DE102021131453A1

DE102021131453A1 - Arrangement of slivers

Info

Publication number: DE102021131453A1
Application number: DE102021131453.4A
Authority: DE
Inventors: Herbert Weidinger; Marc Alexander
Original assignee: Cevotec GmbH
Current assignee: Cevotec GmbH
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein faserverstärktes Bauteil mit einem Grundkörper, auf welchem eine Faserbandverstärkung aufgebracht ist, umfassend ein erstes Faserband (16) und ein zweites Faserband (18), wobei das erste Faserband (16) eine von dem zweiten Faserband (18) abweichende Länge und/oder Breite aufweist, wobei die Länge und/oder die Breite des ersten Faserbands (16) und des zweiten Faserbands (18) innerhalb eines Bereichs von einer vorbestimmten minimal zulässigen Länge und/oder Breite bis zu einer maximal zulässigen Länge und/oder Breite liegen, wobei auf Grundlage einer vorbestimmten Verlaufskurve (Cn) des Grundkörpers (12), entlang welcher zumindest das erste und das zweite Faserband (16, 18) an dem Grundkörper anzubringen sind, das erste Faserband (16) und das zweite Faserband (18) derart relativ zu der Verlaufskurve (Cn) ausgerichtet sind, dass eine Abweichung einer Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands zu der Verlaufskurve (Cn) einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren.The invention relates to a fibre-reinforced component with a base body on which a sliver reinforcement is applied, comprising a first sliver (16) and a second sliver (18), the first sliver (16) having a length that differs from the second sliver (18) and /or width, the length and/or width of the first sliver (16) and the second sliver (18) being within a range from a predetermined minimum allowable length and/or width to a maximum allowable length and/or width , wherein based on a predetermined curve (Cn) of the base body (12), along which at least the first and the second sliver (16, 18) are to be attached to the base body, the first sliver (16) and the second sliver (18) such are aligned relative to the profile curve (Cn) such that a deviation of a longitudinal center line of a respective sliver from the profile curve (Cn) does not exceed a predetermined limit value. The invention also relates to an associated method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein faserverstärktes Bauteil, welches einen Grundkörper umfasst, auf welchem eine Faserbandverstärkung aufgebracht ist, um den Grundkörper gegenüber Belastungen zu verstärken.The present invention relates to a fibre-reinforced component which comprises a base body on which a sliver reinforcement is applied in order to strengthen the base body against loads.

Seit vielen Jahren werden Bauteile mit Faserbändern, welche beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern umfassen, verstärkt. Dabei werden mehrere streifen- oder mattenartige Faserbänder gleicher Größe auf das zu verstärkende Bauteil bzw. dessen Grundkörper aufgebracht und an dessen Oberfläche angepasst. Gerade in Bereichen mit großer Krümmung oder an sprunghaften Übergängen in der Geometrie des Grundkörpers kann es dabei vorkommen, dass Faserbänder nicht mehr in der Richtung ihrer maximalen Traglast entlang einer Hauptbelastungsrichtung des Grundkörpers verlegt werden können. Hierdurch kann letztendlich die Verstärkung des Grundkörpers vermindert werden. Um dies zu kompensieren, können zusätzliche Faserbänder angebracht werden, wodurch jedoch das Gewicht und die Kosten des Bauteils steigen.For many years, components have been reinforced with fiber strips, which include glass fibers or carbon fibers, for example. Several strip or mat-like slivers of the same size are applied to the component to be reinforced or its base and adapted to its surface. Especially in areas with a large curvature or at abrupt transitions in the geometry of the base body, it can happen that slivers can no longer be laid in the direction of their maximum load along a main load direction of the base body. As a result, the reinforcement of the base body can ultimately be reduced. Additional slivers can be added to compensate for this, but this increases the weight and cost of the component.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein faserverstärktes Bauteil bereitzustellen, dessen Faserverstärkung verbessert an eine Geometrie des zu verstärkenden Grundkörpers angepasst werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a fiber-reinforced component whose fiber reinforcement can be better adapted to a geometry of the base body to be reinforced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein faserverstärktes Bauteil gelöst, welches einen Grundkörper umfasst, auf welchem eine Faserbandverstärkung aufgebracht ist, um den Grundkörper gegenüber Belastungen zu verstärken, wobei die Faserbandverstärkung umfasst:

wenigstens ein erstes Faserband und wenigstens ein zweites Faserband,
wobei jedes Faserband eine Längsrichtung entlang einer Länge und
eine Breitenrichtung entlang einer Breite des jeweiligen Faserbands aufweist, wobei das erste Faserband und das zweite Faserband, in Längsrichtung der beiden Faserbänder betrachtet, aufeinander folgend angeordnet sind, wobei das erste Faserband eine von dem zweiten Faserband abweichende Länge und/oder Breite aufweist, wobei die Länge und/oder die Breite des ersten Faserbands und des zweiten Faserbands innerhalb eines Bereichs von einer vorbestimmten minimal zulässigen Länge und/oder Breite bis zu einer maximal zulässigen Länge und/oder Breite liegen, wobei auf Grundlage einer vorbestimmten Verlaufskurve des Grundkörpers, entlang welcher zumindest das erste und das zweite Faserband an dem Grundkörper anzubringen sind, das erste Faserband und das zweite Faserband derart relativ zu der Verlaufskurve ausgerichtet sind, dass eine Abweichung einer Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands zu der Verlaufskurve einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.

This object is achieved according to the invention by a fibre-reinforced component which comprises a base body on which a sliver reinforcement is applied in order to strengthen the base body against loads, the sliver reinforcement comprising:

at least one first sliver and at least one second sliver,
each sliver having a longitudinal direction along a length and
has a width direction along a width of the respective sliver, wherein the first sliver and the second sliver, viewed in the longitudinal direction of the two slivers, are arranged one after the other, wherein the first sliver has a length and/or width that differs from the second sliver, wherein the The length and/or the width of the first sliver and the second sliver lie within a range from a predetermined minimum permissible length and/or width to a maximum permissible length and/or width, based on a predetermined curve of the base body, along which at least the first and the second sliver are to be attached to the base body, the first sliver and the second sliver are aligned relative to the curve in such a way that a deviation of a longitudinal center line of a respective sliver from the curve does not exceed a predetermined limit value.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass als „Längsmittellinie“ eine Linie entlang eines jeweiligen Faserbands zu verstehen ist, welche sich in Längsrichtung des Faserbands erstreckt und eine Breite des Faserbands im Wesentlichen halbiert. Als „Faserband“ soll hier allgemein ein bandförmiger Körper verstanden werden, welcher mit Fasern, insbesondere Kohlestofffasern, verstärkt ist. Dabei kann das Faserband ein Matrixmaterial, zum Beispiel ein Harz/Kunstharz, umfassen, in welches die Fasern eingebettet sind. Insbesondere können sich die einzelnen Fasern bzw. Faserbündel, welche ein jeweiliges Faserband umfasst, im Wesentlichen in Längsrichtung und/oder in Breitenrichtung des Faserbands verlaufen. Natürlich können sich die einzelnen Fasern bzw. Faserbündel eines Faserbands auch in einem beliebigen Winkel, zum Beispiel 30°, 45° oder 60°, relativ zu der Längs- bzw. Breitenrichtung des Faserbands erstrecken oder die einzelnen Fasern eines Faserbands können ungeordnet, also wirr, innerhalb eines jeweiligen Faserbands angeordnet sein.It should be pointed out at this point that a “longitudinal center line” is to be understood as a line along a respective sliver, which extends in the longitudinal direction of the sliver and essentially bisects a width of the sliver. A “fiber strip” should be understood here in general as a strip-shaped body which is reinforced with fibers, in particular carbon fibers. In this case, the sliver can comprise a matrix material, for example a resin/synthetic resin, in which the fibers are embedded. In particular, the individual fibers or fiber bundles, which comprise a respective sliver, can essentially run in the longitudinal direction and/or in the width direction of the sliver. Of course, the individual fibers or fiber bundles of a sliver can also extend at any angle, for example 30°, 45° or 60°, relative to the longitudinal or width direction of the sliver, or the individual fibers of a sliver can be disordered, i.e. tangled , be arranged within a respective sliver.

Beispielsweise kann die Verlaufskurve eine aus einer Mehrzahl von parallelen Versatzkurven gemittelte Kurve sein, welche einer Oberfläche des Grundkörpers in einem betrachteten Bereich folgen. Die Verlaufskurve kann auch durch wenigstens eine Kurve, insbesondere eine Mehrzahl nichtparalleler Kurven, beschrieben werden, welche auf Basis eines Kraft- bzw. Belastungsverlaufs, zum Beispiel von einer Hauptbelastungsrichtung, und/oder auf Basis eines geodätischen Pfads an der Oberfläche des Grundkörpers und/oder auf Basis wenigstens einer Integration der Kurve entlang der lokalen Projektion eines Referenzvektors auf die Oberfläche des Grundkörpers und/oder einer Schnittkurve des Grundkörpers mit einer Referenzebene definiert ist/sind.For example, the profile curve can be a curve averaged from a plurality of parallel offset curves, which follow a surface of the base body in a region under consideration. The profile curve can also be described by at least one curve, in particular a plurality of non-parallel curves, which are based on a force or load profile, for example from a main load direction, and/or on the basis of a geodetic path on the surface of the base body and/or is/are defined on the basis of at least one integration of the curve along the local projection of a reference vector onto the surface of the base body and/or an intersection curve of the base body with a reference plane.

Der vorbestimmte Grenzwert kann sich insbesondere von einem bestimmten Optimierungsparameter ableiten, wie beispielsweise ein maximal zulässiger Winkel zwischen der Verlaufskurve und der Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands. So kann zum Beispiel die Festigkeit eines Faserbands bzw. einer Einzelschicht davon bei einer Winkelabweichung von 5° von der Verlaufskurve um ca. 40% abnehmen. Die Winkelabweichung kann als die gemittelte absolute Winkelabweichung zwischen der Orientierung der Längsmittellinie und jeweiligen Kurventangenten innerhalb des Faserbands an vorbestimmten Messpunkten entlang der Verlaufskurve erfasst werden. So kann eine maximal zulässige Abweichung von 2° als Grenzwert bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Optimierungsparameter ein maximaler Abstand in Millimetern zwischen der Verlaufskurve und der Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands sein und/oder kann ein maximaler Abstand in Millimetern zwischen der Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands und einem Eintrittspunkt, an welchem die Verlaufskurve an einer ersten kurzen Außenkante des jeweiligen Faserbands in Breitenrichtung davon betrachtet eintritt, bzw. einem Austrittspunkt sein, an welchem die Verlaufskurve an einer gegenüberliegenden zweiten kurzen Außenkante des jeweiligen Faserbands in Breitenrichtung davon betrachtet austritt.The predetermined limit value can in particular be derived from a specific optimization parameter, such as a maximum permissible angle between the profile curve and the longitudinal center line of a respective fiber sliver. For example, the strength of a sliver or an individual layer thereof can decrease by approximately 40% at an angle deviation of 5° from the progression curve. The angular deviation can be defined as the mean absolute angular deviation between the orientation of the longitudinal center line and the respective curve ventangents are detected within the sliver at predetermined measurement points along the curve. A maximum permissible deviation of 2° can be determined as a limit value. Alternatively or additionally, such an optimization parameter can be a maximum distance in millimeters between the trajectory and the longitudinal center line of a respective sliver and/or a maximum distance in millimeters between the longitudinal center line of a respective sliver and an entry point at which the trajectory at a first short outer edge of the respective fiber sliver, viewed in the width direction thereof, or an exit point at which the profile curve emerges at an opposite, second, short outer edge of the respective fiber sliver, viewed in the width direction thereof.

