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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es ist bereits ein Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils aus zumindest einem Faserhalbzeug mit zumindest einer Werkzeughälfte, die zu einem Umformungsvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs vorgesehen ist, und dazu von wenigstens zwei zueinander beweglichen Stempeln ausgebildet ist, vorgeschlagen worden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Formwerkzeug mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer schnellen und präzisen Herstellung eines Preform-Bauteils bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Formwerkzeug, insbesondere zur Herstellung eines Preform-Bauteils aus zumindest einem Faserhalbzeug mit zumindest einer Werkzeughälfte, die zu einem Umformungsvorgang des zumindest einen Faserhalbzeugs vorgesehen ist, und dazu von wenigstens zwei zueinander beweglichen Stempeln ausgebildet ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Stempel dazu vorgesehen ist, elektromotorisch angetrieben zu werden. Unter einem „Formwerkzeug“ soll dabei insbesondere ein Werkzeug aus zumindest einer oberen Werkzeughälfte und einer unteren Werkzeughälfte verstanden werden, wobei die obere Werkzeughälfte relativ zu der unteren Werkzeughälfte entlang einer Bearbeitungsbahn verfahren werden kann. Dabei ist die obere Werkzeughälfte vorzugswese über eine Hubeinheit beweglich gelagert, wobei die Hubeinheit vorzugsweise über einen Elektromotor und ein Getriebe oder hydraulisch betrieben wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Hubeinheit einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Antrieb aufweist. Unter einem „Preform-Bauteil“ soll insbesondere ein vorgeformtes Bauteil, insbesondere ein vorgeformtes Halbzeug verstanden werden, das aus wenigstens einem Faserhalbzeug und optional einem mit dem Faserhalbzeug verbundenen Versteifungselement gebildet ist. Das Preform-Bauteil ist vorzugsweise als ein Zwischenprodukt aus Verstärkungsfasern bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils beispielsweise mittels LCM-Technologien (Liquid Composite Moulding) ausgebildet. Insbesondere ist in das Preform-Bauteil und insbesondere in das wenigstens eine Faserhalbzeug noch kein Harz- und/oder Härter zur endgültigen Ausformung und Aushärtung des Preform-Bauteils injiziert. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Preform-Bauteil als ein Prepreg ausgebildet ist und insbesondere aus einer mit einem Harz - Härtergemisch infiltrierten aber noch nicht ausgehärteten Fasermatte ausgebildet ist. Das Preform-Bauteil wird vorzugsweise in wenigstens einem weiteren Prozessschritt in ein fertiges Bauteil umgewandelt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Preform-Bauteil in diesem zumindest einen weiteren Prozessschritt weiter umgeformt und/oder zugeschnitten und/oder ausgehärtet wird. Unter einem „Faserhalbzeug“ soll insbesondere ein Halbzeug aus Verstärkungsfasern verstanden werden, wobei diese unidirektional, biaxial, triaxial oder quadraxial in unterschiedlichsten Orientierungsrichtungen in Form von Gelegen, Geweben oder vergleichbaren Textialarchitekturen angeordnet sind. Die Fasern können vorzugsweise aus einem dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materialen bestehen, wobei insbesondere Glasfasern, Kohlenstofffasern oder andere Natur- oder Kunstfasern verwendet werden können. Unter einem „Stempel“ soll dabei insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest eine Formkontur aufweist und dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil einer Fasermatte bei einem Preforming-Verfahren zu drapieren. Ein Stempel ist dabei beweglich zu einer Werkzeughälfte gelagert an der er befestigt ist. Dabei ist der Stempel vorzugsweise linear verschiebbar. Mehrere Stempel bilden dabei vorzugsweise eine gesamte Form einer Werkzeughälfte aus. Dabei ist es auch denkbar, dass wenigstens ein Stempel starr mit einer Grundplatte der Werkzeughälfte verbunden ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter „elektromotorisch angetrieben“ soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Kraft zur Bewegung des Stempels entlang einer Bewegungsachse von wenigstens einem Elektromotor erzeugt wird, der mittels einer elektrischen Energie angetrieben wird. Dadurch kann wenigstens einer der Stempel des Formwerkzeugs besonders vorteilhaft angesteuert werden und ein Zeitpunkt sowie eine Kraft mit der der Stempel verfahren wird besonders präzise eingestellt werden. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Preforming-Vorgang optimiert werden, indem Stempel in einem Werkzeug vorteilhaft präzise gesteuert werden können und ein Drapiervorgang besonders vorteilhaft erfolgen kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Formwerkzeug wenigstens einen in die Werkzeughälfte integrierten Elektromotor aufweist, der den wenigstens einen Stempel antreibt. Unter einem „integrierten Elektromotor“ soll dabei insbesondere verstanden werden, dass der Elektromotor, der den Stempel antreibt direkt an der Werkzeughälfte befestigt ist. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass der Elektromotor über eine Schraubverbindung fest und verliersicher direkt an der entsprechenden Werkzeughälfte angebracht ist. Dadurch kann der Stempel besonders einfach elektromotorisch angetrieben werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Formwerkzeug einen Zahnstangenantrieb aufweist, der den wenigstens einen beweglichen Stempel antreibt. Unter einem „Zahnstangenantrieb“ soll dabei insbesondere ein Antrieb verstanden werden, der wenigstens eine Zahnstange und ein in die Zahnstange eingreifendes, von dem Elektromotor angetriebenes Zahnrad aufweist. Dadurch kann der elektromotorische Antrieb besonders einfach ausgebildet werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Stempel dazu vorgesehen ist ein Faserhalbzeug zu drapieren. Unter „drapieren“ soll dabei insbesondere in eine durch die Werkzeughälften vorbestimmte Form bringen verstanden werden. Dabei wird bei dem Drapieren, also Umformen eines Faserhalbzeugs, wie insbesondere einer Fasermatte, das Faserhalbzeug durch eine Bewegung von Fasern, die das Faserhalbzeug bilden, zueinander umgeformt. Dadurch kann ein Drapiervorgang des Faserhalbzeugs besonders vorteilhaft erfolgen.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Werkzeughälfte als eine obere Werkzeughälfte ausgebildet ist. Dadurch kann ein Drapiervorgang mit dem Formwerkzeug besonders vorteilhaft durchgeführt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Formwerkzeug wenigstens einen weiteren elektromotorisch angetriebenen Stempel und eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die wenigstens zwei Stempel elektronisch synchronisiert zu steuern. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem elektronischen Steuergerät verstanden werden. Unter einem elektronischen „Steuergerät“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Je nach weiterer Ausgestaltung kann die Steuer- und/oder Regeleinheit zudem auch hydraulische und/oder pneumatische Komponenten, wie insbesondere Ventile, aufweisen. Dadurch kann das Formwerkzeug besonders vorteilhaft gesteuert werden.
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Das erfindungsgemäße Formwerkzeug soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Formwerkzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Produktionsvorrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung einer oberen Werkzeughälfte eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs mit mehreren Stempeln und
- 3 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit und einer Lagereinheit eines Stempels.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Produktionsvorrichtung. Die Produktionsvorrichtung ist als eine Faserverbund-Produktionsvorrichtung ausgebildet. Die Produktionsvorrichtung ist für ein Preforming-Verfahren für Faserverbundbauteile vorgesehen. Die Produktionsvorrichtung weist ein Produktionsmodul 10 auf. Das Produktionsmodul 10 ist als ein Preforming-Produktionsmodul ausgebildet. Das Produktionsmodul 10 ist dazu vorgesehen, aus wenigstens einem oder mehreren Faserhalbzeugen ein Preform-Bauteil herzustellen. Das Preform-Bauteil ist dabei als ein unfertiges Halbzeug des zu fertigenden Faserverbundbauteils ausgebildet. Dazu formt das Produktionsmodul 10 Faserhalbzeuge und evtl. auch Einleger aus einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Material in eine entsprechende Form zu einem vorgeformten Halbzeug zusammen, das in einem weiteren Produktionsschritt weiterverarbeitet werden kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Preform-Bauteil schon im Wesentlichen eine endgültige Form eines fertigen Faserverbundbauteils aufweist. Das erste Produktionsmodul 10 weist einen Grundrahmen 20 auf. Der Grundrahmen 20 ist dabei aus mehreren miteinander verbundenen Trägerelementen ausgebildet. Der Grundrahmen 20 ist dazu vorgesehen, dass an ihm verschiedene Elemente und Module des Produktionsmoduls 10 befestigt sind. Der Grundrahmen 20 ist quaderförmig ausgebildet. An dem Grundrahmen 20 sind nicht näher dargestellte Verkleidungselemente angebracht, um das Produktionsmodul 10 nach außen hin abzugrenzen.
