DE19534627A1 - Mehrschichtiges Unidirektional-Gelege und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Mehrschichtiges Unidirektional-Gelege und Verfahren zur Herstellung desselben

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, unter dessen Anwendung ein mehrschichtiges Gelege mit unidirektionaler Faser-Orientierung entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 erstellt wird.
Unidirektionale Gelege sind seit Jahren ein Begriff. Sie werden größtenteils als Einschichtgelege sowohl in trockener als auch in harzimprägnierter Form als sogenannte Prepregs eingesetzt. Ihr Einsatzspektrum ist dadurch stark eingeschränkt, da sich nur dünnwandige Bauteile mit geringer Beul­ steifigkeit aber hoher Zugfestigkeit in einer vorgegebenen Richtung erstellen lassen. Sie sind jedoch konventionellen Geweben aus denselben Fasermaterialien weit überlegen, da der Faserverlauf parallel zur Hauptbelastungsebene des zu erstellenden Bauteils vorbestimmt werden kann, während bei bidirektionalen Geweben Festigkeits- und Steifigkeitsverluste durch die Fadenverkreuzung und durch Fadenlücken in Kauf genommen werden müssen.
Weiterhin sind sog. Unidirektional-Gelege bekannt bei denen lückenhaft nebeneinander liegende Faserstränge durch ein sog. Nähwirkverfahren verbunden werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens sind verschiedene Zuordnungswinkel möglich, die aber erhebliche Nachteile, selbst gegenüber Geweben, mit sich bringen.
Mit keinem anderen Faser-Verstärkungsverfahren wird ein so großes festigkeitsminderndes und harzauf­ nehmendes aber gewichtsförderndes Verhalten mit all seinen Nachteilen erreicht. Durch das Nähwirkverfahren können die lückenhaft nebeneinander liegenden Faserstränge mit sich selbst oder darunter als Träger liegende Fasermatten vernäht werden.
Für qualifizierte Anwendungen in Hochtechnologie-Bereichen werden derartige textile Konstruktionen wegen ihrer hohen Gewichte, ungenauen Vorbestimmungsmöglichkeiten ihrer physikalischen Werte und der damit verbundenen Unvorhersehbarkeit des späteren Bauteilverhaltens abgelehnt. Auch spielt der hohe Anteil an festigkeitsminderndem Fremdstoff bei derart anspruchsvollen Anwendungen eine entscheidende Rolle, zumal sich das Verhalten dieses Fremdstoffes z. B. in Form von Nähgarnen oder dergleichen nicht vorausberechnen läßt.
Bei Raumfahrtstrukturen und in der Luftfahrtindustrie, hier besonders bei tragenden Primärstrukturen werden schon heute ausschließlich Fasermaterialien nach strengsten Qualitätsnormen vorzugsweise in Form von unidirektionalen Gelegeprepregs eingesetzt.
Derartige anspruchsvolle Forderungen lassen sich unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitgehend erfüllen, zumal ein Anteil an festigkeitsbestimmenden Fasern von nahezu 100% erreicht werden kann. Es lassen sich durch das Verfahren durch die streng parallel liegenden, gleichgerichteten Filamente ohne Fadenverkreuzungen und ohne lückenhafte Abstände und Nähgarne echte Unidirektional-Gelege mit fast 100-%iger Nutzung der physikalischen Faserwerte herstellen.
Die Erfindung hat damit der Forderung der qualifizierten Anwender Rechnung getragen, die da lautet:
"Ein Bauteil mit höchster Festigkeit bei geringstmöglichem festigkeitsminderndem Gewicht zu erstellen durch den Einsatz entsprechender Verstärkungsfaser-Gelegen zu vertretbaren Preisen".