Der Bereich der maximal bzw. minimal zulässigen Länge und/oder Breite eines jeweiligen Faserbands kann auf Grundlage diverser Vorgehensweisen bestimmt werden. Allgemein ist es denkbar, innerhalb dieses zulässigen Bereichs eine Länge und/oder Breite eines Faserbands frei zu bestimmen als auch innerhalb dieses zulässigen Bereichs eine Länge und/oder Breite eines Faserbands aus einem vorbestimmten (endlichen) Satz an Faserbändern unterschiedlicher Länge und/ oder Breite auszuwählen.The range of the maximum or minimum permissible length and/or width of a respective sliver can be determined on the basis of various procedures. In general, it is conceivable to freely determine a length and/or width of a sliver within this permissible range and also to select a length and/or width of a sliver from a predetermined (finite) set of slivers of different lengths and/or widths within this permissible range .

Zur Bestimmung von jeweiligen Abmessungen eines an der Verlaufskurve anzuordnenden Faserbands kann zum Beispiel wie folgt vorgegangen werden:

Zunächst ist zu bestimmen, unter welcher Abtastungsrate, das heißt in welchem Intervall, die Verlaufskurve abzutasten ist, z.B. unter Berücksichtigung einer vordefinierten Intervallslänge und/oder unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Abweichung von einer jeweiligen innerhalb eines Abtastungsintervalls verlaufenden Geraden im Vergleich zu der zugrundeliegenden Verlaufskurve und/oder unter Berücksichtigung der minimalen/maximalen Faserbandlängen bzw. Faserbandbreiten, welche unter Verwendung einer vorhandenen Produktionsanlage zu verarbeiten sind. Darauf basierend kann für jeden Abtastpunkt, unter Berücksichtigung von geometrischen Restriktionen, eine lokal optimale Länge eines jeweiligen Faserbandes bestimmt werden. Jedem Abtastpunkt können hierbei bestimmte Eigenschaften, wie zum Beispiel eine Faserbandlänge, zugeordnet werden, welche in einer abtastpunktspezifischen Liste hinterlegt werden können. Innerhalb einer jeweiligen abtastpunktspezifischen Liste kann nun für jeden Eintrag, insbesondere den eine Faserbandlänge betreffenden Eintrag, bestimmt werden, ob es sich, unter Berücksichtigung eines Toleranzwertes, um ein lokales Maximum bzw. Minimum handelt, oder aber um eine Länge, die kein Extremum darstellt. Die so gefundenen Minima können nun, je nach Form der Verlaufskurve, sehr kurz aufeinander folgen, so dass dies fertigungstechnisch nicht abbildbar wäre. Der Verlauf der Extrema wird deshalb anschließend derart angepasst, dass zwei Minima mindestens eine Faserbandlänge voneinander entfernt sind. Anschließend werden an dem Grundkörper anzuordnende Faserbandlängen von der minimalen Faserbandlänge zu der maximalen Faserbandlänge verlaufend definiert. Sollten sich dabei zwischen benachbarten maximalen Faserbandlängen und/oder an wenigstens einem Ende einer Abfolge von Faserbändern Stellen ergeben, an welchen die Verlaufskurve nicht von wenigstens einem Faserband bedeckt ist, so können diese Fehlstellen beispielsweise durch wenigstens ein Faserband geeigneter Länge, insbesondere eine Mehrzahl von gleichlangen bzw. gleichbreiten Faserbändern, geschlossen werden. Insbesondere kann die Auswahl der Faserbandlängen auch darauf basieren, diejenigen Faserbandlängen auszuwählen, welche in jeweiligen Übergängen zwischen Faserbändern die geringsten Lücken (das heißt nicht durch wenigstens ein Faserband überlagerte Bereiche) erzeugen und/oder welche die geringste Gesamtzahl an Faserbändern erfordern und/oder welche eine größte Homogenität von Faserbandlängen ermöglichen, das heißt eine geringste Varianz an Faserbandlängen.

To determine the respective dimensions of a sliver to be arranged on the progression curve, one can proceed as follows, for example:

First of all, it must be determined at which sampling rate, i.e. at which interval, the trajectory is to be sampled, e.g. taking into account a predefined interval length and/or taking into account a maximum permissible deviation from a respective straight line running within a sampling interval in comparison to the underlying trajectory and /or taking into account the minimum/maximum sliver lengths or sliver widths, which are to be processed using an existing production system. Based on this, a locally optimal length of a respective fiber sliver can be determined for each scanning point, taking into account geometric restrictions. Certain properties, such as a fiber sliver length, can be assigned to each scanning point, which can be stored in a scanning-point-specific list. Within a respective scanning point-specific list, it can now be determined for each entry, in particular the entry relating to a fiber sliver length, whether it is a local maximum or minimum, taking into account a tolerance value, or a length that does not represent an extreme. Depending on the shape of the progression curve, the minima found in this way can follow one another very quickly, so that this would not be able to be reproduced in terms of production technology. The course of the extremes is therefore subsequently adapted in such a way that two minima are at least one sliver length apart. Fiber sliver lengths to be arranged on the base body are then defined running from the minimum sliver length to the maximum sliver length. If there are points between adjacent maximum sliver lengths and/or at at least one end of a sequence of slivers at which the profile curve is not covered by at least one sliver, these defects can be replaced, for example, by at least one sliver of suitable length, in particular a plurality of slivers of the same length or slivers of the same width, are closed. In particular, the selection of the sliver lengths can also be based on selecting those sliver lengths which produce the smallest gaps (i.e. areas not covered by at least one sliver) in the respective transitions between slivers and/or which require the lowest total number of slivers and/or which one allow the greatest homogeneity of sliver lengths, that is, the smallest variance in sliver lengths.

Beispielsweise kann die geometrische Restriktion der lokalen Faserbandlänge über die durchschnittliche Winkelabweichung der Tangente des Kurvenintervalls innerhalb des Faserbandes von dessen Längsmittellinie erfolgen. Hierzu kann iterativ die bestmögliche Länge des Faserbandes bestimmt werden. Die Längenbestimmung kann dabei mit der maximal zulässigen Länge des Faserbandes starten. Hierzu kann wiederum um einen Abtastpunkt ein vorläufiger Prototyp eines jeweiligen späteren Faserbandes erzeugt werden. Start und Endpunkt dieses Prototypen können auf der Verlaufskurve liegen und durch eine Verschiebung des jeweiligen Abtastpunktes in positiver als auch in negativer Kurvenorientierung definiert werden. Die Verschiebung kann dabei jeweils um die halbe Länge des Faserbandes erfolgen. Bei einer geraden Verlaufskurve könnte somit der ursprüngliche Abtastpunkt dem Mittelpunkt zwischen Start- und Endpunkt des prototypischen Faserbandes entsprechen. Anschließend kann die Normale des Faserbandes als Mittel zwischen einer Normalen zu der Faserbandhauptfläche an dem Startpunkt und einer Normalen zu der Faserbandhauptfläche an dem Endpunkt des Faserbands bestimmt werden. Alternativ hierzu kann die Normale zur Hauptfläche durch den Mittelpunkt der Längsmittelachse verwendet werden. Hierbei kann die Normale einer Z-Richtung und die Längsrichtung des Faserbands einer X-Richtung eines Faserband-Koordinatensystems entsprechen. Anhand von vorbestimmten Abtastintervallen, gemäß welchen die Verlaufskurve in einzelne Intervalle unterteilt werden kann, kann derjenige Verlaufskurvenabschnitt in Intervalle unterteilt werden, welcher zwischen dem vorab definierten Startpunkt und dem vorab definierten Endpunkt (siehe oben) liegt. Für jedes Abtastintervall, zum Beispiel zumindest an jedem Start bzw. Ende eines Abtastintervalls und gegebenenfalls zusätzlichen Punkten, kann nun eine Tangente bestimmt werden, welche an diesem Punkt tangential zu der Verlaufskurve angeordnet ist. Sollten derart bestimmte Tangenten außerhalb der XY-Ebene des Faserbands liegen, können Projektionen der Tangenten entlang der Z-Richtung auf die XY-Ebene erzeugt werden. Weisen die jeweiligen Tangenten Abweichungen, insbesondere Winkelabweichungen, zu der X-Richtung des Faserbands auf, so können daraus die maximale und/oder minimale und/oder durchschnittliche Abweichung bestimmt werden. Auch kann hier eine Standardabweichung festgelegt werden. Diese Abweichungen können mit durch einen Benutzer festgelegten Abweichungen (maximale / minimale / durchschnittliche Abweichung / Standard-Abweichung) verglichen werden. Sind die Abweichungen innerhalb der vorbestimmten Benutzer-Abweichungen), so kann eine daraus resultierende Faserbandlänge übernommen werden. Sind die Abweichungen außerhalb der vorbestimmten Benutzer-Abweichung(en), so kann eine resultierende Faserbandlänge auf die nächste zulässige Faserbandlänge verändert, insbesondere reduziert, werden. Gegebenenfalls kann der obige Ablauf so lange durchlaufen bzw. wiederholt werden, bis eine Faserbandlänge optimiert wurde, insbesondere kurz genug ist, oder bis ein Minimalwert erreicht wurde.For example, the geometric restriction of the local fiber sliver length can take place via the average angular deviation of the tangent of the curve interval within the fiber sliver from its longitudinal center line. For this purpose, the best possible length of the sliver can be determined iteratively. The length determination can start with the maximum permissible length of the sliver. For this purpose, a provisional prototype of a respective later sliver can be generated around a scanning point. The start and end point of this prototype can lie on the curve and can be defined by shifting the respective scanning point in a positive or negative curve orientation. The displacement can be done by half the length of the sliver. In the case of a straight curve, the original scanning point could thus correspond to the midpoint between the start and end point of the prototypical sliver. Subsequently, the normal of the sliver can be determined as an average between a normal to the sliver main surface at the starting point and a normal to the sliver main surface at the end point of the sliver. Alternatively, the normal to the main surface through the center of the longitudinal axis can be used. In this case, the normal can correspond to a Z-direction and the longitudinal direction of the sliver can correspond to an X-direction of a sliver coordinate system. Based on predetermined sampling intervals, according to which the curve can be subdivided into individual intervals, that curve section can be subdivided into intervals which lies between the previously defined starting point and the previously defined end point (see above). A tangent can now be determined for each sampling interval, for example at least at each start or end of a sampling interval and possibly additional points, which is arranged tangentially to the profile curve at this point. Should tangents determined in this way lie outside of the XY plane of the sliver, projections of the tangents along the Z direction onto the XY plane can be generated. If the respective tangents have deviations, in particular angular deviations, from the X-direction of the sliver, then the maximum and/or minimum and/or average deviation can be determined from this. A standard deviation can also be defined here. These variances can be compared to variances (maximum/minimum/average variance/standard variance) specified by a user. If the deviations are within the predetermined user deviations), a fiber sliver length resulting from this can be adopted. If the deviations are outside of the predetermined user deviation(s), a resulting fiber sliver length can be changed, in particular reduced, to the next permissible fiber sliver length. If necessary, the above sequence can be run through or repeated until a sliver length has been optimized, in particular is short enough, or until a minimum value has been reached.

