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Hintergrund
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, welche einen Faserstrang laminiert, während des Bewegens (bzw. während dieser bewegt wird) entlang einer Fläche eines zu laminierenden Objekts, welches einen gekrümmten Abschnitt hat, und welche eingerichtet ist, um Stoßabsorption bereitzustellen.
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(b) Beschreibung bezogener Technik
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Im Allgemeinen weisen Vorrichtungen, die Faserstränge laminieren, keine Stoßabsorptions-Funktion auf. Jedoch hat die Laminierung eines Faserstrangs auf eine Fläche einer Komponente, welche eine einzelne Rolle verwendet, eine großen Durchmesser, wodurch sie nur bei Komponenten verwendbar ist, die flach sind oder die einen großen Krümmungsradius haben. Demgemäß ist Stoßabsorption für große Komponenten verwendet worden, wie z. B. für Flügel eines Flugzeugs, und hat sich als schwierig für die Anwendung auf Kraftfahrzeugkomponenten, welche kleine Krümmungen haben, herausgestellt.
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Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt offenbart sind, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung, und daher können sie Informationen enthalten, die nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellen.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, während des Bewegens (bzw. während dieser bewegt wird) entlang einer Fläche eines zu laminierenden Objekts, welches einen gekrümmten Abschnitt hat, und welche ein Stoßabsorptionselement hat.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs aufweisen eine Zuführeinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Faserstrang zuzuführen, der mit (einem) Harz imprägniert ist, und eine Laminier-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, sich entlang einer Fläche des Laminier-Objekts (bzw. des zu laminierenden Objekts) zu bewegen, und die dazu eingerichtet ist, Stoßabsorptionsfunktion bereitzustellen, um einen Faserstrang, der von der Zuführeinheit zugeführt wird, auf eine (z. B. die) Fläche des Laminier-Objekts zu laminieren. Die Zuführeinheit kann aufweisen eine Spule, um die der Faserstrang gewickelt ist, eine Imprägnier-Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen (den) Faserstrang, der von der Spule abgewickelt wird, mit (einem) Harz zu imprägnieren, und eine Kühlvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Harz in dem Faserstrang zu verfestigen durch eine Verringerung der Harztemperatur.
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Die Laminier-Einheit kann aufweisen einen Körper, der über dem Laminier-Objekt angeordnet ist und der dazu eingerichtet ist, um sich entlang der Fläche des Laminier-Objekts zu bewegen, einen Stoß-Absorbierer, welcher ein oberes Ende hat, das mit dem Körper verbunden ist, ein Dreh-Schaftelement, das mit einem unteren Ende des Stoß-Absorbierers verbunden ist und das einen Dreh-Schaft aufweist, der in einer Breitenrichtung des Körpers (sich (längs)erstreckend) angeordnet ist, und eine Pressrolle, die mit dem Dreh-Schaftelement verbunden ist und dazu eingerichtet ist, sich um den Dreh-Schaft zu drehen und um durch (das) Rollen einen (den) Faserstrang, der von der Zuführeinheit zugeführt wird/ist, auf die Fläche des Laminier-Objekt zu laminieren. Der Stoß-Absorbierer kann aufweisen eine Stange, die eine Unterseite des Körpers mit dem Dreh-Schaftelement kuppelt und sich um eine variable (z. B. variierbare) Länge von der Unterseite des Bodens aus nach unten erstreckt, und eine Elastikelement (z. B. ein Federelement, z. B. eine Schraubenfeder), das die Stange zwischen der Unterseite des Körpers und dem Dreh-Schaftelement umgibt und für die Stange Elastizität (z. B. Federelastizität) aufweist/bereitstellt. Eine Mehrzahl von Stoß-Absorbierern, Dreh-Schaftelementen und Pressrollen können in einer Längsrichtung des Körpers abgeordnet und im Abstand (voneinander) angeordnet sein. Die Stoß-Absobierer können z. B. individuell (z. B. unabhängig voneinander) Stöße absorbieren.
