DE102019109788A1

DE102019109788A1 - Fiber laying head, fiber laying system and method for laying down fiber material

Info

Publication number: DE102019109788A1
Application number: DE102019109788.6A
Authority: DE
Inventors: Fabian Zacharias
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faserlegekopf zum Ablegen von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, mit- einer Materialzuführung,- einer Ablegeeinheit, und- einer Temperiereinrichtung, die zum Temperieren der dem Faserlegekopf parallel zugeführten und abzulegenden Faserhalbzeuge ausgebildet ist, wobei- die Temperiereinrichtung mindestens zwei elektrische Elektroden aufweist, die zwischen der Materialzuführung und der Ablegeeinheit des Faserlegekopfes angeordnet sind,- wobei die erste Elektrode zum elektrischen Kontaktieren des ersten, dem Faserlegekopf zugeführten Faserhalbzeuges und die wenigstens zweite Elektrode zum elektrischen Kontaktieren des wenigstens zweiten, dem Faserlegekopf zugeführten Faserhalbzeuges ausgebildet ist, und- die Temperiereinrichtung eine Steuereinheit hat, die zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden eingerichtet ist, so dass ein Stromfluss von der ersten Elektrode durch das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug zu der wenigstens zweiten Elektrode derart bewirkt wird, dass die Faserhalbzeuge in einem durch den bewirkten Stromfluss definierten Bestromungsabschnitt temperiert werden, wenn das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug in einem Brückenbereich elektrisch miteinander verbunden sind.The invention relates to a fiber laying head for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool for the production of a fiber composite component, with- a material feed, - a depositing unit, and- a temperature control device which is designed to control the temperature of the semi-finished fiber products fed in parallel to the fiber-laying head and to be deposited Temperature control device has at least two electrical electrodes, which are arranged between the material feed and the laying unit of the fiber laying head, - the first electrode for electrically contacting the first semi-finished fiber product fed to the fiber laying head and the at least second electrode for electrically contacting the at least second semi-finished fiber product fed to the fiber laying head is formed, and the temperature control device has a control unit which is set up to apply an electrical voltage to the electrodes, so that a current flow from the first electrode through the First semifinished fiber product and the second semifinished fiber product to the at least second electrode is effected in such a way that the semifinished fiber products are tempered in a current flow section defined by the current flow when the first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product are electrically connected to one another in a bridge area.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faserlegekopf zum Ablegen von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Die Erfindung betrifft ebenso eine Faserlegeanlage mit einem derartigen Faserlegekopf. Ebenso von der Erfindung umfasst ist ein Verfahren zum Ablegen von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils.The invention relates to a fiber laying head for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool for producing a fiber composite component. The invention also relates to a fiber laying system with such a fiber laying head. The invention also includes a method for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool for producing a fiber composite component.

Faserverbundwerkstoffe zur Herstellung von Faserverbundbauteile sind heutzutage kaum mehr wegzudenken. Sie finden nicht nur Verwendung in der Luft- und Raumfahrt, sondern mittlerweile auch im Automobilbereich. Insbesondere kritische Strukturelemente werden aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Gewicht aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Durch die aus der Faserorientierung resultierenden anisotropen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe können Bauteile exakter an lokale Belastungen angepasst werden und ermöglichen so eine optimale Materialausnutzung im Sinne des Leichtbaus.Fiber composite materials for the production of fiber composite components have become indispensable these days. They are not only used in the aerospace industry, but now also in the automotive sector. In particular, critical structural elements are made from fiber-reinforced plastics due to their high weight-specific strength and rigidity with minimal weight. Due to the anisotropic properties of the fiber composite materials resulting from the fiber orientation, components can be adapted more precisely to local loads and thus enable optimal material utilization in terms of lightweight construction.

Faserverbundwerkstoffe weisen in der Regel zwei wesentliche Hauptbestandteile auf, nämlich zum einen ein Fasermaterial und zum anderen ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial. Durch Aushärten des das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterials wird eine integrale Einheit geschaffen zwischen Fasermaterial und Matrixmaterial, wobei durch das ausgehärtete Matrixmaterial die Verstärkungsfasern des Fasermaterials in ihre vorgegebene Richtung gezwungen werden und ermöglichen so die spezifische Lastabtragung in Faserrichtung.Fiber composite materials generally have two essential main components, namely on the one hand a fiber material and on the other hand a matrix material that embeds the fiber material. By hardening the matrix material embedding the fiber material, an integral unit is created between the fiber material and the matrix material, whereby the hardened matrix material forces the reinforcing fibers of the fiber material in their predetermined direction and thus enables the specific load transfer in the fiber direction.

Im Fertigungsprozess kommen neben Faserhalbzeugen wie Gelege oder Gewebe oftmals auch Faserhalbzeuge mit sogenannten Endlosfasern vor, die in der Regel automatisiert mithilfe entsprechender Anlagen auf einem Formwerkzeug zur Herstellung eines Fasergeleges abgelegt werden. Solche Faserhalbzeuge mit Endlosfasern können beispielsweise Rovings, Tapes oder Towes sein. Diese Faserhalbzeuge können trockene Faserhalbzeuge sein, vorbebinderte Faserhalbzeuge oder vorimprägnierte Faserhalbzeuge (sogenannte Prepregs) sein. Bei der Verwendung von trockenen oder vorbebinderten Faserhalbzeugen muss nach der Herstellung des Fasergeleges in dem Formwerkzeug das Fasermaterial mit dem Matrixmaterial infundiert werden, damit das Matrixmaterial das Fasermaterial einbettet.In the manufacturing process, in addition to semi-finished fiber products such as non-woven or woven fabrics, semi-finished fiber products with so-called continuous fibers are often used, which are usually automatically placed on a molding tool with the help of appropriate systems to produce a fiber fabric. Such semi-finished fiber products with continuous fibers can be rovings, tapes or towes, for example. These semi-finished fiber products can be dry semi-finished fiber products, pre-bonded semi-finished fiber products or pre-impregnated semi-finished fiber products (so-called prepregs). When using dry or pre-bonded semi-finished fiber products, the fiber material must be infused with the matrix material after the production of the fiber structure in the molding tool so that the matrix material embeds the fiber material.

Damit die spätere Bauteilform aus den Faserhalbzeugen entstehen kann, werden die Faserhalbzeuge generell in oder auf ein Formwerkzeug abgelegt bzw. drapiert, wobei die Werkzeugoberfläche eine der späteren Bauteilform entsprechende Geometrie oder eine Vorstufe davon aufweist. Insbesondere im automatisierten Herstellungsprozess wird dieser Ablegeprozess (auch häufig Preforming genannt) mithilfe von Faserlegeanlage (beispielsweise Portalanlagen, Roboteranlagen) durchgeführt, bei denen die Endeffektoren Faserlegeköpfe sind. Derartigen Faserlegeköpfen werden Faserhalbzeuge, insbesondere solche mit Endlosfasern, zugeführt, sodass sie in oder auf das Formwerkzeug abgelegt werden können.So that the subsequent component shape can be created from the semi-finished fiber products, the semi-finished fiber products are generally placed or draped in or on a molding tool, the tool surface having a geometry corresponding to the subsequent component shape or a preliminary stage thereof. In the automated manufacturing process in particular, this laying process (also often called preforming) is carried out with the help of fiber laying systems (for example portal systems, robot systems) in which the end effectors are fiber laying heads. Such fiber laying heads are fed semi-finished fiber products, in particular those with continuous fibers, so that they can be placed in or on the molding tool.

