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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Imprägnierung eines Faserrovings mit einer Rovingimprägniervorrichtung.
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Ein Roving bzw. ein Faserroving besteht aus einer Vielzahl von Einzelfasern. Die Einzelfasern bzw. Filamente sind beispielsweise Kohlenstofffaser- oder Glasfaserfilamente. Die Faserrovings werden durch die Rovingimprägniervorrichtung mit einem Material, der sogenannten Matrix, durchtränkt, sodass die einzelnen Fasern des Faserrovings von diesem Matrixmaterial umgeben sind. Nach der Aushärtung des Matrixmaterials bildet der Verbund aus Matrix- und Fasermaterial eine sehr stabile und hochbelastbare Verbindung. Das Matrixmaterial, meist Harze bzw. Kunststoffharze, kann in seinen Eigenschaften gesteuert werden. Die so entstehenden Faserverbundwerkstoffe finden in vielen Bereichen Verwendung. Zu diesen Bereichen zählt unter Anderem die Automobilindustrie, in der Faserverbundwerkstoffe sowohl als tragende Bauteile sowie als Struktur- oder Dekorbauteile eingesetzt werden. Die Verarbeitung von Faserverbundhalbzeugen kann dabei mit unterschiedlichen Techniken und Methoden durchgeführt werden. Neben den formgebenden Verfahren durch beispielsweise die Nasswickeltechnik gehört auch die Imprägnierung der Fasern mit dem Matrixmaterial zu einem der Verarbeitungsschritte.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung der Imprägnierung bekannt.
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Beispielsweise offenbart die
DE 2 101 756 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Kohlenstofffasersträngen mittels Walzen. Die Imprägnierung der einzelnen Seiten der Kohlenstofffaserstränge wird durch die Walzen getrennt voneinander durchgeführt, was eine gleichmäßige Durchtränkung der Kohlenstofffaserstränge meist erschwert und zusätzlichen Kontroll- oder Einstellaufwand erfordert. Eine vollständige Durchtränkung ist, wenn die Walzen beispielsweise unzureichend Matrixmaterial fördern, nicht garantierbar.
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Die
DE 197 57 881 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasermaterial, wie beispielsweise Fasermatten und Faserstränge. Das Fasermaterial wird über einen Zuführkörper geführt, aus dem großflächig die Zufuhr des Imprägniermittels über eine sehr große Anzahl kleiner Öffnungen erfolgt. Da die Führung über den Zuführkörper in einer Geschwindigkeit erfolgen muss, die auf das Eindringen des Imprägniermittels in das Fasermaterial angepasst ist, ist die mögliche Verarbeitungsgeschwindigkeit meist gering. Wird die Führung über den Zuführkörper beschleunigt, ist die vollständige Durchtränkung entweder nicht sichergestellt oder es wird zusätzlicher Einstell- oder Kontrollaufwand benötigt, um die Durchtränkung sicherzustellen. In Bereichen, in denen kein Imprägniermittel abgeführt oder aufgenommen wird, kann es zu einer Aushärtung des Imprägniermittels kommen, was die Vorrichtung unbrauchbar machen kann. Desweiteren kann der Faserroving bei der Führung über nur einen Zuführkörper für die anschließende Verarbeitung nicht ausreichend vorgeformt werden.