Beispielsweise kann eine Faserbandlänge über eine gewichtete durchschnittliche Winkelabweichung α̅ auf Grundlage von i Intervallen mit jeweiligen Längen l_i, und jeweiligen Winkelabweichungen α_i zu der Verlaufskurve anhand der folgenden Formel bestimmt werden: $\bar{α} = \frac{1}{Σ l_{i}} \sum α_{i} l_{i}$

For example, a sliver length can be determined via a weighted average angular deviation α̅ based on i intervals with respective lengths l _i , and respective angular deviations α _i to the curve using the following formula:

\bar{a} = \frac{1}{Σ l_{i}} \sum a_{i} l_{i}

Ferner können Eigenschaften eines Auftragungswerkzeugs, welches dazu eingerichtet ist, Faserbänder von einer Bereitstellungseinheit, an welcher Faserbänder bereitgestellt werden, aufzunehmen und diese auf den zu verstärkenden Grundkörper zu übertragen, zur Bestimmung der maximal bzw. minimal zulässigen Faserbandlänge herangezogen werden. So sind derartige Auftragungswerkzeuge beispielsweise oftmals mit einem hochelastischen Aufnahmeelement versehen, welches eine Aufnahmefläche mit einer definierten Länge und Breite aufweist und welches zwischen einer minimalen Komprimierbarkeit, um ein jeweiliges Faserband damit aufzunehmen, und einer maximalen Komprimierbarkeit kombinierbar ist. Eine maximal zulässige Länge und/oder eine maximal zulässige Breite eines jeweiligen Faserbands kann somit beispielsweise dadurch bestimmt sein, dass sie geringer ist als die Länge bzw. Breite der Aufnahmefläche des Aufnahmeelements und/oder dass der Verlauf einer Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands, welcher einem Verlauf einer mit diesem Faserband zu bedeckenden Oberfläche des Grundkörpers entspricht, innerhalb der durch die minimale und maximale Komprimierbarkeit des Aufnahmeelements vorbestimmten Grenzen angeordnet ist. Sollte demnach eine vorbestimmte Faserbandlänge außerhalb der Länge bzw. Breite der Aufnahmefläche des Aufnahmeelements liegen und/oder der Verlauf die Grenzen der Komprimierbarkeit überschreiten, so ist die Faserbandlänge auf eine als Nächstes geeignete Faserbandlänge anzupassen, insbesondere zu reduzieren.Furthermore, properties of an application tool that is set up to pick up slivers from a supply unit at which slivers are provided and to transfer them to the base body to be reinforced can be used to determine the maximum or minimum permissible sliver length. For example, application tools of this type are often provided with a highly elastic receiving element which has a receiving surface with a defined length and width and which can be combined between minimum compressibility, in order to receive a respective sliver, and maximum compressibility. A maximum permissible length and/or a maximum permissible width of a respective sliver can thus be determined, for example, by the fact that it is less than the length or width of the receiving surface of the receiving element and/or that the course of a longitudinal center line of a respective sliver, which corresponds to a course corresponds to a surface of the base body to be covered with this sliver, is arranged within the limits predetermined by the minimum and maximum compressibility of the receiving element. Should a predetermined length of sliver lie outside the length or width of the receiving surface of the receiving element and/or should the course exceed the limits of compressibility, the sliver length must be adjusted, in particular reduced, to a next suitable sliver length.

Vorteilhafterweise können die Faserbandlängen derart gewählt sein, dass Bereiche einer maximalen Krümmung entlang der Verlaufskurve von jeweils einem Faserband, insbesondere in etwa der Mitte eines jeweiligen Faserbands, bedeckt sind. Hierdurch kann vermieden werden, dass ein Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Faserbändern mit einem Bereich einer maximalen Krümmung der Oberfläche des Grundkörpers zusammenfällt, da sich an diesen Bereichen Belastungen konzentrieren können und andererseits Fehlstellen in dem Übergang von einem Faserband auf ein benachbartes Faserband zu einer Schwächung der Faserverstärkung führen können.Advantageously, the fiber sliver lengths can be selected in such a way that areas of maximum curvature along the profile curve are covered by one fiber sliver, in particular approximately in the middle of a respective fiber sliver. In this way it can be avoided that a transition area between two adjacent slivers coincides with an area of maximum curvature of the surface of the base body, since stresses can concentrate in these areas and, on the other hand, defects in the transition from one sliver to an adjacent sliver can weaken the fiber reinforcement being able to lead.

Wie bereits weiter oben erwähnt, kann auch die Breite eines zweiten Faserbands relativ zu einem ersten Faserband verändert, insbesondere reduziert, werden. Durch das Reduzieren einer Faserbandbreite kann vermieden werden, dass an Stellen der Oberfläche des Grundkörpers, an welchen sich nebeneinander, zum Beispiel im Wesentlichen parallel zueinander, verlaufende Ketten von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Faserbändern annähern, das heißt beispielsweise aufgrund einer Engstelle an der Oberfläche des Grundkörpers zusammenlaufen, ein ungewünscht großer Überlappungsbereich zwischen den Faserbändern auftritt. Analoges gilt natürlich für Stellen an der Oberfläche des Grundkörpers, an welchen sich ein mit Faserbändern zu bedeckender Bereich vergrößert. In letzterem Fall kann eine Vergrößerung der Breite von nachfolgenden (zweiten) Faserbändern vorteilhaft sein. Natürlich gilt das voranstehend Gesagte nicht nur für nebeneinander, insbesondere parallel, verlaufende Ketten von Faserbändern, sondern auch für jegliche Art von benachbarten Ketten von Faserbändern, beispielsweise für Ketten von Faserbändern, welche an einem gleichen Punkt beginnen und von diesem in unterschiedlichen Richtung verlaufen bzw. an diesem Punkt zusammenlaufen.As already mentioned above, the width of a second sliver can also be changed, in particular reduced, relative to a first sliver. By reducing a fiber sliver width, it can be avoided that at points on the surface of the base body, at which side by side, for example essentially parallel to one another, running chains of fiber slivers that follow one another in the longitudinal direction converge, i.e. for example due to a constriction on the surface of the base body , an undesirably large overlapping area between the slivers occurs. The same applies, of course, to points on the surface of the base body at which an area to be covered with slivers increases. In the latter case, increasing the width of subsequent (second) slivers can be advantageous. Of course, what was said above applies not only to chains of fiber slivers running next to one another, in particular parallel, but also to any type of adjacent chains of slivers, e.g. for chains of slivers, which start at the same point and run from this in different directions or converge at this point.

Eine optimale Faserbandbreite kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass zunächst nebeneinander angeordnete Verlaufskurven entlang wenigstens eines Abschnitts der Oberfläche des Grundkörpers definiert werden. An dem Beispiel eines einzelnen Faserbands mit einer vorbestimmten Länge (welche beispielsweise gemäß den obigen Überlegungen festgelegt worden ist), welches an einer Verlaufskurve C_n angeordnet ist, werden nun ein Startpunkt A und ein Endpunkt E bestimmt, an welchem die Verlaufskurve C_n in dieses Faserband eintritt bzw. aus diesem austritt. Dabei kann die Verlaufskurve C_n, wie bereits weiter oben beschrieben, insbesondere an einer ersten kurzen Außenkante (z.B. mittig) in das Faserband eintreten und an einer gegenüberliegenden kurzen Außenkante (z.B. mittig) aus diesem wieder austreten. Entlang der Längsrichtung dieses Faserbands, inklusive dem Startpunkt A und dem Endpunkt B, können nun eine Mehrzahl von Abtastpunkten P₁ bis P_m festgelegt werden, wobei eine Abtastgenauigkeit erhöht werden kann, wenn die Anzahl an Abtastpunkten erhöht wird. Von jedem dieser Abtastpunkte kann nun eine kürzeste Distanz zu wenigstens einer benachbarten Verlaufskurve, insbesondere zu beiden benachbarten Verlaufskurven C_n-1, C_n+1, ermittelt werden, so dass für einen Abtastpunkt P_m die beiden kürzesten Distanzen d_n-1,m und d_n+1,m erhalten werden. Eine optimale Faserbandbreite w kann nun über die durchschnittliche Länge aller berechneten Distanzen unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $w = λ \frac{\sum_{i = 1}^{m} (d_{n - 1, i} + d_{n + 1, i})}{2 m}$

An optimal fiber strip width can be determined, for example, by initially defining progression curves arranged next to one another along at least one section of the surface of the base body. Using the example of a single fiber sliver with a predetermined length (which has been determined, for example, according to the considerations above), which is arranged on a trajectory C _n , a starting point A and an end point E are now determined at which the trajectory C _n enters this Sliver enters or exits from this. As already described above, the progression curve C _n can enter the fiber sliver in particular at a first short outer edge (eg in the middle) and exit again at an opposite short outer edge (eg in the middle). A plurality of scanning points P ₁ to P _m can now be set along the longitudinal direction of this sliver, including the starting point A and the ending point B, and scanning accuracy can be increased if the number of scanning points is increased. From each of these sampling points, a shortest distance to at least one adjacent profile curve, in particular to the two adjacent profile curves C _n-1 , C _n+1 , can now be determined, so that for a sampling point P _m the two shortest distances d _n-1,m and d _n+1,m can be obtained. An optimal fiber bandwidth w can now be determined over the average length of all calculated distances using the following equation:

w = λ \frac{\sum_{i = 1}^{m} ({i.e}_{n - 1, i} + {i.e}_{n + 1, i})}{2 m}

Wobei λ hier eine Variable bezeichnet, über welche ein Überlapp von benachbarten Faserbändern definiert werden kann. So kann λ=1 gewählt werden, wenn es gewünscht sein sollte, dass benachbarte Faserbänder keinen Überlapp zueinander aufweisen. Für den Fall, dass eine Überlappung von benachbarten Faserbändern um 50% gewünscht ist, kann λ=2 gewählt werden. Für 33,3% Überlappung kann λ=1,5 betragen.Where λ designates a variable here, via which an overlap of adjacent slivers can be defined. Thus λ=1 can be chosen if it should be desired that adjacent slivers do not overlap one another. In the event that an overlap of 50% of adjacent slivers is desired, λ=2 can be selected. For 33.3% overlap, λ=1.5 can be used.

Natürlich kann die Auswahl der Faserbandbreite weiteren Faktoren als den voranstehend beschriebenen unterliegen, wie beispielsweise einer minimalen bzw. maximalen verfügbaren Faserbandbreite und/oder den Eigenschaften eines Aufnahmeelements (siehe oben) und/oder Beschränkungen im Hinblick auf zulässige überlappende Bereiche von benachbarten Faserbändern und/oder Beschränkungen im Hinblick auf zulässige Lücken (nicht durch wenigstens ein Faserband bedeckte Bereiche) zwischen benachbarten Faserbändern.Of course, the selection of the sliver width may be subject to other factors than those described above, such as a minimum or maximum available sliver width and/or the properties of a receiving element (see above) and/or restrictions with regard to permissible overlapping areas of adjacent slivers and/or Limitations on allowable gaps (areas not covered by at least one sliver) between adjacent slivers.

Dabei kann die Längsrichtung des ersten Faserbands zu der Längsrichtung des zweiten Faserbands gewinkelt angeordnet sein. Das heißt die jeweiligen Längsrichtungen können nicht-geradlinig, also in einem Winkel, welcher von 180° abweicht, ineinander übergehen. Dem kann insbesondere eine entsprechend gekrümmte Verlaufskurve zu Grunde liegen. Im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Faserstreifen, welcher einen jeweiligen Abschnitt des Grundkörpers in einer stetigen Weise überspannt, können hier aufeinanderfolgende Faserbänder einen „Knick“ (eine sprunghafte Richtungsänderung des Verlaufs von aufeinanderfolgenden Faserbändern) in deren Übergang zueinander aufweisen. Insbesondere bei der Verwendung von länglichen Faserbändern, das heißt von Faserbändern, welche zwei längere Außenkanten und wenigstens zwei kürzere Außenkanten aufweisen, kann eine jeweilige Längserstreckungsrichtung bzw. Längsrichtung parallel zu wenigstens einer der längeren Außenkanten verlaufen. Durch die gewinkelte Anordnung des ersten Faserbands zu einem jeweiligen zweiten Faserband kann jedes einzelne Faserband entsprechend der Krümmung der Oberfläche des Grundkörpers optimiert ausgerichtet werden, wodurch ein jeweiliges Faserband verbessert entlang seiner Richtung der maximalen Traglast verwendet werden kann.The longitudinal direction of the first sliver can be arranged at an angle to the longitudinal direction of the second sliver. This means that the respective longitudinal directions can not merge into one another in a straight line, that is to say at an angle which deviates from 180°. This can in particular be based on a correspondingly curved progression curve. In contrast to a continuous fiber strip, which spans a respective section of the base body in a continuous manner, successive fiber bands can have a “kink” (an abrupt change in direction of the course of successive fiber bands) in their transition to one another. In particular when using elongate slivers, ie slivers which have two longer outer edges and at least two shorter outer edges, a respective longitudinal extension direction or longitudinal direction can run parallel to at least one of the longer outer edges. Due to the angled arrangement of the first sliver to a respective second sliver, each individual sliver can be optimally aligned according to the curvature of the surface of the base body, whereby a respective sliver can be used better along its direction of the maximum load.

