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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrere Lagen von Faserrovings aufweisenden Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Die Reduzierung des Gesamtgewichts eines Kraftfahrzeugs ist bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen von zunehmender Bedeutung. Ein Grund hierfür ist, dass ein reduziertes Gesamtgewicht in einem direkten Zusammenhang mit einer Verbesserung einer Fahrdynamik, einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie einer Reduzierung von Emissionen steht. Dieser Zusammenhang beruht insbesondere auf dem physikalischen Gesetz der Massenträgheit, wonach zum Beschleunigen einer Masse mit einer vorgegebenen Beschleunigung eine Kraft erforderlich ist, die proportional zur Masse ist. Eine Verringerung der Masse eines Fahrzeugs, wie z.B. eines Automobils durch Ersetzen von Bauteilen durch leichtere Bauteile, bedeutet somit eine geringere erforderliche Antriebskraft zum Erzielen einer vorgegebenen Beschleunigung.
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Eine bekannte Vorgehensweise zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts ist die Verwendung von leichteren Materialien, welche zur Erzeugung von Bauteilen mit einer ähnlichen Belastbarkeit bei geringerem Bauteilgewicht ausgebildet sind. In diesem Rahmen werden beispielsweise Stahlblechbauteile, wie z.B. Rohre, Träger, Karosseriebleche oder dergleichen, durch Faserverbundbauteile, wie z.B. Faser-Kunststoff-Verbundbauteile (FVK-Bauteile), ersetzt. Faserverbundbauteile weisen gegenüber Blechbauteilen ein besonders geringes spezifisches Gewicht bei einer besonders hohen Steifigkeit auf. Faserverbundbauteile weisen einen Faserbestandteil auf, der von einem Matrixwerkstoff, wie z.B. einem Harz, durchsetzt bzw. imprägniert ist. Die Herstellung von Faserverbundbauteilen kann beispielsfolge mittels eines Harzinjektionsverfahrens, das auch als Spritzpressen oder „Resin Transfer Molding (RTM)“ bezeichnet wird oder eines Nasspressverfahrens erfolgen. Beim Spritzpressen wird ein Vorformling bzw. eine Faserverbundpreform aus Fasermaterial in ein Spritzpresswerkzeug eingebracht und bei geschlossenem Spritzpresswerkzeug mit dem Matrixwerkstoff imprägniert bzw. durchsetzt. Beim Nasspressen wird der Vorformling bzw. die Faserverbundpreform zunächst mit dem Matrixwerkstoff imprägniert bzw. durchsetzt, z.B. in einem Tauchbad, und anschließend in einem Nasspresswerkzeug verdichtet. Bei beiden Verfahren kann die Herstellung der Faserverbundpreform beispielsweise durch einen Wickelprozess erfolgen, bei dem das Fasermaterial um einen Wickelkern gewickelt wird.
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Bei der automatisierten Herstellung von Faserverbundpreforms ist das Flechten besonders geeignet. Als Basis für einen Flechtprozess wird ein Stützkern aus einem Stützkernmaterial, z.B. einem Kunststoff bzw. Schaumstoff, verwendet, welcher beim Flechtprozess nicht bzw. nur in einem definierten Maße nachgibt. Beim Flechtprozess wird der Stützkern mittels eines oder mehrerer Roboter oder eine Abzugsvorrichtung durch eine Flechtvorrichtung geführt. Mittels der Flechtvorrichtung kann der Stützkern somit mit einem Faserroving, z.B. aus Aramid-, Glas- oder Kohlefaser, umflochten werden. Beim Geflecht unterscheidet man zwischen Flechtfäden, welche schräg zu einer Stützkernlängsachse des Stützkerns verflochten werden, und Stehfäden, welche parallel zur Stützkernlängsachse angeordnet werden. Ein durch das Flechten hergestellter Schlauch legt sich konturgenau auf dem Stützkern ab. Anschließend werden die überschüssigen Fasern der Faserrovings mittels einer Schneidvorrichtung vom Geflecht abgeschnitten. Auf diese Weise entsteht die Faserverbundpreform, welcher bereits einer Endkontur des herzustellenden Faserverbundbauteils entspricht.
