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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor, eine Pressvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Presserzeugnisses.
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Herkömmliche Aktoren, mit denen eine Weg- und/oder Druckänderung bewirkt werden soll, arbeiten der Regel mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch. Insbesondere für Anwendungen, bei denen nur eine geringe Wegänderung, beispielsweise im Bereich von weniger als einem Millimeter, und zugleich ein hoher Druck realisiert werden soll, stellen sich herkömmliche Aktoren häufig als komplex, schwer regelbar und damit auch kostenintensiv dar. Zudem können bekannte Aktoren wegen ihres hohen Energiebedarfs unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes nachteilig sein.
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Wird ein herkömmlicher hydraulischer oder pneumatischer Aktor in einer Umgebung eingesetzt, in dem sich der Aktor selbst erwärmt, reagiert sein Betriebsfluid empfindlich auf unterschiedlich vorherrschende Betriebstemperaturen. Eine solche Umgebung ist beispielsweise eine Intervallheißpressvorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundmaterials als Presserzeugnis. Wenn es dort erforderlich ist, Weg- und/oder Druckänderungen lokal begrenzt auf ein Werkzeug auszuüben, zeigen sich die Nachteile herkömmlicher Aktoren aufgrund der heterogenen Temperaturumgebung besonders deutlich.
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Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine verbesserten Aktorik, die insbesondere die vorgenannten Nachteile überwindet und für den Einsatz in einer Pressvorrichtung geeignet ist, zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen thermischen Aktor gelöst, umfassend ein Ausdehnungselement, das durch einen Festkörper ausgebildet ist und ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, ein Temperiermittel, das dazu eingerichtet ist, eine Temperaturänderung in einem zwischen den Enden liegenden Temperierabschnitt des Ausdehnungselements zu bewirken, und ein Lagermittel, durch das eine Position des ersten Endes festlegbar ist, wobei der Aktor dazu eingerichtet ist, bei der Temperaturänderung eine vom ersten Ende zum zweiten Ende gerichtete Aktorenkraft bereitzustellen.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Aktorenkraft durch eine vom Temperiermittel induzierte thermische Veränderung der Geometrie des Ausdehnungselements zu erzeugen. Da durch die Temperaturänderung bewirkte Längenänderungen vergleichsweise gering sind, aber mit einer hohen Aktorenkraft einhergehen, eignet sich der erfindungsgemäße thermische Aktor hervorragend zur lokalen Veränderung der Geometrie eines Werkzeugs in einer Pressvorrichtung. Außerdem kann der erfindungsgemäße thermische Aktor bauteilarm, energiesparend, leicht regelbar und damit insgesamt kostengünstig betrieben werden. Auf hydraulische bzw. pneumatische Betriebsfluide kann verzichtet werden, sodass eine energieintensive Verdichtung eines Betriebsfluids und ein thermischer Einfluss auf ein Betriebsfluid entfallen.
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Wenn das zweite Ende frei ist, bewirkt die Aktorenkraft des erfindungsgemäßen thermischen Aktors eine Wegänderung, die proportional zum thermischen Ausdehnungskoeffizienten, zur Länge des Temperierabschnitts und zur Temperaturänderung ist. Bei einer im Grenzfall vollständigen Hinderung einer Bewegung des zweiten Endes bewirkt die Aktorenkraft einen Druck auf ein mit dem zweiten Ende gekoppeltes Objekt, der proportional zum Elastizitätsmodul des Ausdehnungselements, zum thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Ausdehnungselements sowie zur Temperaturänderung ist. Bei praktischen Anwendungen mit einer endlichen Steifigkeit des Objekts wird typischerweise sowohl eine Weg- als auch eine Druckänderung durch die Aktorenkraft realisiert.
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Zweckmäßigerweise ist das Ausdehnungselements des thermischen Aktors aus einem Metall gebildet. Das Ausdehnungselement kann als Hohlkörper ausgebildet sein. Das Temperiermittel kann grundsätzlich zum Erwärmen und/oder zum Abkühlen des Ausdehnungselements eingerichtet sein. Die vom ersten Ende zum zweiten Ende gerichtete Aktorenkraft kann je nach Vorzeichen der Temperaturänderung zum ersten Ende oder zum zweiten Ende hin orientiert sein.