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In der
DE 10 2011 103 230 A1 wird ein Pultrusionswerkzeug offenbart, das zur Imprägnierung des verwendeten Materials ein Tauchbad verwendet. Die Faserstränge werden hierbei über mehrere Umlenkwalzen in dem Tauchbad umgelenkt. Bereiche, in denen das Matrixmaterial in dem Tauchbad nicht bewegt wird, können jedoch unter Umständen aushärten, insbesondere bei der Verwendung von hochreaktivem bzw. schnellaushärtendem Matrixmaterial. Bei höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten ist eine vollständige Durchtränkung nicht garantierbar.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lösung zur Imprägnierung eines Faserrovings mit einem Matrixmaterial bereitzustellen, die bei der angestrebten Verarbeitungsgeschwindigkeit die vollständige Durchtränkung des Faserrovings mit einem Matrixmaterial bzw. einem hochreaktiven Matrixmaterial ermöglicht und den Faserroving für die anschließende Weiterverarbeitung vorformt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren zur Imprägnierung eines Faserrovings mit einer Matrix unter Nutzung einer Rovingimprägniervorrichtung vorgeschlagen. Die Rovingimprägniervorrichtung weist hierzu einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Imprägnierkanal auf, der eine erste Öffnung an einem erstes Ende, eine zweite Öffnung an einem zweiten Ende und einen das erste Ende mit dem zweiten Ende verbindenden Hohlraum ausbildet. Der Hohlraum dient zur Aufnahme des in eine Durchlaufrichtung vom ersten Ende zum zweiten Ende durch den Hohlraum verlaufenden Faserrovings. Ferner umfasst die Rovingimprägniervorrichtung eine im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Matrixzuführung zur Zuführung der Matrix in den Hohlraum des Imprägnierkanals durch eine von dem Imprägnierkanal ausgebildete dritte Öffnung des Hohlraums, die zwischen erstem Ende und zweitem Ende gebildet ist. Die Matrix wird durch die Matrixzuführung und durch die dritte Öffnung des Imprägnierkanals dem Hohlraum zugeführt. Der Faserroving durchläuft die Rovingimprägniervorrichtung in Durchlaufrichtung durch die erste Öffnung, den Hohlraum und die zweite Öffnung und wird durch die Rovingimprägniervorrichtung mit einer Durchlaufgeschwindigkeit hindurch bewegt. Eine Menge der Matrix die auf die Durchlaufgeschwindigkeit des Faserroving durch die Rovingimprägniervorrichtung angepasst ist wird in den Hohlraum durch die Matrixzuführung und die dritte Öffnung des Hohlraums zugeführt. Die Matrix füllt dabei den Hohlraum zumindest abschnittsweise vollständig aus, wodurch der Faserroving zumindest abschnittsweise von der Matrix vollständig umgeben ist. Die Innenwände bzw. Oberflächen des Imprägnierkanals, die den Hohlraum ausbilden oder dem Hohlraum zugewandt sind, haben zudem eine besondere Oberflächenbeschaffenheit, die hohe Scherkräfte innerhalb der an den Innenwänden entlang fließenden Matrix erzeugt. Die hohen Scherkräfte können beispielsweise durch eine hohe Oberflächenrauheit oder Hinterschneidungen in der Oberfläche erzeugt werden. Die Matrix dringt durch mehrere Effekte in den Faserroving ein. Neben dem Eindringen durch die Schwerkraft kommt es an den Außenwänden durch die hohen Scherkräfte zu einem zusätzlichen Einmassiereffekt der Matrix in den Faserroving. Da der Faserroving aus einzelnen Filamenten besteht, wird dieser durch das Eindringen der Matrix aufgelockert und bezüglich seines Umfangs vergrößert, sodass ein Umfang des Faserrovings an dem ersten Ende kleiner ist als ein Umfang des Faserrovings an dem zweiten Ende. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Faserrovings wird maßgeblich von der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Faserrovings nach dem Imprägnieren bestimmt. Je höher die Verarbeitungsgeschwindigkeit sein soll, desto schneller muss der Faserroving der Verarbeitungsmaschine zugeführt werden. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Faserrovings durch die Imprägniervorrichtung entspricht der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Faserrovings, wobei die Matrixzuführmenge bzw. -geschwindigkeit und die zu erreichende Eindringmenge bzw. -geschwindigkeit der Matrix in den Faserroving direkt von der Durchlaufgeschwindigkeit des Faserrovings durch die Imprägniervorrichtung abhängt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Matrix ein Harz und/oder ein hochreaktives Harz. Das Harz bzw. das hochreaktive Harz muss zur Verwendung mit dem Faserroving geeignet sein. Durch die Verwendung eines hochreaktiven Harzes, also eines schnell aushärtenden Harzes, ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit höher als bei einem langsam aushärtendem Harz, da der Faserroving nach dem Imprägnierschritt schneller abgelegt werden kann und in dem abgelegten Zustand schneller aushärtet. Anschließende Prozessschritte können aufgrund der kürzeren Aushärtezeiten schneller stattfinden, wodurch die Durchlaufzeit für ein Faserverbundbauteil durch den Gesamtprozess sinkt.
