DE102016109116B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial Download PDF

Info

Publication number
DE102016109116B4
DE102016109116B4 DE102016109116.2A DE102016109116A DE102016109116B4 DE 102016109116 B4 DE102016109116 B4 DE 102016109116B4 DE 102016109116 A DE102016109116 A DE 102016109116A DE 102016109116 B4 DE102016109116 B4 DE 102016109116B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotation
winding core
matrix material
infusion
axis
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.)
Active
Application number
DE102016109116.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016109116A1 (de
Inventor
Ali Al-Lami
Philipp Hilmer
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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 Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102016109116.2A priority Critical patent/DE102016109116B4/de
Publication of DE102016109116A1 publication Critical patent/DE102016109116A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016109116B4 publication Critical patent/DE102016109116B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • B29C70/32—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 on a rotating 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
    • B29C70/34—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 and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—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 and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
    • 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
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mita) Aufwickeln von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf einem als Wickelkern (12) um eine Drehachse (13) rotierbar ausgebildeten und gelagerten Formwerkzeug (11), undb) Infundieren eines Matrixmaterials des Faserverbundwerkstoffes in das auf dem Wickelkern (12) aufgewickelte Fasermaterial mittels einer Infusionseinrichtung (20),c) wobei während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials der Wickelkern (12) mittels einer Antriebseinheit (18) um die Drehachse (13) rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dassd) während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials die Rotationsrichtung (R, R) des um die Drehachse (13) rotierenden Wickelkerns (12) mehrfach alterniert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei das Fasermaterial mittels eines Wickelprozesses abgelegt wurde gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
  • Faserverbundbauteile werden im Wesentlichen aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, wobei ein Faserverbundwerkstoff zumindest zwei wesentliche Werkstoffteile bzw. Werkstoffbestandteile aufweist: ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial. Bei klassischen Infusionsherstellungsprozessen wird zunächst das Fasermaterial auf einer formgebenden Werkzeugoberfläche abgelegt und anschließend das trockene Fasermaterial mit einem Matrixmaterial infundiert, um so das trockene Fasermaterial mit dem Matrixmaterial zu tränken. Anschließend wird das in das Fasermaterial infundierte Matrixmaterial durch Temperaturbeaufschlagung und gegebenenfalls Druckbeaufschlagung ausgehärtet, sodass ein Bauteil geschaffen wird, bei dem die einzelnen Fasern des Fasermaterials integraler Bestandteil des ausgehärteten Matrixmaterials sind.
  • Das Ablegen der Fasermaterialien erfolgt je nach Komplexität der Bauteilgeometrie entweder in einem händischen Prozess, mit dem das Fasermaterial in Form von Zuschnitten in eine Werkzeugoberfläche abgelegt und dort drapiert wird oder automatisiert mit Hilfe sogenannter Faserendlosmaterialien, die kontinuierlich von einer Spule bzw. Rolle abgewickelt werden. Bei rotationssymmetrischen Körpern, wie bspw. geschlossenen Fluidbehältern bzw. Druckbehältern, wird das Faserendlosmaterial bzw. bandförmige Fasermaterial auf einem Wickelkern als Formwerkzeug abgelegt. Hierbei wird der Wickelkern um eine Drehachse rotierbar gelagert und während des Ablegeprozesses um die Drehachse rotiert, sodass sich das Fasermaterial unter einer gewissen Zugspannung auf dem Wickelkern ablegen lässt.
  • Der Vorteil des Wickelprozesses hierbei ist, dass der Faserlegekopf bis auf eine koaxiale Bewegung in Bezug auf die Drehachse des Wickelkerns feststehend sein kann, wodurch die Komplexität der Anlage gegenüber roboterbasierten Legeanlagen vereinfacht werden kann. Der Nachteil dieser Anlagen besteht jedoch darin, dass der Infusionsprozess komplexer ist, da basierend auf der Zugspannung, mit der das Fasermaterial auf dem Wickelkern umwickelt wird, das Fasermaterial eine sehr hohe Faserkomprimierung, insbesondere bei mehreren Lagen, aufweist, was ein Infundieren des Matrixmaterials in das Fasermaterial erschwert.