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Das Produktionsmodul 10 weist eine Hubeinheit 12 auf. Die Hubeinheit 12 ist innerhalb des Grundrahmens 20 angeordnet. Die Hubeinheit 12 ist dabei an dem Grundrahmen 20 angebracht. Die Hubeinheit 12 ist als eine Presseinheit ausgebildet. Die als Presseinheit ausgebildete Hubeinheit 12 ist dazu vorgesehen, über eine Hub- und Pressbewegung eine Umformung der Faserhalbzeuge zu einem Preform-Bauteil zu erzeugen. Die Hubeinheit 12 weist ein Unterteil 14 und ein Oberteil 16 auf. Das Unterteil 14 und das Oberteil 16 sind entlang einer Bearbeitungsrichtung verfahrbar zueinander gelagert.
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Während einer Bearbeitungsbewegung ist das Unterteil 14 ortsfest in der Hubeinheit 12 angeordnet. Das Oberteil 16 ist entlang der Bearbeitungsrichtung zu dem Unterteil 14 beweglich gelagert. Das Oberteil 16 ist dabei entlang der Bearbeitungsrichtung von dem Unterteil 14 weg und wieder hin bewegbar. Die Hubeinheit 12 weist eine nicht näher beschriebene und dargestellte Antriebseinheit auf, die das Oberteil 16 entlang der Bearbeitungsrichtung zu dem Unterteil 14 bewegt. Die Antriebseinheit ist als ein Spindelantrieb ausgebildet. Der Spindelantrieb weist einen Elektromotor, eine Spindel die von dem Elektromotor angetrieben ist, und eine auf der Spindel laufende Gewindemutter auf. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass eine Bewegung des Oberteils 16 zu dem Unterteil 14 über eine anders ausgebildete Einheit, wie beispielsweise eine hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Motoreinheit ausgebildet ist. Grundsätzlich ist ebenso denkbar, dass das Unterteil 14 beweglich zu einem feststehenden Oberteil 16 gelagert ist, oder dass sowohl das Unterteil 14, als auch das Oberteil 16 bei einer Bearbeitungsbewegung entlang der Bearbeitungsrichtung beweglich sind.
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In den 2 und 3 ist ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 18 dargestellt. Das Formwerkzeug 18 ist dazu vorgesehen, in die Hubeinheit 12 des Produktionsmoduls 10 montiert zu werden. Das Formwerkzeug 18 weist eine untere Werkzeughälfte 22 und eine obere Werkzeughälfte 24 auf. Das Formwerkzeug 18 ist mit seinen beiden Werkzeughälften 22, 24 für einen Umformvorgang wenigstens eines Faserhalbzeugs zu einem Preform-Bauteil vorgesehen. Dabei ist es denkbar, dass das Faserhalbzeug aus einer Fasermatte oder aus mehreren Lagen Fasermatten gebildet ist. Die untere Werkzeughälfte 22 ist fest mit dem Unterteil 14 der Hubeinheit 12 verbunden. Die untere Werkzeughälfte 22 bildet eine Matrize aus. Die untere Werkzeughälfte 22 weist eine Auflagefläche auf, die einer Form des zu fertigenden Preform-Bauteils entspricht.
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Die obere Werkzeughälfte 24 ist fest an dem Oberteil 16 angebracht. Die obere Werkzeughälfte 24 weist eine Grundplatte 26 auf. Mit der Grundplatte 26 ist die obere Werkzeughälfte fest an dem Oberteil 16 der Hubeinheit angebracht. Die obere Werkzeughälfte 24 ist von mehreren, zueinander beweglichen Stempeln 28, 30, 32, 34, 36 ausgebildet. Ein erster Stempel 28 ist dabei starr mit der Grundplatte 26 verbunden. Der erste Stempel 28 ist dabei nicht beweglich zu der Grundplatte 26. Der Stempel 28 bildet einen Mittelbereich der oberen Werkzeughälfte 24 aus. Der zweite Stempel 30 bildet einen ersten Seitenbereich der oberen Werkzeughälfte 24 aus. Der dritte Stempel 32 bildet einen zweiten Seitenbereich der oberen Werkzeughälfte 24 aus. Der vierte Stempel 34 bildet einen dritten Seitenbereich der oberen Werkzeughälfte 24 aus. Der fünfte Stempel 36 bildet einen vierten Seitenbereich der oberen Werkzeughälfte 24 aus. Die fünf Stempel 28, 30, 32, 34, 36 bilden zusammen eine Gegenform zu der unteren Werkzeughälfte 22 aus. Dabei sind die Stempel 28, 30, 32, 34, 36 die die obere Werkzeughälfte 24 ausbilden hier nur beispielhaft und können entsprechend dem zu fertigenden Preform-Bauteil anders ausgebildet sein. Je nachdem wie ein zu fertigendes Preform-Bauteil ausgebildet ist kann sich eine Anzahl, Ausrichtung und Form der Stempel unterscheiden.