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Die Laminier-Einheit kann ferner aufweisen eine Integrierrolle, welche eine Mehrzahl von Fasersträngen, die von der Zuführeinheit aus zugeführt werden, integriert (z. B. zusammenfasst) und die die integrierten Faserstränge zu der Pressrolle führt. Die Laminier-Einheit kann ferner aufweisen eine Führungsrolle, die in einer Bewegungsrichtung des Körpers (gesehen) an einer Vorderseite des Körpers angeordnet ist und die eingerichtet ist/sein kann, um einen Faserstrang, der von der Zuführeinheit aus zugeführt wird, zu einer Pressrolle zu führen. Die Integrierrolle kann über der Führungsrolle an der Vorderseite des Körpers angeordnet sein und kann dazu eingerichtet sein, einen Faserstrang zwischen der Integrierrolle und der Führungsrolle mit in dem Faserstrang aufrechterhaltener Spannung (z. B. Zugspannung) (hindurch) zu passieren (bzw. zu führen). Die Laminier-Einheit kann ferner aufweisen eine Heizvorrichtung, die in einer Bewegungsrichtung des Körpers (gesehen) vor dem Körper angeordnet ist und kann eingerichtet sein, um (das) Harz im (in einem) Faserstrang zu erwärmen. Die Laminier-Einheit kann ferner aufweisen eine Drehwelle, die in einer Bewegungsrichtung des Körpers (gesehen) mit der Hinterseite des Körpers verbunden ist und senkrecht zu einer Drehrichtung der Pressrolle angeordnet ist und den Körper rotiert/dreht.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für ein Produkt bereitgestellt, welches eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs verwendet, welches Herstellungsverfahren aufweist: Laminieren eines Faserstrangs auf eine Innenseite einer Form unter Verwendung einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, welche ein Stoßabsorptions-Merkmal aufweist, (z. B. einer wie hierin beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laminieren), Formen eines Produkts in einer gewünschten Gestalt durch Schließen der Form und (durch) Pressen des laminierten Strangs, und Separieren des geformten Produkts von der Form. Ein Herstellungsverfahren für ein Produkt unter Verwendung einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs kann aufweisen Laminieren eines Faserstrangs auf eine Fläche einer Komponente, die aus Metall oder Kunststoff gebildet ist unter Verwendung einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, welche ein Stoßabsorptions-Merkmal aufweist, (z. B. einer wie hierin beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laminieren). Die Komponente kann aus Kunststoff gebildet sein und kann teilweise verstärkt sein durch teilweise Laminieren des Faserstrangs auf die Fläche des Bauteils (z. B. der Komponente).
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Gemäß einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs der vorliegenden Erfindung, welche eine Stoßabsorptionsfunktion aufweist, kann ein Faserstrang laminiert werden, während er entlang einer Fläche eines Laminier-Objekts, welches einen gekrümmten Abschnitt hat, bewegt wird. Ferner sind eine Mehrzahl von Pressrollen zum Laminieren eines Faserstrangs und eine Mehrzahl von Stoßabsorbierern bereitgestellt und können dazu eingerichtet sein, um individuell sich zu bewegen, um einen Faserstrang auf eine Fläche eines Laminier-Objekts ohne Lücke/Zwischenraum zu laminieren.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher verstanden werden aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, wenn in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen herangezogen, in welchen:
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1 eine exemplarische Ansicht ist, welche schematisch eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 eine exemplarische Ansicht ist, welche den Betrieb einer Laminier-Einheit gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 eine exemplarische Ansicht ist, welche den Betrieb der Laminier-Einheit gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt,
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4 eine exemplarische Ansicht ist, welche den Betrieb einer Laminier-Einheit gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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5 eine exemplarische Ansicht ist, welche die Laminier-Einheit gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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6 eine exemplarische Querschnittansicht der Laminier-Einheit gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
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7 eine exemplarische Ansicht ist, welche ein Trennpaneel zeigt, das mit einem Faserstrang laminiert ist gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detailbeschreibung der Erfindung
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Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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Die Erfindung wird nachfolgend weiter im Detail beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen exemplarische Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung vorgesehen, nicht nur diese exemplarischen Ausführungsformen zu umfassen, sondern auch diverse Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, welche vom Umfang der hier angehängten Ansprüche umfasst sind.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zwecke des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und ist nicht dazu vorgesehen, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Einzahlformen „ein”, „eine” und „der/die/das” dazu vorgesehen, auch die Pluralformen mit zu umfassen, wenn nicht der Kontext klar anderes angibt. Es soll verstanden sein, dass die Ausdrücke „aufweisen” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Werte, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Werte, Schritte, Betriebe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierein verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder” irgendeine oder alle Kombinationen von einer oder mehreren der damit in Zusammenhang stehenden Merkmale. Zum Beispiel, um die Beschreibung klarer zu machen, werden nicht relevante Teile nicht dargestellt, und die Dicke von Schichten und Bereiche können aus Klarheitsgründen herausgestellt sein. Ferner, wenn es genannt ist, dass eine Schicht „auf” einer anderen Schicht oder einem Substrat ist, dann kann die Schicht direkt auf der anderen Schicht oder dem Substrat sein oder eine dritte Schicht kann dazwischen angeordnet sein.
