DE102018109212A1

DE102018109212A1 - Method and installation for producing a fiber preform and method for producing a fiber composite component

Info

Publication number: DE102018109212A1
Application number: DE102018109212.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Ückert; Dominik Delisle; Tobias Bach
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2019-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Faserpreform aus einem Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes, wobei aus der Faserpreform durch Aushärten eines das Fasermaterial der Faserpreform einbettenden Matrixmaterials des Faserverbundwerkstoffes ein Faserverbundbauteil hergestellt werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Ablegen einer Vielzahl von Faserbahnen auf ein Werkzeug mittels eines Faserlegekopfes einer Faserlegeanlage, wobei eine einzelne Faserbahn durch ein oder mehrere bahn- oder streifenförmige Faserhalbzeuge, die mittels des Faserlegekopfes ablegbar sind, gebildet wird,- wobei die Faserbahnen lagenweise übereinander und in einer Faserlage nebeneinander abgelegt werden,- wobei in zumindest einem vorgegebenen Verstärkungsbereich der Faserpreform mehrere zusätzliche Faserlagen durch ablegen zusätzlicher Faserbahnen gebildet werden, wobei- die zusätzlichen Faserlagen in dem Verstärkungsbereich derart mittels des Faserlegekopfes abgelegt werden, dass die Ausdehnung mindestens einer zusätzlichen Faserlage orthogonal zur Faserrichtung der Faserhalbzeuge einem Vielfachen der Faserbahnbreite der Faserbahnen der jeweiligen zusätzlichen Faserlage entspricht.The invention relates to a method for producing a fiber preform from a fiber material of a fiber composite material, wherein a fiber composite component is to be produced from the Faserpreform by curing a fiber material of Faserpreform embedding matrix material of the fiber composite, the method comprising the following steps: - depositing a plurality of fiber webs on a tool by means of a fiber laying head of a fiber-laying plant, wherein a single fiber web is formed by one or more web or strip-shaped semifinished fiber products which can be deposited by means of the fiber laying head, - wherein the fiber webs are laid one above the other in layers and in a fiber layer next to each other, - at least one predetermined gain range of the Faserpreform several additional fiber layers are formed by stowing additional fiber webs, whereby- the additional fiber layers in the reinforcing region such means of Faserlegeko be deposited so that the extension of at least one additional fiber layer orthogonal to the fiber direction of the semi-finished fiber products corresponds to a multiple of the fiber web width of the fiber webs of the respective additional fiber layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Faserpreform aus einem Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes. Die Erfindung betrifft ebenso die Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einer solchen hergestellten Faserpreform durch Aushärten eines ein Fasermaterial der Faserpreform einbettendes Matrixmaterials. Die Erfindung betrifft ebenso eine Faserlegeanlage zum Herstellen einer derartigen F aserpreform.The invention relates to a method for producing a Faserpreform of a fiber material of a fiber composite material. The invention also relates to the production of a fiber composite component from such a manufactured fiber preform by curing a matrix material embedding a fiber material of the fiber preform. The invention also relates to a fiber-laying plant for producing such a fiber-reforming.

Aufgrund ihrer besonderen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit eignen sich Faserverbundbauteile insbesondere für den Leichtbau. Bei der Herstellung eines solchen Faserverbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff wird dabei ein das Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes einbettendes Matrixmaterial ausgehärtet, so dass Fasermaterial und Matrixmaterial eine integrale Einheit bilden. Hierdurch werden die lasttragenden Fasern des Fasermaterials in ihre gewünschte und vorbestimmte Richtung gezwungen, um so die auftretenden Lasten entsprechend abtragen zu können.Due to their special weight-specific strength and rigidity, fiber composite components are particularly suitable for lightweight construction. In the production of such a fiber composite component from a fiber composite material, a matrix material embedding the fiber material of the fiber composite material is cured so that fiber material and matrix material form an integral unit. As a result, the load-bearing fibers of the fiber material are forced in their desired and predetermined direction so as to be able to remove the loads occurring accordingly.

Ein Faserverbundwerkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung weist demzufolge ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial auf, um durch Aushärten des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials das Faserverbundbauteil herzustellen. Dabei ist es denkbar, dass der Faserverbundwerkstoff derart bereitgestellt wird, dass vor der Erstellung der Faserpreform Fasermaterial und Matrixmaterial getrennt vorliegen und somit die Faserpreform aus „trockenem“ Fasermaterial hergestellt wird. Denkbar ist aber auch, dass das Matrixmaterial bereits in das Fasermaterial vorimprägniert ist (sogenannte Prepregs), so dass die Faserpreform dann aus derartigen Prepregs hergestellt wird.Accordingly, a fiber composite material according to the present invention comprises a fiber material and a matrix material in order to produce the fiber composite component by hardening the matrix material embedding the fiber material. It is conceivable that the fiber composite material is provided such that before the creation of the Faserpreform fiber material and matrix material are present separately and thus the Faserpreform is made of "dry" fiber material. However, it is also conceivable that the matrix material is already preimpregnated in the fiber material (so-called prepregs), so that the fiber preform is then produced from such prepregs.

Vor dem Aushärten des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials wird zunächst mithilfe eines Werkzeuges eine Faserpreform erstellt, indem das Fasermaterial auf oder in ein Werkzeug abgelegt wird. Das Werkzeug weist dabei eine Form auf, die in der Regel der Negativform zumindest einer Seite des herzustellenden Bauteils entspricht. Die Faserpreform im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit eine Vorstufe des später herzustellenden Bauteils, wobei in dieser Vorstufe das Matrixmaterial noch nicht ausgehärtet ist. Die Faserpreform kann dabei aus trockenen oder vorimprägnierten Fasermaterialien hergestellt sein. Wurden trockene Fasermaterialien verwendet, so wird nach dem Erstellen der Faserpreform das Matrixmaterial in das Fasermaterial infundiert und anschließend meist unter Temperatur und Druckbeaufschlagung ausgehärtet.Before the curing of the fiber material embedding matrix material is first created by means of a tool a Faserpreform by the fiber material is placed on or in a tool. In this case, the tool has a shape which generally corresponds to the negative mold of at least one side of the component to be produced. The Faserpreform in the context of the present invention is thus a precursor of the later manufactured component, wherein in this precursor, the matrix material is not yet cured. The Faserpreform can be made of dry or pre-impregnated fiber materials. Were dry fiber materials used, then the matrix material is infused into the fiber material after creating the Faserpreform and then cured usually under temperature and pressurization.

Zur Herstellung großer Faserverbundbauteile, wie beispielsweise Flügelschalen von Verkehrsflugzeugen, ist es seit Längerem bekannt, die Faserablage auf dem Werkzeug zu automatisieren. Hierzu wird an einem Bewegungsautomaten, beispielsweise einer Portalanlage oder einem Knickarmroboter, als Endeffektor ein Faserlegekopf montiert, dem kontinuierlich bahn-, band- oder streifenförmige Faserhalbzeuge zuführbar sind. Mithilfe des Bewegungsautomaten wird dann der Faserlegekopf gegenüber dem Werkzeug verfahren und legt dabei die Faserhalbzeuge bahnförmig auf dem Werkzeug ab. Eine derartige Anlage ist beispielsweise aus der DE 10 2010 015 027 B1 bekannt.For producing large fiber composite components, such as wing shells of commercial aircraft, it has long been known to automate the fiber tray on the tool. For this purpose, a fiber laying head is mounted on a moving machine, such as a gantry or a articulated robot, as an end effector to which continuous web, strip or strip semi-finished fiber can be fed. Using the automatic movement of the fiber laying head is then moved relative to the tool, while laying the semi-finished fiber web-like on the tool. Such a system is for example from the DE 10 2010 015 027 B1 known.