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Mechanische Eigenschaften der Faserverbundpreform lassen sich durch eine Auswahl an Materialpaarungen für Flechtfäden und Stehfäden sowie einen Winkel der Flechtfäden zur Stützkernlängsachse gezielt beeinflussen. Als Faserrovingmaterialien haben sich Aramid-, Glas- sowie Kohlefasern bewährt. Mittels derartiger Faserrovingmaterialien lassen sich hochbelastbare Faserverbundbauteile herstellen, welche ein wesentlich geringes Gesamtgewicht als bekannte Metallbauteile aufweisen.
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Beim Flechtprozess wird üblicherweise ein Anlaufbereich benötigt, welcher vor und/oder auf dem Stützkern ausgebildet ist. Im Anlaufbereich ist das Geflecht aus Faserrovings aufgrund des Einflusses von Reibungseffekten noch nicht vollständig ausgeprägt. Der Anlaufbereich entsteht insbesondere dadurch, dass das erzeugte Geflecht nach jedem umflochtenen Kern abgeschnitten wird und somit in der Flechtmaschine verbleibende, bereits geflochtene Faserenden, in der Luft hängen. Ein Nachteil der Anlaufbereiche ist, dass das Geflecht im Anlaufbereich eine geringere Flechtdichte als in den übrigen Bereichen aufweist. Unterschiedliche Flechtdichten haben den Effekt, dass das die Faserverbundpreform in seiner Längsrichtung, also entlang der Stützkernlängsachse, Permeabilitätsunterschiede aufweist. Um einen möglichst geringen Verschnitt zu haben, wird der Anlaufbereich in der Regel möglichst kurz dimensioniert, das Geflecht wird also zur Einsparung von Faserrovingmaterial mit einem möglichst geringen Überstand zum Stützkern begonnen. Diese Maßnahme hat oftmals den negativen Effekt, dass das Geflecht auf dem Stützkern noch nicht dessen vorgegebene Soll-Flechtdichte aufweist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich der Anlaufbereich in die herzustellende Faserverbundpreform erstreckt.
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Bei der Infiltration und Aushärtung der Faserverbundpreform, z.B. in einem RTM-Prozess, kommt es nun aufgrund der Permeabilitätsunterschiede der Bereiche der Faserverbundpreform zu unterschiedlich ausgebildeten Bauteilwänden, insbesondere zu unterschiedlichen Bauteilwandstärken. Derartige Unterschiede können geometrische und mechanische Eigenschaften sowie ein optisches Erscheinungsbild des fertigen Faserverbundbauteils negativ beeinträchtigen und sogar zu Ausschussteilen führen. Insbesondere bei mehrschichtigen Faserverbundpreformen, bei denen mehrere Schichten von Faserrovinggeflechten übereinander angeordnet werden, wird dieser Effekt an dem Endbereich der Faserverbundpreform mit jeder weiteren Schicht verstärkt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil zu schaffen, welches auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise derartige Permeabilitätsunterschiede zwischen Bereichen des Faserverbundpreforms vermeidet oder zumindest deutlich reduziert.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrere Lagen von Faserrovings aufweisenden Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines Stützkerns zur Anordnung der Faserrovings an einer Flechtvorrichtung, wobei der Stützkern eine Stützkernlängsachse aufweist,
- - Erzeugen einer ersten Geflechtschicht aus Faserrovings auf dem Stützkern in eine erste Flechtrichtung parallel zur Stützkernlängsachse des Stützkerns mittels der Flechtvorrichtung, und
- - Erzeugen einer zweiten Geflechtschicht aus Faserrovings auf der ersten Geflechtschicht mittels der Flechtvorrichtung.
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Dabei wird die zweite Geflechtschicht in eine zweite Flechtrichtung parallel zur Stützkernlängsachse erzeugt, wobei die zweite Flechtrichtung der ersten Flechtrichtung entgegengesetzt ist.
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Das Verfahren ist zur Herstellung einer Faserverbundpreform ausgebildet, welche mehrere Lagen von Faserrovings aufweist. Unter einer Lage von Faserrovings wird im Rahmen der Erfindung eine Geflechtschicht aus miteinander verflochtenen Faserrovings verstanden. Bei mehreren Lagen bedeutet dies, dass mindestens zwei Geflechtschichten übereinander angeordnet sind. Die herzustellende Faserverbundpreform kann auch drei, vier oder noch mehr übereinander angeordnete Geflechtschichten aufweisen, welche vorzugsweise entsprechend den ersten beiden Geflechtschichten erzeugt sowie über den ersten beiden Geflechtschichten angeordnet werden.