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Wenn nicht anders ausgesagt oder aus dem Kontext ersichtlich, ist der Ausdruck „etwa”, so wie hierin verwendet, zu verstehen als innerhalb eines Bereichs normaler technischer Toleranz liegend, z. B. innerhalb zweier Standartabweichungen vom Mittel. „Etwa” kann zu verstehen sein als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1% 0,05% oder 0,1% des genannten Wertes. Wenn nicht anders klar aus dem Kontext, sind alle numerischen Werte, die hierin angegeben sind, modifiziert durch den Ausdruck „etwa”.
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Es zu verstehen, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-„ oder andere ähnliche Ausdrücke hierin einschließen Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, diverse kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge, und dergleichen Fahrzeuge, und einschließen Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, Wasserstoff betriebene Fahrzeuge, und andere Alternative-Kraftstoff-Fahrzeuge (z. B. Kraftstoff, die von anderen Ressourcen als Erdöl stammen).
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Eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, kann aufweisen eine Zuführeinheit 100, die dazu eingerichtet ist, einen Faserstrang 10 zuzuführen, der mit Harz imprägniert ist, und eine Laminier-Einheit 200, die dazu konfiguriert ist, eine Stoß zu absorbieren, zur/bei der Laminierung des Faserstrangs 10, der von der Zuführeinheit 100 zugeführt wird, auf ein Laminier-Objekt 20 während des Bewegens (z. B. des Faserstrangs 10) an dem Laminier-Objekt 20. Der Faserstrang 1 kann aufweisen einen Faden, eine Faser, einen Strang mit einer Mehrzahl von Fasern und/oder ein Faserband. Die Faser des Faserstrangs 10 kann eine hoch-feste Faser sein, wie z. B. eine Kohlefaser, eine Glasfaser, eine Hartfaser, wie z. B. eine Aramidfaser, aber sie ist hierauf nicht eingeschränkt. Das Laminier-Objekt 20 kann aufweisen ein zu laminierendes Objekt und kann ein Bauteil oder eine Form sein. Jedoch ist das Laminier-Objekt hierauf nicht eingeschränkt.
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Die Zuführeinheit 100, welche eine Komponente zum Zuführen des Faserstrangs 10 aufweisen kann, kann aufweisen eine Spule 110, um die ein Faserstrang 10 gewickelt ist, eine Imprägnier-Vorrichtung 120, die dazu eingerichtet ist, um den Faserstrang 10, der von der Spule 10 abgewickelt wird, mit Harz zu imprägnieren, und eine Kühlvorrichtung 130, die dazu eingerichtet ist, das Harz im Faserstrang 10 zu verfestigen durch Kühlen der (dessen) Temperatur. Der Faserstrang 10 kann um die Spule 110 herumgewickelt sein, und die Spule 110 kann eingerichtet sein, um um einen Schaft von feststehender Position herum zu rotieren, wobei der Faserstrang 10 (z. B. hierdurch) abgewickelt und zugeführt wird. Der Faserstrang 10, der von der Spule 110 abgewickelt wird, kann eingerichtet sein, um sich zu der Imprägnier-Vorrichtung 120 (hin) zu bewegen. Die Imprägnier-Vorrichtung 120 kann aufweisen: eine innere Kavität, welche das Harz speichert, eine obere Öffnung in der Oberseite, durch welche (Öffnung) hindurch der Faserstrang 10, der von der Spule 110 abgewickelt wird, in die innere Kavität eintritt, und eine untere Öffnung in der Unterseite, durch welche (Öffnung) hindurch der Faserstrang 10, der beim Passieren durch die innere Kavität mit Harz imprägniert worden ist, (aus der inneren Kavität) austritt. Das untere Loch kann bemessen sein, um es dem mit Harz imprägnierten Faserstrang 10 zu erlauben, dort hindurch zu passieren in einer Weise, dass Leckage des Harzes (aus der inneren Kavität) verhindert wird (z. B. kann die Größe der Öffnung der Größe (Durchmessergröße) des imprägnierten Faserstrangs 10 entsprechen).