Mit der automatisierten Faserablage lassen sich bahn- oder streifenförmige Faserhalbzeuge so ablegen, dass sich mithilfe des Faserlegekopfes einzelne Faserbahnen ablegen lassen. Beim „Automated Fiber Placement“ (AFP) werden mit dem Faserlegekopf mehrere schmale Faserhalbzeugbänder nebeneinander abgelegt, wobei diese schmalen Faserhalbzeugbänder auch „Tows“ genannt werden. Diese können mit einem Matrixmaterial vorimprägniert sein (Prepreg) oder es handelt sich um Trockenfasern, die mit einem thermoplastischen Binder versehen sind. In der Regel können dabei alle Tows einzeln geschnitten werden und es können einzelne Tows an- bzw. abgeschaltet werden. Somit ist es möglich, vorgegebene Konturen abzubilden. With the automated fiber tray, web or strip-shaped fiber semi-finished products can be laid down in such a way that individual fiber webs can be deposited with the help of the fiber-laying head. In "Automated Fiber Placement" (AFP), several narrow semi-finished fiber strips are laid side by side with the fiber-laying head, these narrow semi-finished fiber strips also being called "tows". These may be pre-impregnated with a matrix material (prepreg) or dry fibers provided with a thermoplastic binder. In general, all Tows can be cut individually and individual Tows can be switched on or off. Thus, it is possible to map predetermined contours.

Beim „Automated Tape Laying“ (ATL) wird ein breites Faserhalbzeugband (Tape) abgelegt. Übliche Tapebreiten sind dabei 150 bis 300 mm. Je nach Bauausführung des Legekopfes kann das Tape entweder nur senkrecht zur Legerichtung oder auch bis zu einem bestimmten Winkel zur Legerichtung geschnitten werden."Automated Tape Laying" (ATL) is a wide semi-finished fiber tape. Usual tape widths are 150 to 300 mm. Depending on the construction of the laying head, the tape can either be cut only perpendicular to the laying direction or even up to a certain angle to the laying direction.

Eine Faserbahn im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei eine Bahn aus Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes, die mithilfe eines Faserlegekopfes in einem Prozessschritt ohne Unterbrechung, Absetzen bzw. Stoppen des Legekopfes (in einem Stück) gelegt werden kann bzw. gelegt wird. Beim „Automated Fiber Placement“ werden je nach Faserlegekopf eine Vielzahl verschiedener Tows gleichzeitig abgelegt, so dass hier eine Faserbahn aus mehreren einzelnen Tows (Faserhalbzeugen) besteht.A fiber web in the sense of the present invention is a web of fiber material of a fiber composite material which can be placed in a process step without interruption, settling or stopping of the laying head (in one piece) by means of a fiber laying head. In the case of "Automated Fiber Placement", a large number of different tows are deposited at the same time, depending on the fiber laying head, so that here a fiber web consists of several individual tows (semifinished fiber products).

Werden nun große Faserverbundbauteile, wie beispielsweise Flügelschalen oder dergleichen, mithilfe der automatisierten Faserablage hergestellt, so erfolgt der Aufbau der Faserpreform in dem Werkzeug lagenweise. Jede Faserlage weist dabei in der Regel eine Vielzahl von einzelnen Faserbahnen auf, die mithilfe des Faserlegekopfes nacheinander gelegt werden. Nach der Ablage einer Faserlage wird sodann die nächste Faserlage, ggf. durch Veränderung der Faserrichtung, auf die zuvor gelegte Faserlage abgelegt. Die Faserrichtungen unterscheiden sich dabei in Bezug auf eine Referenzrichtung meist durch 0° Faserrichtung, 90° Faserrichtung sowie +45° und -45° Faserrichtung. Die Variation des Faserwinkels von aufeinanderfolgenden Faserlagen lässt sich in der Praxis aber nicht immer umsetzen, da es meist einen höheren Anteil einer bevorzugten Faserorientierung in Hauptlastrichtung gibt, in der anteilig besonders viele Einzellagen liegen.Now, if large fiber composite components, such as wing shells or the like, produced using the automated fiber deposition, the structure of the Faserpreform takes place in the tool in layers. Each fiber layer usually has a plurality of individual fiber webs, which are placed successively by means of the fiber laying head. After the deposition of a fiber layer, the next fiber layer is then deposited on the previously laid fiber layer, if necessary by changing the fiber direction. The fiber directions With respect to a reference direction, they mostly differ by 0 ° fiber direction, 90 ° fiber direction and + 45 ° and -45 ° fiber direction. However, the variation of the fiber angle of successive fiber layers can not always be implemented in practice, since there is usually a higher proportion of preferred fiber orientation in the main load direction, in which a relatively large number of individual layers are present.

Nicht selten kommt es dabei vor, dass in bestimmten Lasteinleitungspunkten oder an besonderen Stellen, die einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind, Aufdickungen der Faserpreform notwendig sind, innerhalb derer die Anzahl der Faserlagen, die übereinander abgelegt werden, im Gegensatz zu dem Rest der Faserpreform, erhöht sind. So wird beispielsweise bei einer gefertigten Flügelschalen-Faserpreform mit einer Größe von ca. 15 m² und einer Länge von 8 m das Basislaminat aus 58 durchgehenden Einzelfaserlagen hergestellt. Durch Einfügen zusätzlicher Verstärkungslagen entstehen Bereiche mit bis zu 159 Einzellagen, wobei die Übergänge zwischen den verschiedenen Laminatbereichen rampenartig ausgestaltet sind. Das rampenartige Ausbilden der Übergänge von dem Basislaminat zu den Verstärkungsbereichen ist dabei deshalb notwendig, da der Faserlegekopf beim Ablegen der Faserbahnen einen entsprechenden Winkel benötigt, um über den Verstärkungsbereich darüber hinaus abzulegen. Außerdem sind die Rampen auch aus struktureller Sicht erforderlich, um abrupte Steifigkeitssprünge im Bauteil zu vermeiden.Not infrequently it happens that in certain load application points or at special points, which are exposed to a particularly high load, thickening of the fiber preform are necessary, within which the number of fiber layers are stored one above the other, in contrast to the rest of the Faserpreform, are increased. Thus, for example, in a manufactured Flügelschalen-Faserpreform with a size of about 15 m ² and a length of 8 m, the base laminate made of 58 continuous individual fiber layers. By inserting additional reinforcing layers, areas with up to 159 individual layers are created, whereby the transitions between the different laminate areas are designed like a ramp. The ramp-like formation of the transitions from the base laminate to the reinforcing regions is therefore necessary since the fiber laying head requires a corresponding angle when laying down the fiber webs in order to deposit beyond the reinforcing region. In addition, the ramps are also required from a structural point of view to avoid abrupt jumps in stiffness in the component.