  • Hauptziel der Infusion des Matrixmaterials in das Fasermaterial ist die vollständige und gleichmäßige Tränkung des Fasermaterials durch das Matrixmaterial, ohne dass es zu trockenen Stellen oder Harzansammlungen kommt. Wird nach dem Wickelprozess im nicht rotierenden Zustand des Wickelkerns das Matrixmaterial in einem oberen Bereich des Fasermaterials infundiert, so zwingt die Schwerkraft das Matrixmaterial in Richtung der gegenüberliegenden unteren Seite des Fasermaterials, wodurch zwar eine vollständige Tränkung des Fasermaterials erreicht werden kann, jedoch die Wahrscheinlichkeit von Harzansammlungen im unteren Bereich deutlich erhöht ist. Derartige Harzansammlungen führen jedoch zu Fehlstellen innerhalb des Bauteils und müssen gegebenenfalls aussortiert werden.
  • Abhilfe könnte hierbei die Variante schaffen, dass während des Infusionsprozesses der Wickelkern weiter um seine eigene Achse gedreht wird. Dies allerdings führt zu mehr oder weniger komplexen und in der Praxis schwierig zu handhabenden Anguss- bzw. Anschlusskonzepten, da das Matrixmaterial nunmehr von einem stehenden System, das sich nicht bewegt in ein drehendes bzw. rotierendes System des Wickelkerns eingebracht werden muss.
  • Aus der DE 60 2006 000 876 T2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewährleistung der Konsistenz einer Vorform bekannt, wobei zum Bilden eines Verbunds eine Gewebeschicht alternierend im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn aufgewickelt wird.
  • Aus der DE 21 60 124 A ist ein Verfahren zum Rotationspressen von Formkörpern bei Raumtemperatur bekannt, wobei eine Mischung aus einem wärmehärtbaren Polymer in eine Form eingebracht und die Form bei Raumtemperatur zur formgetreuen Beschichtung der Forminnenwand in zwei Richtungen rotiert wird.
  • Aus der US 2007/0141334 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils bekannt, bei dem nach dem Infundieren des Matrixmaterials in ein Fasermaterial, das auf einem Wickelkern aufgewickelt wurde, der Wickelkern weiter in eine Richtung rotiert wird, um so Harzansammlungen im unteren Bereich vermeiden zu können.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Infundieren des Matrixmaterials in ein Fasermaterial bereitzustellen, mit dem eine vollständige und gleichmäßige Tränkung des Fasermaterials mit dem Matrixmaterial erreicht werden kann, ohne dass es zu trockenen Stellen oder Harzansammlungen kommt.
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie der Vorrichtung gemäß Anspruch 8 erfindungsgemäß gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, wobei zunächst das Fasermaterial als ein wesentlicher Bestandteil des Faserverbundwerkstoffes auf einem Wickelkern aufgewickelt wird. Der Wickelkern ist dabei ein um eine Drehachse rotierbar gelagertes Formwerkzeug, wobei die Mantelfläche des Wickelkerns, d.h. jene Fläche, die sich um einen gewissen Abstand von der Drehachse um diese herum erstreckt, die formgebende Werkzeugoberfläche des Formwerkzeuges bildet, auf der das Fasermaterial durch Aufwickeln abgelegt wird.
  • Das Aufwickeln des Fasermaterials auf der formgebenden Oberfläche des Wickelkerns erfolgt dabei durch Rotieren des Wickelkerns um seine Drehachse, wodurch das bandförmige Fasermaterial auf den Wickelkern gezogen und dort abgelegt wird.