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Im Sinne der Erfindung ist das Lagermittel des thermischen Aktors typischerweise ein Mittel, das im Zusammenwirken mit einem anderen Lagermittel geeignet ist, die Position des ersten Endes durch Eliminierung der Translationsfreiheitsgrade festzulegen. Das Lagermittel kann über eine bloße Lagerung hinaus auch die Rotationsfreiheitsgrade des ersten Endes eliminieren. Es ist beispielsweise möglich, dass das Lagermittel ein Einspannen und/oder ein Befestigen und/oder ein Haltern des ersten Endes ermöglicht. Das Lagermittel kann beispielsweise durch ein Gewinde ausgebildet sein, um die Position des freien Endes durch Verschrauben festzulegen. Es ist auch denkbar, dass das Lagermittel durch einen freien Bereich des thermischen Aktors, insbesondere des Ausdehnungselements, ausgebildet ist, an den das andere Lagermittel zum Festlegen der Position des ersten freien Endes angreifen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen thermischen Aktors weist das Ausdehnungselement eine zylindrische und/oder prismatische und/oder kubische Außenform auf. Alternativ oder zusätzlich kann das Ausdehnungselement eine zylindrische und/oder prismatische und/oder kubische Innenform aufweisen. Typischerweise ist der thermische Aktor dabei derart ausgebildet, dass die Aktorenkraft senkrecht zu einer Grundfläche des Ausdehnungselements wirkt.
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Das Ausdehnungselement des erfindungsgemäßen Aktors kann grundsätzlich entlang der Richtung der Aktorenkraft unterschiedliche Geometrien und/oder Materialeigenschaften aufweisen. Typischerweise ist das Ausdehnungselement einstückig, jedoch nicht notwendigerweise materialeinheitlich ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Aktor vorgesehen, dass der Temperierabschnitt einen von einem Abschnitt zwischen dem ersten Ende und dem Temperierabschnitt und/oder von einem Abschnitt zwischen dem zweiten Ende und dem Temperierabschnitt abweichenden Materialparameter, insbesondere einen abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder einen abweichenden Elastizitätsmodul, aufweist. So ist es möglich, den Temperierabschnitt mit einem günstigeren Wärmeübertragungsverhalten als andere Abschnitte auszubilden oder an eine bestimmte Einbringungsart der Temperaturänderung durch das Temperiermittel anzupassen. Besonders bevorzugt ist der abweichende Materialparameter, ein abweichender Wärmeausdehnungskoeffizient und/oder ein abweichender Elastizitätsmodul. Dadurch lässt sich effektiv Einfluss auf die bewirkbare Weg- bzw. Druckänderung nehmen.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung des Temperiermittels wird es bei dem erfindungsgemäßen Aktor bevorzugt, wenn dieses ein Konduktionselement, das zum Bewirken der Temperaturänderung durch Wärmekonduktion mechanisch mit dem Ausdehnungselement gekoppelt ist, aufweist. Das Konduktionselement kann beispielsweise eine Heizmanschette sein, die elektrisch erwärmbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Konduktionselement einen Fluidkanal aufweisen, durch den ein die Temperaturänderung bewirkendes Fluid leitbar ist. Dadurch lässt sich besonders einfach ein Abkühlen des Ausdehnungselements durch das Temperiermittel realisieren.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Temperiermittel ein Induktionselement, das zum Bewirken der Temperaturänderung mittels Induktion eingerichtet ist, und/oder ein Ultraschallelement, das zum Bewirken der Temperaturänderung akustisch mit dem Ausdehnungselement gekoppelt ist, und/oder ein Hochfrequenzelement, das zum Bewirken der Temperaturänderung mittels hochfrequenter elektromagnetischer Felder eingerichtet ist, aufweisen.
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Bevorzugt umfasst der erfindungsgemäße Aktor ferner ein Messelement, das dazu eingerichtet ist, ein die Aktorenkraft und/oder eine durch die Aktorenkraft bewirkte Wegänderung und/oder eine durch die Aktorenkraft bewirkte Druckänderung beschreibendes Messsignal zu erzeugen.
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Das Messelement kann am ersten Ende oder am zweiten Ende des Ausdehnungselements angeordnet sein. Bevorzugt ist das Messelement lagermittelseitig angeordnet.