Zwar lassen sich hierdurch sehr gezielt diejenigen Bereiche verstärken, in denen später auch ein erhöhter Lasteintrag zu erwarten ist, ohne dabei das gesamte Bauteil an sich überdimensioniert auszulegen. Dies spart Material und Herstellungskosten. Allerdings müssen die Verstärkungsbereiche, in denen die Anzahl der Faserlagen durch zusätzliche Faserlagen erhöht wird, sehr konturgenau ausgeführt werden, um die entsprechende Rampe auszubilden. Hierdurch wird es in der Praxis sehr häufig notwendig, in den Randbereichen der Verstärkungsbereiche einzelne Tows beim Legen abzuschalten und somit die Faserbahnbreite zu variieren oder ggf. die Faserhalbzeuge zu schneiden, was zeitintensiv ist. Denn hierfür muss der Faserlegekopf angehalten, das Faserhalbzeug geschnitten und dann der Faserlegekopf erneut angesetzt werden, wodurch sich die Herstellungszeit und somit die Kosten bei der Herstellung derartiger Bauteile erhöht. Die übliche Rampengeometrie führt somit aus den genannten Gründen dazu, dass die technisch mögliche Ablagerate von automatisierten Faserlegetechnologien nicht ausgeschöpft werden kann.Although this can be very targeted reinforce those areas in which later increased load entry is expected without the entire component designed to be oversized itself. This saves material and production costs. However, the reinforcement areas in which the number of fiber layers is increased by additional fiber layers, must be performed very contour accurate to form the corresponding ramp. As a result, it is very often necessary in practice to switch off individual Tows during laying in the edge regions of the reinforcement regions and thus to vary the fiber web width or, if necessary, to cut the semifinished fiber products, which is time-consuming. For this purpose, the fiber laying head has stopped, cut the semi-finished fiber and then the fiber lay head be recognized again, thereby increasing the production time and thus the cost of producing such components. The usual ramp geometry thus leads, for the reasons mentioned, to the fact that the technically possible storage rate of automated fiber laying technologies can not be exhausted.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserpreform aus bahn- oder streifenförmig ablegbaren Faserhalbzeugen anzugeben, um trotz Aufdickungsbereichen bzw. Verstärkungsbereichen innerhalb der Faserpreform dennoch eine schnelle und kosteneffiziente Faserablage zu ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and an apparatus for producing a Faserpreform of web or stripable disposable semi-finished fiber to allow despite thickening areas or reinforcing areas within the Faserpreform nevertheless a fast and cost-effective fiber deposition.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren zur Herstellung einer Faserpreform gemäß Anspruch 1, einem Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einer solchen Faserpreform gemäß Anspruch 9 sowie einer Faserlegeanlage gemäß Anspruch 10 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the method for producing a Faserpreform according to claim 1, a method for producing a fiber composite component of such a Faserpreform according to claim 9 and a fiberizing plant according to claim 10 according to the invention.

Mit Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Herstellen einer Faserpreform aus einem Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes vorgeschlagen, wobei auf der Faserpreform durch Aushärten eines das Fasermaterial der Faserpreform einbettenden Matrixmaterials des Faserverbundwerkstoffes ein Faserverbundwerkstoff hergestellt werden soll. Die Faserpreform wird demnach gattungsgemäß aus einem Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes gebildet, wobei das Fasermaterial trockenes Fasermaterial oder bereits vorimprägniertes Fasermaterial (Prepregs) sein kann. Die Faserpreform wird dabei erfindungsgemäß so hergestellt, dass das Fasermaterial in ein Formwerkzeug eingebracht bzw. dort abgelegt wird, so dass es seine spätere Bauteilgeometrie durch das Werkzeug zumindest in Teilen erhält.Claim 1 proposes a method for producing a fiber preform from a fiber material of a fiber composite material, wherein a fiber composite material is to be produced on the fiber preform by curing a matrix material of the fiber composite material embedding the fiber material of the fiber preform. The Faserpreform is thus formed according to the generic type of a fiber material of a fiber composite material, wherein the fiber material may be dry fiber material or preimpregnated fiber material (prepregs). The Faserpreform is inventively prepared so that the fiber material is introduced into a mold or stored there, so that it receives its later component geometry by the tool at least in parts.

Bei dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren wird nun eine Vielzahl von Faserbahnen auf ein Werkzeug mittels eines Faserlegekopfes einer Faserlegeanlage abgelegt, wobei einzelne Faserbahnen durch ein oder mehrere bahnen- oder streifenförmige Faserhalbzeuge, die parallel und gleichzeitig mithilfe des Faserlegekopfes der Faserlegeanlage abgelegt werden können, gebildet werden. Mithilfe des Faserlegekopfes der Faserlegeanlage können somit automatisiert Faserbahnen aus Tows oder Tapes in das Werkzeug abgelegt werden.In the proposed method according to the invention, a multiplicity of fiber webs are now deposited on a tool by means of a fiber laying head of a fiber laying plant, wherein individual fiber webs are formed by one or more web-shaped or strip-shaped semifinished fiber products which can be deposited in parallel and at the same time by means of the fiber laying head of the fiber laying plant. With the aid of the fiber laying head of the fiber-laying machine, it is thus possible to automatically lay fiber sheets of tows or tapes into the tool.

Die Faserbahnen werden dabei zum Aufbau der Faserpreform lagenweise übereinander und in einer Faserlage nebeneinander abgelegt, so dass eine Faserlage aus einer Vielzahl von Faserbahnen gebildet wird, wobei je nach Faserhalbzeug eine Faserbahn aus einer Mehrzahl von Faserhalbzeugen gebildet sein kann. Ist eine Faserlage durch Ablegen einer Vielzahl von parallelen Faserbahnen abgelegt, so kann die nächste Faserlage durch Ablegen von Faserbahnen auf die bereits abgelegten Faserbahnen bzw. auf die bereits abgelegte Faserlage gebildet werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine erste Faserlage durch Faserhalbzeug mit einer ersten Faserrichtung bzw. Faserorientierung gebildet wurde, während eine darüber liegende, d.h. direkt auf die erste Faserlage abgelegte zweite Faserlage aus Faserhalbzeugen mit einer zweiten Faserrichtung bzw. Faserorientierung gebildet wird, wobei die erste Faserrichtung von der zweiten Faserrichtung verschieden ist. Vorzugweise unterscheiden sich die Richtungen zwischen 45° und 90° voneinander, wobei in Bezug auf ein Absolutsystem (in Bezug auf das Formwerkzeug) Faserorientierungen von 0°, 90° und +45° bzw. -45° in der Praxis am häufigsten anzutreffen sind. Nicht immer lässt sich jedoch ein Faserorientierungswechsel realisieren.The fibrous webs are stacked one above the other in a layer of fibers to form the Faserpreform and so that a fiber layer is formed of a plurality of fiber webs, depending on the semifinished fiber, a fiber web may be formed from a plurality of semi-finished fiber. If a fiber layer is deposited by depositing a large number of parallel fiber webs, then the next fiber layer can be formed by depositing fiber webs on the already deposited fiber webs or on the already deposited fiber layer. It is advantageous if a first fiber layer was formed by semi-finished fiber with a first fiber direction or fiber orientation, while an overlying, ie directly deposited on the first fiber layer second fiber layer of semi-finished fiber with a second fiber direction or fiber orientation is formed, wherein the first Fiber direction is different from the second fiber direction. Preferably, the directions differ between 45 ° and 90 °, with fiber orientations of 0 °, 90 ° and + 45 ° and -45 °, respectively, being most commonly encountered in practice with respect to an absolute system (with respect to the mold). However, it is not always possible to realize a fiber orientation change.

