement in the statement of the load condition, the can be obtained using the control fiber material. An actuator control can also be improved. Electrical isolation can be achieved either by braiding with an insulating material such as polyethersulfone fibers, cross-linked phenol-aldehyde fibers, and / or glass fibers, or by isolation using a precured epoxy shell of the control fiber material.

In Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen des Faserverbundbauteils und dem Faserverbundbauteil ergeben sich insbesondere folgende Vorteile: Verschiedene Sensor- und/oder Aktorkonfigurationen sind möglich; eine dauerhafte Kontrolle des Zustands der Wickelstruktur ist möglich; nach einem Schadensereignis ist eine direkte Schadensdetektion auf die gewickelte Struktur durchführbar; Fügeprozesse, beispielsweise Falzen, Stanzen oder dergleichen, können über einen Kraftverlauf in einer Robotergreifertragstruktur, als welche das Faserverbundbauteil ausgebildet ist, überwacht werden, wobei Ausschuss reduziert werden kann; es können Bewegungsdaten und/oder Prozessdaten erfasst werden; induzierte Schwingungen in der gewickelten Tragstruktur können abgebaut werden; eine Reduktion einprogrammierter Wartezyklen und eine Reduktion von Taktzeiten können erreicht werden; eine Reduktion von Störeinflüssen im Verarbeitungsprozess sowie eine Verbesserung der Füge- und/oder Verarbeitungsqualität ist möglich; die Sensor- und/oder Aktorfunktionen können direkt in die Wickelstruktur und somit gewichtsoptimal integriert werden. Letzteres trägt zu einem geringeren Energieverbrauch eines Roboters, an welchem das Faserverbundbauteil insbesondere als Greifer Verwendung findet, bei. Dabei sind höhere Werkzeugbewegungsraten möglich aufgrund der geringeren Trägheit des Faserverbundbauteils, wodurch die Taktzeiten weiter reduziert werden können. Zugleich können kleinere Roboter verwendet werden, die geringere Investitionskosten mit sich bringen. Es ist eine kostengünstige Auswerteelektronik für die Widerstandsmessung an dem Kontrollfasermaterial verwendbar.In connection with the method for producing the fiber composite component and the fiber composite component, the following advantages in particular result: Different sensor and / or actuator configurations are possible; a permanent control of the condition of the winding structure is possible; after a damage event, a direct damage detection on the wound structure is feasible; Joining processes, such as folding, punching or the like, can be monitored via a force curve in a robot gripper support structure, as which the fiber composite component is formed, whereby waste can be reduced; it is possible to record movement data and / or process data; induced vibrations in the wound support structure can be reduced; a reduction of programmed waiting cycles and a reduction of cycle times can be achieved; a reduction of disturbing influences in the processing process as well as an improvement of the joining and / or processing quality is possible; The sensor and / or actuator functions can be integrated directly into the winding structure and thus with optimum weight. The latter contributes to lower energy consumption of a robot to which the fiber composite component is used in particular as a gripper, at. Higher tool movement rates are possible due to the lower inertia of the fiber composite component, whereby the cycle times can be further reduced. At the same time smaller robots can be used, which entail lower investment costs. It is an inexpensive evaluation for the resistance measurement on the control fiber material used.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Faserverbundbauteils, und 1 a schematic representation of an embodiment of a method for producing a fiber composite component, and