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Ferner ist bei einer vorteilhaften Weiterbildungsform der Faserroving zumindest zum Teil aus einer Vielzahl von Kohlenstofffilamenten gebildet.
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Zudem ist ein Ausführungsbeispiel vorteilhaft, bei dem der Faserroving in Durchlaufrichtung zumindest abschnittsweise über zumindest einen Scheitelpunkt zumindest einer zumindest abschnittsweise wellenförmig ausgebildeten Innenwand des Hohlraums des Imprägnierkanals geführt ist. Die Innenwand des Hohlraums ist von dem Imprägnierkanal zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Imprägnierkanals ausgebildet. Die wellenförmige Innenwand bildet mehrere Abschnitte aus, die durch ihre jeweils konvexe oder konkave Form die Wellenform der Innenwand bestimmen. Durch die Führung des Faserrovings über den zumindest einen Scheitelpunkt entlang der Innenwand wird die Form des Faserroving durch das Anliegen des Faserrovings und der dadurch entstehenden Anpresskraft von seiner runden Form an dem ersten Ende des Imprägnierkanals über den Verlauf des Hohlraums hinweg zu einer ovalen oder flachen Form an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals geweitet. Durch die Anpresskraft und das Ändern der Form dringt die Matrix zudem zusätzlich in das Innere des Faserrovings ein.
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Von Vorteil ist zudem eine Ausgestaltungsvariante, bei der der Imprägnierkanal und/oder der Hohlraum an seinem ersten Ende eine erste Breite aufweist, die geringer ist als eine zweite Breite an seinem zweiten Ende, und die zweite Breite von einer Faserrovingsollbreite an der zweiten Öffnung an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals bestimmt ist. Die Faserrovingsollbreite ist die Breite die der Faserroving nach dem Imprägnieren und dem Weiten in der Rovingimprägniervorrichtung für die anschließende Weiterverarbeitung besitzen soll. Durch die Anpassung der Breite und damit des Volumens des Imprägnierkanals über den Verlauf des Hohlraums hinweg, ist eine geringere Menge der Matrix innerhalb des Imprägnierkanals nötig. Die Scherkräfte zwischen den Innenwänden des Hohlraums und dem Faserroving und die maximal mögliche Breite des Faserrovings kann durch die sich verändernde Breite gezielt eingestellt werden. Zudem ist es weniger wahrscheinlich, dass Bereiche entstehen, in denen das Matrixmaterial nicht bewegt ist und schneller aushärtet.
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Ferner ist eine Ausbildungsvariante von Vorteil, bei der in und/oder an dem Hohlraum an dem ersten Ende des Imprägnierkanals und/oder an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals ein Durchflussregulierungsmittel für die Matrix angeordnet oder ausgebildet ist. Ein solches Durchflussregulierungsmittel ist beispielsweise eine Verjüngung, eine sprunghafte Veränderungen der Breite oder Höhe des Hohlraums, eine Dichtung oder eine Dichtungslippe.
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Durch eine solche Maßnahme wird der Durchfluss der Matrix durch die erste und/oder zweite Öffnung gezielt reguliert. Innerhalb des Hohlraums wird an den Enden, die über ein Durchflussregulierungsmittel verfügen, ein höherer Druck in dem Hohlraum im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Hohlraums bzw. durch Durchflussregulierungsmittel auf beiden Seiten ein höherer Druck in dem Hohlraum im Vergleich zu dem Umgebungsdruck der Umgebung um die Imprägniervorrichtung erzeugt. Durch den höheren Druck wird das Eindringen der Matrix in den Faserroving unterstützt. Durch die Veränderung der Breite an den Durchflussregulierungsmitteln wird die Matrix in den Faserroving hineingedrückt.