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Mit Vorteil kann der Aktor ferner ein Steuermittel umfassen, welches dazu eingerichtet ist, das Temperiermittel in Abhängigkeit des Messsignals anzusteuern. So lässt sich eine sehr kompakte Steuerung, insbesondere Regelung, des thermischen Aktors realisieren.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Pressvorrichtung, umfassend ein Werkzeug, eine Krafterzeugungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine auf das Werkzeug wirkende Pressenkraft zu erzeugen, und einen Aktor oder mehrere flächig über das Werkzeug verteilte Aktoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder ein jeweiliger Aktor durch das Lagermittel derart mechanisch mit der Krafterzeugungseinheit gekoppelt ist, dass die Aktorenkraft die Pressenkraft überlagert.
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Durch den Aktor oder die Aktoren kann die Geometrie des Werkzeugs dreidimensional verändert werden.
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Typischerweise weist das Werkzeug zwei Werkzeugteile auf, wovon zumindest eines durch die Pressenkraft bewegbar ist. Die Aktoren können auf ein Werkzeugteil oder auf beide Werkzeugteile wirken.
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Bei der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung wird es bevorzugt, wenn sie eine Steuereinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Temperiermittel eines jeweiligen Aktors in Abhängigkeit von Messsignalen zumindest eines Teils der Aktoren derart anzusteuern, dass ein durch die Pressenkraft und die Aktorenkraft auf das Werkzeug und/oder das Presserzeugnis ausgeübter Druck homogen verteilt oder lokal erhöht ist. Dies ermöglicht es im Hinblick auf die Herstellung eines Faserverbunderzeugnisses beispielsweise, ein sich im Werkzeug befindliches plastifiziertes Matrixmaterial durch gezielte Einwirkung der Aktorenkraft definiert zu verteilen, indem eine oder mehrere Fließfronten des Matrixmaterials beim Imprägnieren eines Fasermaterials beeinflusst werden. Ebenso kann auf ein unterschiedlich ausgeprägtes Schwindungsverhalten des Matrixmaterials gezielt reagiert werden.
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Es ist bei der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung außerdem von Vorteil, wenn diese ferner ein oder mehrere Temperierelemente umfasst, die jeweils zur Temperierung eines Abschnitts des Werkzeugs eingerichtet sind. Dadurch können die Abschnitte des Werkzeugs unterschiedlich erwärmt und/oder abgekühlt werden.
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Besonders bevorzugt ist jedem Abschnitt einer der Aktoren zugeordnet. So lässt sich die auf das Werkzeug wirkende Aktorenkraft für jeden durch eines der Temperierelemente erwärmten Bereich spezifisch vorgeben und eine räumliche Verteilung der durch die Aktorenkraft bewirkten Längen- und/oder Kraftänderung erzielen. Damit weist jeder Abschnitt bevorzugt einen Aktor mit einem Messelement auf. Besonders bevorzugt kann dem Abschnitt oder einem Teil der Abschnitte ein Aktor ohne Messelement zugeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung kann ferner mehrere die Krafterzeugungseinheit mechanisch mit dem Werkzeug koppelende Abstandshalter umfassen, die flächig über das Werkzeug verteilt angeordnet und insbesondere entsprechend dem Ausdehnungselement ausgebildet sind. Die Abstandshalter können beispielsweise zwischen dem Werkzeug oder einem Werkzeugteil und einem Werkzeugträger angeordnet sein. Es ist so besonders vorteilhaft möglich, eine herkömmliche Pressvorrichtung dahingehend zu modifizieren, dass ein Abstandshalter durch einen thermischen Aktor ersetzt wird oder gar durch Hinzufügen des Temperiermittels zum Abstandshalter in einen thermischen Aktor umgewandelt wird.
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Typischerweise ist die erfindungsgemäße Pressvorrichtung als kontinuierlich arbeitende Pressvorrichtung, insbesondere als Doppelbandpresse, oder quasikontinuierlich arbeitende Pressvorrichtung, insbesondere als Intervallheißpressvorrichtung, oder als diskontinuierlich arbeitende Pressvorrichtung, insbesondere als statische Presse, ausgebildet.
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Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung eines Presserzeugnisses, wobei eine Pressvorrichtung, umfassend ein Werkzeug, eine Krafterzeugungseinheit und einen erfindungsgemäßen Aktor oder mehrere flächig über das Werkzeug verteilte erfindungsgemäße Aktoren verwendet wird, wobei mittels der Krafterzeugungseinheit eine Pressenkraft auf das Werkzeug ausgeübt wird und die Aktorenkraft des oder eines jeweiligen mechanisch durch das Lagermittel mit der Krafterzeugungseinheit gekoppelten Aktors die Pressenkraft überlagert.