  • Anschließend wird das Matrixmaterial als ein weiterer Bestandteil des Faserverbundwerkstoffes in das auf den Wickelkern aufgewickelte Fasermaterial infundiert, um so das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial zu durchtränken. Die hierfür verwendete Infusionseinrichtung weist einen Vorratsbehälter auf, in dem das Matrixmaterial im nicht drehenden System der Wickelanlage vorgehalten und bereitgestellt wird. Die Infusionseinrichtung weist des Weiteren eine Angussvorrichtung auf, die im drehenden System des Wickelkerns vorgesehen ist und ihr zugeführtes Matrixmaterial in entsprechend vorgesehene Bereiche des Fasermaterials drückt, d.h. infundiert. Eine solche Angussvorrichtung kann bspw. mehrere Angusskanäle aufweisen, die Öffnungen haben, die in Richtung des Fasermaterials zeigen, sodass das in die Angussvorrichtung hineingedrückte Matrixmaterial durch die Öffnungen der Infusionskanäle in das Fasermaterial gedrückt wird. Außerdem weist die Infusionseinrichtung eine Infusionsleitung auf, mit der das Matrixmaterial von dem Vorratsbehälter im nicht drehenden System zur Angussvorrichtung im drehenden System transportiert werden kann. In der Regel weist eine solche Infusionsvorrichtung noch weitere gattungsgemäße Bestandteile auf, wie bspw. einen Kompressor zum Erzeugen eines Überdrucks, mit dem das Matrixmaterial in das Fasermaterial gedrückt werden soll. Außerdem sind oftmals weitere Sensoren und Steuereinheiten vorgesehen, um den gesamten Infusionsprozess als solches zu überwachen.
  • Während oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials wird der Wickelkern mittels einer Antriebseinheit um seine Drehachse rotiert, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Rotationsrichtung des um die Drehachse rotierenden Wickelkerns mehrfach alterniert.
  • Dies bedeutet, dass die Drehrichtung der Rotation des Wickelkerns nach einem vorbestimmten Drehwinkel wechselt, wobei hierfür die Rotation gestoppt und dann die Rotation mit entgegengesetzter Rotationsrichtung erneut gestartet wird. Über den gesamten Prozess alterniert somit die Rotationsrichtung der Rotation kontinuierlich wodurch das infundierte Matrixmaterial gleichmäßig in dem auf dem Wickelkern aufgewickelten Fasermaterial verteilt wird, ohne dass die Gefahr von Harzansammlungen in bestimmten Bereichen befürchtet werden muss.
  • Die Erfinder haben dabei erkannt und festgestellt, dass durch eine alternierende Rotation des Wickelkerns das Matrixmaterial sehr gleichmäßig und homogen in dem Fasermaterial verteilt wird, was des Weiteren auch die Gefahr von trockenen Stellen deutlich reduziert.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die alternierende Rotation des Wickelkerns die Infusion des Matrixmaterials auch während einer bestehenden Rotation durchführbar ist, ohne dass es hierfür komplexe und in der Praxis sehr aufwendige Anschlusskonzepte bedarf. Denn aufgrund der Tatsache, dass die Rotationsrichtung alterniert, braucht der Anschluss der Infusionsleitung an die Angussvorrichtung nunmehr nicht explizit in der Drehachse des Wickelkerns vorliegen, um dort den Übergang vom nicht drehenden System des Vorratsbehälters in das drehende System des Wickelkerns zu gewährleisten, sondern der Anschluss kann außerhalb der Drehachse ohne komplexe, drehende Anschlüsse vorgesehen sein, damit der alternierenden Rotationsrichtung ein Aufwickeln der Infusionsleitung um die Drehachse des Wickelkerns während der Rotation vermieden wird. Hierfür ist insbesondere eine flexible Infusionsleitung vorgesehen, welche zumindest teilweise die Rotation bis zum Wechsel der Rotationsrichtung ausgleicht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Rotationsrichtung spätestens nach eineinhalb Umdrehungen und frühestens nach einer viertel Umdrehung alterniert. Pro Drehbewegung in eine Rotationsrichtung wird somit mindestens eine viertel Umdrehung vollführt, was für ein gutes Ergebnis bei der Tränkung des Fasermaterials führt. Die Rotationsrichtung wird dabei spätestens nach eineinhalb Umdrehungen gewechselt, um zu verhindern, dass die Infusionsleitung um den Wickelkern herumgewickelt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rotationsrichtung spätestens nach einer Umdrehung, besonders vorzugsweise spätestens nach einer halben Umdrehung alterniert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Rotationsrichtung frühestens nach einer halben Umdrehung, besonders vorzugsweise frühestens nach einer dreiviertel Umdrehung alterniert. Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn die Rotationsrichtung nach 360°, d.h. einer Umdrehung, alterniert wird. Eine Umdrehung von eineinhalb Umdrehungen entspricht dabei 540°, während eine halbe Umdrehung 180° und eine viertel Umdrehung 90° entspricht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Drehwinkel zweier aufeinander folgender Drehbewegungen, die durch einen Wechsel der Rotationsrichtung voneinander getrennt sind, im Wesentlichen gleich, sodass der Drehwinkel einer Rotationsrichtung in eine erste Richtung dem Drehwinkel der Rotationsrichtung in die gegenüberliegende andere Richtung entspricht. Der Drehwinkel der Rotation ist somit für jede Drehbewegung in eine Richtung gleich.