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An dem Imprägnierkanal ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Ultraschallsonotrode zur Schwingungsanregung des Imprägnierkanals mit Ultraschallschwingungen angeordnet. Durch die Schwingungen, die von dem Imprägnierkanal auf den Hohlraum, die Matrix und den Faserroving übertragen werden, wird das Eindringen der Matrix in den Faserroving zusätzlich gefördert und das Weiten des Faserrovings durch das Auflockern der einzelnen aneinander anliegenden Filamente von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende begünstigt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist an der Matrixzuführung eine Pumpe angeordnet, wobei die Pumpe die Matrix mit einem vorbestimmten Druck in den Hohlraum pumpt. Die Pumpe baut insbesondere in Kombination mit dem Durchflussregulierungsmittel einen Druck in dem Hohlraum des Imprägnierkanals auf, der höher ist als der Umgebungsdruck. Die Pumpe ersetzt durch das Einpumpen der Matrix in den Hohlraum ständig den Anteil der Matrix, der durch den Faserroving oder die erste und die zweite Öffnung den Imprägnierkanal verlässt.
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Bei einer Ausführungsform ist von Vorteil, dass die Rovingimprägniervorrichtung eine Matrixüberschussauffangwanne umfasst. Die Matrixüberschussauffangwanne ist unterhalb des Imprägnierkanals angeordnet und fängt die aus der ersten Öffnung an dem ersten Ende des Imprägnierkanals und die aus der zweiten Öffnung an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals austretende Matrix auf. Die von der Matrixüberschussauffangwanne aufgefangene Matrix, ist durch eine Pumpe in den Hohlraum des Imprägnierkanals, in eine Matrixaufbereitungseinheit oder in einen geeigneten Entsorgungsbehälter pumpbar.
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Erfindungsgemäß wird hierzu ferner eine Verwendung einer Rovingimprägniervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Imprägnierung eines Faserrovings vorgeschlagen. Die Rovingimprägniervorrichtung weist einen im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Imprägnierkanal auf, der eine erste Öffnung an einem erstes Ende, eine zweite Öffnung an einem zweiten Ende und einen das erste Ende mit dem zweiten Ende verbindenden Hohlraum zur Aufnahme des in eine Durchlaufrichtung vom ersten Ende zu dem zweiten Ende durch den Hohlraum verlaufenden Faserrovings ausbildet. Ferner weist die Rovingimprägniervorrichtung eine im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Matrixzuführung zur Zuführung der Matrix in den Hohlraum des Imprägnierkanals durch eine von dem Imprägnierkanal ausgebildete dritte Öffnung des Hohlraums auf, die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende gebildet ist.
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Durch alle Maßnahmen, die das Eindringen der Matrix in den Faserroving unterstützen, wird die vollständige Durchtränkung des Faserrovings sichergestellt. Durch die Maßnahmen zum Eindringen der Matrix in den Faserroving wird die Matrix in den Faserroving einmassiert, wodurch die Matrix schneller in den Roving eindringt.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Rovingimprägniervorrichtung mit geschnittenem Imprägnierkanal, Matrixzuführung und Matrixauffangwanne und sich verändernder Hohlraumbreite;
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2 eine schematische Darstellung einer Rovingimprägniervorrichtung mit geschnittenem Imprägnierkanal, Matrixzuführung und Matrixauffangwanne und einer Verjüngung an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals;
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3 eine schematische Darstellung einer Rovingimprägniervorrichtung mit geschnittenem Imprägnierkanal, Matrixzuführung und Matrixauffangwanne und einer Dichtung an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals;
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4 eine schematische Darstellung einer Rovingimprägniervorrichtung mit geschnittenem Imprägnierkanal, Matrixzuführung und Matrixauffangwanne und einer Dichtung an dem ersten und an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals;
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5 eine schematische Darstellung einer Rovingimprägniervorrichtung mit geschnittenem Imprägnierkanal, Matrixzuführung und Matrixauffangwanne, einer Dichtung an dem zweiten Ende des Imprägnierkanals und mit wellenförmig ausgebildeten Innenwänden des Imprägnierkanals.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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1 zeigt eine Rovingimprägniervorrichtung 1, die einen geschnittenen Imprägnierkanal 10, eine geschnittene Matrixzuführung 20, eine Ultraschallsonotrode 30 und eine geschnittene Matrixüberschussauffangwanne 40 umfasst.