Diese Forderung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren voll erfüllt. Das Maß der Erfüllbarkeit ist nicht mehr das Gelege und sein Herstellungsverfahren, wie bisher, sondern sind die physikalischen Möglichkeiten und die Preiswürdigkeit der modernen Verstärkungsfasern. Ja, viele Anwendungen auf dem expandierenden Fachgebiet "Composites-Faserverbundwerkstoffe" sind künftig durch den Einsatz der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Unidirektional-Gelege überhaupt erst möglich; besonders im Hinblick auf die Forderung an den Automobilbau, Fahrzeuge mit geringem Strukturgewicht und Minimal-Kraftstoffverbrauch zu bauen. Der Einsatz im Fahrzeugbau bei Schalenbauteilen wie Türen, Hauben, Dächer und Böden scheiterte bisher an der erforderlichen teuren diskontinuierlichen Fertigung bzw. an zu hohem Gewicht, wenn ausschließlich Fasermatten verwendet wurden oder an der zu geringen Beulsteifigkeit bei zu dünnen Gewebelaminaten.
So zeichnet sich erstmals nach vielen fehlgeschlagenen Versuchen eine Möglichkeit ab, Serienbauteile in Schalenbauweise wie Türen, Hauben, Dächer und Böden mit den entsprechenden Zug-, Schlag-, Druck- und Torsionsfestigkeiten preiswürdig zu bauen. Wichtig dabei ist, daß sich daß Crash-Verhalten bei PKW′s gegenüber Stahl- oder Aluminiumbauweisen durch den mehrschichtigen Unidirektional-Gelege- Aufbau und durch die Integration von zusätzlichen Sicherheitsschichten aus z. B. Hartschaum- oder Honigwaben-Strukturelementen erheblich verbessern läßt. Allein durch die Rückstellkräfte einer Faserverbundwerkstoff-Struktur ist schon eine größere Sicherheit gewährleistet.
Aber nicht nur die Verbesserung der Möglichkeiten im Fahrzeugbau war das Ziel der Erfindung.
Nachstehend sind weitere Einsatzbeispiele genannt:
Rotorblätter für Windkraftwerke
Rotorblätter für Helikopter
Boots- und Schiffbau
Luft- und Raumfahrt
Maschinenbau.
Ein Bauteil in Sandwichbauweise (Fig. 6) ist einer Monostruktur fast immer überlegen. Sie läßt dem Konstrukteur zugleich auch die Freiheit, durch Zuordnung der Materialkomponenten und unter Einbeziehung der Faserorientierungswinkel mit dem Werkstoff seine Bauteileigenschaften zu konstruieren. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dazu die Möglichkeit.
Der Erfindung lag insbesondere die Aufgabe zugrunde, vielseitig und preisgünstig kontinuierlich herstellbare Verstärkungsfaser-Flächengebilde zu schaffen mit der Möglichkeit, alle Faserarten zusammenzuführen mit dem Ziel, die jeweils besten Eigenschaften für sich oder im Hybrid zu nutzen und sie in jeder beliebigen Dicke einzusetzen, je nach Bedarf. Eine weitere Aufgabe ist durch das kontinuierliche Endlos-Fertigungsverfahren gelöst, das sich durch Genauigkeit und Preiswürdigkeit auszeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden unverdrehte Faserstränge, sog. Rovings, in an sich bekannter Weise von einem Spulenbaum bzw. Schärgatter abgezogen, in einer der Gelegebandanlage (101), Fig. 8 vorgeschalteten Ausdünn-, bzw. Homogenisierungsstufe (104) ausgebreitet und auf exakt definiertes Flächengewicht gebracht. Dieses dann flachliegende Gelege (1), das in allen Filamentbereichen unter exakt gleicher Zugspannung steht, wird durch ein Druckwalzenpaar (102 und 102) geführt und vor dem Einlaufzwickel des Druckwalzenpaares mit den beidseitig klebenden von einer Walze (105) ablaufenden Streifen (2), vorzugsweise einem Fixier-Fadengitter, mit der Fasermatte (3) zusammengeführt und mittels des Druckwalzenpaares (102 und 102) verpreßt. Vor der Zusammenführung mit dem Gelege (1) und der Fasermatte (3) durchläuft das Fixier-Fadengitter (2) eine Tränkvorrichtung (103), bestehend aus einer Wanne (103), einer Umlenk- und Auftragswalze (108) und einem Abstreifer (110). Für die Kleberauftragung wird ein Flüssigkleber bzw. ein Klebeharz (109) verwendet. Nach dem Durchlauf durch das Druckwalzenpaar wird das fertige mehrschichtige Unidirektional-Gelege von einer zugspannung-aufbauenden Wickelstation aufgenommen unter Zuführung von antiadhäsiven Zwischenlagen (113), die von einer abgebremsten Trommel (107) abgezogen werden. Die Weiterverarbeitung ist dann individuell möglich. So besteht auch die Möglichkeit, das fertige Gelege ohne Zwischenaufwicklung direkt der Weiterverarbeitung wie z. B. einer Harz-Imprägnieranlage zur Herstellung von Prepregs zuzuführen.
