DE19629044A1 - Flächige Struktur aus Faserverbundwerkstoffen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft flächige Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen, die aus einer Mehrzahl von übereinander liegenden Faserlagen konfektioniert sind, so­ wie ein Verfahren zur Herstellung solcher Strukturen.

Flächige Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere großflächige Strukturen finden insbesondere in Form von schalenförmigen Bauteilen Anwen­ dung, die für definierte Lastrichtungen auszulegen sind, bei denen bestimmte Steifigkeiten als Hauptkriterium sichergestellt werden müssen. Die Steifigkeiten in den definierten Lastrichtungen lassen sich dabei sicherstellen durch Schich­ tungen von einzelnen UD- oder Gewebefaserlagen, die entsprechend den Last­ richtungen ausgerichtet werden.

Die Faserlagen können dabei trocken konfektioniert werden. Das die Matrix bil­ dende Harz kann dann mit bekannten Verfahren in die Fasergelege injiziert werden, beispielsweise mit bekannten Harzinjektionsverfahren.

Probleme treten dann auf, wenn Belastungen nicht von den Verstärkungsfasern, sondern von dem sie umgebenden Matrixmaterial aufgenommen werden müs­ sen, wie dies z. B. bei Impact-Belastungen normal zur Außenhaut und bei Kraft­ einleitungen und -umlenkungen häufig der Fall ist. Bei solchen Belastungen können als Folge der Überschreitung der interlaminaren Schubfestigkeit Dela­ minationen der einzelnen Schichten auftreten, die zwar meist nicht zum soforti­ gen Versagen der jeweiligen Baugruppe führen. Bei auftretenden örtlichen De­ laminationen fallen die Materialkennwerte für Steifigkeit und Festigkeit im ge­ schädigten Bereich deutlich ab und erzwingen so eine Umleitung des Kraft­ flusses auf andere Komponenten, die dann ihrerseits überbelastet werden kön­ nen. Eine weitere Problematik, insbesondere bei Impact-Schäden ist dabei die schlechte Detektierbarkeit einer Delamination von außen. Delaminationen kön­ nen sich daher vielfach unerkannt ausbreiten und letztendlich doch zum Versa­ gen des Bauteiles durch Überbeanspruchung führen.

Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme ist es bekannt, den Faseranteil von Verbundwerkstoffen dreidimensional zu strukturieren. So sind 3 D-Gewebe und 3 D-Geflechte usw. bekannt, die in Konkurrenz zu den bewährten Matten in Form von ebenen Verstärkungen aus UD-Fasern und auch Geweben treten. Die Herstellung solcher dreidimensionaler Verstärkungen ist jedoch extrem aufwen­ dig, da sie hochkomplexe Maschinen erfordern. Von Nachteil ist weiter, daß die 3 D-Gewebe bzw. -Geflechte überall gleiche Festigkeiten aufweisen, auch dort, wo sie nicht benötigt werden. Es ist also flächenweise eine Überdimensionie­ rung des Faseranteils vorhanden.

Bekannt ist weiter, Schichten von Faserlagen in Form von UD- oder Gewebela­ gen mit in der Textilindustrie bekannter Nähtechnik zu verbinden. Eine Vernä­ hung senkrecht zur Ebene der Fasergelege kann die interlaminare Schubfestig­ keit heraufsetzen, was besonders an Krafteinleitungspunkten und zum Eingren­ zen einsetzender Delaminationen von großer Bedeutung ist. Außerdem kann durch solche Nähte durch einfache Parzellierung der ansonsten kontinuierlichen Lagen eine Beschädigung lokal eingegrenzt werden. Die durch den Nähvorgang verursachten Beschädigungen und zu unerwünschten Ondulationen führenden Verschiebungen der Fasern reduzieren die maximal erreichbaren Kennwerte des Laminats. Gleichzeitig sorgt die Vernähung aber für ein besser zu kalkulie­ rendes Versagensverhalten und eine bessere Energieaufnahme zugunsten ei­ ner insgesamt besseren sowie konstruktiv zu beeinflussenden Schadenstole­ ranz.

Als Standardnähverfahren stehen beispielsweise für die Vernähung der Faser­ gelege der Doppelsteppstich, der Kettenstich und der Handstich zur Verfügung. All diese Sticharten erfordern eine Schlingenbindung an der Unterseite der Fa­ sergelege. Sie können mit speziellen Nähmaschinen automatisch ausgeführt werden, wenn das Nähgut von beiden Seiten zugängig ist. Bei der Vernähung von sehr großflächigen Strukturen wie etwa von Fasergelegen für einteilig her­ zustellende Tragflügelschalen oder dergleichen ist die beidseitige Zugängigkeit nur mit sehr großem technischen Aufwand wenn überhaupt zu erreichen. We­ sentlich ist weiter, daß auch die einzelnen Gelegeschichten beim Nähen in ihrer Lage zueinander nicht verändert werden dürfen. Schließlich muß das als "Preform" bezeichnete hochflexible Gelege von der Näheinrichtung in die Form transportiert werden, in der die Preform mit dem die Matrix bildenden Harz ge­ tränkt wird. Bei einem solchen Transport ist eine nachhaltige Schädigung des Fasermaterials und ein Verziehen der Preform schwer auszuschließen.