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Die vier Stempel 30, 32, 34, 36 die je einen Seitenbereich der Werkzeughälfte 24 ausbilden, sind dazu vorgesehen, elektromotorisch angetrieben zu werden. Die vier Stempel 30, 32, 34, 36 sind dazu vorgesehen, jeweils entlang einer Betätigungsbahn verfahren zu werden. Die Stempel 30, 32, 34, 36 sind dazu vorgesehen, elektromotorisch angetrieben zu werden. Die Stempel 30, 32, 34, 36 sind jeweils separat und unabhängig voneinander antreibbar. Die Stempel 30, 32, 34, 36 sind jeweils zueinander und zu der Grundplatte 26 der oberen Werkzeughälfte verschiebbar. Die Stempel 30, 32, 34, 36 sind dabei jeweils gleich an der Grundplatte 26 der oberen Werkzeughälfte 24 angebunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird im Folgenden lediglich die Anbindung, also die Lagerung und der Antrieb des Stempels 30 näher beschrieben, wobei diese Beschreibung auch zur Erläuterung der anderen Stempel 32, 34, 36 herangezogen werden kann.
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Der Stempel 30 ist dazu vorgesehen elektromotorisch angetrieben zu werden. Der Stempel 30 ist entlang einer Bewegungsachse linear verschiebbar gelagert. Die Bewegungsachse entlang welcher der Stempel 30 verschiebbar ist, ist orthogonal zu der Grundplatte 26 ausgerichtet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass ein Stempel entlang einer, zu einer orthogonal auf der Grundplatte 26 ausgerichteten Achse geneigten Bewegungsachse, die beispielsweise um 15 Grad oder 30 Grad gedreht ist, verschiebbar ist. Die gezeigte Ausrichtung der Bewegungsachse ist hier nur beispielhaft zu verstehen. Die obere Werkzeughälfte 24 umfasst ein Linearlager 38 über das der Stempel 30 zu der Grundplatte 26 beweglich gelagert ist. Das Linearlager 38 umfasst ein Befestigungselement 40, über das das Linearlager mit der Grundplatte verbindbar ist. Das Befestigungselement 40 ist als eine L-Förmige Winkelplatte ausgebildet. An einer Befestigungsseite weist das Befestigungselement 40 ein Lochmuster auf, über das das Befestigungselement 40 über mehrere Schraubenverbindungen fest und verliersicher mit der Grundplatte 26 verschraubt werden kann. Das Linearlager 38 umfasst vier fest mit dem Befestigungselement verbundene Lagerböcke 42, 44, 46, 48. Die Lagerböcke 42, 44, 46, 48 weisen jeweils eine Lageraufnahme auf. Zwei Lagerböcke 42, 44, 46, 48 sind dabei jeweils mit ihren Lageraufnahmen fluchtend parallel zu der Bewegungsachse ausgerichtet. Das Linearlager weist zwei Führungsstangen 50, 52 auf, die jeweils in zwei Lagerböcken 42, 44, 46, 48 geführt sind. Die Führungsstangen 50, 52 sind axial verschiebbar in den Lageraufnahmen der Lagerböcke 42, 44, 46, 48 gelagert. Das Linearlager 38 umfasst eine Anbindungsplatte 54, die fest an einem ersten Ende der Führungsstangen 50, 52 angebracht ist. Der Stempel 30 ist über die Anbindungsplatte 54 mit dem Linearlager 38 verbunden.