In Bezug auf einen Übergang zwischen einem ersten Faserband und einem zweiten Faserband, können das erste Faserband und das zweite Faserband derart zueinander angeordnet sein, dass eine Außenkante des ersten Faserbands eine Außenkante des zweiten Faserbands kreuzt, wobei ein Schnittpunkt, an welchem sich die beiden Außenkanten kreuzen, sowohl auf einer Mitte in Breitenrichtung des ersten Faserbands als auch auf einer Mitte in Breitenrichtung des zweiten Faserbands liegt. In anderen Worten können die beiden Faserbänder, beispielsweise mit jeweils einer der kürzeren Außenkanten, derart überlappend aneinander angeordnet sein, dass eine Längsmittellinie des ersten Faserbands an dessen Außenkante auf eine Längsmittellinie des zweiten Faserbands an dessen Außenkante trifft.With regard to a transition between a first sliver and a second sliver, the first sliver and the second sliver can be arranged relative to one another in such a way that an outer edge of the first sliver crosses an outer edge of the second sliver, with an intersection point at which the two outer edges cross lies on both a widthwise center of the first sliver and a widthwise center of the second sliver. In other words, the two slivers, for example each with one of the shorter outer edges, can be arranged overlapping one another in such a way that a longitudinal center line of the first sliver at its outer edge meets a longitudinal center line of the second sliver at its outer edge.

Ferner ist es in Bezug auf einen solchen Übergang denkbar, dass das erste Faserband und das zweite Faserband derart zueinander angeordnet sein können, dass eine Außenkante des zweiten Faserbands eine Außenkante des jeweiligen ersten Faserbands kreuzt, wobei ein Schnittpunkt, an welchem sich die beiden Außenkanten kreuzen, sowohl an einem Ende der Außenkante des zweiten Faserbands als auch an einem Ende der Außenkante des ersten Faserbands liegt. Das heißt, eine Ecke des ersten Faserbands ist hier mit einer Ecke des zweiten Faserbands überlagernd angeordnet.With regard to such a transition, it is also conceivable that the first sliver and the second sliver can be arranged relative to one another in such a way that an outer edge of the second sliver crosses an outer edge of the respective first sliver, with an intersection point at which the two outer edges cross , both at one end of the outer edge of the second sliver and at one end of the outer edge of the first sliver lies. That is, a corner of the first sliver here is superimposed on a corner of the second sliver.

In möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Faserband und/oder das zweite Faserband eine trapezoide Grundform aufweisen/aufweist. Die trapezoide Grundform kann zum Beispiel dadurch beschrieben werden, dass eine der beiden längeren Außenkanten eines Faserbands kürzer ist als die andere längere Außenkante dieses Faserbands. Durch die trapezoide Grundform können in Längserstreckungsrichtung aufeinanderfolgende Faserbänder „im Gehrungswinkel auf Stoß“, das heißt ohne wesentlichen Überlapp, aneinander angereiht werden und zugleich kann eine sprunghafte Richtungsänderung des Verlaufs der in Längserstreckungsrichtung aneinander angereihten Faserbänder erzielt werden.In possible embodiments of the present invention, the first sliver and/or the second sliver can have/has a trapezoidal basic shape. The trapezoidal basic shape can be described, for example, by the fact that one of the two longer outer edges of a sliver is shorter than the other longer outer edge of this sliver. Due to the trapezoidal basic shape, successive slivers in the longitudinal direction can be lined up “at a miter angle butting”, i.e. without a significant overlap, and at the same time a sudden change in direction of the course of the slivers lined up in the longitudinal direction can be achieved.

Zu diesem Zweck ist es möglich, dass die trapezoide Grundform derart ausgebildet sein kann, dass eine Achse, welche durch diejenigen Außenkanten definiert ist, an welchen das erste Faserband und das zweite Faserband relativ zueinander ausgerichtet sind, insbesondere an welchen sich das erste Faserband und das zweite Faserband kontaktieren, einen Winkel halbiert, welchen eine Längserstreckungsrichtung des ersten Faserbands zu einer Längserstreckungsrichtung des zweiten Faserbands aufweist. So kann beispielsweise auf Grundlage einer vor der Verstärkung des Grundkörpers durchgeführten Planung bestimmt werden, in welchem Winkel zwei in Längserstreckungsrichtung aufeinander folgende Faserbänder angeordnet werden sollen, wobei zu diesem Winkel eine Winkelhalbierende bestimmt werden kann, gemäß welcher entsprechende Faserbänder zu einer trapezoiden Grundform zuzuschneiden sind. Natürlich ist es ebenfalls denkbar, dass die Stoßkante der beiden aufeinander folgenden Faserbänder den Winkel nicht halbiert, oder sogar, dass nur eines der Faserbänder eine trapezoide Grundform aufweist und das jeweils andere (zumindest an der Seite, an welcher das trapezoide Faserbands angelegt ist) im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist.For this purpose, it is possible that the trapezoidal basic shape can be designed in such a way that an axis, which is defined by those outer edges on which the first sliver and the second sliver are aligned relative to one another, in particular on which the first sliver and the contact second sliver, halves an angle which has a direction of longitudinal extent of the first sliver to a direction of longitudinal extent of the second sliver. For example, on the basis of planning carried out before the reinforcement of the base body, it can be determined at which angle two fiber bands that follow one another in the direction of longitudinal extension are to be arranged, with a bisecting line being able to be determined for this angle, according to which corresponding fiber bands are to be cut to form a trapezoidal basic shape. Of course, it is also conceivable that the abutting edge of the two consecutive slivers does not bisect the angle, or even that only one of the slivers has a trapezoidal basic shape and the other (at least on the side on which the trapezoidal sliver is placed) in the Is essentially rectangular.

Hierbei können das erste Faserband und das zweite Faserband aus aneinander angrenzenden Abschnitten eines ursprünglich einstückig hergestellten Faserband-Ausgangsmaterials entnommen sein. Beispielsweise kann ein langer Faserstreifen als ein solches Faserband-Ausgangsmaterial, welcher eine deutlich größere Länge als jeweilige Faserbänder aufweist, in wenigstens zwei Faserbänder, insbesondere eine Vielzahl von Faserbändern, unterteilt werden. Dabei kann eine Unterteilung des Faserstreifens in zwei Faserbänder unter Verwendung einer Schnittlinie stattfinden, welche zu einer Längserstreckungsrichtung des Faserstreifens schräg, insbesondere nicht-orthogonal, verläuft. Verläuft nun diese Schnittlinie in einem Winkel zu der Längserstreckungsrichtung des Faserstreifens, welcher einer Hälfte desjenigen Winkels entspricht, unter welchem die Längserstreckungsrichtungen eines ersten und eines zweiten Faserbands zueinander angeordnet werden sollen, so können die auf diese Weise aus dem Faserstreifen geschnittenen Faserbänder einfach dadurch aneinander angelegt werden können, dass eines der Faserbänder „kopfüber“ auf dem Grundkörper aufgebracht wird, wobei „kopfüber“ hier bedeuten soll, dass, angenommen man definiert an dem Faserstreifen eine der beiden Hauptflächen des Faserstreifens als „Oberseite“ und die andere der beiden Hauptflächen des Faserstreifens als „Unterseite“, eines aus dem ersten Faserband und dem zweiten Faserband mit seiner „Oberseite“ auf dem Grundkörper aufgebracht wird und das jeweils andere aus dem ersten Faserband und dem zweiten Faserband mit seiner „Unterseite“ auf dem Grundkörper aufgebracht wird. Eine solche Anordnung kann an einem fertigen Bauteil insbesondere aufgrund des Verlaufs der einzelnen Fasern eines jeweiligen Faserbands und deren Unterbrechung an einer jeweiligen Außenkante des Faserbands erkennbar sein.In this case, the first sliver and the second sliver can be taken from adjacent sections of a sliver starting material that was originally produced in one piece. For example, a long sliver as such a sliver starting material, which has a significantly greater length than respective slivers, can be divided into at least two slivers, in particular a multiplicity of slivers. In this case, the fiber strip can be subdivided into two fiber strips using a cutting line which runs obliquely, in particular non-orthogonally, to a longitudinal extension direction of the fiber strip. If this cutting line runs at an angle to the direction of longitudinal extension of the fiber strip, which corresponds to half of the angle at which the directions of longitudinal extension of a first and a second fiber strip are to be arranged relative to one another, the fiber strips cut from the fiber strip in this way can simply be laid against one another that one of the slivers is applied "upside down" on the base body, whereby "upside down" is intended to mean here that, assuming one of the two main surfaces of the sliver is defined as the "top side" and the other of the two main surfaces of the sliver as the "bottom", one of the first sliver and the second sliver is applied with its "top" to the base body and the other of the first sliver and the second sliver is applied with its "bottom" to the base body. Such an arrangement can be recognizable on a finished component in particular due to the course of the individual fibers of a respective sliver and their interruption at a respective outer edge of the sliver.

Durch die voranstehend erwähnte Planung der Anordnung der Faserbänder an dem Grundkörper und einem daraus resultierenden Zuschnitt der Faserbänder kann ein überlappungsfreies und/oder lückenloses aneinander Anreihen von Faserbändern realisiert werden. Ferner kann ein Verschnitt beim Unterteilen eines Faserstreifens in einzelne Faserbänder reduziert oder sogar vermieden werden.Through the above-mentioned planning of the arrangement of the slivers on the base body and a resulting cutting of the slivers, fiber slivers can be lined up next to one another without overlapping and/or gaps. Furthermore, waste when dividing a fiber strip into individual fiber bands can be reduced or even avoided.

Wenigstes eines der Faserbänder, insbesondere alle Faserbänder, kann Kohlefasern und/oder Aramid und/oder Glas und/oder Polyethylen, insbesondere UHMWPE, und/oder Basalt umfassen. Auch ist es denkbar, dass ein erstes Faserband und ein zu diesem in Längserstreckungsrichtung nachfolgendes zweites Faserband unterschiedliche Materialien umfassen. Auf diese Weise kann gezielt auf explizite Belastungssituationen in bestimmten Bereichen des Drucktanks reagiert werden.At least one of the slivers, in particular all slivers, can comprise carbon fibers and/or aramid and/or glass and/or polyethylene, in particular UHMWPE, and/or basalt. It is also conceivable that a first sliver and a second sliver following it in the direction of longitudinal extent comprise different materials. In this way, it is possible to react specifically to explicit load situations in certain areas of the pressure tank.