Aus der DE 693 01 162 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Faserverstär­ kung für ein entsprechendes Faserverbundmaterial bekannt. Mittels Nadeln wird ein Faden von nur einer Seite aus in übereinanderliegende Faserlagen einge­ stochen.

Dieses Verfahren ist sehr geeignet, hat aber den Nachteil, daß die Fäden nur fast, nicht aber vollständig die Faserlagen miteinander verbinden bzw. verstär­ ken und äußere undefinierte Bereiche verbleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein vollständiges Verstärken möglich ist, gleichwohl aber nur von einer Seite aus das Fasergelege bearbeitet wird. Ferner soll eine entsprechende ver­ stärkte flächige Struktur vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren dadurch gelöst, daß zwischen der untersten Gewebelage des eigentlichen Fasergeleges und der Stützfläche eine Abstandsschicht vorgesehen ist.

Die Fadenschlingen werden dabei von der der Formoberfläche bzw. Stützfläche abgewandten Oberfläche der Faserlagen in die Faserschichten eingestochen. Sie sind im Gegensatz zu einer üblichen Naht in die Faserlagen nicht durch eine Schlinge eines zweiten Fadens oder eine Verschlingung der Fadenschlingen gehaltert. Die Fadenschlingen werden erst durch die Harzmatrix in den Faserla­ gen festgelegt. Sie führen dann wie die Fäden einer Naht zu einer erhöhten Schubsteifigkeit. Sie können dann auch in ihrer Längsrichtung wirkende Kräfte aufnehmen.

Verglichen mit einer üblichen mit einer Nähmaschine hergestellten Naht werden durch die in die Faserschichten bzw. Faserlagen eingeführten Fadenschlingen kaum Beschädigungen oder Verlagerungen der Fasern hervorgerufen, weil die Fadenschlingen vorspannungsfrei sind und keine Faserwellungen oder Ondula­ tionen in den Faserlagen erzeugen.

Durch die Abstandsschicht wird es möglich, daß die Nadel vollständig das Fa­ sergelege durchsticht. Auch kleinste Irregularitäten im Bereich der der Stützflä­ che bzw. Oberfläche des Formwerkzeuges zugewandten Faserlage werden vermieden. Der Wendepunkt der Fadenschlingen liegt außerhalb des eigentli­ chen Fasergeleges.

Trotzdem aber bleibt im Gegensatz zu herkömmlichen Gewebetechniken das Fasergelege spannungsfrei, denn die Fadenschlinge legt sich auch im weiteren Verlauf nicht unter Spannung an die unterste Schicht an.

Statt dessen gibt es zwei bevorzugte Möglichkeiten für die Abstandsschicht:
Die Abstandsschicht kann entweder anschließend aus dem Injektionswerkzeug entfernt werden, oder sie verbleibt im Fasergelege und wird als zusätzliche Deckschicht z. B. für eine spätere Nachbearbeitung genutzt.

Für den Fall, daß die Abstandsschicht im oder am Bauteil verbleiben soll, kann insbesondere eine bevorzugt mit Binder versehene Schlaufenschicht eingesetzt werden. Diese Schicht ist stabil genug, um das Eindringen der Nadel und damit die Schlaufenbildung im Nähfaden zu ermöglichen. Vor der Harzinjektion wird diese Abstandsschicht im Autoklaven durch Erhöhung des Anpressdruckes (Überschreiten der Druckfestigkeit) oder durch die Einwirkung einer erhöhten Temperatur (bei thermoplastischem Binder) dann zusammengedrückt und zu­ sammen mit dem übrigen Fasermaterial imprägniert und ausgehärtet. Da sich die Nähfadenschlaufen mit der kollabierten Abstandsschicht vermischen, ist mit einer guten Anbindung der Abstandsschicht zu rechnen.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Einer erfindungsgemäße Struktur zeichnet sich dadurch aus, daß im Faserge­ lege in Abständen voneinander Fadenschlingen angeordnet sind, die senkrecht zur Ebene des Fasergeleges verlaufen und deren Scheitel in einer Abstands­ schicht außerhalb der Oberfläche der Struktur liegt, die der Oberfläche entge­ gengesetzt ist, von der die Fadenschlingen ausgehen.

Das Vernähen wird bevorzugt direkt in der späteren Injektionsform vorgenom­ men. Dadurch wird ein weiteres Transportieren des vernähten Materials unnötig. Die Abstandsschicht ermöglicht ein solches Vernähen in der späteren Injektions­ form, da durch die Abstandsschicht ein Auftreffen der Nadel auf die Stützfläche ausgeschlossen werden kann. Durch das Vermeiden eines jeglichen Transports des vernähten Materials können schädigende Ondulationen und damit Lei­ stungsabminderungen im Faserrohling minimiert werden.

Das Vernähen erfolgt gezielt und unter einem angepaßten Winkel in kleinen Bereichen, mit der Zielsetzung, die Kraftübertragung und das Versagensverhal­ ten einer Baugruppe zu optimieren. Ein großflächiges Vernähen wird weniger angestrebt, da dadurch eine nicht unerhebliche Verschlechterung der Faserma­ terialeigenschaften zu befürchten wäre.