  • Alternativ ist aber auch denkbar, dass der Drehwinkel variiert, sodass zwei aufeinander folgende Drehbewegungen, die durch eine Richtungsänderung voneinander getrennt sind, jeweils einen Drehwinkel aufweisen, der von dem jeweils anderen Drehwinkel verschieden ist. Hierdurch wird es möglich, dass eine Drehbewegung in eine erste Richtung ausgeführt wird, die einen Drehwinkel aufweist, der verschieden ist von dem Drehwinkel der darauffolgenden Drehbewegung mit einer alternierenden Rotationsrichtung wodurch trockene Faserstellen aufgrund einer eher chaotischen Drehbewegung insgesamt weiter reduziert werden können.
  • Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit einer Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß Anspruch 8 gelöst. Die Vorrichtung weist ein Formwerkzeug auf, das einen um eine Drehachse rotierbar ausgebildeten Wickelkern aufweist. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Antriebseinheit auf, die zum rotatorischen Antrieb des Wickelkerns ausgebildet ist, um den Wickelkern in eine Rotationsbewegung um die Drehachse zu versetzen. Die Antriebseinheit ist dabei so ausgebildet, dass sie den Wickelkern in sowohl eine erste Rotationsrichtung als auch in eine gegensinnige zweite Rotationsrichtung versetzen kann. Der Wickelkern kann somit mit Hilfe der Antriebseinheit sowohl mit dem Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden.
  • Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Infusionsvorrichtung auf, die zumindest einen Vorratsbehälter für das Matrixmaterial im nicht drehenden System der Vorrichtung, eine Angussvorrichtung zum Infundieren des Matrixmaterials in das Fasermaterial im drehenden System der Vorrichtung und mindestens eine Infusionsleitung zum Verbinden des Vorratsbehälters mit der Angussvorrichtung aufweist, um das Matrixmaterial von dem Vorratsbehälter zu der Angussvorrichtung zum Infundieren in das Fasermaterial zu transportieren.
  • Erfindungsgemäß ist bei der Vorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinheit vorgesehen, welche die Antriebseinheit derart ansteuert, dass während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials die Rotationsrichtung des um die Drehachse rotierenden Wickelkerns mehrfach alterniert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Angussvorrichtung einen Anschluss für die Infusionsleitung im drehenden System auf, wobei der Anschluss für die Infusionsleitung nicht in der Drehachse des Wickelkerns angeordnet ist. Die Infusionsleitung ist hierbei insbesondere flexibel ausgebildet, um so die alternierende Rotation des Wickelkerns auszugleichen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hierbei weist der Wickelkern zwei Stirnseiten auf, die den Wickelkern auf beiden Seiten längs der Drehachse begrenzen, wobei zwischen den beiden Stirnseiten die Mantelfläche aufgespannt wird, welche die formgebende Wickeloberfläche des Wickelkerns bildet. An den Stirnseiten ist dabei in der Drehachse eine Drehwelle angeordnet, um den Wickelkern um seine Drehachse drehbar zu lagern. Der Anschluss der Angussvorrichtung ist dabei an wenigstens einer der Stirnseiten vorgesehen, ohne jedoch in der Drehachse des Wickelkerns angeordnet zu sein. Der Anschluss der Angussvorrichtung verläuft somit nicht axial zur Drehachse, sondern im Wesentlichen koaxial.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 10, die ein Formwerkzeug 11 hat, das einen um eine Drehachse 13 rotierbar bzw. drehbar ausgebildeten Wickelkern 12 hat. Der Wickelkern weist zwei Stirnseiten 14 auf, durch den die Drehachse 13 verläuft und zwischen denen die Mantelfläche 15 des Wickelkerns 12 vorgesehen ist, wobei die Mantelfläche 15 die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges 11 bildet, auf dem das Fasermaterial im Wickelprozess abgelegt wird.