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Der Imprägnierkanal 10 wird von dem Faserroving 2 in Durchlaufrichtung X durchlaufen, wobei der Faserroving 2 durch eine erste Öffnung an einem ersten Ende 11 in den Hohlraum 13 zu einer zweiten Öffnung an einem zweiten Ende 12 geführt ist. Das hochreaktive Harz als Matrix 3 wird von der Pumpe 21 durch die Matrixzuführung 20 und durch die dritte Öffnung 14 in den Hohlraum 13 gepumpt. Die Matrix 3 tritt durch die erste Öffnung an dem ersten Ende 11 und durch die zweiten Öffnung an dem zweiten Ende 12 aus dem Hohlraum 13 bzw. aus dem Imprägnierkanal 10 aus und fließt schwerkraftbedingt in die Matrixüberschussauffangwanne 40.
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Durch die Scherkräfte zwischen den dem Hohlraum 13 zugewandten Oberflächen des Imprägnierkanals 10 und dem Faserroving bzw. durch die scherkraftbedingten Turbulenzen an den Oberflächen wird die Matrix in den Faserroving 2 einmassiert und die Anordnung der einzelnen Filamente des Faserrovings 2 aufgelockert, sodass sich der Querschnitt des Faserrovings 2 von dem ersten Ende 11 zu dem zweiten Ende 12 vergrößert. Durch die Schwingungen, die von der Ultraschallsonotrode 30 auf den Imprägnierkanal 10, von dem Imprägnierkanal 10 auf die an den Hohlraum 13 grenzenden Oberflächen und von den Oberflächen auf die sich in dem Hohlraum 13 befindliche Matrix 3 übertragen werden, wird der Faserroving 2 durch die Schwingung der Matrix 3 aufgelockert und im Verlauf der Strecke von dem ersten Ende 11 zu dem zweiten Ende 12 in seinem Durschnitt vergrößert und die Matrix 3 in den Faserroving 2, also zwischen die einzelnen Filamente des Faserrovings 2 gefördert.
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Der Hohlraum 13 weitet sich in Durchlaufrichtung X, dem Durchmesser des Faserrovings 2 folgend, von der ersten Öffnung an dem ersten Ende 11 zu der zweiten Öffnung an dem zweiten Ende 12 auf, sodass die Außenflächen des Faserrovings 2 in Umfangsrichtung einen gleichbleibenden Abstand zu den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 besitzen und der Faserroving 2 in einem Bereich mit durch die Scherung an den Innenflächen des Imprägnierkanals 10 gleichbleibenden Turbulenzen liegt.