In den Zeichnungen sind das mehrschichtige Unidirektional-Gelege und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisiert dargestellt; ebenfalls die einzelnen Faser-Komponenten:
Es zeigen:
Fig. 1 die Oberseite eines Geleges, 0° zur Fertigungsachse,
Fig. 2 die Unterseite eines Geleges, 90° zur Fertigungsachse, mit aufliegendem Fixier-Fadengitter,
Fig. 3 ein Fixier-Fadengitter, beidseitig klebend,
Fig. 4 eine Fasermatte,
Fig. 5 ein schematischer Aufbau eines mehrschichtigen Unidirektional-Geleges,
Fig. 6 das Wirkprinzip einer Sandwichstruktur,
Fig. 7 die Unterseite eines Unidirektional-Geleges mit aufgebrachtem Flüssig- bzw. Hotmeltkleber,
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer Produktionsanlage für mehrschichtige Unidirektional-Gelege.
Die beschriebenen Vorrichtungen und Einsatzbeispiele erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie dienen lediglich einer annähernden Orientierung!

Claims (11)

1. Mehrschichtiges Unidirektional-Gelege und Verfahren zur Herstellung desselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelege aus parallel gleichgerichteten Kunststoff-Verstärkungs­ fasern (1) auf mindestens einer Seite über mit beidseitig klebenden, auf den Fasern des Geleges (1) quer, diagonal und/oder längs aufliegenden Fäden, Streifen oder dergleichen (2) mittels Durch­ laufs durch ein Druckwalzenpaar (102) mit mindestens einem Vlies bzw. einer Fasermatte (3) verbunden ist, deren Volumen und Harzaufnahmevermögen größer ist, als das des Geleges (1).
2. Gelege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies bzw. die Fasermatte (3) beidseitig mit dem Gelege (1 und 1a) verbunden ist.
3. Gelege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies bzw. die Fasermatte (3) durch Zwischenlegen eines beidseitig klebenden Gebildes aus Fäden, Streifen oder dergleichen (2) mit einem weiteren Vlies bzw. einer Fasermatte mittels Durchlaufs durch ein Druckwalzenpaar (102) verbunden ist, wobei die Faserorientierung des einen Geleges (1a) im rechten Winkel oder einer anderen Winkelorientierung zur Faserrichtung des Geleges (1) verläuft.
4. Gelege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelege aus Glas-, Carbon-, Aramid-, Polyester-, Silizium-, Bor- oder Polyäthylen-Filamenten besteht.
5. Gelege nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitig klebenden Fäden, Streifen oder dergleichen aus einem Fasermaterial nach Anspruch 4 bestehen.
6. Gelege nach Anspruch 1, 2, und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies bzw. die Fasermatte (3) aus unorientierten Einzelfaden aus Glas, Carbon, Aramid, Polyester, Filz, Hanf, Schaumstoff, Kork oder Papier besteht.