2 ein Ausführungsbeispiel eines Faserverbundbauteils. 2 an embodiment of a fiber composite component.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines in 2 dargestellten Faserverbundbauteils 1. Dabei wird – wiederum mit Bezug auf 1 – ein Strukturfasermaterial 3 entlang eines vorbestimmten Wickelpfades um eine Mehrzahl von Wickelhilfselementen 5, die insbesondere als Umlenkelemente 7 sowie als Stützelemente 9 ausgebildet und in einer vorbestimmten räumlichen Relativanordnung relativ zueinander angeordnet sind, abgelegt. Zumindest bereichsweise wird auf oder an dem Strukturfasermaterial 3 wenigstens ein Kontrollfasermaterial 11 abgelegt, das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils 1. Nach dem Ablegen des Strukturfasermaterials 3 und des Kontrollfasermaterials 11 wird ein das Strukturfasermaterial 3 umgebendes Matrixmaterial ausgehärtet, und es wird schließlich das Faserverbundbauteil 1 erhalten. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a method for producing a in 2 shown fiber composite component 1 , This is - again with reference to 1 A structural fiber material 3 along a predetermined winding path around a plurality of auxiliary winding elements 5 , in particular as deflecting elements 7 as well as supporting elements 9 are formed and arranged in a predetermined relative spatial arrangement relative to each other, filed. At least partially, on or on the structural fiber material 3 at least one control fiber material 11 filed, which is adapted for monitoring and / or control of the fiber composite component 1 , After depositing the structure fiber material 3 and the control fiber material 11 becomes a structural fiber material 3 hardened surrounding matrix material, and it eventually becomes the fiber composite component 1 receive.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Strukturfasermaterial 3 verwendet, an welchem lokal das Kontrollfasermaterial 11 angeordnet ist. Dabei kann das Strukturfasermaterial 3 insbesondere bereichsweise mit dem Kontrollfasermaterial 11 umwickelt sein, oder das Kontrollfasermaterial 11 kann an das Strukturfasermaterial 3 angeklebt sein. Es ist auch möglich, dass Abschnitte des vorzugweise auf eine Abwickelspule 13 aufgewickelten Strukturfasermaterials 3 ausgespart und durch Kontrollfasermaterial-Abschnitte – vorzugsweise durch Spleißen, durch Kleben oder dergleichen – ersetzt sind. Die Anordnung des Kontrollfasermaterials 11 an dem Strukturfasermaterial 3 auf der Abwickelspule 13 erfolgt bevorzugt rapportgerecht.In the embodiment of the method illustrated here, a structural fiber material is used 3 used, at which locally the control fiber material 11 is arranged. In this case, the structural fiber material 3 in particular regionally with the control fiber material 11 wrapped or the control fiber material 11 can attach to the structural fiber material 3 be glued on. It is also possible that sections of preferably on a supply reel 13 wound up structural fiber material 3 recessed and replaced by control fiber material sections - preferably by splicing, by gluing or the like. The arrangement of the control fiber material 11 on the structural fiber material 3 on the supply reel 13 is preferred rapportgerecht.

Alternativ ist es möglich, dass das Kontrollfasermaterial 11 entlang der gesamten Erstreckung des Strukturfasermaterials 3 an diesem angeordnet ist, insbesondere längengleich um dieses gewickelt oder an dieses angeklebt.Alternatively, it is possible that the control fiber material 11 along the entire extent of the structural fiber material 3 is arranged on this, in particular the same length wound around this or glued to this.

Weiter ist es alternativ zu der hier dargestellten Vorgehensweise auch möglich, dass das Kontrollfasermaterial separat von dem Strukturfasermaterial 3 abgelegt wird, wobei es insbesondere möglich ist, dass zur Herstellung des Faserverbundbauteils 1 eine vorbestimmte Gesamtzahl von Lagen des Strukturfasermaterials 3 abgelegt wird, wobei nach Erreichen einer ersten bestimmten Anzahl von Lagen, die kleiner ist als die vorbestimmte Gesamtzahl, das Ablegen des Strukturfasermaterials 3 angehalten wird, wobei wenigstens ein Abschnitt, insbesondere wenigstens eine Wicklung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Wicklungen, des Kontrollfasermaterials 11 auf die bisher abgelegten Lagen des Strukturfasermaterials 3 abgelegt wird/werden, wobei das Ablegen des Strukturfasermaterials 3 nach dem Ablegen des Kontrollfasermaterials 11 fortgesetzt wird. Diese Vorgehensweise kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt und iterativ angewendet werden.Furthermore, as an alternative to the procedure described here, it is also possible for the control fiber material to be separate from the structural fiber material 3 is stored, it is particularly possible that for the production of the fiber composite component 1 a predetermined total number of layers of the structural fiber material 3 is deposited, wherein after reaching a first certain number of layers, which is smaller than the predetermined total number, the deposition of the structural fiber material 3 is stopped, wherein at least one portion, in particular at least one winding, preferably a plurality of windings, the control fiber material 11 on the previously deposited layers of the structural fiber material 3 is stored, wherein the deposition of the structural fiber material 3 after depositing the control fiber material 11 will continue. If necessary, this procedure can be repeated several times and applied iteratively.