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Besonders bevorzugt werden mittels des Werkzeugs ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial zu einem Faserverbunderzeugnis als Presserzeugnis verpresst. Dabei wird bevorzugt die quasikontinuierlich arbeitende Pressvorrichtung verwendet.
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Alternativ kann als Presserzeugnis ein dekoriertes Folienmaterial erhalten werden, wobei insbesondere die diskontinuierlich arbeitende Pressvorrichtung verwendet wird. Als weitere Alternative kann als Presserzeugnis ein kaschierter Fließwerkstoff erhalten werden, wobei insbesondere die kontinuierliche arbeitende Pressvorrichtung verwendet wird.
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Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Aktor lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Pressvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren und sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Pressvorrichtung auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie an anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen thermischen Aktors;
- 2 eine Prinzipskizze eines weiteres Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen thermischen Aktors;
- 3 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung aus einer seitlichen Ansicht;
- 4 eine Prinzipskizze einer Anordnung von Temperierelementen der in 3 gezeigten Pressvorrichtung aus einer Draufsicht; und
- 5 eine Prinzipskizze der Anordnung der Temperierelemente der in 3 gezeigten Pressvorrichtung aus einer Seitenansicht.
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1 ist eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines thermischen Aktors 1.
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Der thermische Aktor 1 umfasst ein Ausdehnungselement 2, dass durch einen Festkörper, hier durch ein Metall, ausgebildet ist und ein erstes Ende 3 und ein zweites Ende 4 aufweist. Ferner umfasst der thermische Aktor 1 ein Temperiermittel 5, das dazu eingerichtet ist, eine Temperaturänderung in einem zwischen den Enden 3, 4 liegenden Temperierabschnitt 6 des Ausdehnungselements 2 zu bewirken. Der thermische Aktor 1 ist damit dazu eingerichtet, bei der Temperaturänderung eine vom ersten Ende 3 zum zweiten Ende gerichtete Aktorenkraft bereitzustellen.
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Daneben umfasst der thermische Aktor 1 ein Lagermittel 7, durch das eine Position des ersten Endes 3 festlegbar ist. Das Lagermittel 7 kann beispielsweise durch ein am ersten Ende 3 ausgebildetes Innengewinde im Ausdehnungselement 2 ausgebildet sein, um den thermischen Aktor 1 mit einem Objekt zu verspannen oder lediglich ein freier Abschnitt des Ausdehnungselements 2 sein, an den ein anderes Lagermittel zum Festlegen der Position des ersten Endes 3 angreifen kann.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Ausdehnungselement 2 sowohl eine zylindrische Außenform als auch eine zylindrische Innenform auf. Das Ausdehnungselement 2 kann insofern auch als Buchse aufgefasst werden. Der Temperierabschnitt 6 ist aus einem anderen Material als ein Abschnitt 8 des Ausdehnungselements 2 zwischen dem ersten Ende 3 und dem Temperierabschnitt 6 und als ein Abschnitt 9 zwischen dem zweiten Ende 4 und dem Temperierabschnitt 6 gebildet. Das Material des Temperierabschnitts 6 weist einen von den Materialien der Abschnitte 8, 9 abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen abweichenden Elastizitätsmodul auf. So kann eine für die Bewirkung der Temperaturänderung durch das Temperiermittel 5 und das gewünschte Ausdehnungsverhalten des Ausdehnungselements 2 geeignete Materialauswahl im Temperierbereich 6 und eine für die Kraftübertragung und das Lagern des thermischen Aktors geeignete Materialauswahl in den Bereichen 8, 9 getroffen werden.
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Das Temperiermittel 5 weist ein Konduktionselement, das zum Bewirken der Temperaturänderung durch Wärmekonduktion mechanisch mit dem Ausdehnungselement 2 gekoppelt ist, auf. Das Konduktionselement 5 ist vorliegend als um das Ausdehnungselement 2 angeordnete Heizmanschette ausgebildet, die elektrisch erwärmbar ist.
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2 ist eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels eines thermischen Aktors 1a, für den die Ausführungen zum Aktor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend gelten.