7. Gelege nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Vlies bzw. der Fasermatte (3) größer ist, als die des Geleges (1).
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrschichtige Gelege (1) aus mindestens drei Schichten besteht und zwar aus mindestens einer Schicht aus parallel liegenden, gleichgerichteten Fasersträngen und mindestens einem Vlies bzw. Fasermatte (3) mit dazwischen­ liegenden beidseitig klebenden Fäden, Streifen oder dergleichen (2).
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die beidseitig klebenden Flächen, Streifen oder dergleichen (2) vor der Zusammenführung mit dem Gelege (1) und dem Vlies bzw. der Fasermatte (3) eine Tränkvorrichtung zur Benetzung bzw. Imprägnierung der Oberfläche (103) mit flüssigem Haftvermittler durchlaufen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zuführenden Schärgatter bzw. Spulenbaum und der Zusammenführung mit den beiden anderen Schichten (2 und 3), bestehend aus den beidseitig klebenden Fäden bzw. Streifen mit dem Vlies bzw. der Fasermatte eine Homogenisierungsvorrichtung (104) zum Zusammenführen bzw. Ausdünnen der Faserstränge angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung des Geleges (1) mit dem Vlies bzw. der Fasermatte (3) quer zur Verlaufsrichtung des Geleges als Verbindungs­ mittel ein Permanent- oder Heißschmelzkleber (4) direkt auf das Gelege (1) oder das Vlies bzw. die Fasermatte (3) streifenförmig aufgebracht wird.
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DE19534627A Withdrawn DE19534627A1 (de) 1995-09-18 1995-09-18 Mehrschichtiges Unidirektional-Gelege und Verfahren zur Herstellung desselben

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DE (1) DE19534627A1 (de)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0816061A2 (de) * 1996-07-04 1998-01-07 DORNIER GmbH CFK-Trennlaminat
WO1999021697A1 (en) * 1997-10-28 1999-05-06 The Dow Chemical Company Unidirectional fiber-random mat preform
WO2001019599A1 (de) * 1999-09-11 2001-03-22 Menzolit Fibron Gmbh Kohlenstofffaserverstärktes smc für multiaxial verstärkte bauteile
EP1125728A1 (de) * 1999-03-23 2001-08-22 Toray Industries, Inc. Basismaterial aus faserverstärktem verbundwerkstoff, dessen herstellungsprozess sowie daraus hergestellte vorformen
NL1014995C2 (nl) * 2000-04-20 2001-10-24 Beiler Beheer Bv Werkwijze en inrichting voor het vormen van een langsvezelbaan.
DE10137040A1 (de) * 2001-07-31 2003-02-20 P D Glasseiden Gmbh Oschetz Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff
DE10214340C1 (de) * 2002-03-28 2003-11-27 Aerodyn Eng Gmbh Blattanschluß für die Rotorblätter einer Windenergieanlage und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2013040618A1 (de) * 2011-09-21 2013-03-28 Kapsch-Group Beteiligungs Gmbh Faserhalbzeug, faser-verbundwerkstoff und verfahren zu deren herstellung
DE102012007005A1 (de) * 2012-04-10 2013-10-10 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Leichtbaulenksäule aus Faserverbundwerkstoff
DE102012216545A1 (de) * 2012-09-17 2014-05-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
DE102014214405A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Voith Patent Gmbh Energieverzehrvorrichtung
US9180606B2 (en) 2003-03-06 2015-11-10 Vestas Wind Systems A/S Method for preparing pre-form materials