Des Weiteren werden in zumindest einem vorgegebenen Aufdickungsabschnitt bzw. Verstärkungsabschnitt oder auch Verstärkungsbereich der Faserpreform mehrere zusätzliche Faserlagen durch Ablegen zusätzlicher Faserbahnen gebildet, deren Faserhalbzeuge sich in Faserrichtung nicht über die gesamte Faserpreform erstrecken. Diese zusätzlichen Faserlagen des Verstärkungsbereiches haben somit eine lokal begrenzte Ausdehnung, die durch die Ausdehnung des Verstärkungsbereiches vorgegeben ist. Diese Faserlagen erstrecken sich somit in ihrer Ausdehnung nicht über die gesamte Faserpreform hinweg und bilden somit nicht Teil des sogenannten Basislaminates, dessen Faserlagen sich über die gesamte Faserpreform und somit über das gesamte Bauteil hinweg erstrecken.Furthermore, in at least one predefined thickening section or reinforcing section or also reinforcing section of the fiber preform, a plurality of additional fiber layers are formed by depositing additional fiber webs whose semifinished fiber products do not extend over the entire fiber preform in the fiber direction. These additional fiber layers of the gain region thus have a locally limited extent, which is predetermined by the extent of the gain region. These fiber layers thus do not extend over the entire Faserpreform in their extent and thus do not form part of the so-called base laminate whose fiber layers extend over the entire Faserpreform and thus over the entire component.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die zusätzlichen Faserlagen in dem Verstärkungsbereich derart mittels des Faserlegekopfes abgelegt werden, dass die Ausdehnung mindestens einer zusätzlichen Faserlage orthogonal zur Faserrichtung bzw. Faserorientierung des Faserhalbzeugs einem Vielfachen der Faserbahnbreite der Faserbahnen der zusätzlichen Faserlage entspricht.According to the invention, it is now provided that the additional fiber layers are deposited in the reinforcement region by means of the fiber laying head so that the extension of at least one additional fiber layer orthogonal to the fiber direction or fiber orientation of the semifinished fiber product corresponds to a multiple of the fiber web width of the fiber webs of the additional fiber layer.

Hierdurch kann erreicht werden, dass in den Verstärkungsbereichen ganze Faserbahnen abgelegt werden, ohne dass in den Randbereichen der Verstärkungsbereiche die entsprechenden Faserbahnen während des Ablegens der Faserhalbzeuge geschnitten werden müssen. Hierdurch kann die Ablegezeit bei der Erstellung der Faserpreform deutlich verkürzt werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.In this way it can be achieved that entire fiber webs are deposited in the reinforcing regions, without the corresponding fiber webs having to be cut during the laying down of the semi-finished fiber products in the edge regions of the reinforcing regions. As a result, the deposition time when creating the Faserpreform can be significantly shortened, whereby the manufacturing cost can be reduced.

Des Weiteren haben die Erfinder hierbei erkannt, dass trotz des fehlenden direkten Zuschnittes der Faserbahnen in dem Verstärkungsbereich gerade in den Randbereichen dennoch in diesen Randbereichen eine entsprechende Rampe realisierbar wird, so dass der Faserlegekopf die Faserhalbzeuge im nächsten Prozessschritt beim Ablegen der darauf liegenden Faserlage auch entsprechend in diesem Verstärkungsbereich ablegen kann.Furthermore, the inventors have recognized that in spite of the lack of direct cutting of the fiber webs in the reinforcement region, a corresponding ramp can nevertheless be realized in these edge regions, so that the fiber lay head also appropriately matches the semi-finished fiber products in the next process step when laying down the fiber layer lying thereon can drop in this gain range.

Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann somit das Zuschneiden der Faserhalbzeuge längs zur Faserorientierung vermieden werden. Ein Zuschnitt am Ende einer jeden Faserbahn ist darüber hinaus auch weiterhin notwendig, damit der Faserlegekopf seine neue Ablegeposition anfahren kann. Eine Randkonturbehandlung entlang der Faserhalbzeuge durch Schneiden der Faserhalbzeuge oder durch An- bzw. Abschalten von einzelnen Faserhalbzeugen der Faserbahn wird indes jedoch nicht mehr notwendig.Thus, by means of the present invention, the cutting of the semi-finished fiber products along the fiber orientation can be avoided. A blank at the end of each fiber web is also still necessary so that the fiber laying head can approach its new storage position. An edge contour treatment along the semifinished fiber products by cutting the semi-finished fiber products or by switching on or off of individual fiber semi-finished products of the fiber web, however, is no longer necessary.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Faserbahnbreite einer abzulegenden Faserbahn in einer zusätzlichen Faserlage über alle Faserbahnen dieser zusätzlichen Faserlage hinweg identisch ist, so dass insbesondere beim Ablegen von Tows keine Faserhalbzeuge dynamisch zu- oder abgeschaltet werden müssen. Vielmehr ist in einer einzigen zusätzlichen Faserlage die Faserbahnbreite über alle abgelegten Faserbahnen dieser zusätzlichen Faserlage identisch.It is advantageous if the fiber web width of a fiber web to be deposited is identical in an additional fiber layer over all fiber webs of this additional fiber layer, so that in particular when depositing Tows no semi-finished fiber products must be dynamically connected or disconnected. Rather, in a single additional fiber layer, the fiber web width across all deposited fiber webs of this additional fiber layer is identical.

In einer bevorzugten Ausführungsform hierzu weisen alle Faserbahnen der gesamten Faserpreform, d.h. sowohl die zusätzlichen Faserlagen in den Verstärkungsbereichen als auch die Faserlagen des Basislaminates die gleiche Faserbahnbreite auf.In a preferred embodiment, all fiber webs have the total fiber preform, i. Both the additional fiber layers in the reinforcing regions and the fiber layers of the base laminate have the same fiber web width.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden alle zusätzlichen Faserlagen in einem einzigen Aufdickungsabschnitt derart abgelegt, dass die Ausdehnung jeder zusätzlichen Faserlage orthogonal zur Faserrichtung der Faserhalbzeuge einem Vielfachen der Faserbahnbreite der Faserbahnen der jeweiligen zusätzlichen Faserlage entspricht. Hierdurch werden sämtliche zusätzliche Faserlagen so abgelegt, dass sie einem Vielfachen der Faserbahnbreite ihrer Faserbahnen entsprechen, so dass für jede zusätzliche Faserlage das Beschneiden der Faserhalbzeuge bzw. das Zu- oder Abschalten von einzelnen Faserhalbzeugen entfällt.In a further advantageous embodiment, all additional fiber layers are deposited in a single thickening section such that the extent of each additional fiber layer orthogonal to the fiber direction of the semi-finished fiber products corresponds to a multiple of the fiber web width of the fiber webs of the respective additional fiber layer. As a result, all additional fiber layers are stored so that they correspond to a multiple of the fiber web width of their fiber webs, so that for each additional fiber layer trimming the semi-finished fiber or the connection or disconnection of individual semi-finished fiber deleted.