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Der thermische Aktor 1a weist darüber hinaus ein lagermittelseitig angeordnetes Messelement 10 auf, dass dazu eingerichtet ist, ein die Aktorenkraft oder eine durch die Aktorenkraft bewegte Druckänderung beschreibendes Messsignal 11 zu erzeugen. Daneben weist der thermische Aktor 1a optional ein lediglich schematisch dargestelltes Steuermittel 12 auf, welches dazu eingerichtet ist, dass Temperiermittel 5 in Abhängigkeit des Messsignals 10 anzusteuern. Das Steuermittel 12 erzeugt in Abhängigkeit des Messsignals 11 Steuersignale 13, die eine Veränderung der Erwärmung durch das Temperierelemente 5 bewirken. Das Steuermittel 12 realisiert eine Regelung der Aktorenkraft bzw. einer Weg- und Druckänderung durch die Aktorenkraft.
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Zwischen dem Ausdehnungselement 2 und dem Messelement 10 ist ferner ein Isolationselement 14 angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, eine Wärmeübertragung vom Ausdehnungselement 2 zum Messelement 10 zu hemmen.
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In 2 ist ferner ersichtlich, dass das erste Ende 3 an einem Objekt 15 mittels des Lagermittels 7 und einem anderen objektseitigen Lagermittel gelagert, eingespannt, gehaltert oder befestigt ist. Am zweiten Ende 4 befindet sich ein weiteres Objekt 16, auf welches eine Weg- und Druckänderung durch die von der Temperaturänderung bewirkten Aktorenkraft ausgeübt wird. Dabei hat die Wegänderung jedoch im Vergleich zur Druckänderung einen untergeordneten Stellenwert. Typischerweise wird vom thermischen Aktor 1a lediglich ein Hub von weniger als einem Millimeter generiert.
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Gemäß einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel des thermischen Aktors weist dieser eine prismatische oder kubische Außenform bzw. eine prismatische oder kubische Innenform auf. Gemäß einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Temperiermittel alternativ oder zusätzlich zum Konduktionselement ein Induktionselement auf, das zum Bewirken der Temperaturänderung mittels Induktion eingerichtet ist, und/oder ein Ultraschallelement, das zum Bewirken der Temperaturänderung akustisch mit dem Ausdehnungselement gekoppelt ist, und/oder ein Hochfrequenzelement, das zum Bewirken der Temperaturänderung mittels hochfrequenter elektromagnetischer Felder, insbesondere Mikrowellenstrahlung, eingerichtet ist. Das Konduktionselement kann ferner einen Fluidkanal aufweisen, durch den ein die Temperaturänderung bewirkendes Fluid leitbar ist. Dadurch lässt sich auch effektiv eine Abkühlung des Temperierabschnitt 6 realisieren.
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3 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer Pressvorrichtung 17. Diese umfasst ein aus einem ersten Werkzeugteil 18 und einem zweiten Werkzeugteil 19 bestehendes Werkzeug 20 sowie eine Krafterzeugungseinheit 21 mit hydraulischen Zylindern 22, 23 und einer schematisch dargestellten Hydraulikpumpe 24. Die Krafterzeugungseinheit 21 ist dazu eingerichtet, eine auf das Werkzeug 20 wirkende Pressenkraft zu erzeugen, wobei es möglich ist, dass eine in zwei Raumrichtungen unterschiedliche Pressenkraft erzeugt wird. Zur Erzeugung der Pressenkraft wird das erste Werkzeugteil 18 in Richtung des zweiten Werkzeugteils 19 bewegt.
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Über das Werkzeug 20 sind an beiden Werkzeugteilen 18, 19 thermische Aktoren 1a gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ohne Steuermittel 12 und thermische Aktoren 1b verteilt angeordnet. Die thermischen Aktoren 1b unterscheiden sich von den thermischen Aktoren 1a dadurch, dass diese kein Messelement 10 aufweisen und das Ausdehnungselement 2 verlängert ist.
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Damit die von den Aktoren 1a, 1b bewirkte Aktorenkraft die Pressenkraft überlagert, sind die ersten Enden 3 der Aktoren 1a, 1b über Werkzeugträger 26 mechanisch mit der Krafterzeugungseinheit 21 gekoppelt. An ihrem zweiten Ende 4 sind die Aktoren 1a, 1b über Temperierelemente 27, 28 mit den Werkzeugteilen 18, 19 gekoppelt.
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Die Pressvorrichtung 17 weist ferner eine Steuereinheit 29 auf, die dazu eingerichtet ist, dass Temperiermittel 5 eines jeweiligen Aktors 1a, 1b durch Steuersignale 13 derart in Abhängigkeit der Messsingale 11 der Aktoren 1a anzusteuern, dass ein durch die Pressenkraft und die Aktorenkraft auf das Werkzeug 20 ausgeübter Druck entweder homogen verteilt oder lokal erhöht ist.