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Ein Faserroving ist ein Bündel, Strang oder Multifilamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten bzw. Endlosfasern, welcher zur Erzeugung einer Faserverbundpreform zur Herstellung eines Faserverbundbauteils verwendbar ist. Die einzelnen Filamente sind beispielsweise als Glas-, Aramid- oder Kohlefasern ausgebildet.
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Beim Bereitstellen des Stützkerns wird dieser an der Flechtvorrichtung in einer Startposition angeordnet. In der Startposition kann der Flechtprozess, also der Erzeugungsprozess der ersten Geflechtschicht initiiert werden. Der Stützkern dient als Widerlager für die Faserrovings beim Flechtprozess, um der Geflechtschicht eine definierte Form zu verleihen. Beim Flechtprozess wird die erzeugte Geflechtschicht der Form des Stützkerns angepasst, so dass sich diese am Stützkern möglichst gleichmäßig anschmiegt. Beim Flechtprozess kann vorgesehen sein, dass der Stützkern entlang der Flechtvorrichtung oder durch die Flechtvorrichtung bewegt wird. Alternativ kann der Stützkern ortsfest gehalten und die Flechtvorrichtung zum Flechten bewegt werden. Ebenfalls kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass sowohl die Flechtvorrichtung als auch der Stützkern beim Flechtprozess bewegt werden.
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Die erste Geflechtschicht aus Faserrovings wird in die erste Flechtrichtung entlang der Stützkernlängsachse erzeugt. Das bedeutet, dass beim Erzeugen der ersten Geflechtschicht eine Relativbewegung von Flechtvorrichtung und Stützkern in die erste Flechtrichtung durchgeführt wird. Die erste Flechtrichtung ist derart definiert, dass die Relativbewegung der Flechtvorrichtung zum Stützkern von einem ersten Stützkernende in Richtung eines zweiten Stützkernendes erfolgt. Während dieser Relativbewegung werden die Faserrovings von der Flechtvorrichtung zur ersten Geflechtschicht geflochten. Das Flechten erfolgt derart, dass eine Geflechtdichte der ersten Geflechtschicht auf dem Stützkern entlang der Stützkernlängsachse nicht konstant bzw. ungleichmäßig ausgebildet ist. Die erste Geflechtschicht kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass ein Teil der ersten Geflechtschicht auf dem Stützkern als Anlaufbereich mit einer geringeren Geflechtdichte als eine übrige Geflechtdichte der ersten Geflechtschicht ausgebildet ist.
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Die zweite Geflechtschicht aus Faserrovings wird in die zweite Flechtrichtung entlang der Stützkernachse erzeugt. Das bedeutet, dass beim Erzeugen der zweiten Geflechtschicht eine Relativbewegung von Flechtvorrichtung und Stützkern in die zweite Flechtrichtung durchgeführt wird. Die zweite Flechtrichtung ist derart definiert, dass die Relativbewegung der Flechtvorrichtung zum Stützkern von dem zweiten Stützkernende in Richtung des ersten Stützkernendes erfolgt. Die zweite Flechtrichtung ist also der ersten Flechtrichtung entgegengesetzt. Während dieser Relativbewegung werden die Faserrovings von der Flechtvorrichtung zur zweiten Geflechtschicht geflochten. Das Flechten erfolgt derart, dass eine Geflechtdichte der zweiten Geflechtschicht auf dem Stützkern entlang der Stützkernlängsachse nicht konstant bzw. ungleichmäßig ausgebildet ist. Die zweite Geflechtschicht kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass ein Teil der zweiten Geflechtschicht auf dem Stützkern als Anlaufbereich mit einer geringeren Geflechtdichte als eine übrige Geflechtdichte der zweiten Geflechtschicht ausgebildet ist. Die zweite Geflechtschicht wird dabei derart auf dem Stützkern angeordnet, dass Anlaufbereiche der ersten Geflechtschicht und der zweiten Geflechtschicht auf unterschiedlichen Enden des Stützkerns angeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer mehrere Lagen von Faserrovings aufweisenden Faserverbundpreform hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass hiermit eine Faserverbundpreform mit einer gleichmäßiger ausgebildeten Permeabilität mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise herstellbar ist. Dies ist insbesondere von Vorteil im Hinblick auf einen nachfolgenden Imprägnierprozess