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Das Harz in der/den Imprägnier-Vorrichtung/en 120, welche das Harz aufweist/aufweisen, das noch nicht ausgehärtet ist, kann thermoplastischer Kunststoff, wie z. B. Polypropylen (PP), Polyamid (PA6), Polyethylen (PE) und/oder Polykarbonat (PC) sein oder kann duroplastischer Kunststoff sein, wie z. B. Epoxid, Polyurethan und/oder Acryl, ist aber hierauf nicht eingeschränkt. Eine exemplarische Ausführungsform kann eine Mehrzahl von Spulen 110 aufweisen für jede Imprägnier-Vorrichtung 120, wobei die Faserstränge 10, welche von den Spulen 110 abgewickelt werden, primär (z. B. zunächst) integriert werden durch die Imprägnier-Vorrichtung 120. Die Imprägnier-Vorrichtung 120 kann ferner aufweisen Rollen, die die Faserstränge 10 fest kombinieren/zusammenfassen, die primär (z. B. zunächst) durch die Imprägnier-Vorrichtung 120 integriert sind.
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Ferner kann eine Schneidvorrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, einen Faserstrang 10 zu schneiden (z. B. abzuschneiden). Wenn ein Faserstrang 10 endet, in eine Richtung laminiert zu werden, kann der Faserstrang 10 abgeschnitten werden, um die Fläche des Laminier-Objekts 20, welche noch nicht in jene Richtung laminiert ist, zu laminieren. Abwechselnd, kann die Fläche des Laminier-Objekts 20 in eine andere Richtung laminiert werden. Der Faserstrang 10, der mit Harz imprägniert ist, kann eingerichtet sein, um durch die Kühlvorrichtung 130 bewegt zu werden, wodurch das Harz in seiner Temperatur abnimmt und dadurch verfestigt werden (z. B. härten) kann bis zu eine vorbestimmten Härtegrad. Das bis zu einem vorbestimmten Härtegrad gehärtete Harz kann in seiner Fluidität abnehmen und kann nicht mehr (zerstörungsfrei) von dem Faserstrang 10 getrennt werden. Wenn ein Prepreg, der im Voraus mit Harz imprägniert ist, verwendet wird, um die Fläche des Laminier-Objekts 20 zu laminieren, dann kann die Temperatur des gesamten Prepregs auf einem vorbestimmten Niveau oder weniger (bzw. darüber) aufrechterhalten werden, um ein Aushärten des Prepregs zu verhindern. Jedoch kann bei der vorliegenden Erfindung die Temperatur eines Faserstrangs 10, der mit Harz imprägniert ist, sofort reduziert werden, und die Energieeffizienz kann verbessert werden, und die Herstellungskosten können reduziert werden.
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Die Laminier-Einheit 200, wie in 2 bis 5 gezeigt, kann dazu eingerichtet sein, einen Faserstrang 10, der von der Zuführeinheit 110 zugeführt wird, auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 zu laminieren. Der Faserstrang 10, der von der Zuführeinheit 100 aus zugeführt wird, kann mit Harz imprägniert werden und kann mehrere Schichten aufweisen. Insbesondere kann die Laminier-Einheit 200 aufweisen einen Körper 210, der über dem Laminier-Objekt 20 angeordnet ist und der dazu eingerichtet ist, sich entlang der Fläche des Laminier-Objekts 20 zu bewegen, einen Stoß-Absorbierer (z. B. eine Stoß-Absorbiervorrichtung) 220, die ein oberes Ende hat, das mit dem Körper 210 verbunden ist, ein Dreh-Schaftelement 230, das mit dem unteren Ende des Stoß-Absorbierers 220 verbunden ist und das einen Dreh-Schaft hat, der in der Breitenrichtung des Körpers 210 angeordnet ist, und eine Pressrolle 240, die mit dem Dreh-Schaftelement 230 verbunden ist und die dazu eingerichtet ist, um um den Dreh-Schaft zu rotieren und um den Faserstrang 10, der von der Zuführeinheit 100 zugeführt wird, auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 durch Rollen zu laminieren. Der Körper 210 kann von der Fläche des Laminier-Objekts 20 separiert werden und kann eingerichtet sein, um entlang der Fläche des Laminier-Objekts 20 bewegt zu werden, das/die mit dem Faserstrang 10 zu laminieren ist. Die Unterseite des Körpers 210 kann benachbart zu der Fläche des Laminier-Objekts 20 angeordnet sein.