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Der Stempel 30 weist eine Antriebseinheit 56 auf. Über die Antriebseinheit 56 ist der Stempel 30 mittels des Linearlagers 38 entlang der Bewegungsachse verschiebbar. Die Antriebseinheit 56 umfasst einen Elektromotor 58. Der Elektromotor 58 ist dabei in die obere Werkzeughälfte 24 integriert und treibt den Stempel 30 an. Der Elektromotor 58 ist an dem Befestigungselement 40 des Linearlagers 38 fest angebracht. Die Antriebseinheit 56 umfasst einen Zahnstangentrieb 60, der den beweglichen Stempel 30 antreibt. Der Zahnstangentrieb 60 weist eine Zahnstange 62 auf, die fest mit der Anbindungsplatte 54 und den Führungsstangen 50, 52 verbunden ist. Die Antriebseinheit 56 umfasst ein Zahnrad 64, das formschlüssig in die Zahnstange 62 eingreift. Das Zahnrad 64 ist drehfest mit einer Abtriebswelle des Elektromotors 58 verbunden. Durch den Elektromotor 58 ist das Zahnrad 64 rotatorisch antreibbar. Durch die Kopplung des Zahnrads 64 mit der Zahnstange 62 kann die Zahnstange 62 und damit der damit verbundene Stempel 30 mittels des Elektromotors 58 entlang der Bewegungsachse axial bewegt werden. Je nach Drehrichtung des Elektromotors 58 wird der Stempel 30 in eine entgegengesetzte Richtung entlang der Bewegungsachse verfahren. Dadurch wird der Stempel 30 bei einer Rotation der Abtriebswelle des Elektromotors in eine erste Drehrichtung ausgefahren, bewegt sich also von der Grundplatte 26 weg. Bei einer Rotation der Abtriebswelle des Elektromotors 58 in eine zweite Drehrichtung wird der Stempel 30 eingefahren, bewegt sich also in Richtung der Grundplatte 26. Die weiteren Stempel 32, 34, 36 weisen ebenfalls ein Linearlager entsprechende dem Linearlager 38 des Stempels 30 und jeweils eine Antriebseinheit entsprechend der Antriebseinheit 56 des Stempels 30 auf. Die Stempel 30, 32, 34, 36 sind unabhängig voneinander über die entsprechende Antriebseinheit 56 ein- oder ausfahrbar.
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Das Produktionsmodul 10 weist eine Steuer- und Regeleinheit 66 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 66 ist dazu vorgesehen, einen Preforming-Vorgang zu steuern. Die Steuer- und Regeleinheit 66 ist zur Steuerung des Produktionsmoduls vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit ist elektronisch mit den Antriebseinheiten 56 der Stempel und der Antriebseinheit der Hubeinheit 12 verbunden. Dadurch sind die Hubeinheit sowie die Stempel 30, 32, 34, 36 der oberen Werkzeughälfte 24 von der Steuer- und Regeleinheit ansteuerbar. Die Steuer- und Regeleinheit steuert die Stempel 30, 32, 34, 36 elektronisch synchronisiert. Durch die Steuerung mittels der Steuer- und Regeleinheit 66 lassen sich die Stempel 30, 32, 34, 36 zeitlich exakt aufeinander abgestimmt ansteuern und bewegen.
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Bei einem Preforming-Vorgang werden wenigstens ein Faserhalbzeug aus einer oder mehreren Fasermatten auf die untere Werkzeughälfte 22 gelegt. Dabei ist es denkbar, dass das wenigstens eine Faserhalbzeug zur Einbringung lokaler Zugkräfte teilweise außen gehalten und gespannt wird. Dadurch kann einer Faltenbildung beim Umformen vorteilhaft vermieden werden. Die obere Werkzeughälfte 24 wird mittels der Antriebseinheit der Hubeinheit 12 nach unten in Richtung der unteren Werkzeughälfte verfahren. Die verfahrbaren Stempel 30, 32, 34, 36 sind dabei in ihrer eingefahrenen Stellung. Der starr angeordnete Stempel 28 trifft zuerst auf das Faserhalbzeug und die untere Werkzeughälfte 22. Dadurch wird das Faserhalbzeug zunächst in dem Bereich des ersten, mittleren Stempels 28 umgeformt. Das Faserhalbzeug kann aus den Bereichen der anderen Stempel 30, 32, 34, 36, die noch nicht aufliegen, nachfließen. Dadurch wird ein Reißen des Faserhalbzeugs