Gerade bei großen Bauteilen, wie beispielsweise Flügelschalen oder Rotorblättern von Windkraftanlagen, werden die als Meterware bereitgestellten Faserhalbzeuge großflächig auf die Werkzeugform abgelegt. Insbesondere bei einem mehrlagigen Aufbau des Fasergeleges ergibt sich hierbei dann die Notwendigkeit, die einzelnen Lagen gegeneinander zu fixieren, um ein verrutschen oder verschieben der hochgenaue abgelegten Faserhalbzeuge zu vermeiden. Diese Problematik wird dann noch verschärft, wenn die Faserhalbzeuge auf ein vertikal aufgestelltes Formwerkzeug abgelegt werden sollen.Especially with large components, such as wing shells or rotor blades of wind turbines, the semi-finished fiber products provided by the meter are placed over a large area on the mold. In particular in the case of a multi-layer structure of the fiber structure, there is then the need to fix the individual layers relative to one another in order to avoid slipping or shifting of the highly accurate deposited semi-finished fiber products. This problem is exacerbated when the semi-finished fiber products are to be placed on a vertically positioned molding tool.

So ist beispielsweise aus der DE 10 2010 015 027 B4 eine Faser-Legevorrichtung bekannt, bei der ein Schienensystem um ein in der Mitte vertikal angeordnetes Formwerkzeug verläuft, auf dem Industrieroboter mit Faserlegeköpfen als Endeffektoren verfahrbar vorgesehen sind. Mithilfe der Roboter kann dann Fasermaterial auf dem in der Mitte vertikal angeordneten Formwerkzeug abgelegt werden, um so Fasergelege für die Herstellung großskaliger Faserverbundbauteile herstellen zu können.For example, from the DE 10 2010 015 027 B4 a fiber laying device is known in which a rail system runs around a molding tool which is arranged vertically in the center and on which industrial robots with fiber laying heads are provided so that they can be moved as end effectors. With the help of the robots, fiber material can then be placed on the mold, which is arranged vertically in the center, in order to be able to produce fiber fabrics for the production of large-scale fiber composite components.

Zur Fixierung der Faserhalbzeuge auf den Formwerkzeugen eignen sich z.B. Bindermaterialien, die in Pulverform oder Vliesform in das Faserhalbzeug eingebracht wurden. Durch das Temperieren der Faserhalbzeuge können diese Bindermaterialien dann thermisch aktiviert werden, sodass ein Anheften der einzelnen Faserhalbzeuge bewirkt wird. Bei dem sogenannten Prepregs kann darüber hinaus durch ein erwärmen der Faserhalbzeuge und des bereits vorimprägnierten Matrixmaterials die Klebrigkeit und somit die Adhäsion der Faserhalbzeuge erhöht werden, um ein Anheften der Faserhalbzeuge an dem Formwerkzeug oder vorherigen Faserlagen zu erreichen. Im anschließenden Herstellungsprozess können dann die Faserhalbzeuge zusammen mit dem das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial vollständig ausgehärtet werden. Ein weiterer Vorteil von Wärmeenergie bei Prepregs ist die Tatsache, dass erwärmte Prepregs wesentliche bessere Verarbeitungseigenschaften aufweisen, was den automatisierten Prozessschritt deutlich qualitätssicherer gestaltet.For fixing the semi-finished fiber products on the molding tools, e.g. Binder materials that have been incorporated into the semi-finished fiber product in powder or fleece form. By tempering the semi-finished fiber products, these binder materials can then be thermally activated so that the individual semi-finished fiber products are attached. With the so-called prepregs, the stickiness and thus the adhesion of the semi-finished fiber can be increased by heating the semi-finished fiber and the already pre-impregnated matrix material in order to achieve the adhesion of the semi-finished fiber to the molding tool or previous fiber layers. In the subsequent production process, the semi-finished fiber products can then be completely cured together with the matrix material embedding the fiber material. Another advantage of thermal energy in prepregs is the fact that heated prepregs have significantly better processing properties, which makes the automated process step significantly more quality-assured.

Aus der DE 10 2013 107 103 A1 ist ein Faserlegekopf zum Ablegen von Faserhalbzeugen auf ein Formwerkzeug bekannt, der wenigstens eine elektrische Elektrode aufweist, die mit den dem Faserlegekopf zugeführten Faserhalbzeugen elektrisch kontaktiert ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrode kann dabei ein Stromfluss in den Faserhalbzeugen bewirkt werden, um so in Art einer Widerstandsheizung dass elektrisch leitfähige Fasermaterial der Faserhalbzeuge zu temperieren. Die für den Stromfluss notwendige Gegenelektrode, mit der die Elektrode des Faserlegekopfes zusammenwirkt, um den Stromfluss zu bewirken, kann dabei entweder in dem Faserlegekopf selber angeordnet sein oder wird durch einer elektrisch leitfähige Oberfläche des Formwerkzeuges gebildet. Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der DE 10 2011 102 950 A1 bekannt, bei der die Elektroden zum bewirken des Stromflusses in Form von Umlenkrollen in dem Faserlegekopf vorgesehen sind.From the DE 10 2013 107 103 A1 a fiber laying head for placing semi-finished fiber products on a molding tool is known which has at least one electrical electrode which is in electrical contact with the semi-finished fiber products supplied to the fiber laying head. By applying an electrical voltage to the electrode, a current flow can be brought about in the semifinished fiber products, in order to control the temperature of the electrically conductive fiber material of the semifinished fiber products in the manner of resistance heating. The counterelectrode necessary for the current flow, with which the electrode of the fiber laying head interacts to effect the current flow, can either be arranged in the fiber laying head itself or is formed by an electrically conductive surface of the molding tool. A similar device is also from the DE 10 2011 102 950 A1 known, in which the electrodes are provided for causing the current flow in the form of pulleys in the fiber laying head.

Gerade bei Anlagen, bei denen die Elektroden innerhalb des Faserlegekopfes angeordnet sind, muss das abzulegende Fasermaterial immer etwas überhitzt werden, damit es im Moment der Ablage mit der Anpressrolle die richtige Temperatur besitzt. Especially in systems in which the electrodes are arranged within the fiber laying head, the fiber material to be laid down must always be slightly overheated so that it has the correct temperature when it is laid down with the pressure roller.

Dies ist der Tatsache geschuldet, dass die Anpressrolle flexibel sein muss bzw. eine flexible Oberfläche aufweist und daher nicht die Elektrode darstellen kann. Da in diesem Fall die letzte Elektrode in Förderrichtung immer vor der Anpressrolle angeordnet ist, verbleibt ein nicht-temperierter Faserabschnitt, der eine Auskühlung der Faserhalbzeuge bei der Faserablage bewirkt, wodurch eine Unsicherheit bei der Einstellung der optimalen Prozesstemperatur entsteht.This is due to the fact that the pressure roller must be flexible or has a flexible surface and therefore cannot represent the electrode. Since in this case the last electrode is always arranged in front of the pressure roller in the conveying direction, a non-tempered fiber section remains, which causes the semi-finished fiber products to cool down during fiber placement, which creates uncertainty in setting the optimal process temperature.

Aus der DE 10 2011 076 463 A1 ist ein Reparaturverfahren für ein Formteil aus einem Kunststoffmaterial bekannt, bei dem ein passives Heizelement in dem Reparaturbereich vorgesehen ist, das berührungslos von außen mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt wird.From the DE 10 2011 076 463 A1 a repair method for a molded part made of a plastic material is known in which a passive heating element is provided in the repair area, which is subjected to an alternating magnetic field without contact from the outside.