Ferner kann die Faserbandverstärkung wenigstens ein drittes Faserband umfassen, wobei jedes Faserband eine Längsrichtung entlang einer Länge und eine Breitenrichtung entlang einer Breite des jeweiligen Faserbands aufweist, wobei ein jeweiliges drittes Faserband ein erstes Faserband und ein zweites Faserband an dessen äußeren Hauptflächen zumindest teilweise überlagert, und wobei eine Längsrichtung eines jeweiligen dritten Faserbands im Wesentlichen der Längsrichtung des überlagerten ersten Faserbands und/oder des überlagerten zweiten Faserbands folgt. Gegebenenfalls, insbesondere falls dies auch bei den ersten und zweiten Faserbändern erfüllt sein sollte, kann ein jeweiliges drittes Faserband derart relativ zu der Verlaufskurve ausgerichtet sein, dass die Verlaufskurve an einer ersten kurzen Außenkante des dritten Faserbands in Breitenrichtung davon betrachtet mittig eintritt und an einer gegenüberliegenden zweiten kurzen Außenkante des dritten Faserbands in Breitenrichtung davon betrachtet mittig austritt.Furthermore, the sliver reinforcement can comprise at least one third sliver, each sliver having a longitudinal direction along a length and a width direction along a width of the respective sliver, wherein a respective third sliver at least partially overlays a first sliver and a second sliver on its outer major surfaces, and wherein a longitudinal direction of a respective third sliver essentially follows the longitudinal direction of the superimposed first sliver and/or the superimposed second sliver. Optionally, especially if this also applies to the first and second slivers should be met, a respective third sliver can be aligned relative to the trajectory in such a way that the trajectory curve occurs centrally at a first, short outer edge of the third sliver, viewed in the width direction thereof, and at an opposite, second, short outer edge of the third sliver, viewed in the direction of its width exit.

Dabei kann das wenigstens eine dritte Faserband eine gleiche Länge und/oder Breite aufweisen wie das erste Faserband und/oder das zweite Faserband. Dies kann eine gleichmäßige Überlagerung der ersten und zweiten Faserbänder durch jeweilige dritte Faserbänder ermöglichen.The at least one third sliver can have the same length and/or width as the first sliver and/or the second sliver. This can allow a uniform overlaying of the first and second slivers by respective third slivers.

Alternativ oder zusätzlich kann, entlang der Verlaufskurve betrachtet, ein jeweiliges drittes Faserband zu einem jeweiligen ersten Faserband oder zweiten Faserband um eine halbe Länge versetzt angeordnet sein. Das heißt, dass ein Übergang zwischen dem ersten Faserband und dem zweiten Faserband von etwa einer Mitte des dritten Faserbands, in dessen Längsrichtung betrachtet, überlagert werden kann. In anderen Worten kann ein drittes Faserband, entlang der Verlaufskurve, um den Betrag einer halben Länge des ersten Faserbands oder des zweiten Faserbands nach dem Beginn des jeweiligen ersten oder zweiten Faserbands beginnen.As an alternative or in addition, viewed along the profile curve, a respective third sliver can be arranged offset by half a length in relation to a respective first sliver or second sliver. This means that a transition between the first sliver and the second sliver can be superimposed from approximately a middle of the third sliver, viewed in its longitudinal direction. In other words, a third sliver can begin along the curve by half the length of the first sliver or the second sliver after the start of the respective first or second sliver.

Um die Anordnung der Faserbänder an dem Grundkörper weiter zu verstärken, kann wenigstes eines der Faserbänder, können insbesondere alle Faserbänder, mit einem Matrix-Material, insbesondere einem Harz, welches Fasern eines jeweiligen Faserbands verbindet, vorimprägniert sein oder nach deren Anordnung am Grundkörper durchzogen sein. So kann ein jeweiliges Faserband zunächst an die Oberfläche des Grundkörpers bzw. an die Oberfläche von bereits an dem Grundkörper angeordneten Faserbändern angepasst werden und anschließend in dieser Position aushärten.In order to further strengthen the arrangement of the slivers on the base body, at least one of the slivers, in particular all slivers, can be pre-impregnated with a matrix material, in particular a resin, which connects fibers of a respective sliver, or be permeated after they have been arranged on the base body . Thus, a respective sliver can first be adapted to the surface of the base body or to the surface of slivers already arranged on the base body and then harden in this position.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verstärken von Bauteilen mit Faserbändern, umfassend die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines Grundkörpers, welcher gegenüber Belastungen durch eine Faserbandverstärkung zu verstärken ist;
- Bereitstellen wenigstens eines ersten Faserbands und wenigstens eines zweiten Faserbands, wobei jedes Faserband eine Längsrichtung entlang einer Länge und eine Breitenrichtung entlang einer Breite des jeweiligen Faserbands aufweist,
- Anordnen des ersten Faserbands und des zweiten Faserbands, in Längsrichtung der beiden Faserbänder betrachtet, in einer aufeinander folgenden Weise an dem Grundkörper, wobei das erste Faserband eine von dem zweiten Faserband abweichende Länge und/oder Breite aufweist, wobei die Länge und/oder die Breite des ersten Faserbands und des zweiten Faserbands innerhalb eines Bereichs von einer vorbestimmten minimal zulässigen Länge und/oder Breite bis zu einer maximal zulässigen Länge und/oder Breite liegen, wobei auf Grundlage einer vorbestimmten Verlaufskurve des Grundkörpers, entlang welcher zumindest das erste und das zweite Faserband an dem Grundkörper anzubringen sind, das erste Faserband und das zweite Faserband derart relativ zu der Verlaufskurve ausgerichtet werden, dass eine Abweichung einer Längsmittellinie eines jeweiligen Faserbands zu der Verlaufskurve einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.

In a second aspect, the present invention relates to a method for reinforcing components with slivers, comprising the following steps:

- Providing a base body, which is to be reinforced against loads by a sliver reinforcement;
- providing at least one first sliver and at least one second sliver, each sliver having a longitudinal direction along a length and a width direction along a width of the respective sliver,
- arranging the first sliver and the second sliver, viewed in the longitudinal direction of the two slivers, in a sequential manner on the base body, the first sliver having a length and/or width differing from the second sliver, the length and/or the Width of the first sliver and the second sliver lie within a range from a predetermined minimum permissible length and/or width to a maximum permissible length and/or width, based on a predetermined profile curve of the base body, along which at least the first and the second Sliver are to be attached to the base body, the first sliver and the second sliver are aligned relative to the curve in such a way that a deviation of a longitudinal center line of a respective sliver from the curve does not exceed a predetermined limit value.

Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass ausgewählte oder sämtliche Vorteile, Effekte und Merkmale, welche in Bezug auf das faserverstärkte Bauteil erwähnt worden sind, auch auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar sein können, und umgekehrt. So sei explizit für das erfindungsgemäße Verfahren auf die oben beschriebenen Möglichkeiten hingewiesen, die Länge und/oder die Breite eines Faserbands und/oder die Verlaufskurve und/oder den vorbestimmten Grenzwert etc. zu bestimmen.It should already be pointed out at this point that selected or all of the advantages, effects and features that have been mentioned in relation to the fiber-reinforced component can also be applicable to the method according to the invention, and vice versa. For the method according to the invention, reference is explicitly made to the options described above for determining the length and/or the width of a sliver and/or the course curve and/or the predetermined limit value etc.

Insbesondere können das erste Faserband und das zweite Faserband in einem Winkel zueinander angeordnet werden, um gegebenenfalls einer gekrümmten Verlaufslinie angemessen folgen zu können.In particular, the first sliver and the second sliver can be arranged at an angle to one another in order to be able to follow a curved course appropriately, if necessary.

Ferner kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen:

- Bestimmen eines Winkels, unter welchem eine Längsrichtung des ersten Faserbands zu einer Längsrichtung des zweiten Faserbands anzuordnen ist;
- Unterteilen eines Faserstreifens in das erste Faserband und das zweite Faserband unter Verwendung einer Trennlinie, welche zu der Längsrichtung des Faserstreifens bzw. zu der Längsrichtung des ersten Faserbands und/oder zu der Längsrichtung des zweiten Faserbands den halben zuvor bestimmten Winkel zwischen den Längsrichtungen der Faserbänder aufweist.

The method can also include the following steps:

- determining an angle at which a longitudinal direction of the first sliver is to be arranged in relation to a longitudinal direction of the second sliver;
- Subdividing a sliver into the first sliver and the second sliver using a dividing line which is half the previously determined angle between the longitudinal directions of the slivers to the longitudinal direction of the sliver or to the longitudinal direction of the first sliver and/or to the longitudinal direction of the second sliver having.

Insbesondere können diese Schritte vor einem Anordnen der Faserstreifen an dem Grundkörper durchgeführt werden. Auch hierzu sei nochmals explizit auf die trapezoiden Faserbändern hingewiesen, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße faserverstärkte Bauteil beschrieben worden sind.In particular, these steps can be carried out before the fiber strips are arranged on the base body. Here, too, the trapezoidal fiber bands, which are related to the fiber-reinforced component according to the invention have been described.

Nachzutragen sei an dieser Stelle, dass die vorliegende Erfindung maßgeblich auf ein faserverstärktes Bauteil und die Anordnung von Faserbändern daran ausgerichtet ist. Jedoch ist es im Rahmen des erfinderischen Grungedankens, wie ganz allgemein benachbarte Bandabschnitte relativ zueinander anzuordnen sind, durchaus auch denkbar, diese Lehre auf Bänder eines isotropen Bandmaterials, wie beispielsweise ein herkömmliches Klebeband, anzuwenden, welches keine Fasern enthält.It should be added at this point that the present invention is primarily geared towards a fiber-reinforced component and the arrangement of fiber strips on it. However, within the scope of the inventive grunge idea of how to position adjacent sections of tape in general relative to one another, it is also entirely conceivable to apply this teaching to tapes of isotropic tape material, such as conventional adhesive tape, which does not contain fibers.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen in größerem Detail beschrieben werden. Es stellt dar:

1 eine perspektivische Ansicht Grundkörpers, welcher beispielhaft mit einer Kette aufeinanderfolgender Faserbänder belegt ist;
2a bis 3c beispielhafte Bestimmungen von Verlaufskurven an einem Grundkörper;
4 eine Unterteilung einer beispielhaften Verlaufskurve in Intervalle;
5 eine Plausibilitätsüberlegung zur Bestimmung einer Faserbandlänge und/oder Faserbandbreite;
6 eine weitere Plausibilitätsüberlegung zur Bestimmung einer Faserbandlänge und/oder Faserbandbreite;
7 eine beispielhafte Aneinanderreihung von Faserbändern;
8 eine weitere beispielhafte Aneinanderreihung von Faserbändern;
9a bis 10b beispielhafte Anordnungen von Faserbändern entlang von Verlaufskurven an sich verändernden Oberflächen; und
11 eine beispielhafte Bestimmung von Faserbandbreiten an einem Grundkörper.

In the following, the present invention will be described in greater detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 a perspective view of the base body, which is occupied by way of example with a chain of successive slivers;
2a until 3c exemplary determinations of trajectories on a base body;
4 a subdivision of an exemplary trajectory into intervals;
5 a plausibility consideration for determining a fiber sliver length and/or fiber sliver width;
6 a further plausibility consideration for determining a fiber sliver length and/or fiber sliver width;
7 an exemplary juxtaposition of slivers;
8th another exemplary line-up of slivers;
9a until 10b exemplary arrangements of slivers along trajectories on changing surfaces; and
11 an exemplary determination of fiber tape widths on a base body.

In 1 ist ein faserverstärktes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das faserverstärkte Bauteil 10 umfasst einen Grundkörper 12, an welchem eine Faserbandverstärkung 14 aufgebracht ist, welche wiederum ein erstes Faserband 16 und ein zweites Faserband 18 umfasst, wobei das erste Faserband 16 und das zweite Faserband 18 in 1 lediglich beispielhaft bezeichnet sind. Das heißt, aus der Faserbandverstärkung 14 können beliebige Faserbänder als erstes Faserband 16 und zweites Faserband 18 ausgewählt werden, solange diese in Längsrichtung betrachtet aufeinanderfolgend angeordnet sind.In 1 Designated generally by the reference numeral 10 is a fiber reinforced component according to the present invention. The fiber-reinforced component 10 comprises a base body 12, to which a sliver reinforcement 14 is applied, which in turn comprises a first sliver 16 and a second sliver 18, with the first sliver 16 and the second sliver 18 in 1 are only indicated as examples. That is, any slivers can be selected from the sliver reinforcement 14 as the first sliver 16 and the second sliver 18 as long as they are sequentially arranged as viewed in the longitudinal direction.