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Die Pressrolle 240 kann in der Breitenrichtung des Körpers 210 angeordnet sein und kann derart eingerichtet sein, um den Faserstrang 10, der von der Zuführeinheit 100 zugeführt wird, auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 zu laminieren. Der Faserstrang 10 kann zwischen der Pressrolle 240 und der Fläche des Laminier-Objekts 20 zugeführt werden, und, wenn die Pressrolle 240 rollt, dann wird der Faserstrang 10 auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 laminiert und ein anderer Faserstrang 10 kann von der Zuführeinheit 100 zugeführt werden. Die Pressrolle 240 kann unterschiedliche Durchmesser aufweisen, in einigen exemplarischen Ausführungsformen kann die Pressrolle einen Durchmesser von etwa 10 mm oder weniger aufweisen, um effizienter gekrümmten Abschnitten der Fläche des Laminier-Objekt 20 nachkommen zu können bzw. diese erreichen zu können, im Vergleich mit der Verwendung einer großen Rolle, um den Faserstrang 10 auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 zu laminieren. Demgemäß kann der Faserstrang 10 auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 laminiert werden. Die Pressrolle 240 kann mit dem Dreh-Schaftelement 230 verbunden sein, und das Dreh-Schaftelement 230 kann einen Schaft aufweisen, der dazu eingerichtet ist, die Rolle 240 zu pressen/zu drücken und die Pressrolle 240 um den Dreh-Schaft (herum) auf der Fläche des Laminier-Objekts 20 zu rollen.
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Der Stoß-Absorbierer 220 kann dazu eingerichtet sein, um den Körper 210 ohne Höhenjustierung horizontal zu bewegen, sogar wenn die Pressrolle 240 dazu eingerichtet ist, um sich über einen gekrümmten Abschnitt der Fläche des Laminier-Objekts 20 zu bewegen, wenn sie auf der Fläche des Laminier-Objekts 20 bei Bewegen des Körpers 210 rollt. Ferner kann der Stoß-Absorbierer 220 dazu eingerichtet sein, das Dreh-Schaftelement 230 und die Pressrolle 240 in vertikal integrierter Weise einzustellen. Demgemäß kann die Pressrolle 240 den Faserstrang 10 fest auf die Fläche des Laminier-Objekts 20, welches gekrümmte Abschnitte hat, laminieren. Das Dreh-Schaftelement 230 und die Pressrolle 240 können trennbar/separierbar mit dem Stoß-Absorbierer 220 verbunden sein. Insbesondere können der Durchmesser und die Anzahl an Pressrollen 240 eingestellt sein gemäß gekrümmten Abschnitten auf/an der Fläche des Laminier-Objekts 20.
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Bei weiteren exemplarischen Ausführungsformen kann der Stoß-Absorbierer 220 aufweisen eine Stange 221, welche die Unterseite des Körpers 210 und das Dreh-Schaftelement 230 (miteinander) verbindet, welches sich um eine variable/variierbare Länge von der Unterseite des Körpers 210 aus nach unten erstreckt/erstrecken kann, und ein Elastikelement 222, welches die Stange 221 zwischen der Unterseite des Körpers 210 und dem Dreh-Schaftelement 230 umgibt und welches eingerichtet sein kann, um der Stange 221 Elastizität zu verleihen bzw. um die Stange 221 federelastisch vorzuspannen. Die Stange 221 kann die Distanz/die Strecke von der Unterseite des Körpers 210 aus einstellen, wenn die Pressrolle 240 sich über einen gekrümmten Abschnitt der Fläche des Laminier-Objekts 20 bewegt, und die Vertikalposition des Dreh-Schaftelements 230 und der Pressrolle 240 kann eingestellt werden ohne eine Änderung in der Höhe des Körpers 210.