Aus der DE 103 530 70 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Binderaktivierung von Faserhalbzeugen bekannt, bei dem in dem Formwerkzeug zwei Elektroden vorgesehen sind, die mit den insbesondere äußeren Randbereichen der Preform in Berührung stehen. Wird nun eine Spannung an die Elektroden angelegt, so erfolgt ein Stromfluss durch die Preform, was zu einer Erwärmung und somit zu einer Binderaktivierung führt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die gesamte Preform erwärmt werden soll, was insbesondere bei einer Preform mit großem Lagenaufbau zu hohen Stromflüssen führt. Denn durch die Anordnung der Elektroden im Formwerkzeug erfolgt in der Regel der Stromfluss durch die unteren Faserhalbzeuglagen, so dass ein Binderaktivierung in höheren Faserhalbzeuglagen nur durch eine hohe Wärmeabstrahlung der unteren Lagen und somit durch einen hohen Stromfluss erreicht werden kann.From the DE 103 530 70 A1 a method and a device for binder activation of semi-finished fiber products are known, in which two electrodes are provided in the molding tool, which are in contact with the particularly outer edge regions of the preform. If a voltage is now applied to the electrodes, a current flows through the preform, which leads to heating and thus to binder activation. The disadvantage here, however, is that the entire preform should be heated, which leads to high current flows, particularly in the case of a preform with a large layer structure. The arrangement of the electrodes in the molding tool means that the current flow through the lower semi-finished fiber layers, so that binder activation in higher semi-finished fiber layers can only be achieved through high heat radiation from the lower layers and thus through a high current flow.

Aus der DE 10 2011 108 157 A1 ist ein Formwerkzeug zur Herstellung von Faserverbundbauteilen bekannt, bei dem in dem Formwerkzeug eine Mehrzahl von Induktionsvorrichtungen vorgesehen sind, um so in das Formwerkzeug eingebrachte Faserverbundbauteile mittels Induktion zu erwärmen.From the DE 10 2011 108 157 A1 A molding tool for producing fiber composite components is known, in which a plurality of induction devices are provided in the molding tool in order to heat fiber composite components introduced into the molding tool by means of induction.

Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der DE 10 2006 040 049 A1 bekannt, bei dem unter einem Vakuumsack die Faserhalbzeuglagen auf dem Formwerkzeug angeordnet sind. Durch eine Druckdifferenz werden die Kohlenstofffasern aneinander angedrückt, wobei mit Hilfe eines magnetischen Wechselfeldes elektrische Ströme in den Kohlenstofffasern zur Binderaktivierung erzeugt werden.A similar device is also from the DE 10 2006 040 049 A1 known, in which the semi-finished fiber layers are arranged on the molding tool under a vacuum bag. The carbon fibers are pressed against one another by a pressure difference, with electrical currents being generated in the carbon fibers to activate the binder with the aid of an alternating magnetic field.

Aus der DE 10 2008 020 564 A1 ist eine Tapelegevorrichtung bekannt, bei der die Anpressrolle so ausgebildet ist, dass mit Hilfe von Infrarotstrahlung oder Induktion die abgelegten Fasertapes mit Wärmeenergie beaufschlagt werden können.From the DE 10 2008 020 564 A1 a tape laying device is known in which the pressure roller is designed so that the laid down fiber tapes can be exposed to thermal energy with the aid of infrared radiation or induction.

Des Weiteren ist es aus der Praxis bekannt, mittels Laser oder mittels Infrarotstrahlern die Faserhalbzeuge zu erwärmen, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Bei Infrarotstrahlern hat es sich als nachteilig erweisen, dass der Energieeintrag in die Faserhalbzeuge nicht zielgerichtet gesteuert werden kann und oft zu gering ist. Laser sind hingegen oft teuer in der Anschaffung und Unterhaltung.It is also known from practice to heat the semifinished fiber products using lasers or infrared radiators in order to achieve the desired effects. In the case of infrared radiators, it has proven to be disadvantageous that the energy input into the semi-finished fiber products cannot be controlled in a targeted manner and is often too low. Lasers, on the other hand, are often expensive to purchase and maintain.

Ein weiterer Nachteil beim Einbringen von Wärmeenergie mittels Ultraschall besteht darüber hinaus darin, dass derartige Anlagen zum einen sehr komplex und aufwendig sind, und zum anderen aufgrund der Ultraschallanregung meist starke Faserondulationen entstehen, die Fehlstellen im Bauteil hervorrufen können und für viele Anwendungen nicht zulässig sind. Induktionsverfahren sind in der Anschaffung sehr teuer und können nicht immer reproduzierbar angewendet werden. Darüber hinaus stellt die erforderliche Abschirmung bei der Verwendung von Mikrowellen ein großes Hemmnis für diese Technologie dar.Another disadvantage of introducing thermal energy by means of ultrasound is that such systems are very complex and expensive on the one hand and, on the other hand, the ultrasonic excitation usually creates strong fiber undulations that can cause defects in the component and are not permitted for many applications. Induction processes are very expensive to purchase and cannot always be used reproducibly. In addition, the shielding required when using microwaves is a major obstacle to this technology.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Faserlegekopf sowie ein verbessertes Verfahren zum Legen von Faserhalbzeugen anzugeben, mit denen sichergestellt werden kann, dass die Faserhalbzeuge beim Ablegen auf das Formwerkzeug die gewünschte Prozesstemperatur aufweisen. Es ist im Übrigen auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Faserlegekopf sowie ein verbessertes Verfahren zum Legen von Faserhalbzeugen anzugeben, mit denen der thermische Energieeintrag in das Faserhalbzeug vereinfacht und dennoch prozesssicher durchgeführt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide an improved fiber laying head and an improved method for laying fiber semifinished products with which it can be ensured that the fiber semifinished products have the desired process temperature when they are placed on the molding tool. It is also an object of the present invention to provide an improved fiber laying head and an improved method for laying fiber semifinished products with which the thermal Energy input into the semifinished fiber product simplified and can still be carried out reliably.

Die Aufgabe wird mit dem Faserlegekopf gemäß Anspruch 1, der Faserlegeanlage gemäß Anspruch 7 sowie dem Verfahren zum Ablegen von Fasermaterial gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention with the fiber laying head according to claim 1, the fiber laying installation according to claim 7 and the method for laying down fiber material according to claim 9. Advantageous embodiments of the invention can be found in the corresponding subclaims.

Gemäß Patentanspruch 1 wird ein Faserlegekopf zum Ablegen von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, wobei der Faserlegekopf eine Materialzuführung, eine Ablegeeinheit sowie eine Temperiereinrichtung hat. Mittels der Materialzuführung werden dem Faserlegekopf dabei parallel mindestens zwei Faserhalbzeuge zugeführt, die dann innerhalb des Faserlegekopfes mittels einer Führungseinrichtung, beispielsweise mittels Umlenkrollen, an die Ablegeeinheit geführt werden. Die Ablegeeinheit ist dabei so eingerichtet, dass sie die dem Faserlegekopf parallel zugeführten Faserhalbzeuge parallel auf der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges ablegen kann, sodass einem bestimmten Zeitpunkt immer zwei oder mehr Faserhalbzeuge gleichzeitig abgelegt werden können. Der Begriff „parallel“ meint hierbei insbesondere eine zeitliche Parallelität im Sinne von gleichzeitig und kann darüber hinaus auch räumlich verstanden werden.According to patent claim 1, a fiber laying head for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool for producing a fiber composite component is proposed, the fiber laying head having a material feed, a depositing unit and a temperature control device. By means of the material feed, at least two semi-finished fiber products are fed to the fiber laying head in parallel, which are then guided to the laying unit within the fiber laying head by means of a guide device, for example by means of deflection rollers. The depositing unit is set up in such a way that it can deposit the semi-finished fiber products fed in parallel to the fiber-laying head in parallel on the shaping surface of the molding tool, so that two or more semi-finished fiber products can always be deposited simultaneously at a certain point in time. The term “parallel” here means in particular a temporal parallelism in the sense of simultaneously and can also be understood spatially.