  • Der Wickelkern 12 weist eine Drehwelle 16 auf, die drehfest an dem Wickelkern 12 an den Stirnseiten 14 befestigt ist und auf Gestellen 17 jeweils drehbar gelagert ist. An einem der Gestelle 17 ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Antriebseinheit 18 vorgesehen die mit der Drehwelle 16 im Eingriff steht, um so auf die Drehwelle 16 eine Drehkraft auf den Wickelkern 12 auszuüben, um so den Wickelkern 12 in eine Rotation zu versetzen.
  • Die Antriebseinheit 18 ist mit einer Steuereinheit 19 verbunden, welche das Drehen des Wickelkerns 12 um die Drehachse 13 mit Hilfe der Antriebseinheit 18 steuert. Hierfür steuert die Steuereinheit die Antriebseinheit 18 derart, dass die Rotation bzw. die Rotationsrichtung alterniert.
  • Dadurch wird es möglich, dass der Wickelkern 12 zunächst in eine erste Drehrichtung R1 gedreht wird und nach Vollführung eines vorgegebenen Drehwinkels in die gegensinnige zweite Rotationsrichtung R2 bewegt wird, bis auch in dieser Drehrichtung R2 ein vorgegebener Drehwinkel vollzogen wurde, sodass die Drehbewegung wieder in die zur zweiten Drehrichtung R2 gegensinnige erste Drehrichtung R1 gedreht wird.
  • Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Infusionseinrichtung 20 auf, die einen Vorratsbehälter 21 für das Matrixmaterial aufweist. Der Vorratsbehälter 21 befindet sich dabei im nicht drehenden System der Vorrichtung. Des Weiteren weist die Infusionsvorrichtung mehrere Infusionskanäle 22 auf, welche zusammen mit dem Anschluss 23 die Angussvorrichtung 24 im drehenden System der Vorrichtung bilden. Zwischen dem Anschluss 23 der Angussvorrichtung 24 und dem Vorratsbehälter 21 befindet sich eine Infusionsleitung 25, welche die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 21 im nicht drehenden System und den Infusionskanälen 22 im drehenden System bildet.
  • Die Infusionsleitung 25 ist hierbei insbesondere flexibel ausgebildet, um so eine Drehbewegung bzw. Rotation des Wickelkerns 12 ausgleichen zu können.
  • Der Anschluss 23 der Angussvorrichtung 24 ist dabei an einer Stirnseite 14 des Wickelkerns 12 angeordnet und befindet sich dabei nicht in der Drehachse 13 des Wickelkerns 12, sondern von dieser Drehachse 13 versetzt und beabstandet in der Stirnseite 14 angeordnet.
  • Die Infusionskanäle 22 der Angussvorrichtung 24 können dabei Infusionskanäle sein, die in der Mantelfläche 15 des Wickelkerns 12 vorgesehen sind und Öffnungen aufweisen, aus denen das Matrixmaterial austreten kann. Ein auf dem Wickelkern 12 abgelegtes Fasermaterial wird somit von innen nach außen mit dem Matrixmaterial infundiert.