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2 zeigt eine Rovingimprägniervorrichtung 1 mit Komponenten äquivalent zu den Komponenten der Rovingimprägniervorrichtung 1 aus 1. Jedoch bildet der Imprägnierkanal 10 an seinem zweiten Ende 12 ein Durchflussregulierungsmittel 15 in Form einer sich linear verengenden Verjüngung aus, die sich von dem Durchmesser des Hohlraums 13 auf einen Verjüngungsdurchmesser verjüngt, wobei der Verjüngungsdurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser entspricht den der Faserroving 2 bei dem Verlassen des Imprägnierkanals 10 aus der zweiten Öffnung aufweist. Die Verjüngung besitzt dabei ausgangsseitig eine ovale bzw. flache Form, die die Faserrovingsollbreite aufweist. Der Hohlraum 13 besitzt von der ersten Öffnung an dem ersten Ende 11 ausgehend bis zu dem Beginn der Verjüngung einen gleichbleibenden Durchmesser, wodurch die einzelnen Filamente des Faserrovings 2 durch das Aufweiten des Faserrovings 2 über die Distanz in dem Hohlraum 13 vom ersten Ende 11 zu dem zweiten Ende 12 den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 angenähert werden. Durch das Annähern des Faserrovings 2 bzw. der einzelnen Filamente dringen diese in Bereiche der Matrix ein, in denen aufgrund der Scherkräfte zu den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 stärkere Turbulenzen herrschen. Durch die Scherkräfte bzw. die Turbulenzen kann die Matrix tiefer in den Faserroving 2 einmassiert bzw. eingebracht werden. Das Durchflussregulierungsmittel 15 erzeugt an dem zweiten Ende 12 einen höheren Druck als der Druck, der an dem ersten Ende 11 herrscht, da die Matrix 3 von dem Durchflussregulierungsmittel 15 zum Teil an dem Verlassen des Imprägnierkanals gehindert wird. Durch den höheren Druck wird die Matrix 3 tiefer in den Faserroving 2 eingebracht. Durch die lineare Verjüngung und der Bewegung entlang der Durchlaufrichtung X des Faserrovings 2 wird die Matrix 3 von dem Faserroving 2 mitgerissen und durch die Verjüngung in den Faserroving 2 hineingedrückt. Der Durchfluss durch das Durchflussregulierungsmittel 15 ist dabei so ausgebildet, dass die Matrix 3 kontrolliert aus dem Imprägnierkanal 10 gefördert wird und stehende Bereiche, also Bereiche in denen die Matrix 3 nicht bewegt wird, vermieden werden, um hochreaktives Harz am Aushärten zu hindern.
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Die Komponenten in 2 die bereits in 1 näher erläutert wurden, erfüllen in 2 dieselben Aufgaben und haben dieselben Effekte wie in 1 beschrieben.
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3 zeigt eine Rovingimprägniervorrichtung 1 mit Komponenten äquivalent zu den Komponenten der Rovingimprägniervorrichtung 1 aus 1. Jedoch ist in den Imprägnierkanal 10 an seinem zweiten Ende 12 ein Durchflussregulierungsmittel 15 in Form einer Dichtung angeordnet, die an dem zweiten Ende 12 um den Außenumfang des Faserrovings 2 den Durchfluss der Matrix 3 reduziert, sodass in der Matrix 3 an dem zweiten Ende 12 ein höherer Druck herrscht als in der Matrix 3 an dem ersten Ende des Imprägnierkanals 10. Durch den höheren Druck in der Matrix 3 dringt diese tiefer in den Faserroving 2 ein. Der Durchfluss durch das Durchflussregulierungsmittel 15 ist dabei so ausgebildet, dass die Matrix 3 kontrolliert aus dem Imprägnierkanal 10 gefördert wird und stehende Bereiche, also Bereiche in denen die Matrix 3 nicht bewegt wird, vermieden werden, um hochreaktives Harz am Aushärten zu hindern. Der Hohlraum 13 besitzt von der ersten Öffnung an dem ersten Ende 11 ausgehend bis zu der Dichtungsaufnahme zur Aufnahme der Dichtung einen gleichbleibenden Durchmesser, wodurch die einzelnen Filamente des Faserrovings 2 durch das Aufweiten des Faserrovings 2 durch das Aufweiten des Faserrovings 2 über die Distanz in dem Hohlraum 13 vom ersten Ende 11 zu dem zweiten Ende 12 den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 angenähert werden. Durch das Annähern des Faserrovings 2 bzw. der einzelnen Filamente an die Innenwände des Hohlraums 13 dringen die Filamente in Bereiche der Matrix ein, in denen aufgrund der Scherkräfte zu den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 höhere Turbulenzen herrschen. Durch die Scherkräfte und die Turbulenzen kann die Matrix tiefer in den Faserroving 2 einmassiert bzw. eingebracht werden. Durch den höheren Druck wird die Matrix 3 tiefer in den Faserroving 2 eingebracht. Durch die Dichtung und der Bewegung entlang der Durchlaufrichtung X des Faserrovings 2 wird die Matrix 3 von dem Faserroving 2 mitgerissen und durch die Dichtung in den Faserroving 2 hineingedrückt.