Eine solche Ablegeeinheit eines Faserlegekopfes kann dabei beispielsweise eine Anpressrolle oder ein Anpressschuh sein. Die Anpressrolle bzw. der Anpressschuh können dabei beispielsweise eine flexible Oberfläche aufweisen, um so Unebenheiten bei der Faserablage ausgleichen zu können. Denkbar ist aber auch, dass die Anpressrolle segmentierte ist, wobei dann vorzugsweise jedem Segment genau ein Faserhalbzeug zugeordnet ist. Der Ablegeeinheit eines gattungsgemäßen Faserlegekopfes wird dabei das Fasermaterial so zugeführt, dass es durch die Ablegeeinheit des Faserlegekopfes auf die formgebende Oberfläche des Formwerkzeuges aufgedrückt und abgelegt werden kann. Hierfür wird das Fasermaterial zwischen Ablegeeinheit und formgebender Oberfläche des Formwerkzeuges geführt, sodass die Ablegeeinheit das Fasermaterial auf die Oberfläche drücken kann.Such a filing unit of a fiber laying head can be, for example, a pressure roller or a pressure shoe. The pressure roller or the pressure shoe can, for example, have a flexible surface in order to be able to compensate for unevenness during fiber placement. However, it is also conceivable that the pressure roller is segmented, in which case exactly one semi-finished fiber product is then preferably assigned to each segment. The fiber material is fed to the depositing unit of a generic fiber laying head in such a way that it can be pressed and deposited onto the shaping surface of the molding tool by the depositing unit of the fiber laying head. For this purpose, the fiber material is guided between the depositing unit and the shaping surface of the molding tool, so that the depositing unit can press the fiber material onto the surface.

Des Weiteren weist der gattungsgemäße Faserlegekopfes eine Temperiereinrichtung auf, die zum Temperieren der dem Faserlegekopf parallel bzw. zeitgleich zugeführten und abzulegenden Faserhalbzeuge ausgebildet ist. Die Temperiereinrichtung des erfindungsgemäßen Faserlegekopfes arbeitet dabei in Art einer elektrischen Widerstandsheizung, indem die dem Faserlegekopf zugeführten Faserhalbzeuge bestromt werden.Furthermore, the generic fiber laying head has a temperature control device which is designed for temperature control of the semi-finished fiber products that are fed to the fiber laying head in parallel or at the same time. The temperature control device of the fiber laying head according to the invention works in the manner of an electrical resistance heating in that the semi-finished fiber products supplied to the fiber laying head are energized.

Erfindungsgemäß wird hierfür vorgeschlagen, dass die Temperiereinrichtung mindestens zwei elektrische Elektroden aufweist, die zwischen der Materialzuführung und der Ablegeeinheit des Faserlegekopfes angeordnet sind, wobei die erste Elektrode zum elektrischen Kontaktieren des ersten Faserhalbzeuges und die wenigstens zweite Elektrode zum elektrischen Kontaktieren des wenigstens zweiten Faserhalbzeuges ausgebildet ist. Die Temperiereinrichtung weist erfindungsgemäß weiterhin eine Steuereinheit auf, die zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden eingerichtet ist, sodass ein Stromfluss von der ersten Elektrode durch das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug zu der wenigstens zweiten Elektrode derart bewirkt wird, dass die Faserhalbzeuge in einem durch den bewirkten stromflussdefinierten Bestromungsabschnitt temperiert werden, wenn das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug in einem Brückenbereich elektrisch miteinander verbunden sind.According to the invention, it is proposed for this purpose that the temperature control device has at least two electrical electrodes which are arranged between the material feed and the laying unit of the fiber laying head, the first electrode being designed to electrically contact the first semifinished fiber product and the at least second electrode to electrically contact the at least second semifinished fiber product . According to the invention, the temperature control device furthermore has a control unit which is designed to apply an electrical voltage to the electrodes, so that a current flow from the first electrode through the first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product to the at least second electrode is effected in such a way that the semifinished fiber products in one be tempered by the generated current flow-defined energization section when the first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product are electrically connected to one another in a bridge area.

Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bei einem Faserlegekopf, dem parallel mindestens zwei Faserhalbzeuge zugeführt werden, jedes dieser beiden Faserhalbzeuge mit jeweils einer Elektrode elektrisch kontaktiert werden, wobei ein die erste Elektrode, die mit dem ersten Faserhalbzeug elektrisch kontaktiert ist, beispielsweise eine positive elektrische Spannung angelegt wird, während an die zweite Elektrode, die mit dem zweiten Faserhalbzeug elektrisch kontaktiert ist, eine negative elektrische Spannung angelegt wird. Sind beide Faserhalbzeuge in einem Brückenbereich elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise im unmittelbaren Bereich der Anpressrolle oder durch die Anpressrolle selber, wenn diese mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, so kann ein Stromkreis hergestellt werden, bei dem ein Stromfluss von der ersten Elektrode mit dem Pluspol durch das erste Faserhalbzeug bis zum Brückenbereich und dann von dort durch das zweite Faserhalbzeug bis zu der zweiten Elektrode mit dem Minuspol erzeugt werden kann.Accordingly, it is proposed according to the invention that in a fiber laying head to which at least two semifinished fiber products are fed in parallel, each of these two semifinished fiber products are electrically contacted with one electrode each, with the first electrode, which is electrically contacted with the first semifinished fiber product, for example a positive electrical voltage is applied, while a negative electrical voltage is applied to the second electrode, which is in electrical contact with the second semifinished fiber product. If both semi-finished fiber products are electrically connected to one another in a bridge area, for example in the immediate area of the pressure roller or by the pressure roller itself, if this is coated with an electrically conductive material, a circuit can be created in which a current flows from the first electrode to the positive pole through the first semi-finished fiber product to the bridge area and then from there through the second semi-finished fiber product to the second electrode with the negative pole.

Demnach werden die beiden Faserhalbzeuge jeweils mit nur einer Elektrode elektrisch kontaktiert, wobei diese beiden Elektroden eine voneinander verschiedene Polung aufweisen. Dadurch wird immer in mindestens zwei verschiedenen Faserhalbzeugen ein Stromfluss erzeugt.Accordingly, the two semi-finished fiber products are each electrically contacted with only one electrode, these two electrodes having different polarities from one another. As a result, a current flow is always generated in at least two different semi-finished fiber products.

Hierdurch kann erreicht werden, dass bis zu dem Brückenbereich ein Stromfluss in beiden Faserhalbzeugen bewirkt wird, sodass bei einer elektrischen Überbrückung im Bereich der Ablegeeinheit die Faserhalbzeuge definiert bis zu der Ablegeeinheit temperiert werden. Hierdurch kann prozesssicher eine Temperierung der Faserhalbzeuge mit der vorgegebenen Prozesstemperatur sichergestellt werden.In this way it can be achieved that a current flow is brought about in both semifinished fiber products up to the bridge area, so that in the case of an electrical bridging in the area of the depositing unit, the semifinished fiber products are tempered in a defined manner up to the depositing unit. In this way, temperature control of the semi-finished fiber products with the specified process temperature can be ensured in a process-reliable manner.