Der Grundkörper 12 weist eine gekrümmt verlaufende Oberfläche auf. Entlang der Oberfläche des Grundkörpers 12 sind in 1 beispielhaft zwei Verlaufskurven C_n und C_n+1 gezeigt. Die Verlaufskurven können derart bestimmt werden, wie dies eingangs allgemein beschrieben worden ist.The base body 12 has a curved surface. Along the surface of the base body 12 are in 1 two curves C _n and C _n+1 are shown by way of example. The profile curves can be determined in the way that was generally described at the outset.

In den 2a und 2b bzw. 3a bis 3c ist nun dargestellt, auf welcher Grundlage derartige Verlaufskurven erzeugt werden können. So ist gemäß den 2a und 2b gezeigt, dass eine Verlaufskurve C_n über einen betrachteten Bereich B gemäß einem Oberflächenverlauf des Grundkörpers 12 erzeugt werden kann (siehe 2a). Zu dieser Verlaufskurve C_n können dann in einem vorbestimmten Abstand w parallel verlaufende Kurven (hier C_n-2 bis C_n+3) erzeugt werden, um den gesamten betrachteten Bereich B mit entsprechenden Verlaufskurven zu versehen.In the 2a and 2 B or. 3a until 3c is now shown on what basis such progression curves can be generated. This is according to the 2a and 2 B shown that a profile curve C _n can be generated over an area B under consideration according to a surface profile of the base body 12 (see FIG 2a) . Curves (here C _n−2 to C _n+3 ) running parallel to this profile curve C _n can then be generated at a predetermined distance w in order to provide the entire area B under consideration with corresponding profile curves.

In 3a ist, analog zu der in 2a erzeugten Verlaufskurve C_n, eine Verlaufskurve C_n entlang einem Oberflächenverlauf des Grundkörpers 12 erzeugt. In diesem Fall befindet sich jedoch in dem betrachteten Bereich B eine Erhöhung H (gekennzeichnet durch das „X“) an der Oberfläche des Grundkörpers 12, so dass es hier vorteilhaft sein kann, eine Faserorientierung der jeweiligen Faserbänder einer Faserbandverstärkung 14 gemäß der Richtung anzuordnen, welche in der 3a durch den Pfeil F angezeigt ist. Entlang der Verlaufskurve C_n können nun innerhalb des betrachteten Bereichs B Referenzpunkte P₀ bis (im vorliegenden Fall) P₄ erzeugt werden, wobei diese Referenzpunkte P₀ bis P₄ in einer Richtung betrachtet, welche zu der gewünschten Faserrichtung F orthogonal ist, jeweils um einen gleichen Abstand w beabstandet sind (s. 3b). Als Nächstes können Neben-Verlaufskurven C_n1 bis C_n5 erzeugt werden (s. 3c), welche im Wesentlichen entlang der Faserrichtung F ausgerichtet sind, durch einen jeweiligen Referenzpunkt P₀ bis P₄ verlaufen und sich an der Oberfläche des Grundkörpers 12 jeweils entlang einer jeweiligen Projektion des Pfeils F auf die Oberfläche des Grundkörpers 12 erstrecken.In 3a is, analogous to the in 2a generated profile curve C _n , a profile curve C _n along a surface profile of the base body 12 is generated. In this case, however, there is an elevation H (identified by the "X") on the surface of the base body 12 in the region B under consideration, so that it can be advantageous here to arrange a fiber orientation of the respective fiber bands of a fiber band reinforcement 14 according to the direction which in the 3a indicated by the arrow F. Reference points P ₀ to (in the present case) P ₄ can now be generated along the progression curve C _n within the region B under consideration, these reference points P ₀ to P ₄ being viewed in a direction which is orthogonal to the desired fiber direction F, in each case are spaced an equal distance w (cf. 3b) . Next, secondary curves C _n1 to C _n5 can be generated (see Fig. 3c ), which are aligned essentially along the fiber direction F, run through a respective reference point P ₀ to P ₄ and extend on the surface of the base body 12 along a respective projection of the arrow F onto the surface of the base body 12.

Sind jeweilige Verlaufskurven bestimmt, so kann als Nächstes ermittelt werden, welche Abmessungen die entlang einer jeweiligen Verlaufskurve anzuordnenden Faserbänder aufweisen sollen. Hierzu zeigt 4 wiederum eine beispielhafte Verlaufskurve C_n, entlang welcher Faserbänder anzuordnen sind. Die Verlaufskurve C_n wird unter Verwendung einer vorbestimmten Abtastungsrate in einzelne Segmente unterteilt. Über diese Segmente kann anschließend ein vorläufiges Faserband, im Sinne eines Prototyps, mit bestimmten Abmessungen angenommen werden. Auf Grund vorbestimmter Parameter und/oder vorherrschenden Restriktionen (siehe oben) können die Faserbandabmessungen iterativ angepasst und dadurch über die gesamte Verlaufskurve hinweg optimiert werden. Ist die Optimierung abgeschlossen, sind entlang der Verlaufskurve C_n Faserbänder I₀ bis I_n mit zumindest teilweise unterschiedlichen Längen angeordnet. Ferner können eine minimale Faserbandlänge und eine maximale Faserbandlänge dadurch vorgegeben sein, welche minimalen bzw. maximalen Faserbandlängen zur Verfügung stehen bzw. verarbeitbar sind. Gemäß dieser Vorplanung werden anschließend an dem Grundkörper 12 anzuordnende Faserbänder definiert, von welchen hier zwei beispielshaft mit den Bezugszeichen 16 und 18 versehen sind.If respective progression curves are determined, it can next be determined which dimensions the slivers to be arranged along a respective progression curve should have. For this shows 4 again an exemplary profile curve C _n along which fiber slivers are to be arranged. The trajectory C _n is divided into individual segments using a predetermined sampling rate. A provisional sliver, in the sense of a prototype, with specific dimensions can then be assumed via these segments. Due to predetermined parameters and/or prevailing restrictions (see above), the sliver dimensions adjusted iteratively and thus optimized over the entire curve. When the optimization is complete, _n fiber slivers I ₀ to I _n with at least partially different lengths are arranged along the progression curve C. Furthermore, a minimum sliver length and a maximum sliver length can be predetermined by the minimum and maximum sliver lengths that are available or can be processed. According to this preliminary planning, slivers to be arranged on the base body 12 are then defined, two of which are provided with the reference symbols 16 and 18 here as an example.

Wie ebenfalls bereits eingangs beschrieben, können entstehende Lücken zwischen benachbarten Faserbändern mit entsprechend geeigneten Faserbandlängen aufgefüllt werden und/oder es können die Faserbandlängen, soweit innerhalb der vorbestimmten Toleranz, derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine Varianz unterschiedlicher Faserbandlängen geringer wird, das heißt, dass ein Unterschied zwischen einer minimalen Faserbandlänge und einer maximalen Faserbandlänge geringer wird.As also already described at the outset, any gaps between adjacent fiber slivers can be filled with appropriate fiber sliver lengths and/or the fiber sliver lengths can be matched to one another, provided they are within the predetermined tolerance, in such a way that the variance of different fiber sliver lengths decreases, i.e. that a Difference between a minimum sliver length and a maximum sliver length is reduced.

Ferner ist in 4 zu erkennen, dass ein Scheitelpunkt an einem jeweiligen Minimum bzw. an einem jeweiligen Maximum der Verlaufskurve C_n vorteilhafterweise mit einem Beginn bzw. einem Ende eines sich daran anschließenden Faserbands zusammenfallen kann.Furthermore, in 4 to recognize that an apex at a respective minimum or at a respective maximum of the profile curve C _n can advantageously coincide with a beginning or an end of an adjoining fiber sliver.

Auf diese Weise kann die Verlaufskurve C_n durchgängig mit Faserbändern bedeckt werden, wobei eine Längsmittelachse L (siehe auch 5) der Verlaufskurve C_n im Wesentlichen folgend angeordnet sein können.In this way, the curve C _n can be continuously covered with slivers, with a longitudinal central axis L (see also 5 ) can be arranged essentially following the progression curve C _n .

Das in 5 dargestellte Faserband 16 weist eine Längsmittelachse L auf, welche sich entlang der Längsrichtung des Faserbands 16 erstreckt und eine Breite des Faserbands 16 im Wesentlichen halbiert. Da das Faserband 16 in 5 rechteckig ausgebildet ist, verläuft die Längsmittelachse L hier geradlinig. Bei einem gekrümmten Längsverlauf des Faserbands 16 könnte auch die Längsmittelachse L gekrümmt verlaufen. Das Faserband 16 ist in 5 derart relativ zu der Verlaufskurve C_n ausgerichtet, dass die Verlaufskurve C_n an einem Startpunkt S an einer ersten kurzen Außenkante 20 des Faserbands 16 in dieses eintritt, das heißt in einen durch das Faserband 16 bedeckten Bereich der Oberfläche des Grundkörpers 12 hinein verläuft, und an einem Endpunkt E an einer gegenüberliegenden kurzen Außenkante 22 des Faserbands 16 aus diesem wieder austritt. Zwischen dem Startpunkt S und dem Endpunkt E bilden die Geraden, welche in den jeweiligen Intervallen I₀ bis I₅ verlaufen, die tatsächliche Verlaufskurve C_n an der Oberfläche des Grundkörpers 12 näherungsweise ab. Zwischen jeder dieser Geraden der Intervalle I₀ bis I₅ kann ein jeweiliger Abweichungswinkel α₀ bis α₅ zu der Längsmittelachse L bzw. einer Parallelen dazu gebildet werden. Für den Fall, dass jeder einzelne Abweichungswinkel α₀ bis α₅ innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Abweichungsbereichs liegt und die Verlaufskurve C_n (auch in der durch die Geraden der Intervalle I₀ bis I₅ angenäherten Weise) nicht über eine Außenkante des Faserbands 16 hinaus verläuft, kann die angenommene Dimensionierung des Faserbands 16 akzeptiert werden. Ansonsten ist die Dimensionierung des Faserbands 16 gemäß den zulässigen bzw. verfügbaren Faserbandlängen und/oder Faserbandbreiten anzupassen.This in 5 The illustrated sliver 16 has a longitudinal central axis L, which extends along the longitudinal direction of the sliver 16 and bisects a width of the sliver 16 substantially. Because the sliver is 16 in 5 is rectangular, the longitudinal center axis L runs in a straight line here. In the case of a curved longitudinal course of the sliver 16, the longitudinal central axis L could also run in a curved manner. The sliver 16 is in 5 aligned relative to the profile curve C _n in such a way that the profile curve C _n enters the sliver 16 at a starting point S at a first short outer edge 20 of the latter, i.e. runs into an area of the surface of the base body 12 covered by the sliver 16, and emerges from this again at an end point E on an opposite short outer edge 22 of the sliver 16 . Between the starting point S and the end point E, the straight lines that run in the respective intervals I ₀ to I ₅ approximately depict the actual course curve C _n on the surface of the base body 12 . Between each of these straight lines of the intervals I ₀ to I ₅ a respective deviation angle α ₀ to α ₅ to the longitudinal center axis L or a parallel thereto can be formed. In the event that each individual deviation angle α ₀ to α ₅ is within a predetermined permissible deviation range and the profile curve C _n (also in the manner approximated by the straight lines of the intervals I ₀ to I ₅ ) does not extend beyond an outer edge of the sliver 16 , the assumed dimensions of the sliver 16 can be accepted. Otherwise, the dimensioning of the sliver 16 must be adjusted according to the permitted or available sliver lengths and/or sliver widths.