Vorteilhafterweise ist die Faserbahnbreite einer Faserbahn die Summe der Faserhalbzeugbreite der einzelnen bahn- oder streifenförmigen Faserhalbzeuge, da die Faserbahn aus den einzelnen Faserhalbzeugen abgelegt wird. Dabei ist es durchweg denkbar, dass die Faserbahnbreite des Weiteren zuzüglich einer vorgegeben Lücke zwischen zwei Faserbahnen angegeben wird, so dass die Faserbahnbreite insgesamt auch leicht höher sein kann als die Summe der einzelnen Faserhalbzeugbreiten.Advantageously, the fiber web width of a fibrous web is the sum of the semifinished fiber product width of the individual web-like or strip-shaped semi-finished fiber products, since the fibrous web is deposited from the individual semifinished fiber products. It is consistently conceivable that the fiber web width is further specified plus a predetermined gap between two fiber webs, so that the fiber web width can be slightly higher overall than the sum of the individual fiber semi-finished product widths.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird auf eine, mehrere oder alle zusätzlichen Faserlagen eines Verstärkungsbereiches wenigstens eine vollständige Faserlage, deren Faserhalbzeuge sich in Faserrichtung über die gesamte Faserpreform erstrecken (Faserlagen des Basislaminates) abgelegt. Somit werden die zusätzlichen Faserlagen innerhalb des Verstärkungsbereiches in die Faserlagen des Basislaminates, die ebenfalls Bestandteil des Verstärkungsbereiches sind, eingeflochten, so dass sich innerhalb eines Verstärkungsbereiches im Querschnitt Faserlagen des Basislaminates von zusätzlichen Faserlagen des Verstärkungsbereiches abwechseln. Mit anderen Worten, innerhalb eines Verstärkungsbereiches wird eine, mehrere oder alle zusätzlichen Faserlagen von jeweils zwei vollständigen Faserlagen, deren Faserhalbzeuge sich in Faserrichtung über die gesamte Faserpreform erstrecken (Faserlage des Basislaminates) eingeschlossen. Dies bedeutet, dass nach dem Ablegen einer vollständigen Faserlage des Basislaminates eine zusätzliche Faserlage in dem Verstärkungsbereich auf diese vollständige Faserlage abgelegt wird, während anschließend wieder eine vollständige Faserlage des Basislaminates abgelegt wird und somit in dem Verstärkungsbereich auch auf die zuvor abgelegte zusätzliche Faserlage. Demzufolge wird die zusätzliche Faserlage sowohl oben als auch unten durch eine vollständige Faserlage des Basislaminates eingeschlossen. Dabei wird die Faserorientierung zwischen der unteren vollständigen Faserlage des Basislaminates und der zusätzlichen Faserlage in dem Verstärkungsbereich verändert, so dass die Faserorientierung dieser beiden Faserlagen nicht gleich ist. Selbiges gilt auch für die nächste vollständige Faserlage des Basislaminates, die auf die zusätzliche Faserlage mit aufgelegt wird. Auch diese unterscheidet sich hinsichtlich der Faserorientierung von der Faserorientierung der zusätzlichen Faserlage.In a further advantageous embodiment, at least one complete fiber layer, whose semifinished fiber products extend in the fiber direction over the entire fiber preform (fiber layers of the base laminate), is deposited on one, several or all additional fiber layers of a reinforcement region. Thus, the additional fiber layers within the reinforcing region are braided into the fiber layers of the base laminate, which are also part of the reinforcing region, so that within a reinforcing region in cross-section fiber layers of the base laminate of alternate fiber layers of the gain range. In other words, within a reinforcement region, one, several or all additional fiber layers of in each case two complete fiber layers whose semifinished fiber products extend in the fiber direction over the entire fiber preform (fiber layer of the base laminate) are enclosed. This means that after depositing a complete fiber layer of the base laminate, an additional fiber layer in the reinforcement region is deposited on this complete fiber layer, while subsequently a complete fiber layer of the base laminate is deposited again and thus in the reinforcement region on the previously deposited additional fiber layer. As a result, the additional fiber layer is trapped both above and below by a complete fiber layer of the base laminate. In this case, the fiber orientation between the lower complete fiber layer of the base laminate and the additional fiber layer is changed in the gain region, so that the fiber orientation of these two fiber layers is not the same. The same applies to the next complete fiber layer of the base laminate, which is placed on the additional fiber layer with. Again, this differs in fiber orientation from the fiber orientation of the additional fiber layer.

In einer weiteren vorteilhafte Ausführungsform wird in einem Randbereich des wenigstens einen Verstärkungsbereiches die Faserhalbzeuge wenigstens einer zusätzlichen Faserlage über den Verstärkungsbereich hinaus abgelegt, ohne dass diese über den Verstärkungsbereich hinaus abgelegten Faserhalbzeuge im Randbereich geschnitten werden. Demzufolge wird der Verstärkungsbereich nicht mehr scharf abgegrenzt, sondern durch eine vollständige Faserbahnbreite definiert. Die vorgegebene Endkante des Verstärkungsbereiches dient dabei als Orientierung zum Ablegen der Faserbahnen, wobei insbesondere die erste oder letzte abzulegende Faserbahn im Randbereich nicht geschnitten wird, sondern ggf. über die Begrenzung des Verstärkungsbereiches hinaus abgelegt wird und somit über den Rand hinaus ragt.In a further advantageous embodiment, the semi-finished fiber products of at least one additional fiber layer are deposited beyond the reinforcing region in an edge region of the at least one reinforcing region, without these semi-finished fiber products being deposited beyond the reinforcing region being cut in the edge region. As a result, the gain range is no longer sharply demarcated but defined by a full fiber width. The predetermined end edge of the reinforcing region serves as an orientation for depositing the fiber webs, wherein in particular the first or last fibrous web to be deposited is not cut in the edge region, but is optionally deposited beyond the boundary of the reinforcing region and thus projects beyond the edge.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat eine erste zusätzliche Faserlage, die vor einer zweiten zusätzlichen Faserlage mit derselben Faserrichtung abgelegt wurde, eine größere oder eine kleinere Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung als die zweite zusätzliche Faserlage. Die erste Faserlage ist demzufolge eine Faserlage, die im Querschnitt der Faserpreform unter der zweiten zusätzlichen Faserlage liegt und somit bei der Erstellung der Faserpreform gegenüber der zweiten zusätzlichen Faserlage zuerst abgelegt wurde. Weisen alle zuvor abgelegten zusätzlichen Faserlagen eine größere Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung auf, so entsteht in Bezug auf die zusätzlichen Faserlagen eine symmetrische, pyramidenförmige Abstufung (symmetrisch) innerhalb des Verstärkungsbereiches, was jedoch je nach vorgegebener Rampengeometrie im Verstärkungsbereich nicht immer zu realisieren ist. Demzufolge können auch zusätzliche Faserlagen abgelegt werden, die in Bezug auf eine bereits vorabgelegte zusätzliche Faserlage eine größere Ausdehnung haben, um zu erreichen, dass die abzulegende zusätzliche Faserlage eine Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung hat, die einem Vielfachen der Faserbahnbreite der Faserbahnen entspricht.In a further advantageous embodiment, a first additional fiber layer deposited in front of a second additional fiber layer with the same fiber direction has a greater or lesser extent orthogonal to the fiber direction than the second additional fiber layer. The first fiber layer is therefore a fiber layer, which lies in the cross section of the Faserpreform under the second additional fiber layer and thus in the creation of the Faserpreform against the second additional fiber layer was first deposited. If all previously deposited additional fiber layers have a greater extent orthogonal to the fiber direction, a symmetrical, pyramidal gradation (symmetrical) arises within the amplification range with respect to the additional fiber layers, which, however, can not always be achieved in the amplification range depending on the given ramp geometry. Accordingly, additional fiber layers can be deposited, which have a greater extent with respect to an already pre-laid additional fiber layer, in order to achieve that the additional fiber layer to be deposited has an extent orthogonal to the fiber direction, which corresponds to a multiple of the fiber web width of the fiber webs.