der Faserverbundpreform mit einem Matrixwerkstoff zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, da eine gleichmäßig ausgebildete Permeabilität eine gleichmäßigere Imprägnierung mit Matrixwerkstoff begünstigt. Auf diese Weise sind die Herstellung von Faserverbundbauteilen mit vorgegebenen geometrischen und mechanischen Eigenschaften sowie einem vorgegebenen optischen Erscheinungsbild erheblich verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass das Bereitstellen des Stützkerns mittels einer Robotervorrichtung erfolgt. Die Robotervorrichtung weist beispielsweise einen Roboterarm auf, mit dem der Stützkern in die Startposition bewegbar ist .Vorzugsweise weist die Robotervorrichtung eine Greifvorrichtung auf, welche am Roboterarm angeordnet sowie zum Greifen und/oder Klemmen des Stützkerns ausgebildet ist. Eine Robotervorrichtung hat den Vorteil, dass eine relative Ausrichtung des Stützkerns zur Flechtvorrichtung sehr präzise realisierbar ist. Dies kann insbesondere zwischen dem Erzeugen der ersten Geflechtschicht und dem Erzeugen der zweiten Geflechtschicht vorteilhaft sein, indem der Stützkern jeweils derart relativ zur Flechtvorrichtung anordenbar ist, dass die erste Geflechtschicht in die erste Flechtrichtung und die zweite Flechtrichtung in die zweite Flechtrichtung erzeugbar ist.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass nach dem Erzeugen der ersten Geflechtschicht und/oder nach dem Erzeugen der zweiten Geflechtschicht abstehende Fasern des geflochtenen Faserrovings mittels einer Schneidvorrichtung abgeschnitten werden. Die Schneidvorrichtung weist vorzugsweise eine rotierende Schneide zum Durchtrennen der Fasern auf. Nach einem Flechtprozess, also dem Erzeugen einer Geflechtschicht, sind an Enden des Stützkerns abstehende Fasern bzw. Filamente der Geflechtschicht angeordnet, welche zur Herstellung der Faserverbundpreform als Ausschuss vom Geflecht abzutrennen sind. Ein Abtrennen dieser Fasern nach der Erzeugung der ersten Geflechtschicht und vor der Erzeugung der zweiten Geflechtschicht hat den Vorteil, dass diese Fasern die Erzeugung der zweiten Geflechtschicht nicht mehr behindern können. Somit wird eine bestimmungsgemäße Erzeugung der zweiten Geflechtschicht gewährleistet.
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Weiter bevorzugt wird der Stützkern nach dem Erzeugen der ersten Geflechtschicht und vor dem Erzeugen der zweiten Geflechtschicht um 180° gedreht. Das Drehen des Stützkerns erfolgt vorzugsweise mittels einer Robotervorrichtung, insbesondere einer Robotervorrichtung mit einem Roboterarm zum Bewegen des Stützkerns sowie einer Greif- oder Klemmvorrichtung zum Greifen bzw. Klemmen des Stützkerns. Vorzugsweise erfolgt das Drehen um eine vertikale Achse, wobei die Stützkernlängsachse dabei horizontal angeordnet ist. Durch ein Drehen des Stützkerns um 180° wird gewährleistet, dass eine Prozessführung der Flechtvorrichtung für die Erzeugung der einzelnen Schichten gleichbleiben kann, wobei durch das Drehen mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig sichergestellt wird, dass die zweite Flechtrichtung der ersten Flechtrichtung entgegengesetzt ist. Im Rahmen der Erfindung kann alternativ vorgesehen sein, dass entgegengesetzte Flechtrichtungen durch eine entsprechende Umstellung der Prozessführung der Flechtvorrichtung gewährleistet werden. In diesem Fall ist ein Drehen des Stützkerns nicht erforderlich.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste Geflechtschicht mit einem ersten Geflechtschichtdichtenverlauf und die zweite Geflechtschicht mit einem zweiten Geflechtschichtdichtenverlauf erzeugt, wobei der erste Geflechtschichtdichtenverlauf und der zweite Geflechtschichtdichtenverlauf derart ausgebildet sind, dass eine Gesamtschichtdichte aus erster Geflechtschicht und zweiter Geflechtschicht über die Stützkernlänge des Stützkerns konstant ist. Dies bedeutet, dass für jeden Längsachsenabschnitt des Stützkerns eine jeweilige Summe aus erster Geflechtschichtdichte und zweiter Geflechtschichtdichte gleich ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Permeabilität der Faserverbundpreform über dessen Länge konstant bzw. zumindest im Wesentlichen konstant ist.