6 zeigt ein Auftragungswerkzeug 24, welches dazu eingerichtet ist, Faserbänder 16, 18 von einer Bereitstellungseinheit (nicht gezeigt), an welcher jeweilige Faserbänder 16, 18 bereitgestellt werden, aufzunehmen und diese auf den zu verstärkenden Grundkörper 12 zu übertragen. Hierzu umfasst das Auftragungswerkzeug 24 ein hochelastisches Aufnahmeelement 26, welches beispielsweise einen Schaumstoff-Stempel umfasst. Das Aufnahmeelement 26 kann zwischen einer minimalen Komprimierbarkeit K_min, um ein jeweiliges Faserband an dem Aufnahmeelement 26 zuverlässig aufnehmen und auf dem Grundkörper 12 ablegen zu können, und einer maximalen Komprimierbarkeit K_max komprimiert werden. Das Aufnahmeelement 26 weist eine gegebene Länge L_A und eine gegebene Breite B_A auf, wobei in der Seitenquerschnittsansicht gemäß 6 nur die gegebene Länge L_A zu erkennen ist. Alternativ oder zusätzlich zu den obigen Überlegungen zur Bestimmung einer Faserbandlänge kann nun ein Abschnitt der Verlaufskurve C_n, welche hier den Oberflächenverlauf entlang einer Schnittebene durch den Grundkörper 12 darstellt, simuliert mit dem Bereich zwischen der minimalen Komprimierbarkeit K_min und der maximalen Komprimierbarkeit K_max des Aufnahmeelements 26 überlagert werden, um zu erkennen, ob das Auftragungswerkzeug 24 überhaupt in der Lage ist, ein zu übertragendes Faserband auf einen jeweiligen Oberflächenabschnitt des Grundkörpers 12 zuverlässig auftragen zu können. Das heißt, sollte die Verlaufskurve C_n wenigstens eine der Komprimierbarkeitsgrenzen K_min, K_max überschreiten, so kann es notwendig sein, eine zuvor gewählte Faserbandlänge bzw. Faserbandbreite zu reduzieren, um ein zuverlässiges und gleichmäßiges Aufdrücken des Faserbands 16, 18 auf den Grundkörper 12 gewährleisten zu können. 6 shows an application tool 24 which is set up to receive slivers 16, 18 from a supply unit (not shown) at which respective slivers 16, 18 are supplied and to transfer them to the base body 12 to be reinforced. For this purpose, the application tool 24 includes a highly elastic receiving element 26, which includes, for example, a foam stamp. The receiving element 26 can be compressed between a minimum compressibility K _min , in order to be able to reliably receive a respective fiber sliver on the receiving element 26 and place it on the base body 12 , and a maximum compressibility K _max . The receiving element 26 has a given length L _A and a given width B _A , wherein in the side cross-sectional view according to FIG 6 only the given length L _A can be seen. Alternatively or in addition to the above considerations for determining a sliver length, a section of the profile curve C _n , which here represents the surface profile along a sectional plane through the base body 12, can now be simulated with the range between the minimum compressibility K _min and the maximum compressibility K _max des Recording element 26 are superimposed in order to detect whether the application tool 24 is at all capable of reliably applying a sliver to be transferred to a respective surface section of the base body 12 . This means that if the progression curve C _n exceeds at least one of the compressibility limits K _min , K _max , it may be necessary to reduce a previously selected sliver length or sliver width in order to reliably and evenly press the sliver 16, 18 onto the base body 12 to be able to guarantee.

Um zu vermeiden, dass ungewünscht überlappende Bereiche und/oder ungewünscht voneinander beanstandete Bereiche bei der Anordnung der Faserbänder 16, 18 entstehen, können die Faserbänder 16, 18 gemäß der in 7 gezeigten Weise angeordnet werden. Dabei können die Ausrichtungen der jeweiligen Faserbänder wiederum vorab anhand einer Computersimulation geplant werden. Ist die relative Ausrichtung eines ersten Faserbands 16 zu einem zweiten Faserband 18 (bzw. 18 zu einem weiteren Faserband 28, welches auf das zweite Faserband 18 folgt) definiert, so lässt sich ein Winkel α bestimmen, welchen die beiden Längserstreckungsrichtungen LR des ersten Faserbands 16 und des zweiten Faserbands 18 zueinander aufspannen. Für den Fall, dass es gewünscht ist, dass eine Stoßkante 30, an welcher das erste Faserband 16 und das zweite Faserband 18 aneinander anliegen, entlang einer Winkelhalbierenden des Winkels α verläuft, so ist eine Schnittlinie, gemäß welcher ein jeweiliges Faserband aus einem ursprünglichen Faserstreifen herausgeschnitten wird, derart auszurichten, dass die Schnittlinie mit der Längserstreckungsrichtung LR dieses Faserbands den Winkel a/2 aufweist.In order to avoid undesirably overlapping areas and/or areas that are undesirably spaced apart from one another when arranging the slivers 16, 18, the slivers 16, 18 can be arranged in accordance with the 7 be arranged in the manner shown. The alignment gene of the respective slivers are planned in advance using a computer simulation. If the relative orientation of a first sliver 16 to a second sliver 18 (or 18 to a further sliver 28, which follows the second sliver 18) is defined, then an angle α can be determined, which the two longitudinal directions LR of the first sliver 16 and the second sliver 18 clamp to each other. In the event that it is desired that an abutting edge 30, on which the first sliver 16 and the second sliver 18 abut one another, runs along a bisector of the angle α, then a cutting line according to which a respective sliver from an original sliver is cut out to align in such a way that the cutting line has the angle a/2 with the direction of longitudinal extension LR of this sliver.

Zur Anordnung der erzeugten Faserbänder 16 und 18 kann eines davon derart umgedreht an dem Grundkörper 12 angeordnet werden, dass sich die beiden Winkel α/2 zwischen Schnittkante und jeweiliger Längserstreckungsrichtung LR zu dem gewünschten Winkel α ergänzen (siehe 7).To arrange the slivers 16 and 18 that are produced, one of them can be arranged upside down on the base body 12 in such a way that the two angles α/2 between the cutting edge and the respective direction of longitudinal extent LR add up to form the desired angle α (see Fig 7 ).

Der Vollständigkeit halber sei explizit darauf hingewiesen, dass auch das zu rechteckig ausgebildeten Faserbändern Gesagte auf Faserbänder 16, 18 mit trapezoider Grundform anwendbar sein kann, und umgekehrt.For the sake of completeness, it should be explicitly pointed out that what has been said about rectangular fiber slivers can also be applicable to fiber slivers 16, 18 with a trapezoidal basic shape, and vice versa.

Oftmals können die Übergangsbereiche, an welchen ein erstes Faserband 16 endet und ein zweites Faserband 18 beginnt als Schwachstellen in der Faserbandverstärkung 14 angesehen werden, insbesondere da die in den Faserbändern 16, 18 enthaltenen Fasern an diesen Übergangsbereichen unterbrochen sind. Um dies auszugleichen, kann an der Außenseite (das heißt der nach außen weisenden jeweiligen Hauptfläche) eines ersten Faserbands 16 und eines zweiten Faserbands 18 ein drittes Faserband 32 so angeordnet sein, dass das dritte Faserband 32 einen jeweiligen Übergangsbereich zwischen einem ersten Faserbands 16 und einem zweiten Faserband 18 überlagert. In der in 8 dargestellten Anordnung bedecken etwa 80% bis 90% des dritten Faserbands 32 die Außenseite des ersten Faserbands 16 und etwa 10% bis 20% des dritten Faserbands 32 bedecken die Außenseite des zweiten Faserbands 18. Es ist aber auch denkbar, dass die Anordnung des dritten Faserbands 32 derart gewählt ist, dass etwa 50% des dritten Faserbands 32 die Außenseite des ersten Faserbands 16 und etwa 50% des dritten Faserbands 32 die Außenseite des zweiten Faserbands 18 bedecken. Hierdurch kann eine, in Längsrichtung des dritten Faserbands 32 betrachtete, Mitte des dritten Faserbands 32 derart angeordnet sein, dass sie den Übergangsbereich zwischen dem ersten Faserband 16 und dem zweiten Faserband 18 bedeckt. Insbesondere für den Fall, dass eine Länge des dritten Faserbands 32 einer Länge des ersten Faserbands 16 und/oder des zweiten Faserbands 18 im Wesentlichen entspricht, kann bei einer derartigen Anordnung ein Übergangsbereich zwischen einem dritten Faserband 32 und einem in Längsrichtung auf dieses dritte Faserband 32 folgenden weiteren dritten Faserband 32 wiederum auf einer Mitte in Längsrichtung eines darunterliegenden ersten Faserbands 16 bzw. eines zweiten Faserbands 18 angeordnet sein.The transition areas where a first sliver 16 ends and a second sliver 18 begins can often be viewed as weak points in the sliver reinforcement 14, particularly since the fibers contained in the slivers 16, 18 are interrupted at these transition areas. In order to compensate for this, a third fiber band 32 can be arranged on the outside (i.e. the respective main surface pointing outwards) of a first fiber band 16 and a second fiber band 18 in such a way that the third fiber band 32 forms a respective transition area between a first fiber band 16 and a second sliver 18 superimposed. in the in 8th In the arrangement shown, about 80% to 90% of the third sliver 32 cover the outside of the first sliver 16 and about 10% to 20% of the third sliver 32 cover the outside of the second sliver 18. However, it is also conceivable that the arrangement of the third sliver 32 is selected such that approximately 50% of the third sliver 32 covers the outside of the first sliver 16 and approximately 50% of the third sliver 32 covers the outside of the second sliver 18 . As a result, a center of the third fiber sliver 32 viewed in the longitudinal direction of the third fiber sliver 32 can be arranged in such a way that it covers the transition region between the first fiber sliver 16 and the second fiber sliver 18 . Particularly in the event that the length of the third fiber sliver 32 essentially corresponds to the length of the first fiber sliver 16 and/or the second fiber sliver 18, in such an arrangement a transition region between a third fiber sliver 32 and a longitudinal direction of this third fiber sliver 32 following further third sliver 32 may in turn be arranged on a center in the longitudinal direction of an underlying first sliver 16 or a second sliver 18 .

In den 9a und 9b bzw. 10a und 10b wird nun dargestellt, wie eine Bedeckung der Oberfläche des Grundkörpers 12 durch die Faserverstärkung 14 optimiert werden kann, welche hier auch an einem beispielhaften ersten Faserband und einem beispielhaften zweiten Faserband mit den Bezugszeichen 16 und 18 versehen ist. Dabei sind in den 9a und 10a die Faserbänder der Faserverstärkung 14 mit einer gleich bleibenden Breite der jeweiligen Faserbänder zueinander versehen. Mit Bezug auf 9a ist zu erkennen, dass die Faserbänder der Faserverstärkung 14 an einem in 9a linken Ende der Oberfläche des Grundkörpers 12 diese im Wesentlichen vollständig bedecken. Da sich die zu bedecken Oberfläche des Grundkörpers 12 jedoch zu einer rechten Seite der 9a hin verkleinert, und als Folge davon die Verlaufskurven C_n+1, C_n und C_n-1 aufeinander zu verlaufen, das heißt sich einander annähern, findet an dem in 9a rechten Ende der Oberfläche des Grundkörpers 12 eine großflächige Überlappung der in Breitenrichtung benachbarten Faserbänder (eines davon ist in 9a mit dem Bezugszeichen 18 versehen) statt. Wird nun, wie in 9b dargestellt, eine Breite von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Faserbändern 16, 18 (hier von links nach rechts in 9b) verkleinert, so kann die Faserverstärkung 14 dadurch auf die sich verändernde zu bedeckende Oberfläche des Grundkörpers 12 angepasst werden, so dass weiterhin eine im Wesentlichen vollflächige Bedeckung der Oberfläche des Grundkörpers 12 erreicht werden kann und eine großflächige Überlappung zwischen in Breitenrichtung benachbarten Faserbändern vermieden werden kann.In the 9a and 9b or. 10a and 10b It is now shown how a covering of the surface of the base body 12 can be optimized by the fiber reinforcement 14, which is also provided here with the reference symbols 16 and 18 on an exemplary first fiber band and an exemplary second fiber band. There are in the 9a and 10a the slivers of the fiber reinforcement 14 are provided with a constant width of the respective slivers to one another. Regarding 9a it can be seen that the fiber bands of the fiber reinforcement 14 at an in 9a left end of the surface of the base body 12 cover it substantially completely. However, since the surface to be covered of the base body 12 to a right side of the 9a out reduced, and as a result, the progression curves C _{n + 1} , C _n and C _n-1 run towards each other, that is to say approach each other, takes place at the in 9a right-hand end of the surface of the base body 12, there is a large-area overlapping of the adjacent slivers in the width direction (one of which is in 9a provided with the reference number 18). Will now, as in 9b shown, a width of fiber slivers 16, 18 following one another in the longitudinal direction (here from left to right in 9b) reduced, the fiber reinforcement 14 can thereby be adapted to the changing surface of the base body 12 to be covered, so that an essentially full-area coverage of the surface of the base body 12 can be achieved and a large-area overlap between adjacent fiber bands in the width direction can be avoided.