Des Weiteren ist es denkbar, dass in Bezug auf den Querschnitt des jeweiligen Aufdickungsabschnittes die zusätzlichen Faserlagen so abgelegt werden, dass diese nicht symmetrisch ausgerichtet werden, sondern gegeneinander versetzt abgelegt werden, um zu erreichen, dass die Ausdehnung jeder einzelnen zusätzlichen Faserlage orthogonal zur Faserrichtung einem Vielfachen der Faserbahnbreite entspricht.Furthermore, it is conceivable that with regard to the cross-section of the respective thickening section, the additional fiber layers are deposited so that they are not symmetrically aligned, but staggered offset to achieve that the extent of each additional fiber layer is an orthogonal to the fiber direction Multiples of the fiber web width corresponds.

Dabei ist es denkbar, dass in Bezug auf eine zweite zusätzliche Faserlage, die nach einer ersten zusätzlichen Faserlage abgelegt wurde, diese gegenüber der ersten zusätzlichen Faserlage versetzt abgelegt wird, so dass diese zweite zusätzliche Faserlage zumindest teilweise über einen Lagenrand der ersten zusätzlichen Faserlage hinausragt. Durch das versetzte Anordnen der zusätzlichen Faserlagen innerhalb des Verstärkungsbereiches wird erreicht, dass die zusätzlichen Faserlagen einem Vielfachen der Faserbahnbreite der einzelnen Faserbahnen entsprechen und gleichzeitig eine entsprechende Rampe für den Verstärkungsbereich eingebracht werden kann, damit der Faserlegekopf auch im Verstärkungsbereich die vollständigen Faserlagen des Basislaminates ablegen kann.In this case, it is conceivable that with respect to a second additional fiber layer which has been deposited after a first additional fiber layer, it is deposited offset relative to the first additional fiber layer, so that this second additional fiber layer at least partially protrudes beyond a layer edge of the first additional fiber layer. The staggered arrangement of the additional fiber layers within the reinforcing region ensures that the additional fiber layers correspond to a multiple of the fiber web width of the individual fiber webs and at the same time a corresponding ramp for the reinforcing region can be introduced so that the fiber lay head can deposit the complete fiber layers of the base laminate in the reinforcing region ,

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Anspruch 9 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils aus einer Faserpreform durch Aushärten eines ein Fasermaterial der Faserpreform einbettenden Matrixmaterials eines Faserverbundwerkstoffes gelöst, wobei die Faserpreform gemäß dem Verfahren wie vorstehend beschrieben hergestellt wird.The problem is also solved by claim 9 for producing a fiber composite component from a Faserpreform by curing a fiber material of the Faserpreform embedding matrix material of a fiber composite material, wherein the Faserpreform is prepared according to the method as described above.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit einer Faserlegeanlage mit mindestens einem Bewegungsautomaten, an dem als Endeffektor ein Faserlegekopf angeordnet ist, der zum Ablegen von bahn- oder streifenförmigen Faserhalbzeugen auf ein Werkzeug ausbildet ist, gelöst, wobei die Faserlegeanlage eine Steuereinrichtung hat, die zum Verfahren des Faserlegekopfes mittels des Bewegungsautomaten und zur Steuerung der Faserablage mittels des Faserlegekopfes ausgebildet ist. Die Faserlegeanlage ist dabei zur Herstellung einer Faserpreform auf dem Werkzeug gemäß dem Verfahren wie vorstehend beschrieben ausgebildet.Incidentally, the object is also achieved with a fiber-laying system having at least one automatic movement machine on which a fiber-laying head is arranged as an end-effector, which is designed for depositing web-shaped or strip-shaped semifinished fiber products onto a tool, wherein the fiberizing system has a control device which is used for the method the fiber laying head is formed by means of the automatic movement machine and for controlling the fiber deposit by means of the fiber laying head. The fiberizing plant is for producing a Faserpreform on the Tool according to the method as described above.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 - Schematische Darstellung eines Faserverbundbauteils mit einem Aufdickungsbereich;
2 - Schematische Darstellung eines Querschnitts der Faserpreform im Aufdickungsbereich mit symmetrischer Anordnung;
3 - Schematische Darstellung eines Querschnitts im Aufdickungsbereich mit einer asymmetrischen Anordnung;
4 - Schematische Darstellung von Faserbahnen im Aufdickungsbereich;
5 - Verschiedene Lagenumrisse am Beispiel der Grundform „Pylon“.

The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1 - Schematic representation of a fiber composite component with a thickening region;
2 - Schematic representation of a cross section of the Faserpreform in the thickening region with symmetrical arrangement;
3 - Schematic representation of a cross section in the thickening region with an asymmetrical arrangement;
4 - Schematic representation of fiber webs in the thickening area;
5 - Different layer outlines on the example of the basic form "pylon".

1 zeigt stark vereinfacht eine Faserpreform 1, die aus mehreren Faserlagen 2 hergestellt wurde. Die einzelnen Faserlagen werden dabei aus einzelnen Faserbahnen 3 gebildet, indem diese Faserbahnen 3 in jeder einzelnen Faserlage 2 nebeneinander abgelegt werden. 1 shows a simplified simplification of a fiber preform 1 consisting of several fiber layers 2 was produced. The individual fiber layers are made of individual fiber webs 3 formed by these fibrous webs 3 in every single fiber layer 2 be stored next to each other.

Jede einzelne Faserbahn kann dabei aus einem oder mehreren einzelnen bahn- oder streifenförmigen Faserhalbzeugen bestehen bzw. aus diesen gebildet werden, wie beispielsweise beim Ablegen von Tows.Each individual fiber web can consist of one or more individual web or strip-shaped semifinished fiber products or be formed from these, for example when depositing Tows.