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Die Komponenten in 3 die bereits in 1 näher erläutert wurden, erfüllen in 3 dieselben Aufgaben und haben dieselben Effekte wie in 1 beschrieben.
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4 zeigt eine Rovingimprägniervorrichtung 1 mit Komponenten äquivalent zu den Komponenten der Rovingimprägniervorrichtung 1 aus 3. Die Komponenten besitzen in der 4 dieselben Effekte auf die Rovingimprägniervorrichtung 1 und den Faserroving 2 wie sie bei 3 erläutert wurden. Jedoch ist in den Imprägnierkanal 10 an seinem ersten Ende 11 ein Durchflussregulierungsmittel 15 in Form einer Dichtung angeordnet, die an dem ersten Ende 11 um den Außenumfang des Faserrovings 2 den Durchfluss der Matrix 3 reduziert, sodass in der Matrix 3 in dem Hohlraum 13 ein höher Druck herrscht als in der Umgebung um die Rovingimprägniervorrichtung 1. Durch den höheren Druck in der Matrix 3 dringt diese tiefer in den Faserroving 2 ein. Der Durchfluss durch die Durchflussregulierungsmittel 15 ist dabei so ausgebildet, dass die Matrix 3 kontrolliert aus dem Imprägnierkanal 10 gefördert wird und stehende Bereiche, also Bereiche in denen die Matrix 3 nicht bewegt wird, vermieden werden, um hochreaktives Harz am Aushärten zu hindern. Der Hohlraum 13 besitzt von der Dichtungsaufnahme an dem ersten Ende 11 ausgehend bis zu der Dichtungsaufnahme an dem zweiten Ende einen gleichbleibenden Durchmesser, wodurch die einzelnen Filamente des Faserrovings 2 durch das Aufweiten des Faserrovings 2 den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 angenähert werden. Durch das Annähern des Faserrovings 2 bzw. der einzelnen Filamente dringen diese in Bereiche der Matrix ein, in denen aufgrund der Scherkräfte an den Innenwänden des Imprägnierkanals 10 höhere Turbulenzen herrschen. Durch die Scherkräfte bzw. die Turbulenzen kann die Matrix tiefer in den Faserroving 2 einmassiert bzw. eingebracht werden. Durch den höheren Druck wird die Matrix 3 tiefer und schneller in den Faserroving 2 eingebracht. Durch die Dichtung und der Bewegung entlang der Durchlaufrichtung X des Faserrovings 2 wird die Matrix 3 von dem Faserroving 2 mitgerissen und durch die Dichtung an dem zweiten Ende 12 in den Faserroving 2 hineingedrückt.
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5 zeigt eine Rovingimprägniervorrichtung 1 mit Komponenten äquivalent zu den Komponenten der Rovingimprägniervorrichtung 1 aus 3. Die Komponenten haben Effekte auf die Rovingimprägniervorrichtung 1 und den Faserroving 2, die bei 3 beschrieben wurden. Jedoch sind die Innenwände des Hohlraum 13 wellenförmig ausgebildet, sodass der Faserroving 2 abwechselnd über einen Scheitelpunkt eines von einer Seite in den Hohlraum hineinragenden Vorsprungs und über einen Scheitelpunkt eines von einer anderen Seite in den Hohlraum hineinragenden Vorsprungs geführt ist. Durch das Führen des Faserrovings 2 über einen Scheitelpunkt wird der Faserroving 2 an den Scheitelpunkt angepresst und geweitet, sodass sich dieser näher an die Innenwand an dem Scheitelpunkt anschmiegt und flacher bzw. ovaler wird, bis er an dem zweiten Ende 12 Sollbreite aufweist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise ist die Ultraschallsonotrode durch eine geeignete Rüttelvorrichtung ersetzbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2101756 [0004]
- DE 19757881 A1 [0005]
- DE 102011103230 A1 [0006]