Analog zu den 9a und 9b ist in den 10a und 10b eine kreissegmentartige durch die Faserverstärkung 14 zu bedeckende Oberfläche des Grundkörpers 12 dargestellt. Ein solches Kreissegment kann aus einer Abwicklung einer tatsächlich mit Faserbändern zu bedeckenden Kegelform abgeleitet werden. In 10a weisen die Faserbänder der Faserverstärkung 14 wiederum eine konstante Breite auf, wohingegen in 10b eine Breite der Faserbänder der Faserverstärkung 14 gemäß der zu bedeckenden Oberfläche vergrößert bzw. verkleinert worden ist. So wird einerseits in der Nähe des Mittelpunkts der kreissegmentartigen Oberfläche des Grundkörpers 12 eine Überlappung der Faserbänder von benachbarten Verlaufskurven C_n-2, C_n-1, C_n, C_n+1 und C_n+2 im Vergleich zu der Anordnung gemäß 10a reduziert und andererseits eine Bedeckung der Oberfläche des Grundkörpers 12 an einem radial äußeren Bereich, in Bezug auf den in den 10a und 10b mit r bezeichneten Radius, optimiert.Analogous to the 9a and 9b is in the 10a and 10b a circular segment-like surface of the base body 12 to be covered by the fiber reinforcement 14 is shown. Such a segment of a circle can be derived from a development of a cone shape that is actually to be covered with slivers. In 10a the fiber bands of the fiber reinforcement 14 again have a constant width, whereas in 10b a width of the slivers of the fiber reinforcement 14 has been increased or decreased according to the surface to be covered. On the one hand, near the Center point of the circle-segment-like surface of the base body 12 an overlap of the slivers of adjacent curves C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _{n + 1} and C _{n + 2} in comparison to the arrangement according to FIG 10a reduced and on the other hand a coverage of the surface of the base body 12 at a radially outer region, with respect to the in the 10a and 10b radius denoted by r.

Eine Bestimmung einer Breite eines jeweiligen Faserbands 16 ist beispielhaft in 11 gezeigt. Eine optimale Faserbandbreite kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass zunächst nebeneinander angeordnete Verlaufskurven C_n-1, C_n und C_n+1 entlang wenigstens eines Abschnitts der Oberfläche des Grundkörpers 12 definiert werden. An dem Beispiel eines einzelnen Faserbands 16 mit einer vorbestimmten Länge, welches an einer Verlaufskurve C_n angeordnet ist, werden nun ein Startpunkt A und ein Endpunkt E bestimmt, an welchem die Verlaufskurve C_n in dieses Faserband eintritt bzw. aus diesem austritt. Dabei kann die Verlaufskurve C_n insbesondere an einer ersten kurzen Außenkante 20 (z.B. mittig) in das Faserband eintreten und an einer gegenüberliegenden kurzen Außenkante 22 (z.B. mittig) aus diesem wieder austreten. Entlang der Längsrichtung LR dieses Faserbands 16, inklusive dem Startpunkt A und dem Endpunkt B, können nun eine Mehrzahl von Abtastpunkten P₁ bis P_m festgelegt werden, wobei eine Abtastgenauigkeit erhöht werden kann, wenn die Anzahl an Abtastpunkten erhöht wird. Von jedem dieser Abtastpunkte kann nun eine kürzeste Distanz zu wenigstens einer benachbarten Verlaufskurve, insbesondere zu beiden benachbarten Verlaufskurven C_n-1, C_n+1, ermittelt werden, so dass für einen Abtastpunkt P₁ die beiden kürzesten Distanzen d_n-1,1 und d_n,1,1, für einen Abtastpunkt P₂ die beiden kürzesten Distanzen d_n-1,2 und d_n,1,2 (usw.) und für einen Abtastpunkt P_m die beiden kürzesten Distanzen d_n-1,m und d_n+1,m erhalten werden. Eine optimale Faserbandbreite w kann nun über die durchschnittliche Länge aller berechneten Distanzen unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $w = λ \frac{\sum_{i = 1}^{m} (d_{n - 1, i} + d_{n + 1, i})}{2 m}$

Determination of a width of a respective fiber sliver 16 is shown in FIG 11 shown. An optimal fiber bandwidth can be determined, for example, by initially defining curves C _n−1 , C _n and C _n+1 arranged next to one another along at least one section of the surface of the base body 12 . Using the example of a single sliver 16 with a predetermined length, which is arranged on a curve C _n , a starting point A and an end point E are now determined at which the curve C _n enters or exits this sliver. The profile curve C _n can enter the fiber sliver in particular at a first short outer edge 20 (eg in the middle) and exit again at an opposite short outer edge 22 (eg in the middle). A plurality of scanning points P ₁ to P _m can now be defined along the longitudinal direction LR of this fiber sliver 16, including the starting point A and the end point B, and scanning accuracy can be increased if the number of scanning points is increased. From each of these sampling points, a shortest distance to at least one adjacent profile curve, in particular to the two adjacent profile curves C _n-1 , C _n+1 , can now be determined, so that for a sampling point P ₁ the two shortest distances d _n-1,1 and d _n,1,1 , for a sampling point P ₂ the two shortest distances d _n-1,2 and d _n,1,2 (etc.) and for a sampling point P _m the two shortest distances d _n-1,m and d _n+1,m can be obtained. An optimal fiber bandwidth w can now be determined over the average length of all calculated distances using the following equation:

w = λ \frac{\sum_{i = 1}^{m} ({i.e}_{n - 1, i} + {i.e}_{n + 1, i})}{2 m}

Wie eingangs beschrieben, wird hier der Faktor λ=1 gewählt, um eine Überlappung von benachbarten Faserbändern im Wesentliche zu vermeiden.As described at the outset, the factor λ=1 is selected here in order to essentially avoid overlapping of adjacent slivers.

Claims

Fibre-reinforced component (10), which comprises a base body (12) on which a sliver reinforcement (14) is applied in order to reinforce the base body (12) against loads, the sliver reinforcement (14) comprising: at least one first sliver (16) and at least one second sliver (18), each sliver (16, 18) having a longitudinal direction (L) along a length and a widthwise direction along a width of the respective sliver (16, 18), the first sliver (16) and the second sliver (18), viewed in the longitudinal direction (L) of the two slivers (16, 18), are arranged one after the other, the first sliver (16) having a length and/or width that differs from the second sliver (18), wherein the length and/or the width of the first sliver (16) and the second sliver (18) are within a range from a predetermined minimum allowable length and/or width to a maximum allowable length and/or width, based on a predetermined Curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ) of the base body (12), along which at least the first and the second sliver (16, 18) are attached to the base body (12 ) are to be attached, the first sliver (16) and the second sliver (18) are aligned relative to the trajectory (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ) in such a way that a deviation of a longitudinal center line (L) of a respective sliver from the profile curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ) does not exceed a predetermined limit value.

component after claim 1 , characterized in that the longitudinal direction (L) of the first sliver (16) is arranged at an angle to the longitudinal direction (L) of the second sliver (18).

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the first sliver (16) and the second sliver (18) are arranged relative to one another in such a way that an outer edge (20, 22) of the first sliver (16) has an outer edge (20, 22) of the second sliver (18), an intersection at which the two outer edges (20, 22) cross each other on both a widthwise center of the first sliver (16) and a widthwise center of the second sliver (18) lies.

component after claim 1 or 2 , characterized in that the first sliver (16) and/or the second sliver (18) has/has a trapezoidal basic shape.

Component according to the preceding claim, characterized in that the trapezoidal basic shape is designed such that an axis (30) which is defined by those outer edges on which the first sliver (16) and the second sliver (18) are aligned relative to one another , especially to which the first Fiber sliver (16) and the second sliver (18) contact, halves an angle (α), which has a direction of longitudinal extent (LR) of the first sliver (16) to a direction of longitudinal extent (LR) of the second sliver (18).

Component according to the preceding claim, characterized in that the first sliver (16) and the second sliver (18) are taken from adjacent sections of a sliver starting material originally produced in one piece.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the slivers (16, 18), in particular all slivers, comprises carbon fibers and/or aramid and/or glass and/or polyethylene, in particular UHMWPE, and/or basalt.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the sliver reinforcement (14) further comprises: at least one third sliver (32), each sliver (16, 18) having a longitudinal direction (L) along a length and a width direction along a width of the respective slivers (16, 18), wherein a respective third sliver (32) at least partially overlays a first sliver (16) and a second sliver (18) on the outer major surfaces thereof, and wherein a longitudinal direction (L) of a respective third sliver ( 32) essentially follows the longitudinal direction (L) of the superimposed first sliver (16) and/or the superimposed second sliver (18).

Component according to the preceding claim, characterized in that the at least one third sliver (32) has the same length and/or width as the first sliver (16) and/or the second sliver (18).

component after claim 8 or 9 , characterized in that, viewed along the curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ), a respective third sliver (32) to a respective first sliver (16) or the second sliver (18) is offset by half a length.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the slivers (16, 18), in particular all slivers, is pre-impregnated with a matrix material, in particular a resin, which connects fibers of a respective sliver (16, 18) or according to their arrangement on the base body (12) is traversed.

Method for reinforcing components (10) with slivers (16, 18), comprising the following steps: - providing a base body (12) which is to be reinforced against loads by a sliver reinforcement (14); - Providing at least one first sliver (16) and at least one second sliver (18), each sliver (16, 118) having a longitudinal direction (L) along a length and a width direction along a width of the respective sliver (16, 18), - arranging the first sliver (16) and the second sliver (18), viewed in the longitudinal direction (L) of the two slivers (16, 18), in a sequential manner on the base body (12), the first sliver (16) has a length and/or width differing from the second sliver (18), the length and/or the width of the first sliver (16) and the second sliver (18) being within a range of a predetermined minimum permissible length and/or width are up to a maximum permissible length and / or width, based on a predetermined curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _{n + 1} , C _{n + 2} ) of the base body (12), along which at least the first and the second sliver (16, 18) are to be attached to the base body (12), the first sliver (16) and the second sliver (18) relative to the progression curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ) are aligned such that a deviation of a longitudinal center line (L) of a respective sliver from the profile curve (C _n-2 , C _n-1 , C _n , C _n+1 , C _n+2 ) does not exceed a predetermined limit value.

procedure after claim 12 , characterized in that the first sliver (16) and the second sliver (18) are arranged at an angle (α) to one another.

procedure after claim 12 or 13 , characterized in that the method further comprises the steps: - determining an angle (α) at which to arrange a longitudinal direction (L, LR) of the first sliver (16) to a longitudinal direction (L, LR) of the second sliver (18). is; - Subdividing a sliver into the first sliver (16) and the second sliver (18) using a dividing line which extends to the longitudinal direction of the sliver or to the longitudinal direction (L, LR) of the first sliver (16) and/or to the Longitudinal direction (L, LR) of the second sliver (18) has half the previously determined angle (α) between the longitudinal directions (L, LR) of the slivers (16, 18).