Als Kontrollfasermaterial 11 wird bevorzugt ein Fasermaterial verwendet, welches dem Strukturfasermaterial 3 gleich oder zumindest ähnlich ist, wobei es insbesondere einen gleichen oder ähnlichen Werkstoff, ganz besonders bevorzugt einen Werkstoff mit zumindest ähnlichen Eigenschaften, aufweist.As a control fiber material 11 It is preferable to use a fiber material which is the structural fiber material 3 is equal or at least similar, in particular, it has a same or similar material, very particularly preferably a material with at least similar properties.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Faserverbundbauteils 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei wird deutlich, dass das Faserverbundbauteil 1 einen Grundkörper 15 aufweist, der eine aus dem Strukturfasermaterial 3 gewickelte und ausgehärtete Wickelstruktur 17 aufweist, wobei die Wickelstruktur 17 zumindest bereichsweise das Kontrollfasermaterial 11 aufweist. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the fiber composite component 1 , Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. It becomes clear that the fiber composite component 1 a basic body 15 one of the structural fiber material 3 wound and cured winding structure 17 wherein the winding structure 17 at least in certain areas the control fiber material 11 having.

Das Faserverbundbauteil 1 ist insbesondere als fachwerkartige, dreidimensionale Struktur ausgebildet.The fiber composite component 1 is designed in particular as a truss-like, three-dimensional structure.

Dabei ist das Kontrollfasermaterial 11 insbesondere so abgelegt, dass nach dem Aushärten des Matrixmaterials freie Enden 19 des Kontrollfasermaterials 11 aus dem Faserverbundbauteil 1 herausragen, wobei die freien Enden 19 zur Ansteuerung oder zum Auslesen des Kontrollfasermaterials 11 elektrisch kontaktiert und insbesondere mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltung verbunden werden können.This is the control fiber material 11 in particular deposited so that after curing of the matrix material free ends 19 of the control fiber material 11 from the fiber composite component 1 stick out, with the free ends 19 for controlling or reading out the control fiber material 11 electrically contacted and in particular can be connected to an electrical or electronic circuit.

Das Kontrollfasermaterial 11 ist insbesondere als Sensorfasermaterial und/oder als Aktofasermaterial ausgebildet, wobei das Kontrollfasermaterial 11 besonders bevorzugt ein piezoresistives Fasermaterial oder ein piezoelektrisches Fasermaterial ist. Insbesondere ist es möglich, dass das Kontrollfasermaterial 11 Kohlenstofffasern umfasst oder aus Kohlenstofffasern besteht. Auch das Strukturfasermaterial umfasst bevorzugt Kohlenstofffasern oder besteht aus solchen.The control fiber material 11 is in particular designed as sensor fiber material and / or as Aktofasermaterial, wherein the control fiber material 11 Particularly preferred is a piezoresistive fiber material or a piezoelectric fiber material. In particular, it is possible that the control fiber material 11 Carbon fibers comprises or consists of carbon fibers. The structural fiber material also preferably comprises carbon fibers or consists of such.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kontrollfasermaterial 11 elektrisch von dem Strukturfasermaterial 3 isoliert ist. Dabei ist es möglich, dass das Kontrollfasermaterial 11 mit einer elektrischen Isolierung umwickelt oder anderweitig umgeben, insbesondere ummantelt ist. Dabei kann es insbesondere mit Polyethersulfon-Fasern, vernetzten Phenol-Aldehyd-Fasern, und/oder mit Glasfasern umwickelt sein, oder es kann mit einem vorgehärteten Epoxidharz ummantelt sein.It is preferably provided that the control fiber material 11 electrically from the structural fiber material 3 is isolated. It is possible that the control fiber material 11 wrapped with an electrical insulation or otherwise surrounded, in particular sheathed. It may in particular be wrapped with polyethersulfone fibers, crosslinked phenol-aldehyde fibers, and / or with glass fibers, or it may be coated with a precured epoxy resin.