Des Weiteren wird die gesamte Temperiereinrichtung eines derartigen Faserlegekopfes gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht, da nunmehr auf die entsprechende Gegenelektrode verzichtet werden kann. Dadurch wird die Anzahl der Elektroden reduziert und somit die kinematischen Masse des Faserlegekopfes. Handelt es sich bei der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges um eine elektrisch leitende Oberfläche, so wird der Brückenbereich durch das Formwerkzeug gebildet. Eine zusätzliche Einrichtung für eine elektrische Kontaktierung im Brückenbereich, beispielsweise in Form von elektrischen Niederhaltern, zur elektrischen Verbindung der Faserhalbzeuge kann dann entfallen. Werden die Faserhalbzeuge auf bereits abgelegten Faserhalbzeuge in einer zweiten oder weiteren Faserlage abgelegt, so kann die zuletzt abgelegte Faserlage den Brückenbereich bilden, da die abgelegten Faserhalbzeuge elektrisch leitfähig sind.Furthermore, the entire temperature control device of such a fiber laying head is simplified compared to the prior art, since the corresponding counter electrode can now be dispensed with. This reduces the number of electrodes and thus the kinematic mass of the fiber laying head. If the shaping surface of the mold is an electrically conductive surface, the bridge area is formed by the mold. An additional device for making electrical contact in the bridge area, for example in the form of electrical hold-down devices, for electrically connecting the semi-finished fiber products can then be omitted. If the semi-finished fiber products are placed on semi-finished fiber products already deposited in a second or further fiber layer, then the last-deposited fiber layer can form the bridge area, since the semi-finished fiber products placed are electrically conductive.

Unter Faserhalbzeugen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dabei insbesondere bandförmige, strangförmige und/oder kabelförmige Faserhalbzeuge verstanden. Die Faserhalbzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung enthalten insbesondere Endlosfasern. Derartige Faserhalbzeuge können beispielsweise Rovings, Tapes und/oder Towes sein. Die Faserhalbzeuge weisen dabei elektrisch leitfähige Fasern bzw. Endlosfasern auf, sodass zumindest in Faserrichtung ein Stromfluss bewirkt werden kann, wenn die Faserhalbzeuge elektrisch kontaktiert sind.In the context of the present invention, semifinished fiber products are understood to mean in particular ribbon-shaped, strand-shaped and / or cable-shaped semifinished fiber products. The semi-finished fiber products within the meaning of the present invention contain in particular continuous fibers. Such semi-finished fiber products can be rovings, tapes and / or towes, for example. The semi-finished fiber products have electrically conductive fibers or continuous fibers, so that a current flow can be brought about at least in the fiber direction when the semi-finished fiber products are electrically contacted.

Der Brückenbereich kann dabei durch ein elektrisch leitfähiges Formwerkzeug, durch ein bereits abgelegtes und ebenfalls elektrisch leitfähiges Fasermaterial (z.B. Kohlenstofffasern) oder durch einen elektrisch leitfähigen Abschnitt, der in der Ablegeeinheit integriert ist bzw. durch eine elektrisch leitfähige Ablegeeinheit.The bridge area can be created by an electrically conductive mold, by an already deposited and also electrically conductive fiber material (e.g. carbon fibers) or by an electrically conductive section that is integrated in the depositing unit or by an electrically conductive depositing unit.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Materialzuführung zum parallelen Zuführen von mehr als zwei Faserhalbzeugen eingerichtet ist. Die Temperiereinrichtung hat dabei für jedes über die Materialzuführung zugeführte Faserhalbzeug wenigstens eine elektrische Elektrode, mit der das jeweilige Faserhalbzeug elektrisch kontaktiert wird. Die Steuereinheit ist nun so eingerichtet, dass nacheinander an verschiedenen Kombinationen zweier Elektroden eine elektrische Spannung an den Elektroden angelegt werden kann, dass nacheinander ein Stromfluss in verschiedenen Faserhalbzeugen bewirkt werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, dass bei vier zugeführten Faserhalbzeugen zunächst in dem ersten und dem zweiten Faserhalbzeug ein Stromfluss bewirkt wird, während anschließend in dem dritten und vierten Faserhalbzeug ein Stromfluss bewirkt wird. Dabei bilden das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug jeweils eine entsprechende Kombination, während das dritte und das vierte Faserhalbzeug ebenfalls eine Kombination darstellt. Je nach Anwendungsfall können aber auch das erste und das vierte Faserhalbzeug bestromt werden, während anschließend das zweite und dritte Faserhalbzeug bestromt wird.According to one embodiment it is provided that the material supply is set up for the parallel supply of more than two semi-finished fiber products. The temperature control device has at least one electrical electrode for each semifinished fiber product supplied via the material feed, with which the respective semifinished fiber product is electrically contacted. The control unit is now set up in such a way that an electrical voltage can be applied to the electrodes successively at different combinations of two electrodes, so that a current flow can be effected in different semifinished fiber products one after the other. It is thus conceivable, for example, that when four semifinished fiber products are fed in, a current flow is initially brought about in the first and the second semifinished fiber product, while a current flow is then effected in the third and fourth semifinished fiber products. The first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product each form a corresponding combination, while the third and fourth semifinished fiber product also represent a combination. Depending on the application, however, the first and fourth semifinished fiber product can also be energized, while the second and third semifinished fiber product are then energized.

Durch das Durchschalten der verschiedenen Kombinationen kann erreicht werden, dass über einen gewissen Zeitraum hinweg jedes Faserhalbzeug, das dem Faserlegekopf zugeführten wurde, mindestens einmal bestromt wurde, um es entsprechend zu temperieren. Da alle Faserhalbzeuge einen gemeinsamen Brückenbereich haben, innerhalb dessen die Faserhalbzeuge elektrisch miteinander verbunden sind (beispielsweise über ein elektrisch leitendes Formwerkzeug oder elektrisch leitende Faserlagen), kann eine elektrische Spannung immer nur an zwei Elektroden zur gleichen Zeit angelegt werden. Aus diesem Grund müssen zeitlich nacheinander an jeweils unterschiedlichen Elektroden eine elektrische Spannung angelegt werden, um so jedes Faserhalbzeug mindestens einmal zu bestromt.By switching through the various combinations it can be achieved that over a certain period of time each semifinished fiber product that was fed to the fiber laying head was energized at least once in order to temper it accordingly. Since all semi-finished fiber products have a common bridge area within which the semi-finished fiber products are electrically connected to each other (for example via an electrically conductive mold or electrically conductive fiber layers), an electrical voltage can only ever be applied to two electrodes at the same time. For this reason, an electrical voltage must be applied to different electrodes one after the other in order to energize each semifinished fiber product at least once.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Temperiereinrichtung mindestens eine elektrische Kontaktbrücke auf, die zum elektrischen Verbinden mindestens zweier Faserhalbzeuge eingerichtet ist. Eine solche elektrische Kontaktbrücke kann beispielsweise ein elektrischer Niederhalter sein, der jedes der Faserhalbzeuge elektrisch kontaktiert und so miteinander elektrisch verbindet.According to one embodiment, the temperature control device has at least one electrical contact bridge which is set up for the electrical connection of at least two semi-finished fiber products. Such an electrical contact bridge can be, for example, an electrical hold-down device which makes electrical contact with each of the semi-finished fiber products and thus electrically connects them to one another.