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Neben den Aktoren 1a, 1b weist die Pressvorrichtung 17 ferner mehrere die Krafterzeugungseinheit 21 mechanisch mit dem Werkzeug 20 koppelende Abstandshalter 30 auf, die flächig über das Werkzeug 20 verteilt angeordnet und entsprechend dem Ausdehnungselement 2 ausgebildet sind. Die Abstandshalter 30 weisen mithin weder ein Temperiermittel 5 noch ein Messelement 10 auf und dienen lediglich der mechanischen Kopplung der Werkzeugträger 26 mit den Temperierelementen 27, 28 bzw. mit den Werkzeugteilen 18, 19.
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Die Pressvorrichtung 17 ist als quasikontinuierlich arbeitende Intervallheißpressvorrichtung ausgebildet, um im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung eines Presserzeugnisses beispielsweise mittels des Werkzeugs 20 ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial zu einem Faserverbunderzeugnis zu verpressen. Dabei kennzeichnet ein Pfeil 31 eine Produktionsrichtung der Pressvorrichtung 17.
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4 ist eine Prinzipskizze einer Anordnung der Temperierelemente 27, 28 der Pressvorrichtung 17. 4 zeigt dabei einen Blick in Richtung des zweiten Werkzeugteils 19 aus der Perspektive des ersten Werkzeugteils 18.
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In 4 sind die Aktoren 1a mit einem Messelement 10 durch ein Kreuz gekennzeichnet und die Aktoren 1b ohne Messelement 10 durch einen Punkt gekennzeichnet. Die Abstandshalter 30 sind ohne eine solche Kennzeichnung dargestellt. Verbindungen für die Messsignale 11 und die Steuersignale 13 sind repräsentativ für einen der Aktoren 1a bzw. einen der Aktoren 1b dargestellt. Entlang der Produktionsrichtung, die auch hier durch den Pfeil 31 symbolisiert ist, sind zunächst zwei Heizzonen 32a, 32b mit Temperierelementen 27, die jeweils zum Erwärmen eines Abschnitts des Werkzeugs 20 ausgebildet sind, und eine Kühlzone 33 mit Temperierelementen 28, die jeweils zum Kühlen eines Abschnitts des Werkzeugs 20 ausgebildet sind, vorgesehen.
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In den Heizzonen 32a, 32b sind jeweils drei Temperierelemente 27 angeordnet. In der ersten Heizzone 32a ist nur das innere Temperierelement 27 mit Aktoren 1a, 1b versehen, wohingegen für die äußeren Temperierelemente 27 lediglich Abstandshalter 30 vorgesehen sind. In der zweiten Heizzone 32b sind alle Temperierelemente 27 mit Aktoren 1a, 1b versehen. In der Kühlzone 33 sind die Temperierelement 28 jeweils mit einem Aktor 1a, 1b und mit einem Abstandshalter 30 versehen, wobei für das innere Temperierelement 28 ein Aktor 1b und für die äußeren Temperierelemente 28 jeweils ein Aktor 1a vorgesehen sind.
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Die Steuereinheit 29 ist dazu eingerichtet, die Temperierelemente 27 in den Heizzonen 32a, 32b in Abhängigkeit der Messignale 13 so anzusteuern, dass ein durch die Pressenkraft und die Aktorenkraft auf das Werkzeug 20 ausgeübter Druck in den Heizzonen 32a, 32b derart verteilt ist, dass ein gezielter Einfluss auf einen Verlauf einer Imprägnierfront genommen werden kann. In der Kühlzone 33 ist wegen der voranschreitenden Abkühlung des imprägnierten Fasermaterials hingegen mit einer punktuellen Schwindung zu rechnen. In diesen Bereich steuert die Steuereinheit 29 die Temperierelemente 28 so an, dass trotz der Schwindung ein homogener Druck auf das Presserzeugnis ausgeübt wird.
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5 ist eine Prinzipskizze der Anordnung der Temperierelemente der in 3 gezeigten Pressvorrichtung aus einer Seitenansicht, die mögliche durch die Aktoren 1a, 1b bewirkte Verstellmöglichkeiten zeigt, wobei die Darstellung nicht maßstabsgetreu ist.