EP2363599B2 (de) † 2010-02-26 2022-03-16 Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1106285B (de) * 1956-01-11 1961-05-10 Arthur Herbert Drelich Ungewebter waschbarer Faserstoff
CH501086A (de) * 1967-09-25 1970-12-31 Schuller W H W Glasstapelfaserkörper mit gitterförmig angeordneten Verstärkungen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE3132068A1 (de) * 1980-08-14 1982-03-25 Hercules Inc., 19899 Wilmington, Del. Nicht-gewebtes tuchartiges material
DE3132697A1 (de) * 1981-08-19 1983-03-03 Richard 4937 Lage Pott Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines geleges
GB2173828A (en) * 1985-04-13 1986-10-22 Heinsco Ltd Stable fabrics
DD275436A1 (de) * 1988-09-16 1990-01-24 Schmalkalden Sport Veb Zuggurtlaminat
DE3835929A1 (de) * 1988-10-21 1990-04-26 Kirson Gmbh Verfahren zum gegenseitigen verbinden von gitter bildenden faeden
DE3935264A1 (de) * 1988-10-21 1990-05-10 Toyo Boseki Formmasse fuer thermoplastische verbundstoffe
DE4010086A1 (de) * 1989-05-16 1990-11-29 Dimension Sailcloth Inc Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verstaerkten tuches und ein verstaerktes laminiertes tuch
DE9017007U1 (de) * 1990-12-17 1991-03-07 Viktor Achter Gmbh & Co Kg, 4060 Viersen, De
DE9017482U1 (de) * 1990-12-27 1991-07-18 Droege, Rodolf Johannes Cornelis, Moergestel, Nl
DE4215662A1 (de) * 1992-05-13 1993-11-18 Akzo Nv Textiles Anti-Vandalismus Flächengebilde
DE4226208A1 (de) * 1992-08-07 1994-02-10 Siemens Nixdorf Inf Syst Basismaterial und Prepreg zur Herstellung von Leiterplatten
DE4226988A1 (de) * 1992-08-14 1994-02-17 Wulfram John Schmucker Kunststofformteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1106285B (de) * 1956-01-11 1961-05-10 Arthur Herbert Drelich Ungewebter waschbarer Faserstoff
CH501086A (de) * 1967-09-25 1970-12-31 Schuller W H W Glasstapelfaserkörper mit gitterförmig angeordneten Verstärkungen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE3132068A1 (de) * 1980-08-14 1982-03-25 Hercules Inc., 19899 Wilmington, Del. Nicht-gewebtes tuchartiges material
DE3132697A1 (de) * 1981-08-19 1983-03-03 Richard 4937 Lage Pott Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines geleges
GB2173828A (en) * 1985-04-13 1986-10-22 Heinsco Ltd Stable fabrics
DD275436A1 (de) * 1988-09-16 1990-01-24 Schmalkalden Sport Veb Zuggurtlaminat
DE3835929A1 (de) * 1988-10-21 1990-04-26 Kirson Gmbh Verfahren zum gegenseitigen verbinden von gitter bildenden faeden
DE3935264A1 (de) * 1988-10-21 1990-05-10 Toyo Boseki Formmasse fuer thermoplastische verbundstoffe
DE4010086A1 (de) * 1989-05-16 1990-11-29 Dimension Sailcloth Inc Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verstaerkten tuches und ein verstaerktes laminiertes tuch
DE9017007U1 (de) * 1990-12-17 1991-03-07 Viktor Achter Gmbh & Co Kg, 4060 Viersen, De
DE9017482U1 (de) * 1990-12-27 1991-07-18 Droege, Rodolf Johannes Cornelis, Moergestel, Nl
DE4215662A1 (de) * 1992-05-13 1993-11-18 Akzo Nv Textiles Anti-Vandalismus Flächengebilde
DE4226208A1 (de) * 1992-08-07 1994-02-10 Siemens Nixdorf Inf Syst Basismaterial und Prepreg zur Herstellung von Leiterplatten
DE4226988A1 (de) * 1992-08-14 1994-02-17 Wulfram John Schmucker Kunststofformteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Baureport: Wie entstehen Schichtstoffplatten? In: Kunststoffe im Bau, 17.Jg. 1982, H.4, S.191-193 *