  • Denkbar sind aber auch andere Angusskonzepte, wie bspw. ein Ringanguss oder ähnliches, um das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial zu infundieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung
    11
    Formwerkzeug
    12
    Wickelkern
    13
    Drehachse
    14
    Stirnseite
    15
    Mantelfläche
    16
    Drehwelle
    17
    Gestell
    18
    Antriebseinheit
    19
    Steuereinheit
    20
    Infusionsvorrichtung
    21
    Vorratsbehälter
    22
    Infusionskanäle
    23
    Anschluss
    24
    Angussvorrichtung
    25
    Infusionsleitung
    R1
    erste Drehrichtung
    R2
    zweite Drehrichtung (gegensinnig zu R1)

Claims (15)

  1. Verfahren zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit a) Aufwickeln von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf einem als Wickelkern (12) um eine Drehachse (13) rotierbar ausgebildeten und gelagerten Formwerkzeug (11), und b) Infundieren eines Matrixmaterials des Faserverbundwerkstoffes in das auf dem Wickelkern (12) aufgewickelte Fasermaterial mittels einer Infusionseinrichtung (20), c) wobei während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials der Wickelkern (12) mittels einer Antriebseinheit (18) um die Drehachse (13) rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass d) während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials die Rotationsrichtung (R1, R2) des um die Drehachse (13) rotierenden Wickelkerns (12) mehrfach alterniert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung (R1, R2) spätestens nach eineinhalb Umdrehungen und frühestens nach einer viertel Umdrehung alterniert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung (R1, R2) spätestens nach einer Umdrehung, vorzugsweise spätestens nach einer halben Umdrehung alterniert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung (R1, R2) frühestens nach einer halben Umdrehung, vorzugsweise frühestens nach einer dreiviertel Umdrehung alterniert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkel zweier aufeinander folgender Rotationsbewegungen, die durch einen Wechsel der Rotationsrichtung (R1, R2) getrennt sind, im Wesentlichen gleich sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkel zweier aufeinander folgender Rotationsbewegungen, die durch einen Wechsel der Rotationsrichtung (R1, R2) getrennt sind, voneinander verschieden sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Infusionsleitung der Infusionseinrichtung (20) an einem Vorratsbehälter (21) für Matrixmaterial im nicht drehenden System der Infusionseinrichtung (20) einerseits und an einer im drehenden System der Infusionseinrichtung (20) befindlichen Angussvorrichtung (24) andererseits angeschlossen wird, wobei der Anschluss (23) der Infusionsleitung an die Angussvorrichtung (24) nicht in der Drehachse (13) des Wickelkerns (12) erfolgt.
  8. Vorrichtung (10) zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit - einem Formwerkzeug (11), das einen um eine Drehachse (13) rotierbar ausgebildeten Wickelkern (12) aufweist, einer Antriebseinheit (18), die zum rotatorischen Antrieb des Wickelkerns (12) ausgebildet ist, um den Wickelkern (12) in eine Rotationsbewegung um die Drehachse (13) zu versetzen, und - einer Infusionsvorrichtung (20), die zumindest einen Vorratsbehälter (21) für das Matrixmaterial im nicht drehenden System der Vorrichtung (10), eine Angussvorrichtung (24) zum Infundieren des Matrixmaterials in das Fasermaterial im drehenden System der Vorrichtung (10) und mindestens eine Infusionsleitung zum Verbinden des Vorratsbehälters (21) mit der Angussvorrichtung (24) aufweist, um das Matrixmaterial von dem Vorratsbehälter (21) zu der Angussvorrichtung (24) zum Infundieren in das Fasermaterial zu transportieren, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Steuereinheit (19) zur Steuerung der Antriebseinheit (18) vorgesehen ist, welche die Antriebseinheit (18) derart ansteuert, dass während und/oder nach dem Infundieren des Matrixmaterials die Rotationsrichtung (R1, R2) des um die Drehachse (13) rotierenden Wickelkerns (12) mehrfach alterniert.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) zum Ansteuern der Antriebseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass die Rotationsrichtung (R1, R2) spätestens nach eineinhalb Umdrehungen und frühestens nach einer viertel Umdrehung alterniert.
  10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) zum Ansteuern der Antriebseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass die Rotationsrichtung (R1, R2) spätestens nach einer Umdrehung, vorzugsweise spätestens nach einer halben Umdrehung alterniert.
  11. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) zum Ansteuern der Antriebseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass die Rotationsrichtung frühestens nach einer halben Umdrehung, vorzugsweise frühestens nach einer dreiviertel Umdrehung alterniert.
  12. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) zum Ansteuern der Antriebseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass die Drehwinkel zweier aufeinander folgender Rotationsbewegungen, die durch einen Wechsel der Rotationsrichtung (R1, R2) getrennt sind, im Wesentlichen gleich sind.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) zum Ansteuern der Antriebseinheit (18) derart ausgebildet ist, dass die Drehwinkel zweier aufeinander folgender Rotationsbewegungen, die durch einen Wechsel der Rotationsrichtung (R1, R2) getrennt sind, voneinander verschieden sind.