Des Weiteren existiert in der Faserpreform 1 ein Verstärkungsbereich 4, innerhalb dessen zusätzliche Faserlagen 5 in die Faserpreform 1 eingebracht wurden. Hierzu werden ausschließlich im Verstärkungsbereich 4 zusätzliche Faserbahnen abgelegt, und zwar ausschließlich in dem Verstärkungsbereich 4, wobei diese zusätzlichen Faserbahnen nur im Verstärkungsbereich 4 abgelegt werden. Dadurch erhöht sich im Verstärkungsbereich 4 die Anzahl der Faserlagen insgesamt und ist damit größer als im übrigen Teil der Faserpreform 1.Furthermore exists in the fiber preform 1 a reinforcement area 4 , within which additional fiber layers 5 in the fiber preform 1 were introduced. For this purpose, only in the amplification area 4 deposited additional fiber webs, and only in the gain region 4 , wherein these additional fiber webs only in the reinforcement area 4 be filed. This increases in the gain range 4 the total number of fiber layers and is thus greater than in the remaining part of the Faserpreform 1 ,

Die zusätzlichen Faserlagen 5 in dem Verstärkungsbereich 4 unterscheiden sich dabei von den übrigen Faserlagen der Faserpreform 1 dadurch, dass sie sich nicht über die gesamte Faserpreform 1 erstrecken. Vielmehr sind die zusätzlichen Faserlagen 5 im Verstärkungsbereich 4 lokal auf diesem Verstärkungsbereich 4 begrenzt.The additional fiber layers 5 in the reinforcement area 4 differ from the other fiber layers of Faserpreform 1 in that they do not have the entire fiber preform 1 extend. Rather, the additional fiber layers 5 in the reinforcement area 4 locally on this reinforcement area 4 limited.

Dabei ist es denkbar, dass der Verstärkungsbereich 4, wie in 1 schematisch angedeutet, im Verhältnis zu der übrigen Faserpreform 1 einen kleinen Anteil aufweist. Denkbar ist aber auch, dass der Verstärkungsbereich 4 im Verhältnis zur gesamten Faserpreform deutlich größer ist und über 50 % einnimmt.It is conceivable that the gain range 4 , as in 1 indicated schematically, in relation to the rest Faserpreform 1 has a small share. It is also conceivable that the gain range 4 is significantly larger in relation to the total Faserpreform and over 50% occupies.

2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die einzelnen Faserlagen der Faserpreform 1 im Verstärkungsbereich 4. Die etwas dicker hervorgehobenen Faserlagen bilden dabei die zusätzlichen Faserlagen 5, während die dünn eingezeichneten Faserlagen die Faserlagen 2 des gesamten Faserlaminates darstellen. Wie zu erkennen ist, verjüngen sich die zusätzlichen Faserlagen 5 nach oben hin, so dass in den Randbereichen, d.h. beim Übergang von den zusätzlichen Faserlagen 5 zu den vollständigen Faserlagen 2, eine Rampe gebildet wird. Im Ausführungsbeispiel der 2 werden dabei die Faserbahnen 6 der zusätzlichen Faserlagen 5 mit einer Faserorientierung in Richtung der Betrachtungsebene gelegt, wobei die Breite jeder zusätzlichen Faserlage 5 genau einem Vielfachen der Faserbahnbreite 6 entspricht. Demzufolge müssen an den Rändern keine Fasern geschnitten oder ggf. einzelne Faserhalbzeuge abgeschaltet werden. 2 schematically shows a cross section through the individual fiber layers of Faserpreform 1 in the reinforcement area 4 , The slightly thicker fiber layers form the additional fiber layers 5 while the thin fiber layers indicate the fiber layers 2 represent the entire fiber laminate. As can be seen, the additional fiber layers are rejuvenated 5 towards the top, so that in the edge areas, ie at the transition from the additional fiber layers 5 to the complete fiber layers 2 , a ramp is formed. In the embodiment of 2 while the fiber webs 6 the additional fiber layers 5 laid with a fiber orientation in the direction of the viewing plane, wherein the width of each additional fiber layer 5 exactly a multiple of the fiber web width 6 equivalent. Consequently, no fibers need to be cut at the edges or, if necessary, individual semi-finished fiber products should be switched off.

In 2 ist dabei ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die zusätzlichen Faserlagen 5 mit jeder darüber liegenden zusätzlichen Faserlage 5 kleiner werden, wobei die einzelnen zusätzlichen Faserlagen 5 immer mittig ausgerichtet sind und sich somit in Bezug auf die zusätzlichen Faserlagen 5 eine symmetrische Anordnung der zusätzlichen Faserlagen 5 ergibt.In 2 An exemplary embodiment is shown in which the additional fiber layers 5 with each additional fiber layer above 5 become smaller, with the individual additional fiber layers 5 always centered and thus in relation to the additional fiber layers 5 a symmetrical arrangement of the additional fiber layers 5 results.

3 zeigt hingegen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen zusätzlichen Faserlagen 5 sowohl unterschiedliche Ausdehnungen orthogonal zur Faserrichtung der Faserbahnen haben als auch versetzt zueinander angeordnet sind, so dass sich eine asymmetrische Anordnung ergibt. Durch diese asymmetrische Anordnung kann zum einen sichergestellt werden, dass jede zusätzliche Faserlage 5 eine Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung hat, die einem Vielfachen der Faserbahnbreite entspricht, wobei gleichzeitig das Rampendesign am Übergang vom Basislaminat zum Verstärkungsbereich realisiert werden kann. Dabei wurde erkannt, dass nicht zwingend eine symmetrische Anordnung der zusätzlichen Faserlagen 5 notwendig ist, um ein Rampendesign im Übergang vom Basislaminat zum Verstärkungsbereich zu realisieren. Vielmehr kann auch ein versetztes Ablegen der zusätzlichen Faserlagen 5 zu den jeweils anderen Faserlagen durchgeführt werden, so dass sich dennoch ein entsprechendes Rampendesign herstellen lässt. 3 shows an embodiment in which the individual additional fiber layers 5 both have different extensions orthogonal to the fiber direction of the fiber webs as well as offset from each other, so that there is an asymmetric arrangement. By means of this asymmetric arrangement, it can be ensured on the one hand that each additional fiber layer 5 has an extent orthogonal to the fiber direction, which corresponds to a multiple of the fiber web width, while at the same time the ramp design can be realized at the transition from the base laminate to the gain region. It was recognized that not necessarily a symmetrical arrangement of the additional fiber layers 5 is necessary to realize a ramp design in the transition from the base laminate to the reinforcement area. Rather, it can also be a staggered depositing of the additional fiber layers 5 be carried out to the other fiber layers, so that it is still possible to produce a corresponding ramp design.

Für eine gleichmäßige Rampe ist es vorteilhaft, wenn keine zwei zusätzlichen Faserlagen 5 (insbesondere derselben Faserorientierung) direkt übereinander enden, sondern alle Kanten gegeneinander versetzt sind.For a uniform ramp, it is advantageous if no two additional fiber layers 5 (In particular the same fiber orientation) end directly above each other, but all edges are offset from each other.

4 zeigt ein Beispiel von zusätzlichen Faserbahnen 6 einer zusätzlichen Faserlage 5 innerhalb eines Verstärkungsbereiches 4, der durch einen Verstärkungsrandbereich 7 definiert ist. Um zu verhindern, dass die zusätzlichen Faserbahnen 6 insbesondere am linken und rechten Verstärkungsrandbereich 7 in Längsrichtung geschnitten werden müssen, werden bei der vorliegenden Erfindung die äußersten zusätzlichen Faserbahnen 6 über den Verstärkungsrandbereich 7 hinaus abgelegt, so dass die zusätzliche Faserlage 5 über den eigentlichen Rand des Verstärkungsbereiches 4 hinausragt und somit diesen nicht exakt abbildet. Durch die Verschachtelung mehrerer Lagen, wie in 4 gezeigt, wird dann eine Rampe gebildet. 4 shows an example of additional fiber webs 6 an additional fiber layer 5 within a gain range 4 by one Reinforcing border area 7 is defined. To prevent the extra fiber webs 6 especially at the left and right reinforcing edge area 7 in the longitudinal direction, in the present invention, the outermost additional fiber webs 6 over the reinforcing edge area 7 filed out, leaving the extra fiber layer 5 beyond the actual edge of the gain area 4 protrudes and thus does not reflect this exactly. By nesting several layers, as in 4 shown, then a ramp is formed.