Eine solche elektrische Kontaktbrücke kann dabei an dem Faserlegekopf derart angeordnet sein, dass die elektrische Kontaktbrücke in Förderrichtung der Faserhalbzeuge vor der Ablegeeinheit die Faserhalbzeuge elektrisch miteinander verbindet oder in Förderrichtung der Faserhalbzeuge nach der Ablegeeinheit die bereits abgelegten Faserhalbzeuge elektrisch miteinander verbindet. Dieses insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Formwerkzeug keine elektrisch leitende Oberfläche hat.Such an electrical contact bridge can be arranged on the fiber laying head in such a way that the electrical contact bridge electrically connects the semi-finished fiber products with one another in the conveying direction of the semi-finished fiber products before the depositing unit or electrically connects the semi-finished fiber products with one another in the conveying direction of the semi-finished fiber products after the depositing unit. This is particularly advantageous when the molding tool does not have an electrically conductive surface.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zum Messen eines elektrischen Widerstandes eines Bestromungsabschnittes zweier Faserhalbzeuge eingerichtet ist. In Abhängigkeit von dem gemessenen elektrischen Widerstand kann nun die Temperatur der Faserhalbzeuge in dem Bestromungsabschnitt ermittelt werden.According to a further embodiment it is provided that the control unit is set up to measure an electrical resistance of an energizing section of two semifinished fiber products. The temperature of the semifinished fiber products in the energizing section can now be determined as a function of the measured electrical resistance.

Gemäß einer Ausführungsform hierzu ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Parameter der an den Elektroden anzulegenden elektrischen Spannung in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur so einzustellen, dass eine vorgegebene Temperatur angenähert wird. Hierdurch kann eine Temperaturregelung erreicht werden, mit der die Faserhalbzeuge bis zum Ablegen im Bereich der vorgegebenen Soll-Temperatur gehalten werden.According to one embodiment of this, it is provided that the control unit is set up to set the parameters of the electrical voltage to be applied to the electrodes as a function of the determined temperature in such a way that a predetermined temperature is approximated. As a result, a temperature control can be achieved with which the Semi-finished fiber products are kept in the range of the specified target temperature until they are deposited.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit der Faserlegeanlage zum Herstellen eines Fasergeleges aus einem Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß Anspruch 7 gelöst. Die Faserlegeanlage weist dabei gattungsgemäß ein Formwerkzeug auf sowie mindestens einem Bewegungsautomaten, an dem als Endeffektor ein Faserlegekopf zum Ablegen von Faserhalbzeugen wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist.The object is also achieved with the fiber laying system for producing a fiber structure from a fiber material of a fiber composite material for the production of a fiber composite component according to claim 7. The fiber laying system has a forming tool as well as at least one automatic movement device, on which a fiber laying head is provided as an end effector for laying down semi-finished fiber products as described above.

Die Faserlegeanlage kann dabei für jeden Bewegungsautomaten ein gegenüber dem Endeffektor feststehendes Fasernmagazin aufweisen, in dem die Faserhalbzeuge bevorratet werden. Mittels einer Faserführungseinrichtung werden dann die in dem Fasernmagazin enthaltenen Faserhalbzeuge entlang der kinematischen Kette des Bewegungsautomaten zu dem Faserlegekopf geführt, wo sie dem Faserlegekopf zugeführt werden und dann mittels der Ablegeeinheit abgelegt werden. Der Faserlegekopf kann aufgrund der Bewegung des Bewegungsautomaten dabei eine Relativbewegung gegenüber dem Fasernmagazin ausführen.The fiber laying system can have a fixed fiber magazine for each automatic movement device in relation to the end effector, in which the semi-finished fiber products are stored. By means of a fiber guide device, the semi-finished fiber products contained in the fiber magazine are then guided along the kinematic chain of the automatic movement to the fiber laying head, where they are fed to the fiber laying head and then deposited by means of the laying unit. Due to the movement of the automatic movement device, the fiber laying head can perform a movement relative to the fiber magazine.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Formwerkzeug eine zumindest teilweise elektrisch leitende, formgebende Oberfläche zur Bildung des elektrischen Brückenbereiches hat. Dadurch kann die erste Faserlage direkt auf das Formwerkzeug abgelegt werden, ohne dass an dem Faserlegekopf eine elektrische Kontaktbrücke zum elektrischen Verbinden der Faserhalbzeuge vorgesehen sein muss.In one embodiment it is provided that the molding tool has an at least partially electrically conductive, shaping surface for forming the electrical bridge area. As a result, the first fiber layer can be placed directly on the molding tool without an electrical contact bridge for electrically connecting the semi-finished fiber products having to be provided on the fiber-laying head.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren zum Ablegen von Fasermaterial eines Faserverbundwerkstoffes auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils gemäß Anspruch 9 gelöst. Gemäß dem Verfahren werden mindestens zwei Faserhalbzeuge dem Faserlegekopf parallel zugeführt und anschließend mittels einer Ablegeeinheit des Faserlegekopfes auf der formgebenden Oberfläche des Formwerkzeuges abgelegt, wobei die Faserhalbzeuge mittels einer Temperiereinrichtung temperiert werden. Hierfür werden die Faserhalbzeuge mit elektrischen Elektroden kontaktiert, wobei mittels einer Steuereinheit eine elektrische Spannung an den Elektroden angelegt wird, sodass ein Stromfluss von der ersten Elektrode durch das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug zu der wenigstens zweiten Elektrode derart bewirkt wird, so dass die Faserhalbzeuge in einem durch den bewirkten stromflussdefinierten Bestromungsabschnitt temperiert werden, wenn das erste Faserhalbzeug und das zweite Faserhalbzeug in einem Brückenbereich elektrisch miteinander verbunden sind.The object is also achieved with the method for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool for producing a fiber composite component according to claim 9. According to the method, at least two semifinished fiber products are fed to the fiber laying head in parallel and then deposited on the shaping surface of the molding tool by means of a depositing unit of the fiber laying head, the semifinished fiber products being tempered by means of a temperature control device. For this purpose, the semifinished fiber products are contacted with electrical electrodes, an electrical voltage being applied to the electrodes by means of a control unit, so that a current flow from the first electrode through the first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product to the at least second electrode is effected in such a way that the semifinished fiber products be tempered in an energization section defined by the current flow if the first semifinished fiber product and the second semifinished fiber product are electrically connected to one another in a bridge area.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.Advantageous refinements of the method can be found in the corresponding subclaims.

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

1 schematische Darstellung eines Faserlegekopfes in einer Seitenansicht;
2 schematische Darstellung des Faserlegekopfes in einer Vorderansicht.

The present invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying figures. Show it:

1 schematic representation of a fiber laying head in a side view;
2 schematic representation of the fiber laying head in a front view.