bei dem Umformen verhindert, da das Fasermaterial aus den umliegenden Bereichen nachrutschen kann. Nachdem der Mittlere Stempel 28 maximal nach unten gefahren ist, werden die weiteren Stempel 30, 32, 34, 36 über ihren Elektromotor 58 angetrieben und ebenfalls in Richtung der unteren Werkzeughälfte 22 verfahren. Dadurch formen die jeweiligen Stempel 30, 32, 34, 36 das wenigstens eine Faserhalbzeug in dem jeweiligen Bereich weiter um. Dabei ist es denkbar, dass die Stempel 30, 32, 34, 36 zeitgleich oder jeweils nacheinander ausgefahren werden. Durch den elektromotorischen Antrieb der Stempel 30, 32, 34, 36 kann mittels der Steuer- und Regeleinheit jeder Stempel 30, 32, 34, 36 einzeln zu einem definierten Zeitpunkt und mit einer exakt einstallbaren Geschwindigkeit und Kraft ausgefahren werden um ein optimalen Drapiervorgang für das wenigstens eine Faserhalbzeug zu erreichen. Je nach Form und Komplexität eines zu fertigenden Preform-Bauteils können die unterschiedlichen Stempel mittels der Steuer- und Regeleinheit 22 unterschiedlich angesteuert werden. Die unterschiedlichen elektromotorisch angetriebenen Stempel 30, 32, 34 36 können mittels der Steuer- und Regeleinheit 22 so gesteuert werden, dass ein Starpunkt einer Bewegung, ein Endzeitpunkt einer Bewegung, eine Geschwindigkeit einer Bewegung und/oder eine Kraft mit der die Bewegung ausgeführt wird frei zueinander gewählt werden können. Insbesondere während einer Inbetriebnahme des Formwerkzeugs können hier die Zeitpunkte und/oder Geschwindigkeiten mit denen die Stempel 30, 32, 34, 36 betätigt werden besonders einfach eingestellt und feinjustiert werden. Dadurch kann immer ein optimales Preforming-Ergebnis erreicht werden. Insbesondere kann auch auf unterschiedliche Qualitäten der Faserhalbzeuge schnell und einfach reagiert werden. Vorteilhaft können bei der Justierung des Formwerkzeugs 18 in der Hubeinheit 12, das Unterteil 14, das Unterteil 16, sowie die Stempel 30, 32, 34, 36 sehr langsam und/oder auch rückwärts verfahren werden, sodass ein Werker mögliche Problemstellen bei dem Drapieren des Faserhalbzeugs vorteilhaft einfach erkennen kann. Vorteilhaft kann ebenfalls eine Reproduzierbarkeit in der Prozessführung korrelierend zur Qualität eines Umformergebnisses im Vergleich zu pneumatisch angetriebenen Stempeln mittels der elektrisch angetriebenen Stempel 30, 32, 34, 36 erhöht werden.
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Grundsätzlich ist die hier gezeigte Form des Formwerkzeugs, insbesondere die Ausgestaltung der unteren Werkzeughälfte 22 und der Stempel 28, 30, 32, 34, 36 die die obere Werkzeughälfte 24 ausbilden abhängig von einer Form des zu fertigenden Preform-Bauteils. Sollte das zu fertigende Preform-Bauteil beispielsweise kleiner und/oder weniger kompliziert sein ist es denkbar, dass die untere Werkzeughälfte kleiner ist und entsprechend die obere Werkzeughälfte aus weniger Stempeln 28, 30, 32, 34, 36 gebildet ist. Sollte ein zu fertigendes Preform-Bauteil komplexer und/oder größer sein ist es ebenso denkbar, dass die untere Werkzeughälfte 22 größer ist und die obere Werkzeughälfte 24 aus mehr als fünf Stempeln 28, 30, 32, 34, 36 gebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Produktionsmodul
- 12
- Hubeinheit
- 14
- Unterteil
- 16
- Oberteil
- 18
- Formwerkzeug
- 20
- Grundrahmen
- 22
- untere Werkzeughälfte
- 24
- obere Werkzeughälfte
- 26
- Grundplatte
- 28
- Stempel
- 30
- Stempel
- 32
- Stempel
- 34
- Stempel
- 36
- Stempel
- 38
- Linearlager
- 40
- Befestigungselement
- 42
- Lagerbock
- 44
- Lagerbock
- 46
- Lagerbock
- 48
- Lagerbock
- 50
- Führungsstange
- 52
- Führungsstange
- 54
- Anbindungsplatte
- 56
- Antriebseinheit
- 58
- Elektromotor
- 60
- Zahnstangentrieb
- 62
- Zahnstange
- 64
- Zahnrad
- 66
- Steuer- und Regeleinheit