5 zeigt schließlich verschiedene Ansätze zum Ablegen von zusätzlichen Faserbahnen innerhalb eines Verstärkungsbereiches mit einer Grundform „Parallelogramm“. Dabei wurden die vier unterschiedlichen Faserorientierungen 0°, 90°, +45° und -45° berücksichtigt. Oben links ist dabei die Faserablage mit einer Faserorientierung von 0° zu erkennen, wobei hier im Randbereich links und rechts die Fasern nicht geschnitten wurden, so dass sich die treppenförmige Abstufung ergibt. Außerdem wurde die Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung auf ein Vielfaches der jeweiligen einzelnen Faserbahnbreite beschränkt. 5 Finally, shows various approaches for depositing additional fiber webs within a gain range with a basic shape "parallelogram". The four different fiber orientations 0 °, 90 °, + 45 ° and -45 ° were considered. At the top left is the fiber deposit with a fiber orientation of 0 ° to recognize, here in the edge region left and right, the fibers were not cut, so that there is the step-shaped gradation. In addition, the extent orthogonal to the fiber direction was limited to a multiple of the respective individual fiber web width.

Oben rechts ist dabei eine 90° Orientierung zu erkennen, wobei auch hier die Ausdehnung orthogonal zur Faserrichtung auf ein Vielfaches der Faserbahnbreite beschränkt ist. Dies führt dazu, dass die Faserbahnen über die Grundform des Verstärkungsbereiches hinaus abgelegt werden, wobei sie oben und unten exakt geschnitten werden können. Am linken und am rechten Rand bedarf es dahingehend keines Zuschnittes.At the top right, a 90 ° orientation can be seen, wherein here too the extent orthogonal to the fiber direction is limited to a multiple of the fiber web width. This results in the fibrous webs being laid down beyond the basic shape of the reinforcing area, whereby they can be precisely cut at the top and bottom. On the left and on the right edge, there is no need to cut it.

Unten links ist dabei eine Faserorientierung mit +45° gezeigt, während unten rechts eine Faserorientierung mit -45° gezeigt ist. Die +/- 45°-Lagen zeigen dabei an zwei gegenüberliegenden Ecken rechteckige Erweiterungen. Diese sind erforderlich, um eine minimale Bahnlänge, die sich aus dem Abstand der Faserförderung zu den Klingen der Schneidvorrichtung ergibt, nicht zu unterschreiben.At the bottom left is shown a fiber orientation with + 45 °, while bottom right a fiber orientation with -45 ° is shown. The +/- 45 ° layers show rectangular extensions at two opposite corners. These are necessary to not sign a minimum web length resulting from the distance of the fiber feed to the blades of the cutter.

Durch die Verschachtelung solcher wie in 5 gezeigten Formen von Faserlagen (hier am Beispiel eines Parallelogramms) lässt sich schließlich die gewünschte Rampe bzw. Rampengeometrie erzeugen.By nesting such as in 5 shown forms of fiber layers (here the example of a parallelogram) can finally produce the desired ramp or ramp geometry.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 -1 -: Faserpreformfiber preform
2 -2 -: vollständige Faserlagencomplete fiber layers
3 -3 -: Faserbahnenfibrous webs
4 -4 -: Verstärkungsbereichgain range
5 -5 -: zusätzliche Faserlagenadditional fiber layers
6 -6 -: zusätzliche Faserbahnenadditional fiber webs
7 -7 -: VerstärkungsrandbereichReinforcing border area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010015027 B1 [0005]

Claims

Method for producing a fiber preform (1) from a fiber material of a fiber composite material, wherein a fiber composite component is to be produced from the fiber preform (1) by curing a matrix material of the fiber composite material embedding the fiber material of the fiber preform (1), the method comprising the following steps: Depositing a multiplicity of fiber webs (3) onto a tool by means of a fiber laying head of a fiber laying plant, wherein a single fiber web (3) is formed by one or more web or strip-shaped semifinished fiber products which can be deposited by means of the fiber laying head, - the fiber webs (3 ) in layers one above the other and in a fiber layer (2) are deposited side by side, - wherein in at least one predetermined gain region (4) of the Faserpreform (1) a plurality of additional fiber layers (5) by depositing additional fiber webs (6) are formed, characterized in that - the additional fiber layers (5) in the Ve Strengthening area (4) are deposited by means of the fiber laying head, that the extension of at least one additional fiber layer (5) orthogonal to the fiber direction of the semi-finished fiber products corresponds to a multiple of the fiber web width of the fiber webs (3) of the respective additional fiber layer (5).

Method according to Claim 1 , characterized in that all additional fiber layers (5) are deposited in a single reinforcement region (4) such that the extent of each additional fiber layer (5) orthogonal to the fiber direction of the semi-finished fiber products is a multiple of the fiber web width of the fiber webs (3) of the respective additional fiber layer (5). 5) corresponds.

Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the fiber web width of a fibrous web (3) corresponds to the sum of the semifinished fiber product width of the individual web or strip-shaped semifinished fiber products.

Method according to Claim 3 , characterized in that the fiber web width of a fiber web (3) corresponds to the sum of the fiber semifinished product width of the individual web or strip-shaped semi-finished fiber products plus a predetermined gap between two fiber webs (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that on one, several or all additional fiber layers (5) of a reinforcing region (4) at least one complete fiber layer (2), the semi-finished fiber extend in the fiber direction over the entire Faserpreform (1) stored becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semi-finished fiber products of at least one additional fiber layer (5) are deposited beyond the reinforcement region (4) in an edge region of the at least one reinforcement region (4), without them beyond the reinforcement region (4) sliced semi-finished fiber can be cut in the edge area.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first additional fiber layer (5), which was deposited in front of a second additional fiber layer (5) with the same fiber direction has a greater or lesser extent orthogonal to the fiber direction, as the second additional fiber layer (5).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a second additional fiber layer (5), which has been deposited after a first additional fiber layer (5), is staggered relative to the first additional fiber layer (5), so that the second additional fiber layer (5) 5) protrudes at least partially beyond a layer edge of the first additional fiber layer (5).

Method for producing a fiber composite component from a fiber preform (1) by curing a matrix material of a fiber composite material embedding a fiber material of the fiber preform (1), characterized in that the fiber preform (1) is produced according to the method according to one of the preceding claims.

Fibrous laying system with at least one automatic machine on which a fiber laying head is arranged as end effector, which is designed for depositing web or strip-shaped semi-finished fiber products on a tool, wherein the Faserlegeanlage has a control device for moving the fiber laying head by means of the automatic movement and for controlling the fiber tray is formed by means of the fiber laying head, characterized in that the fiberizing plant for producing a Faserpreform (1) on the tool according to the method of one of Claims 1 to 8th is trained.