1 zeigt schematisch den Faserlegekopf 10, der zwei Faserhalbzeuge 1 und 2 auf ein Formwerkzeug 100 mit einer formgebenden Werkzeugoberfläche 110 ablegen kann. Hierzu wird dem Faserlegekopf 10 mittels einer Materialzuführung 11 die abzulegenden Faserhalbzeuge 1 und 2 zugeführt, wobei die Faserhalbzeuge 1 und 2 innerhalb des Faserlegekopfes 10 mittels einer Faserführung 12 zu einer Ablegeeinheit 13 in Form einer Anpressrolle geführt wird. Die Faserhalbzeuge 1 und 2 werden dabei so an die Anpressrolle 13 geführt, dass sie zwischen die Anpressrolle 13 und dem Formwerkzeug 100 geführt werden und so mittels des Faserlegekopfes 10 auf die formgebende Werkzeugoberfläche 110 des Formwerkzeuges 100 aufgedrückt und abgelegt werden können. 1 shows schematically the fiber laying head 10 , the two semi-finished fiber products 1 and 2 on a molding tool 100 with a shaping tool surface 110 can drop. For this purpose, the fiber laying head 10 by means of a material feed 11 the semi-finished fiber products to be deposited 1 and 2 supplied, the semi-finished fiber products 1 and 2 inside the fiber laying head 10 by means of a fiber guide 12 to a filing unit 13 is guided in the form of a pressure roller. The semi-finished fiber products 1 and 2 are doing so on the pressure roller 13 led them between the pressure roller 13 and the molding tool 100 are guided and so by means of the fiber laying head 10 on the forming tool surface 110 of the molding tool 100 can be pressed on and put down.

Der Faserlegekopf 10 weist des Weiteren eine Temperiereinrichtung 20 auf, die eine Steuereinheit 21 sowie mindestens zweier Elektroden 22 und 23 hat. Aufgrund der Seitenansicht in 1 werden die mindestens zwei Elektroden 22 und 23 ebenso wie die Faserhalbzeuge 1 und 2 nur einseitig dargestellt.The fiber laying head 10 also has a temperature control device 20th on that a control unit 21st and at least two electrodes 22nd and 23 Has. Due to the side view in 1 become the at least two electrodes 22nd and 23 just like the semi-finished fiber products 1 and 2 only shown on one side.

Die beiden Elektroden 22 und 23 sind dabei Bestandteil der Faserführung 12 des Faserlegekopfes 10 und sind in Form einer Umlenkrolle ausgebildet. Die Umlenkrollen weisen dabei eine elektrisch leitende Oberfläche auf, die mit der Steuereinheit 21 elektrischen Verbindung steht, um so die Elektroden 22 und 23 bilden zu können.The two electrodes 22nd and 23 are part of the fiber guide 12 of the fiber laying head 10 and are designed in the form of a pulley. The pulleys have an electrically conductive surface that connects to the control unit 21st electrical connection to the electrodes 22nd and 23 to be able to form.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den beiden Elektroden 22 und 23 kann dabei ein Stromfluss in den zugeführten Faserhalbzeugen 1 und 2 bewirkt werden, wenn die beiden Faserhalbzeuge 1 und 2 in einem Brückenbereich elektrisch miteinander verbunden sind. Denn die erste Elektrode 22 kontaktiert dabei das erste Faserhalbzeug 1, während die zweite Elektrode 22 das zweite Faserhalbzeug 2 kontaktiert. Der Brückenbereich zum elektrischen Verbinden der beiden Faserhalbzeuge kann dabei durch eine elektrisch leitende formgebende Werkzeugoberfläche 110 gebildet werden.By applying an electrical voltage to the two electrodes 22nd and 23 a current flow in the supplied semi-finished fiber products 1 and 2 be effected when the two semi-finished fiber products 1 and 2 are electrically connected to one another in a bridge area. Because the first electrode 22nd makes contact with the first semi-finished fiber product 1 while the second electrode 22nd the second semi-finished fiber product 2 contacted. The bridge area for electrically connecting the two semi-finished fiber products can be provided by an electrically conductive, shaping tool surface 110 are formed.

2 zeigt in einer Vorderansicht in einem Freischnitt den erfindungsgemäßen Faserlegekopf 10, dem insgesamt sechs Faserhalbzeuge 1 bis 6 zugeführt werden. Jedem Faserhalbzeug ist dabei eine elektrische Elektrode 22 bis 27 zugeordnet, die jeweils mit der Steuereinheit 21 elektrischen Verbindung stehen. Durch eine elektrisch leitende Werkzeugoberfläche 110 des Formwerkzeuges 100 wird ein gemeinsamer Brückenbereich gebildet, durch den die Faserhalbzeuge 1 bis 6 elektrisch miteinander verbunden werden. 2 shows the fiber laying head according to the invention in a front view in a cutout 10 , a total of six semi-finished fiber products 1 to 6th are fed. Each semifinished fiber product has an electrical electrode 22nd to 27 assigned, each with the control unit 21st electrical connection. Through an electrically conductive tool surface 110 of the molding tool 100 a common bridge area is formed through which the semi-finished fiber products 1 to 6th be electrically connected to each other.

Erfindungsgemäß wird zunächst eine elektrische Spannung an den Elektroden 22 und 23 angelegt, wobei an der elektrischen Elektrode 22 ein Pluspol generiert wird, während an der elektrischen Elektrode 23 ein Minuspol generiert wird. Die Elektrode 22 kontaktiert dabei das Faserhalbzeug 1, während die Elektrode 23 das Faserhalbzeug 2 kontaktiert. Durch das Anlegen der elektrischen Spannung an den beiden Elektroden 22 und 23 wird nun ein elektrischer Stromfluss in technischer Hinsicht von dem Pluspol der Elektrode 22 zu der formgebenden Werkzeugoberfläche 110 und dann von der formgebenden Werkzeugoberfläche 110 zurück zu der zweiten Elektrode 23 mit dem Minuspol erzeugt, sodass durch das elektrischen kontaktieren der beiden Faserhalbzeuge 1 und 2 mit jeweils einer Elektrode 22 und 23 ein Stromfluss in beiden Faserhalbzeugen 1 und 2 bewirkt werden kann.According to the invention, an electrical voltage is first applied to the electrodes 22nd and 23 applied to the electrical electrode 22nd a positive pole is generated while on the electrical electrode 23 a negative pole is generated. The electrode 22nd makes contact with the semi-finished fiber product 1 while the electrode 23 the semi-finished fiber product 2 contacted. By applying the electrical voltage to the two electrodes 22nd and 23 there is now a technical flow of electrical current from the positive pole of the electrode 22nd to the shaping tool surface 110 and then from the forming tool surface 110 back to the second electrode 23 generated with the negative pole, so that the electrical contact between the two semi-finished fiber products 1 and 2 each with one electrode 22nd and 23 a current flow in both fiber semi-finished products 1 and 2 can be effected.

Durch das Bestromen der Faserhalbzeuge 1 und 2 wird ein Bestromungsabschnitt 30 definiert, der von der Kontaktstelle der ersten Elektrode 22 mit dem ersten Faserhalbzeug 1 bis zur Kontaktstelle der zweiten Elektrode 23 mit dem zweiten Faserhalbzeug 2 reicht.By energizing the semi-finished fiber products 1 and 2 becomes an energization section 30th defined by the contact point of the first electrode 22nd with the first semi-finished fiber product 1 up to the contact point of the second electrode 23 with the second semi-finished fiber product 2 enough.

Während des Bestromens der Faserhalbzeuge 1 und 2 wird durch die Steuereinheit 21 an den übrigen Elektroden 24 bis 27 keine elektrische Spannung angelegt. Nachdem nun ein Stromfluss in den Faserhalbzeugen 1 und 2 bewirkt wurde, wird die elektrische Spannung an den Elektroden 22 und 23 abgestellt und dann eine elektrische Spannung an den Elektroden 24 und 25 angelegt, sodass die Faserhalbzeuge 3 und 4 bestromt werden können. Die Elektrode 24 kontaktiert dabei das dritte Faserhalbzeug 3, während die Elektrode 25 das vierte Faserhalbzeug 4 kontaktiert.During the energization of the semi-finished fiber products 1 and 2 is controlled by the control unit 21st on the remaining electrodes 24 to 27 no electrical voltage applied. Now that there is a current flow in the semi-finished fiber products 1 and 2 caused, the electrical voltage on the electrodes 22nd and 23 turned off and then an electrical voltage on the electrodes 24 and 25th created so that the semi-finished fiber products 3 and 4th can be energized. The electrode 24 contacts the third semi-finished fiber product 3 while the electrode 25th the fourth semi-finished fiber product 4th contacted.