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Vorzugsweise werden sowohl der erste Geflechtschichtdichtenverlauf als auch der zweite Geflechtschichtdichtenverlauf jeweils gradierend mit einem konstanten Gradienten erzeugt. Ein gradierender Geflechtschichtdichtenverlauf mit konstantem Gradienten bedeutet, dass sich die Geflechtschichtdichte der Geflechtschicht von einem ersten Ende der Geflechtschicht zu einem zweiten Ende der Geflechtschicht entlang der Stützkernlängsachse kontinuierlich sowie mit einer konstanten Dichtenänderung verändert. An dem ersten Ende weist die erste Geflechtschichtdichte beispielsweise ein Maximum und am zweiten Ende ein Minimum auf. Die zweite Geflechtschichtdichte weist somit am ersten Ende ein Minimum und am zweiten Ende ein Maximum auf. Die Gradienten sind für die erste Geflechtschicht und die zweite Geflechtschicht vom Betrag her gleich, weisen aber umgekehrte Vorzeichen auf.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass weitere Geflechtschichten auf dem umflochtenen Stützkern analog zur ersten Geflechtschicht und der zweiten Geflechtschicht erzeugt werden. Die weiteren Geflechtschichten werden vorzugsweise derart erzeugt, dass Geflechtschichtdichtenunterschiede einer Geflechtschicht durch eine folgende Geflechtschicht ausgeglichen oder zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Weiter bevorzugt wird ein Stützkern bereitgestellt, welcher um eine senkrecht zur Stützkernlängsachse angeordnete Symmetrieebene spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist der Stützkern um die Stützkernlängsachse rotationssymmetrisch oder Segmentsymmetrisch ausgebildet. Bei einer segmentsymmetrischen Ausbildung weist der Stützkern mehrere um die Stützkernlängsachse verteilte Stützkernsegmente auf, welche gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Ein derartiger Stützkern ist für einen automatisierten Flechtprozess mittels einer Flechtvorrichtung besonders geeignet. Ferner hat die Spiegelsymmetrie den Vorteil, dass die Kompensation der Geflechtschichtdichten durch benachbarte Geflechtschichten in den Endbereichen leichter erzielbar ist.
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Vorzugsweise wird ein Faserroving aus Kohlenfaser zum Erzeugen der Geflechtschichten verwendet. Kohlenfasern sind insbesondere aufgrund ihrer vorteilhaften mechanischen Eigenschaften für die Herstellung von Faserverbundbauteilen für Kraftfahrzeuge besonders geeignet.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass als Flechtvorrichtung eine Radialflechtmaschine verwendet wird. Mittels einer Radialflechtmaschine lassen sich Stützkerne mit einfachen Mitteln sowie zuverlässig mit Geflechtschichten beflechten.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer mehrere Lagen von Faserrovings aufweisenden Faserverbundpreform für ein Faserverbundbauteil wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Seitenansicht einen Ausschnitt eines mit einer ersten Geflechtschicht ummantelten Stützkerns,
- 2 in einer Seitenansicht einen Ausschnitt des Stützkerns aus 1 nach dem Ummanteln mit einer zweiten Geflechtschicht, und
- 3 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines mit einer ersten Geflechtschicht 5 ummantelten Stützkerns 3 schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Der Stützkern 3 ist rotationssymmetrisch um eine Stützkernlängsachse 4 ausgebildet und weist eine umlaufende Stützkernwand 3a auf, welche einen Stützkernhohlraum 3b radial umgibt. Auf einer von der Stützkernlängsachse 4 abgewandten Außenseite des Stützkerns 3 bzw. der Stützkernwand 3a ist eine erste Geflechtschicht 5 aus Faserrovings 5 angeordnet. Die erste Geflechtschicht 5 wurde mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem ersten Stützkernende 3c in eine erste Flechtrichtung F1 zu einem zweiten Stützkernende 3d hin erzeugt.
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Die erste Geflechtschicht 5 weist am ersten Stützkernende 3c einen niedrigen Geflechtdichtenbereich 8 und im übrigen Abschnitt einen hohen Geflechtdichtenbereich 7 auf. Der niedrige Geflechtdichtenbereich 8 weist eine geringere Geflechtdichte als der hohe Geflechtdichtenbereich 7 auf. Dies liegt daran, dass die erste Geflechtschicht 5 am ersten Stützkernende 3c als Anfangsbereich erzeugt wurde, in dem eine SOLL-Geflechtdichte aufgrund technischer Limitationen noch nicht erreicht ist.