  14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Angussvorrichtung (24) einen Anschluss (23) für die Infusionsleitung im drehenden System hat, der nicht in der Drehachse (13) des Wickelkerns (12) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (12) zwei Stirnseiten (14) aufweist, welche die Mantelfläche (15) des Wickelkerns (12) auf beiden Seiten begrenzen und an denen jeweils eine Drehwelle (16) in der Drehachse (13) vorgesehen ist, wobei der Anschluss (23) der Angussvorrichtung (24) an wenigstens einer der Stirnseiten (14) vorgesehen ist.
DE102016109116.2A 2016-05-18 2016-05-18 Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial Active DE102016109116B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016109116.2A DE102016109116B4 (de) 2016-05-18 2016-05-18 Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016109116.2A DE102016109116B4 (de) 2016-05-18 2016-05-18 Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016109116A1 DE102016109116A1 (de) 2017-11-23
DE102016109116B4 true DE102016109116B4 (de) 2018-12-13

Family

ID=60255293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016109116.2A Active DE102016109116B4 (de) 2016-05-18 2016-05-18 Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016109116B4 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2160124A1 (de) 1971-01-08 1972-08-24 Monster Molding Ltd Verfahren zum Rotationspressen von Formkörpern bei Raumtemperatur
US20070141334A1 (en) 2005-12-15 2007-06-21 The Boeing Company Rotational vacuum assisted resin transfer molding
DE602006000876T2 (de) 2005-02-22 2009-06-04 Raytheon Company, Waltham Verfahren und Vorrichtung zur Gewährleistung der Konsistenz eines Vorforms

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2160124A1 (de) 1971-01-08 1972-08-24 Monster Molding Ltd Verfahren zum Rotationspressen von Formkörpern bei Raumtemperatur
DE602006000876T2 (de) 2005-02-22 2009-06-04 Raytheon Company, Waltham Verfahren und Vorrichtung zur Gewährleistung der Konsistenz eines Vorforms
US20070141334A1 (en) 2005-12-15 2007-06-21 The Boeing Company Rotational vacuum assisted resin transfer molding

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016109116A1 (de) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008014380B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Wickeln eines Fasermaterials auf einen Wickelkern bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE1945675A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Verstaerkungseinlagen enthaltenden Schlaeuchen aus plastischen Massen,sowie Spritzkopf zur Durchfuehrung des Verfahrens
WO2009112162A2 (de) Verfahren, vorrichtung und stützstruktur sowie deren verwendung zur herstellung eines faserverbundteils
WO2017080638A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kunststoffprofils
EP3325256B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur fertigung eines faserverstärkten strangprofils
DE102012101724B4 (de) Faserwerkstoffrohling zur Herstellung eines Faserwerkstoffverbundbauteils
DE3824757A1 (de) Verfahren zur verstaerkung von langgestreckten profilen
EP4353447A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung dreidimensionaler gegenstände
DE2018814A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern aus einlageverstärktem Kunstharz im Schleuderverfahren
DE102018218827A1 (de) Verfahren zur herstellung eines mehrlagigen verbundmaterials aus faserverstärktem harz und eines geformten produkts unter verwendung desselben
DE102016109116B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Infundieren eines Matrixmaterials in ein Fasermaterial
DE102014102278B4 (de) Faserlegevorrichtung
DE102008052670B4 (de) Flechtvorrichtung und Flechtverfahren zum Beflechten eines Flechtkerns
DE2227601A1 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von verstaerkten rohren nach dem extrusionsverfahren
EP2783839B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines endlosen Halbzeugs mit wengistens einer schräg verstärkten Schicht
EP0036447A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Herstellen von rohrförmigen Wickelkörpern
DE102015214076B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung von faserverstärkten Strangprofilen
DE2038112A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Giessharzrohres mit Glasfaserverstaerkung im Schleudergiessverfahren
DE102021128605A1 (de) Formgebungsanlage zum Herstellen eines Verbundkörpers
WO2022069246A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils im wege der additiven fertigung
EP2274156B1 (de) Verfahren zur herstellung einer walze für die bearbeitung bandförmigen materiales und nach diesem verfahren hergestellte walze
WO2018015520A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur fertigung eines faserverstärkten strangprofils
DE102017210815B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil
DE2250706C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hohlen, rotationssymmetrischen, faserverstärkten Kunststofformkörpern
DE1164648B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von hohlen Gegenstaenden aus thermoplastischem Kunststoff

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final