Das Faserverbundbauteil 1 ist bevorzugt als Fahrzeugbauteil, als Flugzeugbauteil oder als Robotikbauteil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Faserverbundbauteil 1 als Robotergreifer oder als sonstiges Werkzeugbauteil ausgebildet. Gerade bei einem als Robotergreifer ausgebildeten Faserverbundbauteil 1 der hier angesprochenen Art verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Faserverbundbauteils 1.The fiber composite component 1 is preferably designed as a vehicle component, as an aircraft component or as a robotics component. Particularly preferred is the fiber composite component 1 designed as a robot gripper or as another tool component. Especially with a trained as a robot gripper fiber composite component 1 The type discussed here realizes in a special way the advantages of the fiber composite component 1 ,

Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens sowie dem Faserverbundbauteil 1 eine leichte und doch komplexe dreidimensionale Fachwerkstruktur bereitgestellt werden kann, die mithilfe des Kontrollfasermaterials 11 effizient überwacht und/oder angesteuert werden kann.Overall, it turns out that by means of the method proposed here and the fiber composite component 1 a lightweight yet complex three-dimensional truss structure can be provided using the control fiber material 11 can be efficiently monitored and / or controlled.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10214984 A1 [0002] DE 10214984 A1 [0002]

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (1), mit folgenden Schritten: – Ablegen eines Strukturfasermaterials (3) entlang eines vorbestimmten Wickelpfades um eine Mehrzahl von Wickelhilfselementen (5); – Ablegen zumindest eines Kontrollfasermaterials (11), das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils (1), wenigstens bereichsweise an dem Strukturfasermaterial (3); – Aushärten eines das Strukturfasermaterial (3) umgebenden Matrixmaterials, und – Erhalten des Faserverbundbauteils (1).Method for producing a fiber composite component ( 1 ), comprising the following steps: depositing a structural fiber material ( 3 ) along a predetermined winding path around a plurality of auxiliary winding elements ( 5 ); - depositing at least one control fiber material ( 11 ), which is set up to monitor and / or control the fiber composite component ( 1 ), at least partially on the structural fiber material ( 3 ); Hardening of the structural fiber material 3 ) surrounding matrix material, and - obtaining the fiber composite component ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Kontrollfasermaterial (11) lokal an dem Strukturfasermaterial (3) angeordnet ist, oder dass b) das Strukturmaterial (3) das Kontrollfasermaterial (11) entlang seiner gesamten Erstreckung aufweist.Process according to claim 1, characterized in that a) the control fiber material ( 11 ) locally on the structural fiber material ( 3 ), or that b) the structural material ( 3 ) the control fiber material ( 11 ) along its entire extent. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollfasermaterial (11) separat von dem Strukturfasermaterial (3) abgelegt wird, wobei vorzugsweise – zur Herstellung des Faserverbundbauteils (1) eine vorbestimmte Gesamtzahl von Lagen des Strukturfasermaterials (3) abgelegt wird, wobei – nach Erreichen einer ersten bestimmten Anzahl von Lagen, die kleiner ist als die vorbestimmte Gesamtzahl, das Ablegen des Strukturfasermaterials (3) angehalten wird, wobei – wenigstens ein Abschnitt des Kontrollfasermaterials (11) auf die bisher abgelegten Lagen des Strukturfasermaterials (3) abgelegt wird, wobei – nach dem Ablegen des Kontrollfasermaterials (11) das Ablegen des Strukturfasermaterials (3) fortgesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control fiber material ( 11 ) separately from the structural fiber material ( 3 ), wherein preferably - for the production of the fiber composite component ( 1 ) a predetermined total number of layers of the structural fiber material ( 3 ) is deposited, wherein - after reaching a first certain number of layers, which is smaller than the predetermined total number, the deposition of the structural fiber material ( 3 ) is stopped, wherein - at least a portion of the control fiber material ( 11 ) on the previously deposited layers of the structural fiber material ( 3 ) is deposited, wherein - after depositing the control fiber material ( 11 ) depositing the structural fiber material ( 3 ) is continued. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollfasermaterial (11) so abgelegt wird, dass nach dem Aushärten des Matrixmaterials freie Enden (19) des Kontrollfasermaterials (11) aus dem Faserverbundbauteil (1) herausragen, wobei die freien Enden (19) bevorzugt elektrisch kontaktiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control fiber material ( 11 ) is deposited so that after curing of the matrix material free ends ( 19 ) of the control fiber material ( 11 ) from the fiber composite component ( 1 protrude, with the free ends ( 19 ) are preferably contacted electrically. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kontrollfasermaterial (11) ein Fasermaterial verwendet wird, welches dem Strukturfasermaterial (3) gleich oder zumindest ähnlich ist, wobei es insbesondere einen gleichen oder ähnlichen Werkstoff aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a control fiber material ( 11 ) a fiber material is used, which is the structural fiber material ( 3 ) is the same or at least similar, in particular having a same or similar material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das als Faserverbundbauteil (1) ein Fahrzeugbauteil, ein Flugzeugbauteil, ein Robotikbauteil, insbesondere ein Robotergreifer, oder ein Werkzeugbauteil hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a fiber composite component ( 1 ) a vehicle component, an aircraft component, a robotics component, in particular a robot gripper, or a tool component is produced. Faserverbundbauteil (1), mit einem Grundkörper (15), der eine aus einem Strukturfasermaterial (3) gewickelte und ausgehärtete Wickelstruktur (17) aufweist, wobei die Wickelstruktur (17) zumindest bereichsweise ein Kontrollfasermaterial (11) aufweist, das eingerichtet ist zur Überwachung und/oder Steuerung des Faserverbundbauteils (1).Fiber composite component ( 1 ), with a basic body ( 15 ), one of a structural fiber material ( 3 ) wound and cured winding structure ( 17 ), wherein the winding structure ( 17 ) at least partially a control fiber material ( 11 ) which is set up for monitoring and / or controlling the fiber composite component ( 1 ). Faserverbundbauteil (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollfasermaterial (3) als Sensorfasermaterial und/oder als Aktorfasermaterial ausgebildet ist, wobei das Kontrollfasermaterial (11) bevorzugt ein piezoresistives Fasermaterial oder ein piezoelektrisches Fasermaterial ist.Fiber composite component ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the control fiber material ( 3 ) is formed as a sensor fiber material and / or as an actuator fiber material, wherein the control fiber material ( 11 ) is preferably a piezoresistive fiber material or a piezoelectric fiber material. Faserverbundbauteil (1) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollfasermaterial (11) elektrisch von dem Strukturfasermaterial (3) isoliert ist.Fiber composite component ( 1 ) according to one of claims 7 and 8, characterized in that the control fiber material ( 11 ) electrically from the structural fiber material ( 3 ) is isolated.
DE102016013599.9A 2016-11-15 2016-11-15 Method for producing a fiber composite component and fiber composite component Withdrawn DE102016013599A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016013599.9A DE102016013599A1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method for producing a fiber composite component and fiber composite component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016013599.9A DE102016013599A1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method for producing a fiber composite component and fiber composite component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016013599A1 true DE102016013599A1 (en) 2017-05-18