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Wie aus 6 ersichtlich, welche einen exemplarischen Querschnitt zeigt, der entlang einer in 5 mit A-A bezeichneten Linie genommen ist, da das Elastikelement 222, welches die Stange 221 umgibt, zwischen der Unterseite des Körpers 210 und dem Dreh-Schaftelement 230 angeordnet ist, wenn die Pressrolle 240 sich über einen Aufwärtsvorsprung der Fläche des Laminier-Objekts 20 bewegt, kann das bzw. ist das Elastikelement 222 dazu eingerichtet (sein), sich zu kontrahieren bzw. kontrahiert zu werden und zu verursachen, dass die Stange 221 zurückgezogen/zurückbewegt wird. Ferner, wenn die Pressrolle 240 sich über einen Abwärtsvorsprung (Vertiefung) der Fläche des Laminier-Objekts 20 bewegt, kann das bzw. ist das Elastikelement dazu eingerichtet (sein), zu seiner Anfangsgestalt zurückzukehren, wodurch die Stange wieder ausfährt/vorwärtsbewegt wird. Das Elastikelement 222 kann eine Feder sein, und die Pressrolle 240 kann gegen das Laminier-Objekt 20 gepresst werden durch die Elastizität des Elastikelements 222. Insbesondere kann die Pressrolle 240 das Laminier-Objekt unter Druck mit dem Faserstrang 10 laminieren. Eine Mehrzahl von Stoß-Absorbierern 220, Dreh-Schaftelementen 230 und Pressrollen 240 können vorgesehen sein und können in der Längsrichtung des Körpers 210 im Abstand (voneinander) angeordnet sein, und die Stoß-Absorbierer 220 können eingerichtet sein, um Stöße individuell zu absorbieren. Um den Faserstrang 10 auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 ohne Zwischenraum dazwischen zu laminieren, können der Stoß-Absorbierer 220, das Dreh-Schaftelement 230 und die Rolle 240 als ein erstes Set eingerichtet sein und von der Unterseite des Körpers 210 im Abstand sein. Ferner können die Stoß-Absorbierer 220 dazu eingerichtet sein, Stöße individuell zu absorbieren, wenn die Rollen 240 sich über einen gekrümmten Abschnitt der Fläche des Laminier-Objekts 20 bewegen.
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Die Laminier-Einheit 200 kann ferner aufweisen eine Integrierrolle 250, die dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Fasersträngen 10, die von der Zuführeinheit 100 aus zugeführt werden, zu integrieren (z. B. zusammenzufassen) und die integrierten Faserstränge 10 zu einer Pressrolle 240 zu führen. Wenn die Zuführeinheit 100 eine Mehrzahl von Spulen 110, Imprägnier-Vorrichtungen 120 und Kühlvorrichtungen 130 aufweist, kann eine Mehrzahl von Fasersträngen 10 dazu eingerichtet sein, um durch die Imprägnier-Vorrichtungen 120 und die Kühlvorrichtungen 130 hindurch zu passieren unter Verwendung der Integrierrolle 250, und kann konfiguriert sein, um die integrierten Faserstränge 10 zu den Pressrollen 240 zu führen, die integriert sind/sein können, um die Faserstränge 10 glatter (z. B. reibungsloser) zuzuführen.
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Die Laminier-Einheit 200 kann ferner aufweisen eine Führungsrolle 260, die in der Bewegungsrichtung des Körpers 210 gesehen auf der Vorderseite des Körpers 210 angeordnet ist und die dazu eingerichtet sein kann, einen Faserstrang, der von der Zuführeinheit 100 aus zugeführt ist, zu einer Pressrolle 240 zu führen. Die Führungsrolle 260 kann aufweisen einen Dreh-Schaft, der in der Breitenrichtung des Körpers 210 angeordnet ist, wie bei der Pressrolle 240. Demgemäß kann ein Faserstrang 10, der von der Zuführeinheit 100 aus zugeführt wird, von der Führungsrolle 260 geführt zu der Pressrolle 240 geleitet werden, von welcher er dann durch Rollen auf-laminiert wird. Ferner kann eine Beschädigung des Faserstrangs 10 durch Interferenz zwischen dem Faserstrang 10 und dem unteren Ende der Vorderseite des Körpers 210 verhindert werden. Die Integrierrolle 250 kann über der Führungsrolle 260 an der Vorderseite des Körpers 210 angeordnet sein und kann Faserstränge 10 zwischen der Integrierrolle 250 und der Führungsrolle 260 (hindurch) passieren, während die (Zug-)Spannung in den Fasersträngen 10 aufrechterhalten bleibt/wird.
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Wie in 5 gezeigt, da die Integrierrolle 250 und die Führungsrolle 260 nicht (zueinander) ausgerichtet sind und die Faserstränge 10 zwischen der Integrierrolle 250 und der Führungsrolle 260 (hindurch) passieren, können die Rollen die Faserstränge 10 führen, um die Pressrolle 240 zu Pressen/Drücken, währen die Spannung in den Fasersträngen 10 aufrechterhalten wird. Demgemäß können die Faserstränge 10 glatter auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 laminiert werden. Die Laminier-Einheit 200 kann ferner aufweisen eine Heizvorrichtung 270, die in der Bewegungsrichtung des Körpers 210 gesehen vor dem Körper 210 angeordnet ist und kann eingerichtet sein, um Harz in einem Faserstrang 10 zu erwärmen. Wie oben beschrieben können die mit Harz imprägnierten Faserstränge 10 zu der Laminier-Einheit 200 zugeführt werden. Wenn das Harz ein thermoplastisches Harz, wie z. B. Polypropylen (PP), Polyamid (PA6), Polyethylen (PE) und Polykarbonat (PC), ist, kann die Fluidität des Harzes durch Erwärmen des Harzes erhöht werden, um einen Faserstrang 10 glatter auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 zu laminieren.
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Die Laminier-Einheit 200 kann ferner aufweisen eine Drehwelle 280, die in der Bewegungsrichtung des Körpers 210 gesehen mit der Rückseite des Körpers 210 verbunden ist und die senkrecht zur Drehachse der Pressrolle 240 angeordnet sein kann und die eingerichtet sein kann, um den Körper 210 zu drehen. Der Körper 210 kann mit einem Befestigungskörper (z. B. einem feststehenden Körper) (nicht gezeigt) verbunden sein, und der Befestigungskörper (nicht gezeigt) und der Körper 210 können eingestellt werden, um einen Faserstrang 10 zu laminieren. Der Körper 210 und der Befestigungskörper (nicht gezeigt) können durch die Drehwelle 280 (miteinander) verbunden sein, und die Drehwelle 280 kann eine Drehachse aufweisen, die senkrecht zu der Drehachse der Pressrolle 240 ist. Da der Körper 210 von der Drehwelle 280 rotiert werden kann, kann der Faserstrang 10 auf die Fläche des Laminier-Objekts 20 laminiert werden durch die Pressrolle 240 durch Rotieren des Körpers 210, wenn ein gekrümmter Abschnitt der Fläche des Laminier-Objekts 20 in der Bewegungsrichtung des Körpers 210 geneigt ist oder wenn ein gekrümmter Abschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Körpers 210 geneigt ist.
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Ein Herstellungsverfahren eines Produkts, welches die Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs verwendet, kann aufweisen: Laminieren eines Faserstrangs 10 auf die Innenfläche einer Form verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, welche ein Stoßabsorptionselement aufweist, Formen eines Produkt in einer gewünschten Gestalt durch Schließen der Form und Pressen des laminierten Faserstrangs 10, und Trennen des geformten Produkts von der Form. Gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Produkts verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, kann das Verfahren ferner aufweisen: Laminieren eines Faserstrangs 10 auf eine Fläche eines Metall- oder Kunststoff-Bauteils verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs, welche ein Stoßabsorptionselement hat. Ferner kann die Komponente aus Kunststoff geformt werden/sein und kann teilweise faserverstärkt werden/sein durch teilweises Laminieren des Faserstrangs 10 auf die Fläche der Komponente.
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Demgemäß werden nachfolgend exemplarische Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, und ein Trennpaneel (z. B. eine Trennwand), das von einem Verbund(material) gebildet ist, das (zumindest) teilweise verstärkt ist mittels einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und ein Trennpaneel, das aus einem Verbund(material) gebildet ist, hergestellt durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden verglichen.
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(Ausführungsform)
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Gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform, welche dazu eingerichtet sein kann, um ein Laminier-Objekt 20 mit einem Faserstrang 10, der aus Kohlefasern gemacht ist, zu laminieren, kann eine Form geöffnet werden und ein Faserstrang 10 kann auf die Innenfläche der Form laminiert werden verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach der Beendigung des Laminierens kann die Form geschlossen werden, und dann kann der laminierte Faserstrang 10 gepresst werden zu einem Produkt in einer gewünschten Gestalt. Insbesondere, um eine verbesserte Trennung eines Produkts aus der Form bereitzustellen, kann ein Trennspray auf die Innenfläche der Form aufgebracht werden vor dem Laminieren des Faserstrangs 10 auf die Innenfläche der Form.
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Gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel zum Laminieren eines Faserstrangs 10, der aus Kohlefasern geformt ist, auf eine Fläche eines Bauteils, das aus Stahl gemacht ist, kann ein Faserstrang 10 auf eine Fläche einer Komponente, die aus Stahl gemacht ist, laminiert werden, verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere kann ein rosthemmendes Öl angewendet werden, um das Metall am Rosten zu hindern nach der Laminierung des Faserstrangs 10.
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Gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform, die dazu eingerichtet ist, einen Faserstrang 10, der aus einem thermoplastischen Material gemacht ist, auf eine Fläche einer Komponente, die aus Stahl gemacht ist, zu laminieren, kann ein Faserstrang 10 an einem Abschnitt, der Verstärkung erfordert, auf eine Fläche einer Komponente, die aus einem thermoplastischen Material gemacht ist, laminiert werden, verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einer vierten exemplarischen Ausführungsform kann ein Produkt hergestellt werden in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden exemplarischen Ausführungsformen, und ein Faserstrang 10 kann selektiv an Abschnitten laminiert werden, die mehrere Schichten erfordern, verwendend eine Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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(Ausführungsform & Vergleichsbeispiel)
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform, die ähnlich/gleich zu der dritten exemplarischen Ausführungsform ist, wurde ein Trennpaneel, das mit einem Faserstrang
10, der aus Glasfasern gemacht ist, wie in
7 gezeigt, hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Laminieren eines Faserstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung durch Herstellen einer Komponente, die aus einem Verbundmaterial geformt ist durch Laminieren von Glasfaser, die relativ kostengünstig ist, in Richtungen von 0°, 90°, 90° und 0°, und dann Einspritzen von Polypropylen-Harz. Bei einem Vergleichsbeispiel wurde ein Trennpaneel hergestellt durch Laminieren einer Kohlefaser, die relativ teuer ist, in Richtungen von 0°, 90°, 90° und 0°, und dann Einspritzen von Polypropylen-Harz. Verlagerung aufgrund von Torsionslast bei der exemplarischen Ausführungsform und bei dem Vergleichsbeispiel sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgezeigt. Tabelle 1
| | Verlagerung am Abschnitt 1 | Verlagerung am Abschnitt 2 | Verlagerung am Abschnitt 3 | Verlagerung am Abschnitt 4 |
| Exemplarische Ausführungsform | 0.2696 mm | 0.2741 mm | 0.1673 mm | 0.1641 mm |
| Vergleichsbeispiel | 0.2612 mm | 0.2600 mm | 0.1527 mm | 0.1525 mm |
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Wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, war die Verlagerung aufgrund von Torsionslast bei der exemplarischen Ausführungsform im Vergleich zum Vergleichsbeispiel relativ gleich(mäßig). Jedoch waren die Herstellungskosten für das Vergleichsbeispiel größer als für die exemplarische Ausführungsform, und daher konnte die exemplarische Ausführungsform zu den halben Kosten produziert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf spezifische exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, die in den Zeichnungen gezeigt sind, ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung geändert und modifiziert werden kann in vielerlei Weise, ohne vom Umfang der Erfindung wie durch die angehängten Ansprüche definiert abzuweichen.