RANKILOR,P.R., RAZ,S.: The Karl Mayer Guide To Geotextiles, Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH, Obertshausen, 1989, S.1-29 *
Sonderdruck aus der Lehr- und Informationschriftenreihe "kettenwirk- praxis", Karl Mayer GmbH, Obertshausen, Ausg. 2/89 *
SPRENGER,K.-H.: Gelegekomplexe - eine Alternative zum Verstärken von Hochleistungsverbundwerkstoffen. In: Kunststoffe 78, 1988, 12, S.1197-1200 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0816061A3 (de) * 1996-07-04 1998-11-25 DORNIER GmbH CFK-Trennlaminat
US5993929A (en) * 1996-07-04 1999-11-30 Dornier Gmbh Carbon fiber reinforced separating laminate
EP0816061A2 (de) * 1996-07-04 1998-01-07 DORNIER GmbH CFK-Trennlaminat
WO1999021697A1 (en) * 1997-10-28 1999-05-06 The Dow Chemical Company Unidirectional fiber-random mat preform
US6096669A (en) * 1997-10-28 2000-08-01 Gkn Westland Aerospace Inc. Unidirectional fiber-random mat preform
EP1125728A1 (de) * 1999-03-23 2001-08-22 Toray Industries, Inc. Basismaterial aus faserverstärktem verbundwerkstoff, dessen herstellungsprozess sowie daraus hergestellte vorformen
EP1125728A4 (de) * 1999-03-23 2003-01-08 Toray Industries Basismaterial aus faserverstärktem verbundwerkstoff, dessen herstellungsprozess sowie daraus hergestellte vorformen
US6995099B1 (en) 1999-03-23 2006-02-07 Toray Industries, Inc. Composite reinforcing fiber base material, preform and production method for fiber reinforced plastic
WO2001019599A1 (de) * 1999-09-11 2001-03-22 Menzolit Fibron Gmbh Kohlenstofffaserverstärktes smc für multiaxial verstärkte bauteile
US6986821B2 (en) 2000-04-20 2006-01-17 Beiler Beheer B.V. Method and device for forming a longitudinal fiber web
NL1014995C2 (nl) * 2000-04-20 2001-10-24 Beiler Beheer Bv Werkwijze en inrichting voor het vormen van een langsvezelbaan.
WO2001083345A1 (en) * 2000-04-20 2001-11-08 Beiler Beheer B.V. Method and device for forming a longitudinal fibre web
DE10137040A1 (de) * 2001-07-31 2003-02-20 P D Glasseiden Gmbh Oschetz Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff
DE10137040B4 (de) * 2001-07-31 2011-09-22 P-D Glasseiden Gmbh Oschatz Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff
DE10214340C1 (de) * 2002-03-28 2003-11-27 Aerodyn Eng Gmbh Blattanschluß für die Rotorblätter einer Windenergieanlage und Verfahren zu dessen Herstellung
US9180606B2 (en) 2003-03-06 2015-11-10 Vestas Wind Systems A/S Method for preparing pre-form materials
EP1892071B2 (de) † 2003-03-06 2018-06-27 Vestas Wind Systems A/S Verfahren zur Herstellung einer Vorform
EP2363599B2 (de) † 2010-02-26 2022-03-16 Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts
WO2013040618A1 (de) * 2011-09-21 2013-03-28 Kapsch-Group Beteiligungs Gmbh Faserhalbzeug, faser-verbundwerkstoff und verfahren zu deren herstellung
DE102012007005A1 (de) * 2012-04-10 2013-10-10 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Leichtbaulenksäule aus Faserverbundwerkstoff
DE102012007005B4 (de) * 2012-04-10 2014-01-09 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Leichtbaulenksäule aus Faserverbundwerkstoff
DE102012216545A1 (de) * 2012-09-17 2014-05-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
DE102014214405A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Voith Patent Gmbh Energieverzehrvorrichtung

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