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In 2 ist ein Ausschnitt des Stützkerns 3 aus 1 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt, wobei nunmehr auf der ersten Geflechtschicht 5 eine zweite Geflechtschicht 6 aus Faserrovings 5 angeordnet ist. Die erste Geflechtschicht 5 und die zweite Geflechtschicht 6 bilden zusammen eine Faserverbundpreform 2. Die zweite Geflechtschicht 6 wurde mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens von dem zweiten Stützkernende 3d in eine der ersten Flechtrichtung F1 entgegengesetzte zweite Flechtrichtung F2 zu dem ersten Stützkernende 3c hin erzeugt.
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Die zweite Geflechtschicht 6 weist am zweiten Stützkernende 3d den niedrigen Geflechtdichtenbereich 8 und im übrigen Abschnitt einen hohen Geflechtdichtenbereich 7 auf. Dies liegt daran, dass die zweite Geflechtschicht 6 am zweiten Stützkernende 3d als Anfangsbereich erzeugt wurde, in dem eine SOLL-Geflechtdichte aufgrund technischer Limitationen noch nicht erreicht ist. Durch eine derartige Erzeugung der ersten Geflechtschicht 5 und der zweiten Geflechtschicht 6 können negative Auswirkungen der niedrigen Geflechtdichtenbereich 8 durch die jeweils in radialer Richtung benachbarten hohen Geflechtdichtenbereich 7 zumindest teilweise kompensiert werden.
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3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein um eine Stützkernlängsachse 4 rotationssymmetrisch ausgebildeter Stützkern 3 mittels einer Robotervorrichtung bereitgestellt und an einer Flechtvorrichtung in einer Startposition angeordnet.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Flechtvorrichtung eine erste Geflechtschicht 5 aus Faserrovings 1 durch Flechten auf dem Stützkern 3 erzeugt. Hierbei werden Stützkern 3 und Flechtvorrichtung relativ zueinander in eine erste Flechtrichtung F1 verfahren. Die erste Geflechtschicht 5 wird somit von einem ersten Stützkernende 3c zu einem zweiten Stützkernende 3d des Stützkerns hin erzeugt und weist am ersten Stützkernende 3c eine geringere Geflechtschichtdichte als am zweiten Stützkernende 3d auf.
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In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird der Stützkern 3 relativ zur Flechtvorrichtung um 180° gedreht, so dass die Ausrichtungen vom ersten Stützkernende 3c und zweiten Stützkernende 3d relativ zur Flechtvorrichtung miteinander vertauscht sind. Alternativ kann derselbe Effekt auch durch ein entsprechendes Verändern der Prozessführung der Flechtvorrichtung beim Flechtprozess erzielt werden.
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In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird mittels der Flechtvorrichtung eine zweite Geflechtschicht 6 durch Flechten auf der ersten Geflechtschicht 5 erzeugt. Hierbei werden Stützkern 3 und Flechtvorrichtung relativ zueinander in eine der ersten Flechtrichtung F1 entgegengesetzte zweite Flechtrichtung F2 verfahren. Die zweite Geflechtschicht 6 wird somit von dem zweiten Stützkernende 3d zum ersten Stützkernende 3c des Stützkerns hin erzeugt und weist am ersten Stützkernende 3c eine höhere Geflechtschichtdichte als am zweiten Stützkernende 3d auf.
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In einem fünften Verfahrensschritt 500 werden überschüssige Fasern von der ersten Geflechtschicht 5 und/oder der zweiten Geflechtschicht 6 mittels einer Schneidvorrichtung abgeschnitten. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird die erfindungsgemäß hergestellte Faserverbundpreform 2 vom Stützkern 3 entfernt, beispielsweise durch eine thermische, chemische und/oder mechanische Zerstörung des Stützkerns.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserroving
- 2
- Faserverbundpreform
- 3
- Stützkern
- 3a
- Stützkernwand
- 3b
- Stützkernhohlraum
- 3c
- erstes Stützkernende
- 3d
- zweites Stützkernende
- 4
- Stützkernlängsachse
- 5
- erste Geflechtschicht
- 6
- zweite Geflechtschicht
- 7
- hoher Geflechtdichtenbereich
- 8
- niedriger Geflechtdichtenbereich
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
- 600
- sechster Verfahrensschritt
- F1
- erste Flechtrichtung
- F2
- zweite Flechtrichtung