Anschließend wird eine elektrische Spannung an die Elektroden 26 und 27 angelegt, sodass das fünfte Faserhalbzeug 5 und das sechster Faserhalbzeug 6 entsprechend wie vorstehend beschrieben bestromt werden können.Then an electrical voltage is applied to the electrodes 26th and 27 created so that the fifth semi-finished fiber product 5 and the sixth semi-finished fiber product 6th can be energized accordingly as described above.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 - 61 - 6: FaserhalbzeugeSemi-finished fiber products
1010: FaserlegekopfFiber laying head
1111: MaterialzuführungMaterial feed
1212: FaserführungFiber guide
1313: Ablegeeinheit/AnpressrolleDeposit unit / pressure roller
2020th: TemperiereinrichtungTemperature control
2121st: SteuereinheitControl unit
22- 2722-27: elektrische Elektrodenelectrical electrodes
3030th: BestromungsabschnittEnergization section
100100: FormwerkzeugForming tool
110110: elektrisch leitende, formgebende Oberflächeelectrically conductive, shaping surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims

Fiber laying head (10) for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool (100) for producing a fiber composite component, with - a material feed (11) which is set up for the parallel feeding of at least two semi-finished fiber products (1, 2), - a depositing unit (13) , which is designed for parallel laying down of the semi-finished fiber products (1, 2) fed to the fiber laying head (10) on the shaping surface (110) of the molding tool (100), and - a temperature control device (20) which is used for temperature control of the fiber laying head (10) Semifinished fiber products (1, 2) fed in parallel and to be laid down are formed, characterized in that - the temperature control device (20) has at least two electrical electrodes (22, 23) which are connected between the material feed (11) and the laying unit (13) of the fiber laying head ( 10) are arranged, - wherein the first electrode (22) for electrical contacting of the first, the fiber laying head (10) fed semi-finished fiber product (1) and the we At least the second electrode (23) is designed to make electrical contact with the at least second semi-finished fiber product (2) fed to the fiber laying head, and - the temperature control device (20) has a control unit (21) which is used to apply an electrical voltage to the electrodes (22, 23 ) is set up so that a current flow from the first electrode (22) through the first semifinished fiber product (1) and the second semifinished fiber product (2) to the at least second electrode (23) is effected in such a way that the semifinished fiber products (1, 2) in an energization section (30) defined by the current flow produced if the first semifinished fiber product (1) and the second semifinished fiber product (2) are electrically connected to one another in a bridge area.

Fiber laying head (10) after Claim 1 , characterized in that the material supply (11) is set up for the parallel supply of more than two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6), the temperature control device (20) for each semi-finished fiber product supplied via the material supply (11) (1, 2, 3, 4, 5, 6) has at least one electrical electrode (22, 23, 24, 25, 26, 27) which is used to make electrical contact with the respective semi-finished fiber product (1, 2, 3, 4, 5, 6) is designed, the control unit (21) being set up to successively apply an electrical voltage to the electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 26, 23, 24, 25, 26, 27) on different combinations of two electrodes. 27) so that one after the other a current flow is effected in different semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6).

Fiber laying head (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the temperature control device (20) has at least one electrical contact bridge which is set up to electrically connect at least two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6).

Fiber laying head (10) after Claim 3 , characterized in that the electrical contact bridge is arranged on the fiber laying head (10) in such a way that the electrical contact bridge in the conveying direction of the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) in front of the depositing unit (13) holds the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) electrically connects or in the conveying direction of the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) after the depositing unit (13) the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5 , 6) electrically connects.

Fiber laying head (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (21) for measuring an electrical resistance of an energizing section (30) of two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) and for determining the temperature in the energization section (30) is set up as a function of the measured electrical resistance.

Fiber laying head (10) after Claim 5 , characterized in that the control unit (21) is set up to set the parameters of the electrical voltage to be applied to the electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 27) as a function of the determined ACTUAL temperature, in order to achieve a predetermined target Approximate temperature.

Fiber laying system for producing a fiber structure from a fiber material of a fiber composite material for the production of a fiber composite component, with a molding tool (100), at least one automatic movement device and a fiber laying head (10) arranged on the movement machine as an end effector for laying down semi-finished fiber products, characterized by a fiber laying head (10) after one of the Claims 1 to 6th .

Fiber laying plant after Claim 7 , characterized in that the molding tool (100) has an at least partially electrically conductive, shaping surface (110) for forming the electrical bridge area.

A method for depositing fiber material of a fiber composite material on a molding tool (100) for the production of a fiber composite component, the method comprising the following steps: parallel feeding of at least two semi-finished fiber products (1, 2) to a fiber laying head (10) of a fiber laying system, temperature control of the semi-finished fiber products (1, 2) by means of a temperature control device (20), and - placing the semi-finished fiber products (1, 2) fed to the fiber laying head (10) onto a shaping device Surface (110) of a molding tool (100) by means of a depositing unit (13) of the fiber laying head (10), characterized by - contacting the first semi-finished fiber product (1) with a first electrical electrode (22) and the at least second semi-finished fiber product (2) with at least one second electrical electrode (23), - an electrical voltage being applied to the electrodes (22, 23) by means of a control unit (21), so that a current flow from the first electrode (22) through the first semifinished fiber product (1) and the second Semifinished fiber product (2) is effected to the at least second electrode (23) in such a way that the semifinished fiber products (1, 2) are tempered in an energization section (30) defined by the current flow when the first semifinished fiber product (1) and the second semifinished fiber product ( 2) are electrically connected to one another in a bridge area.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that more than two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) are fed to the fiber laying head (10) in parallel, each semi-finished fiber product (1, 2, 3, 4, 5, 6) having at least one electrical electrode (22, 23, 24, 25, 26, 27) electrically contacted and successively at different combinations of two electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 27) an electrical voltage on the electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 27) is applied by means of the control unit (21), so that one after the other a current flow is effected in different semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6).

Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that at least two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) are electrically connected to one another by means of an electrical contact bridge.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) are electrically connected to one another in the conveying direction upstream of the depositing unit (13) with the electrical contact bridge or that the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5 , 6) are electrically connected to one another with the electrical contact bridge after the depositing unit (13) in the conveying direction.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the semifinished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) are electrically connected to one another as an electrical contact bridge by means of an electrically conductive, shaping surface (110) of the molding tool (100).

Method according to one of the Claims 9 to 13 , characterized in that the semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) are electrically contacted within the fiber laying head (10) with the electrical electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 27).

Method according to one of the Claims 9 to 14th , characterized in that an electrical resistance of an energization section (30) of two semi-finished fiber products (1, 2, 3, 4, 5, 6) is measured by means of the control unit (21) and, depending on the measured electrical resistance, the temperature in the energization section ( 30) is determined.

Procedure according to Claim 15 , characterized in that the parameters of the electrical voltage to be applied to the electrodes (22, 23, 24, 25, 26, 27) are set by means of the control unit (21) as a function of the determined ACTUAL temperature, in order to achieve a predetermined target temperature approximate.