Family

ID=58640120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016013599.9A Withdrawn DE102016013599A1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method for producing a fiber composite component and fiber composite component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016013599A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018008836A1 (en) 2018-11-09 2019-04-25 Daimler Ag Method for producing a fiber-reinforced profile component and fiber-reinforced profile component
DE102018210119A1 (en) * 2018-06-21 2019-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fiber composite body and method for producing a fiber composite body
DE102020000603A1 (en) 2020-01-30 2021-08-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Winding tool for the production of continuous fiber-reinforced molded polymer parts and a method for their production by means of such a winding tool

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10214984A1 (en) 2002-04-04 2003-10-30 Eads Deutschland Gmbh Actuator and sensor system for composite structures

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10214984A1 (en) 2002-04-04 2003-10-30 Eads Deutschland Gmbh Actuator and sensor system for composite structures

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018210119A1 (en) * 2018-06-21 2019-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fiber composite body and method for producing a fiber composite body
US11919575B2 (en) 2018-06-21 2024-03-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fiber composite body and method for producing a fiber composite body
DE102018008836A1 (en) 2018-11-09 2019-04-25 Daimler Ag Method for producing a fiber-reinforced profile component and fiber-reinforced profile component
DE102020000603A1 (en) 2020-01-30 2021-08-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Winding tool for the production of continuous fiber-reinforced molded polymer parts and a method for their production by means of such a winding tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016012594A1 (en) Apparatus and method for the production of components made of fiber-reinforced plastic
DE102010019666A1 (en) Aktorisches, sensory and / or regenerative fiber composite component and method for its preparation
DE102016013599A1 (en) Method for producing a fiber composite component and fiber composite component
DE102017117383A1 (en) Method and device for repairing a component composed of a multilayer composite in several layers
DE102006035847A1 (en) Wing section producing method for e.g. aircraft, involves laying structural arrangement on laminating apparatus by tape-laying machine, and curing structural arrangement to form wing section
WO2014202325A1 (en) Component made of a fiber composite material and process for producing same
DE102008058882A1 (en) Fiber-reinforced plastic structure, has sensor fibers embedded into matrix of plastic surrounding reinforcement fibers, where sensor fibers exhibit defined electrical conductivity which changes during variation of length of sensor fibers
EP1987945A1 (en) Semifinished product for the manufacture of structural parts from fiber-reinforced composites
DE102016100455A1 (en) Textile reinforcement and its manufacture
DE102016012534A1 (en) System and method for manufacturing fiber reinforced plastic components
DE102010047361A1 (en) Method for manufacturing fiber-reinforced component i.e. gas tank, involves producing winding pattern of fiber, and coiling fiber on molding body by rotation of molding body, and rotating body by drive around longitudinal axle within holder
DE102017011461A1 (en) Method for producing a component from a fiber structure and component from a fiber structure
WO2009112162A2 (en) Method, device, and support structure and the use thereof for producing a fiber composite part
DE102006034545B4 (en) An antenna in a fiber reinforced composite and method of forming an antenna in a fiber reinforced composite
DE102016001056A1 (en) Method and device for producing a structural component from fiber-reinforced plastic
EP0182030A1 (en) Traction force-sensitive optical fibre cable and its manufacturing process
EP3322911B1 (en) Vibration damper comprising a carbon fiber damper tube having a threaded adapter for a motor vehicle
DE102014019080A1 (en) Process for producing a fiber-reinforced structural component
DE102017005754A1 (en) Plant for the production of fiber-reinforced components according to a three-dimensional winding process
EP3162546B1 (en) Traction element made from fibre-reinforced plastic and method
DE102011007022A1 (en) Apparatus and process for the production of fiber preforms, which are in particular a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components
EP3142843A1 (en) Method for producing a damper tube from a composite fiber material for a vibration damper
DE102014001961A1 (en) Endless hollow profile part made of a fiber composite plastic
EP4377079A1 (en) Fiber composite component
DE102015104393B4 (en) Fiber-laying head and fiber-laying device with this fiber laying head

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee