DE102016120197A1 - Plant and process for producing a fiber preform - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung einer Faserpreform aus einem flächigen Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes, wobei aus der Faserpreform durch Aushärten eines in das Fasermaterial der Faserpreform infundierten Matrixmaterials ein Faserverbundbauteil herstellbar ist, wobei die Anlage eine Fördereinrichtung aufweist, die zum kontinuierlichen Fördern des Fasermaterials in eine Förderrichtung ausgebildet ist, und wobei die Anlage eine Umformeinrichtung hat, die während des kontinuierlichen Förderns des Fasermaterials mittels mindestens eines Umformelementes, an dem das Fasermaterial kontaktbehaftet entlanggeführt wird, zum Abwinkeln eines Gurtabschnittes von einem Stegabschnitt des Fasermaterials längs zur Förderrichtung unter Bildung eines vorgegebenen Winkels zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umformelement konzentrisch um das Fasermaterial derart bewegbar gelagert ist, dass durch eine konzentrische Bewegung des mindestens einen Umformelementes der Winkel zwischen dem Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt einstellbar ist.The invention relates to a system for producing a Faserpreform from a flat fiber material of a fiber composite material, wherein from the Faserpreform by curing a infused into the fiber material of the Faserpreform matrix material, a fiber composite component can be produced, wherein the system has a conveyor, which for continuously conveying the fiber material in a Conveying device is formed, and wherein the system has a forming device, which during the continuous feeding of the fiber material by means of at least one forming element, along which the fiber material is guided contact, for bending an Gurtabschnittes of a web portion of the fiber material along the conveying direction to form a predetermined angle between Belt section and web portion is formed, characterized in that the at least one forming element is mounted so as to be movable concentrically around the fiber material, that by e Ine concentric movement of the at least one deformation element of the angle between the belt portion and the web portion is adjustable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Faserpreform aus einem flächigen Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes, wobei aus der Faserpreform durch Aushärten eines in das Fasermaterial der Faserpreform infundierten Matrixmaterials ein Faserverbundbauteil herstellbar ist bzw. hergestellt werden soll.The invention relates to a system and a method for producing a Faserpreform from a flat fiber material of a fiber composite material, wherein from the Faserpreform by curing a infused into the fiber material of the Faserpreform matrix material, a fiber composite component is to be produced or to be produced.
Aufgrund der besonders vorteilhaften Eigenschaft, bei einem relativ geringen Gewicht in zumindest eine Richtung eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit aufzuweisen, eignen sich Faserverbundbauteile für eine Vielzahl von Anwendungszwecken. Dabei werden derartige Faserverbundbauteile vermehrt für lasttragende Strukturen im Fahrzeug-, Flugzeug- und Raumfahrtbereich eingesetzt, um so das Leichtbaupotential besser auszuschöpfen.Due to the particularly advantageous property, with a relatively low weight in at least one direction to have a very high rigidity and strength, fiber composite components are suitable for a variety of applications. In this case, such fiber composite components are increasingly used for load-bearing structures in the automotive, aerospace and space sector, so as to better exploit the lightweight potential.
Faserverbundbauteile werden aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, wobei ein Faserverbundwerkstoff in der Regel zwei wesentliche Bestandteile aufweist:
- a) Ein Fasermaterial mit Verstärkungsfasern und
- b) Ein Matrixmaterial.
- a) A fiber material with reinforcing fibers and
- b) A matrix material.
Das Matrixmaterial des Faserverbundwerkstoffes wird dabei in das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes infundiert und durch Temperaturbeaufschlagung ausgehärtet, wodurch ein integrales Bauteil aus Matrixmaterial und Fasermaterial entsteht. Durch das Aushärten des Matrixmaterials werden die Fasern des Fasermaterials in ihre vorgegebene Richtung gezwungen und verleihen somit dem Bauteil in Faserrichtung die entsprechenden Eigenschaften.The matrix material of the fiber composite material is thereby infused into the fiber material of the fiber composite material and cured by applying temperature, whereby an integral component of matrix material and fiber material is formed. By curing the matrix material, the fibers of the fiber material are forced in their predetermined direction and thus give the component in the fiber direction the corresponding properties.
Die Herstellung komplexerer Bauteile stellt dabei hohe Anforderungen an das handwerkliche Geschick der Mitarbeiter, da das Fasermaterial je nach Anforderung in die entsprechende Bauteilform drapiert werden muss, was angesichts der anisotropen Eigenschaften des Fasermaterials je nach Komplexität der Bauteilform problembehaftet sein kann. Dies betrifft insbesondere die Herstellung dreidimensionaler Profile, die je nach Anwendungszweck Krümmungen und unterschiedliche Profilformen und Geometrien über die gesamte Länge hinweg aufweisen können.The production of more complex components places high demands on the skilled craftsmanship of the employees, since the fiber material has to be draped into the corresponding component shape depending on requirements, which can be problematic in view of the anisotropic properties of the fiber material depending on the complexity of the component shape. This relates in particular to the production of three-dimensional profiles which, depending on the application, may have curvatures and different profile shapes and geometries over the entire length.
So ist es für gekrümmte Profile, wie beispielsweise Z- oder C-Profile, die hauptsächlich auf Biegung beansprucht werden, sehr wichtig, dass die Orientierung der Fasern entlang der Profillänge konstant bleibt, da ansonsten die Biegebeanspruchung nicht optimal durch die Fasern aufgenommen werden kann. Am Beispiel eines kreisförmig gebogenen Profils bedeutet dies, dass ein Koordinatensystem, nach dem sich die Faserorientierung richtet, auf dem Bauteil um den Kreismittelpunkt rotieren und den Fasern in jedem Punkt auf dem Bauteil eine andere Orientierung vorgeben würden. Aufgrund der größeren Umfangslänge des Außengurtes des Profils muss das Fasermaterial im Bereich des Außengurtes gestreckt und damit der ursprünglich rechtwinklige Faserwinkel zwischen den einzelnen Fasern verändert werden.Thus, it is very important for curved profiles, such as Z or C profiles, that are primarily subjected to bending, that the orientation of the fibers remain constant along the length of the profile, otherwise the bending stress can not be optimally absorbed by the fibers. Using the example of a circularly curved profile, this means that a coordinate system according to which the fiber orientation is directed would rotate on the component around the center of the circle and would give the fibers a different orientation at each point on the component. Due to the larger circumferential length of the outer belt of the profile, the fiber material in the region of the outer belt has to be stretched and thus the original right angle fiber angle between the individual fibers has to be changed.
Eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger gekrümmter Profile ist beispielsweise aus der
Aus der
Ein weiterer Nachteil derartiger Vorrichtungen zum Verscheren bzw. Umformen/Drapieren von Fasermaterial besteht darin, dass die herzustellende Bauteilform fest durch die Anordnung der Anlage bzw. der Vorrichtung bestimmt wird. Gerade bei der Herstellung von Faserprofilen entsteht eine auf den Querschnitt des Faserprofils beschränkte Konstruktion, welche nur die Fertigung des jeweiligen Profils zulässt. Für eine Veränderung des Querschnitts des Faserprofils oder kleine Anpassungen der Profilgeometrie (beispielsweise Änderungen des Steg- oder Gurtbreite, Änderung der Winkel zwischen Steg und Gurt) sind aufwendige Änderungen an der Konstruktion nötig, falls diese im vorhandenen Bauraum überhaupt möglich sind. Dadurch entstehen hohe Rüstzeiten, die zu höheren Bauteilkosten und geringerem Bauteildurchsatz führen.Another disadvantage of such devices for shearing or forming / draping fiber material is that the component shape to be produced is determined by the arrangement of the system or the device. Especially in the production of fiber profiles creates a limited to the cross section of the fiber profile construction, which only allows the production of the respective profile. For a change in the cross section of the fiber profile or small adjustments of the profile geometry (for example, changes in the web or web width, changing the angle between the web and belt) costly changes to the design are necessary if they are even possible in the existing space. This results in high set-up times, which lead to higher component costs and lower component throughput.
Ein weiteres Problem insbesondere kontinuierlich geführter Anlagen, wie beispielsweise aus der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anlage und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Faserpreform anzugeben, bei der die Geometrie bzw. die Form des Profilquerschnitts ohne konstruktive Änderungen der Anlage verändert werden kann. Es ist darüber hinaus Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbessert Anlage bzw. ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem sich Faserpreformen herstellen lassen, die entlang ihrer Längsachse (Förderachse) einen veränderlichen Profilquerschnitt aufweisen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved system and an improved method for producing a Faserpreform, in which the geometry or the shape of the profile cross-section can be changed without structural changes in the system. It is also an object of the present invention to provide an improved system or an improved method with which it is possible to produce fiber preforms which have a variable profile cross-section along their longitudinal axis (conveying axis).
Die Aufgabe wird mit der Anlage gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 10 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the system according to claim 1 and the method according to
Gemäß Anspruch 1 wird eine Anlage zur Herstellung einer Faserpreform aus einem flächigen Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes vorgeschlagen, wobei aus der Faserpreform durch Aushärten eines in das Fasermaterial der Faserpreform infundierten Matrixmaterials ein Faserverbundbauteil herstellbar ist. Bei der Faserpreform handelt es sich um ein umgeformtes Fasermaterial, das einen vorgegebenen Profilquerschnitt hat, beispielsweise ein L-, C-, oder Z-Profil. Insbesondere ist die Faserpreform ein dreidimensional umgeformtes Fasermaterial.According to claim 1, a plant for producing a Faserpreform of a flat fiber material of a fiber composite material is proposed, wherein from the Faserpreform by curing a infused into the fiber material of the Faserpreform matrix material, a fiber composite component can be produced. The Faserpreform is a reshaped fiber material having a predetermined profile cross section, for example, an L, C, or Z profile. In particular, the Faserpreform is a three-dimensionally transformed fiber material.
Das Fasermaterial kann dabei vorzugsweise trockenes Fasermaterial sein, das in einem späteren Prozessschritt mit Matrixmaterial infundiert und dann zur Herstellung des Faserverbundbauteils ausgehärtet wird. Denkbar ist aber auch, dass das Fasermaterial vorimprägniertes Fasermaterial (sogenannte Prepregs) ist, wobei das Matrixmaterial zum Zeitpunkt der Umformung bereits das Fasermaterial enthält.The fiber material may preferably be dry fiber material, which is infused with matrix material in a later process step and then cured to produce the fiber composite component. It is also conceivable that the fiber material is pre-impregnated fiber material (so-called prepregs), wherein the matrix material already contains the fiber material at the time of forming.
Die Anlage weist dabei gattungsgemäß eine Fördereinrichtung auf, um das Fasermaterial kontinuierlich in eine Förderrichtung zu transportieren bzw. zu fördern. Hierfür kann die Fördereinrichtung beispielsweise Walzen oder Rollen aufweisen, an denen das Fasermaterial kontaktbehaftet entlanggeführt wird bzw. anliegt, sodass durch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Fasermaterial und Elementen der Fördereinrichtung ein Fördern des Fasermaterials bewirkt wird.The plant has generically a conveyor on to continuously transport the fiber material in a conveying direction or to promote. For this purpose, the conveyor may for example comprise rollers or rollers on which the fiber material is guided along contact or rests, so that a conveying of the fiber material is effected by a frictional connection between the fiber material and elements of the conveyor.
Die Anlage weist des Weiteren eine Umformeinrichtung auf, mit der das flächige Fasermaterial in die vorgegebene Profilform der herzustellenden Faserpreform umgeformt wird. Hierfür weist die Umformeinrichtung mindestens ein Umformelement auf, an dem das Fasermaterial kontaktbehaftet entlanggeführt wird, um das flächige Fasermaterial in die Faserpreform umzuformen. Das Umformelement der Umformeinrichtung ist dabei so ausgebildet und konstruktiv in der Anlage angeordnet, dass ein Gurtabschnitt von einem Stegabschnitt des Fasermaterials längs zur Förderrichtung unter Bildung eines vorgegebenen Winkels zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt abgewinkelt wird. Der Gurtabschnitt bezeichnet dabei einen Randbereich des flächigen, insbesondere länglichen Fasermaterials und grenzt an einer der Randseite gegenüberliegenden Seite an einen Stegabschnitt der Faserpreform. Zwischen dem flächigen Stegabschnitt und dem flächigen Gurtabschnitt wird dabei ein Winkel ausgebildet, der beispielsweise bei einem klassischem C-Profil oder L-Profil ca. 90 Grad aufweist.The system further comprises a forming device with which the flat fiber material is formed into the predetermined profile shape of the fiber preform to be produced. For this purpose, the forming device has at least one forming element, on which the fiber material is guided along contact-related, in order to transform the flat fiber material into the Faserpreform. The forming element of the forming device is designed and structurally arranged in the system such that a belt section is angled away from a web section of the fiber material along the conveying direction to form a predetermined angle between belt section and web section. In this case, the belt section designates an edge region of the flat, in particular elongate fiber material and adjoins a web section of the fiber preform on an opposite side of the edge side. In this case, an angle is formed between the flat web portion and the flat belt portion, which has approximately 90 degrees, for example, in a classic C-profile or L-profile.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das mindestens eine Umformelement der Umformeinrichtung konzentrisch um das Fasermaterial derart bewegbar gelagert ist, dass durch eine konzentrische Bewegung des mindestens einen Umformelementes der Winkel zwischen dem Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt variabel einstellbar ist.According to the invention, it is now provided that the at least one forming element of the forming device is mounted so as to be movable concentrically around the fiber material so that the angle between the belt section and the web section can be variably adjusted by a concentric movement of the at least one forming element.
Unter einer konzentrischen Bewegung des Umformelementes wird dabei eine kreisförmige Bewegung auf einer Kreisbahn verstanden, die um einen Mittelpunkt bzw. Drehpunkt erfolgt, der ausgehend von dem Umformelement in Richtung Fasermaterial liegt. Der Drehpunkt der konzentrischen Bewegung des mindestens einen Umformelementes kann dabei auch als Drehachse verstanden werden, die axial oder koaxial zur Förderrichtung in Bezug auf die Position im Bereich des Umformelementes ausgerichtet ist.In this case, a concentric movement of the deformation element is understood as meaning a circular movement on a circular path which takes place about a center or pivot point which, starting from the deformation element, lies in the direction of the fiber material. The fulcrum of the concentric movement of the at least one deformation element can also be understood as an axis of rotation, which is aligned axially or coaxially to the conveying direction with respect to the position in the region of the Umformelementes.
Durch die konzentrische Bewegung des Umformelementes, wobei die konzentrische Bewegung auf einer Kreisbahn erfolgt, die um das Fasermaterial herumlaufend ist, kann der Winkel zwischen dem Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt eingestellt werden, in dem das Umformelement auf dieser Kreisbahn bewegt wird. Dabei ändert sich die Kontaktfläche, an der das Fasermaterial an dem Umformelement kontaktbehaftet zum Abwinkeln des Gurtabschnittes in Bezug auf das restliche flächige Fasermaterial, insbesondere in Bezug auf den Stegabschnitt anliegt, sodass durch eine solche Veränderung der Kontaktfläche in Bezug auf den Stegabschnitt eben auch der Winkel zwischen dem abzuwinkelnden Gurtabschnitt und dem verbleibenden Stegabschnitt eingestellt werden kann.Due to the concentric movement of the forming element, wherein the concentric movement takes place on a circular path which is running around the fiber material, the angle between the belt portion and the web portion can be adjusted, in which the forming element is moved in this circular path. In this case, the contact surface on which the fiber material contacts the forming element in contact with the bending of the belt portion with respect to the remaining planar fiber material, in particular with respect to the web portion, so by such a change in the contact surface with respect to the web portion also just the angle can be adjusted between the belt portion to be bent and the remaining web portion.
Hierdurch wird es möglich, zeitsparend und variabel für unterschiedliche Profilquerschnitte die Anlage einfach einzustellen, ohne dass diese konstruktiv verändert werden muss. Vielmehr lässt sich manuell oder automatisiert mit Hilfe einer Steuereinrichtung der Winkel zwischen dem Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt variabel einstellen, sodass sich beliebige Profilquerschnitte mit einer einzigen Anlage herstellen lassen. Die Rüstzeiten der Anlage verkürzen sich dadurch drastisch, wodurch ein höherer Bauteildurchsatz erzielt werden kann und die Bauteilkosten somit reduziert werden können. This makes it possible, time-saving and variable for different profile cross-sections to adjust the system easily, without having to be changed constructively. On the contrary, the angle between the belt section and the web section can be variably adjusted manually or automatically with the aid of a control device, so that any profile cross sections can be produced with a single system. The set-up times of the system are thereby drastically shortened, whereby a higher component throughput can be achieved and the component costs can thus be reduced.
Des Weiteren wird es mit einer derartigen Anlage möglich, während des kontinuierlichen Förderns des flächigen, insbesondere länglichen Fasermaterials durch eine konzentrische Bewegung des mindestens einen Umformelements den Winkel zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt zu verändern, wodurch sich längliche Faserpreforms herstellen lassen, die über ihre gesamte Länge hinweg verschiedene Winkel zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt aufweisen. In einer derartigen Anlage wird es sogar möglich, bei einer einzigen Faserpreform den Basisquerschnitt zu ändern, sodass beispielsweise an einem Ende die Faserpreform ein C-Profil aufweist, das sich kontinuierlich über die Länge der Faserpreform hinweg in ein beispielsweise Z-Profil ändert, sodass an dem gegenüberliegenden zweiten Ende der Faserpreform der Querschnitt dann einem Z-Profil entspricht. Derartige komplexe Faserpreforms von Faserverbundbauteilen lassen sich mit Anlagen aus dem Stand der Technik derzeitig so nicht kontinuierlich realisieren.Furthermore, it becomes possible with such a system, during the continuous conveying of the flat, in particular elongated fiber material by concentric movement of the at least one deformation element to change the angle between the belt portion and web portion, whereby elongated Faserpreforms can be produced over their entire length have different angles between strap portion and web portion. In such a system, it is even possible to change in a single Faserpreform the base cross section, so that, for example, at one end the Faserpreform has a C-profile, which changes continuously over the length of the Faserpreform away in an example Z-profile, so on the opposite second end of Faserpreform the cross section then corresponds to a Z-profile. Such complex Faserpreforms of fiber composite components can be realized with systems of the prior art currently so not continuously.
Hierfür ist es beispielsweise denkbar, dass die Anlage eine Steuereinrichtung aufweist, die mit einem Aktor zum konzentrischen Bewegen des Umformelementes verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung derart eingerichtet ist, dass sie den Aktor zum Ausführen einer konzentrischen Bewegung ansteuert. Der Aktor wird dabei mit Hilfe der Steuereinrichtung so angesteuert, dass das Umformelement eine konzentrische Bewegung ausführt, die einer vorgegebenen Winkeländerung zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt entspricht. Die Geschwindigkeit der Bewegung hängt dabei insbesondere von der Fördergeschwindigkeit und der Winkeländerung über die Länge der Faserpreform ab.For this purpose, it is conceivable, for example, that the system has a control device which is connected to an actuator for concentrically moving the forming element, wherein the control device is set up such that it controls the actuator for carrying out a concentric movement. The actuator is controlled with the aid of the control device so that the forming element performs a concentric movement, which corresponds to a predetermined angle change between the belt portion and web portion. The speed of the movement depends in particular on the conveying speed and the angle change over the length of the Faserpreform.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Umformeinrichtung ein Führungssystem auf, das mindestens einen kreisförmig gebogenen Führungsabschnitt hat, der teilweise umlaufend um den Gurtabschnitt des Fasermaterials angeordnet und an dem das mindestens eine Umformelement konzentrisch bewegbar gelagert ist. Das Führungssystem kann dabei in dem Führungsabschnitt beispielsweise ein Schienensystem sein, an dem das Umformelement bewegbar gelagert ist, sodass es entlang des gebogenen Führungsabschnitts auf einem durch den kreisförmig gebogenen Führungsabschnitt definierten Kreisbogen bewegt werden kann. Hierdurch wird dem Umformelement eine konzentrische Kreisbewegung vorgegeben, sodass der Winkel zwischen dem Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt eingestellt werden kann.In an advantageous embodiment, the forming device has a guide system which has at least one circularly curved guide section, which is arranged partially circumferentially around the belt section of the fiber material and on which the at least one forming element is mounted concentrically movable. The guide system can be in the guide section, for example, a rail system on which the forming element is movably mounted so that it can be moved along the curved guide portion on a circular arc defined by the circular guide section. As a result, the forming element is given a concentric circular motion, so that the angle between the belt portion and the web portion can be adjusted.
Der kreisförmig gebogene Führungsabschnitt des Führungssystems muss dabei nicht zwingend um das gesamte Fasermaterial herum umlaufend sein, sondern kann beispielsweise halbkreisförmig oder weniger oder mehr als halbkreisförmig sein.The circularly curved guide section of the guide system does not necessarily have to be circumferential around the entire fiber material, but may for example be semicircular or less or more than semicircular.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das vorbeschriebene Umformelement ein erstes Umformelement, das zum Abwinkeln eines ersten Gurtabschnittes von dem Stegabschnitt vorgesehen ist. Die Umformeinrichtung hat neben diesem mindestens einen Umformelement mindestens ein weiteres zweites Umformelement, an dem das Fasermaterial ebenfalls kontaktbehaftet entlanggeführt wird und das zum Abwinkeln eines zweiten Gurtabschnittes, der dem ersten Gurtabschnitt gegenüberliegt und zwischen denen der Stegabschnitt vorgesehen ist, von dem Stegabschnitt des Fasermaterials längs zur Förderrichtung unter Bildung eines vorgegebenen Winkels zwischen dem zweiten Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt ausgebildet ist. Auch das zweite Umformelement ist dabei derart bewegbar gelagert, dass es konzentrisch um das Fasermaterial herum bewegbar ist, sodass durch eine konzentrische Bewegung des mindestens zweiten Umformelementes der Winkel zwischen dem zweiten Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt einstellbar ist.In a further advantageous embodiment, the above-described forming element is a first forming element, which is provided for bending a first belt portion of the web portion. The forming device has in addition to this at least one forming element at least one further second forming element, on which the fiber material is also guided along contact and for bending a second Gurtabschnittes, which is opposite to the first belt portion and between which the web portion is provided, from the web portion of the fiber material along the Conveying direction is formed to form a predetermined angle between the second belt portion and the web portion. The second forming element is also movably mounted in such a way that it can be moved concentrically around the fiber material so that the angle between the second belt section and the web section can be adjusted by a concentric movement of the at least second forming element.
Hierdurch wird es möglich, eine Faserpreform mit einem Profilquerschnitt herzustellen, bei dem mittig ein Stegabschnitt vorgesehen ist, von dem aus in Richtung eines ersten Randabschnittes ein erster Gurtabschnitt und in Richtung eines zweiten Randabschnitts ein zweiter Gurtabschnitt durch Abwinkeln mit Hilfe der Umformelemente ausgebildet wird. Sowohl das Umformelement für den ersten Gurtabschnitt als auch das Umformelement für den zweiten Gurtabschnitt sind dabei so bewegbar gelagert, dass sie konzentrisch um das Fasermaterial herum bewegbar sind, sodass jeweils individuell der Winkel zwischen dem ersten Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt und der Winkel zwischen dem zweiten Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt einstellbar ist.This makes it possible to produce a Faserpreform with a profile cross-section, in the middle of a web portion is provided, from which in the direction of a first edge portion, a first Gurtabschnitt and in the direction of a second edge portion, a second Gurtabschnitt is formed by bending with the help of forming elements. Both the forming element for the first belt section and the forming element for the second belt section are movably mounted so that they are concentrically movable around the fiber material, so each individually the angle between the first belt portion and the web portion and the angle between the second belt portion and the web portion is adjustable.
Vorteilhafterweise ist ein Führungssystem vorgesehen, das neben dem ersten kreisförmig gebogenen Führungsabschnitt mindestens einen zweiten kreisförmig gebogenen Führungsabschnitt aufweist, der ebenfalls teilweise umlaufend um den zweiten Gurtabschnitt des Fasermaterials angeordnet und an dem das mindestens eine zweite Umformelement derart bewegbar gelagert ist, dass durch eine Bewegung des mindestens einen zweiten Umformelementes entlang des zweiten gebogenen Führungsabschnittes des Führungssystems die konzentrische Bewegung des mindestens einen zweiten Umformelementes bewirkt wird, um den Winkel zwischen dem zweiten Gurtabschnitt und dem Stegabschnitt einzustellen.Advantageously, a guide system is provided which, in addition to the first circular curved guide portion has at least a second circular curved guide portion, which is also partially circumferentially arranged around the second belt portion of the fiber material and on which the at least one second forming element is movably mounted such that by a Movement of the at least one second deformation element along the second curved guide portion of the guide system, the concentric movement of the at least one second deformation element is effected to adjust the angle between the second belt portion and the web portion.
In einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform hierzu weist das Führungssystem einen Führungsrahmen auf, an dem der erste und/oder der zweite kreisförmig gebogene Führungsabschnitt gelagert ist, sodass der erste und/oder der zweite kreisförmig gebogene Führungsabschnitt gegenüber dem Fasermaterial translatorisch bewegt werden kann. Der erste und/oder der zweite kreisförmig gebogene Führungsabschnitt sind dabei relativ zu dem Fasermaterial derart bewegbar gelagert, dass durch eine Relativbewegung des ersten und/oder zweiten Führungsabschnittes die Breite des Stegabschnittes einstellbar ist. Die translatorische Bewegung des jeweiligen Führungsabschnittes ist dabei vorzugsweise quer zur Förderrichtung, sodass der gebogene Führungsabschnitt in Richtung Fasermaterial oder in Richtung weg von dem Fasermaterial bewegt werden kann. Da die Umformelemente an den gebogenen Führungselementen angeordnet sind, führt eine translatorische Bewegung der gebogenen Führungselemente in Richtung Fasermaterial dazu, dass der entsprechende Gurtabschnitt vergrößert und der Stegabschnitt verkleinert wird. Demzufolge führt eine translatorische Bewegung des gebogenen Führungsabschnittes weg von dem Fasermaterial zu einer Verkleinerung des entsprechenden Gurtabschnittes und zu einer Vergrößerung des Stegabschnittes.In a particularly advantageous embodiment, the guide system has a guide frame, on which the first and / or the second circularly curved guide section is mounted, so that the first and / or the second circularly curved guide section can be moved translationally relative to the fiber material. The first and / or the second circularly curved guide section are mounted so movable relative to the fiber material, that the width of the web portion is adjustable by a relative movement of the first and / or second guide portion. The translational movement of the respective guide section is preferably transverse to the conveying direction, so that the curved guide section can be moved in the direction of the fiber material or in the direction away from the fiber material. Since the forming elements are arranged on the curved guide elements, a translational movement of the curved guide elements in the direction of the fiber material causes the corresponding belt section to be enlarged and the web section to be reduced. Consequently, a translational movement of the bent guide portion away from the fiber material leads to a reduction of the corresponding belt portion and to an enlargement of the web portion.
Sind beide gebogenen Führungsabschnitte an dem Führungsrahmen translatorisch bewegbar angeordnet, so lässt sich jeder Gurtabschnitt in seiner Breite individuell einstellen, ohne dass hierfür die Anlage konstruktiv verändert werden muss. If both curved guide sections are arranged to be translationally movable on the guide frame, then each belt section can be individually adjusted in its width, without the system having to be structurally changed for this purpose.
Besonders günstig, wenn mindestens eines der Umformelemente konzentrisch um einen fixen Drehpunkt bzw. Mittelpunkt bewegbar um das Fasermaterial umgelagert ist, wobei es besonders günstig ist, wenn der Drehpunkt des jeweiligen Umformelementes innerhalb des Fasermaterials liegt. Infolgedessen bleibt der Walzbereich des Fasermaterials, d.h. der Übergang von Stegabschnitt zum jeweiligen Gurtabschnitt, bei einer Winkeländerung immer an derselben Stelle, was besonders materialschonend ist.Particularly favorable if at least one of the forming elements is moved concentrically around a fixed pivot point or center point movable around the fiber material, wherein it is particularly advantageous if the fulcrum of the respective forming element is within the fiber material. As a result, the rolling range of the fiber material, i. the transition from web section to the respective belt section, with an angle change always in the same place, which is particularly gentle on materials.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eines der Umformelemente ein Walzpaar, das zwei jeweils gegensinnig zueinander rotierende Walzen hat, zwischen dem das Fasermaterial hindurchführbar ist. Dabei ist es denkbar, dass eine oder beide Walzen eines solchen Walzpaares angetrieben sind, sodass ein solches Walzpaar gleichzeitig auch Bestandteil einer Fördereinrichtung zum Fördern des Fasermaterials ist.In a further advantageous embodiment, at least one of the forming elements is a pair of rolls, which has two respective rollers rotating in opposite directions to one another, between which the fiber material can be passed. It is conceivable that one or both rollers of such a pair of rollers are driven, so that such a pair of rollers is also part of a conveyor for conveying the fiber material at the same time.
Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Verschereinrichtung vorgesehen ist, die zum Verscheren der Fasern des Fasermaterials zur Bildung einer Krümmung in der herzustellenden Faserpreform ausgebildet ist. Eine solche Verschereinrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie sie in der
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
-
1 - perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage; -
2 - Konfiguration der Anlage zur Fertigung von C-Profilen mit schmalem Steg; -
3 - Konfiguration der Anlage für die Fertigung von C-Profilen mit breitem Steg; -
4 - Konfiguration der Anlage zur Fertigung von L-Profilen; -
5 - Konfiguration der Anlage zur Herstellung von Z-Profilen.
-
1 - Perspective view of the system according to the invention; -
2 - Configuration of the plant for the production of C-profiles with narrow web; -
3 - Configuration of the plant for the production of C-sections with wide web; -
4 - Configuration of the plant for the production of L-profiles; -
5 - Configuration of the plant for the production of Z-profiles.
Die Fördereinrichtung
Im Ausführungsbeispiel der
Die Anlage
Die Umformelemente
Durch die konzentrische Bewegung der Umformelemente
Die kreisförmig gebogenen Führungsabschnitte
Im Ausführungsbeispiel der
Hierdurch wird es möglich, ohne konstruktive Änderungen der Gesamtanlage die Winkel zwischen Stegabschnitt und Gurtabschnitt einzustellen, wodurch die Rüstzeit deutlich verkürzt wird und der Bauteildurchsatz erhöht werden kann. Hierdurch wird im Endeffekt die Gesamtanlage profitabler.This makes it possible to adjust without any structural changes in the overall system, the angle between web portion and belt portion, whereby the setup time is significantly reduced and the component throughput can be increased. This will ultimately make the overall system more profitable.
Es ist allerdings auch denkbar, dass die Umformelemente
Ein weiterer Vorteil der automatisierten Ausführung besteht darin, dass der Winkel auch während des Umformprozesses verändert werden kann, sodass sich Faserpreforms mit Profilen herstellen lassen, die einen über die Gesamtlänge hinweg sich verändernden Winkel zwischen Gurtabschnitt und Stegabschnitt aufweisen.Another advantage of the automated design is that the angle can also be changed during the forming process, so that Faserpreforms can be produced with profiles that have an over the entire length changing angle between belt portion and web portion.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die kreisförmig gebogenen Führungsabschnitte
Die herzustellende Faserpreform
Mit Blick auf
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Anlageinvestment
- 2020
- FördereinrichtungConveyor
- 2121
- Walzpaarroller pair
- 22a, 22b22a, 22b
- Walzen der FördereinrichtungRolling the conveyor
- 3030
- Umformeinrichtungreshaping
- 3131
- erstes Umformelementfirst forming element
- 3232
- zweites Umformelementsecond forming element
- 3333
- Führungssystemguidance system
- 3434
- erster kreisförmig gebogener Führungsabschnittfirst circular curved guide section
- 3535
- zweiter kreisförmig gebogener Führungsabschnittsecond circular curved guide section
- 3636
- Führungsrahmenguide frame
- 3737
- SchnellspanneinrichtungQuick clamping device
- 4040
- Faserpreformfiber preform
- 4141
- erster Gurtabschnittfirst strap section
- 4242
- zweiter Gurtabschnittsecond belt section
- 4343
- Stegabschnittweb section
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012101706 A1 [0007, 0010, 0032]DE 102012101706 A1 [0007, 0010, 0032]
- DE 102008032574 A1 [0008]DE 102008032574 A1 [0008]
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