Gerade dieses gezielte Vernähen kann nun auf Grund der Abstandsschicht unmittelbar im Formwerkzeug gezielt und präzise genau an den Teilen und Pas­ sagen des Objektes, also des Fasergeleges, stattfinden, wo dies gewünscht wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung zum Einbringen der Fadenschlingen;

Fig. 2 einen Bewegungsablauf abwärts beim Einstechen der Faden­ schlingen in die Faserlagen;

Fig. 3 einen Bewegungsablauf aufwärts beim Einstechen der Faden­ schlingen in die Faserlagen;

Fig. 4 anschaulich und perspektivisch das Fasergelege im Formwerk­ zeug;

Fig. 5 schematisch eine erste Ausführungsform einer Abstandsschicht während des Nähens;

Fig. 6 die Ausführungsform aus Fig. 5 zu einem späteren Zeitpunkt

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Abstandsschicht;

Fig. 8 die Ausführungsform aus Fig. 7 zu einem späteren Zeitpunkt;

Fig. 9 eine dritte Ausführungsform einer Abstandsschicht,

Fig. 10 die Ausführungsform aus Fig. 9 zu einem späteren Zeitpunkt.

In Fig. 1 ist ein aus zwei übereinander geschichteten zu verbindenden Faser­ lagen 2 und 4 bestehendes Fasergelege 1 dargestellt. Bei den Faserlagen kann es sich in üblicher Weise um Gewebe mit sich kreuzenden Fasern, aber auch um unidirektionale Gelege handeln.

Die Faserlagen 2 und 4 liegen auf der Oberfläche bzw. der Stützfläche 6 des Formwerkzeuges 7 auf, die durch eine Gegenform zu einer Kavität erweitert wird, in die das die Matrix bildende Harz mit bekannten Verfahren injiziert wer­ den kann.

In die Faserlagen 2 und 4 sind in Abständen senkrecht Fadenschlingen 8 ein­ gestochen, deren unterer Umlenkpunkt nahe der Unterseite der untersten Faser­ lage 4 liegt. Die Einzelheiten werden weiter unten erörtert. Bei Fadenschlingen, die mit der im nachstehenden zu beschreibenden Nähvorrichtung hergestellt werden, liegen zwischen den einzelnen Fadenschlingen jeweils Fadenabschnit­ te 10 auf der von der Stützfläche 6 abgewandten Oberfläche 12 des Fasergele­ ges 1 auf.

Die Schlingen werden durch eine Nadel 14 eingestochen, in/an der der Faden möglichst reibungsarm geführt wird. Besonders zweckmäßig ist eine Hohlnadel.

Die Nadel 14 ist Teil eines Nähapparates mit einem Nadelhalter 16, in dem die Nadel befestigt ist und der wie durch den Doppelfaden 18 veranschaulicht mit­ tels eines hier nicht dargestellten Antriebes auf- und abbewegt werden kann. Der Nähapparat ist vorzugsweise in einem Gehäuse 20 angeordnet, das in Richtung des Pfeiles 22 schrittweise bewegbar ist. Das Gehäuse 20 ist mit einer Führung über dem Nähgut verschiebbar und gesteuert bewegbar.

Der Nähapparat ist weiter mit einem Drückerfuß 24 versehen, der in Richtung des Doppelpfeils 26 auf- und abbewegbar ist.

Die Auf- und Abwärtsbewegung des Drückerfußes 24 ist in Abhängigkeit von der Nadelbewegung gesteuert. Der Drückerfuß kann beispielsweise, wie in der Zeichnung dargestellt, mit zwei seitlich der Nadel liegenden Drückerschenkeln 28 versehen sein, die am Drückerfuß schwenkbar gelagert sind und beispiels­ weise durch eine Feder vorgespannt sein können. Dabei wird die Druckkraft und Verweilzeit des Drückerfußes - Dauer der Druckeinwirkung - so eingestellt, daß die eingestochene Faserschlinge so lange durch seitliches Pressen der Faser­ lagen gehalten wird, bis die Nadel vollständig aus den Fasergelegen herausge­ zogen ist, und zwar soweit, daß eine ausreichende Fadenlänge zur Überbrückung des Abstandes bis zum nächsten Einstich vorhanden ist. Es sind weiter zweckmäßig Mittel vorgesehen, mit denen beim Vorschub und beim Einstechen der Nadel auf den oben auf der obersten Schicht aufliegenden horizontalen Fadenabschnitt eine Haltekraft ausgeübt wird, beispielsweise eine Druckkraft, durch die eine Zugbelastung des Fadens aufgenommen wird. Ein solcher Me­ chanismus kann Teil des Drückerfußes sein und beispielsweise durch eine querliegende Verbindungsstange zu den freien Enden der Drückerschenkel 28 gebildet sein.

Im Nähapparat 20 ist eine Fadenspule 30 gelagert. Der Faden 32 ist über eine Fadenführung 36 geführt, die so angeordnet ist, daß von dort der Faden im we­ sentlichen senkrecht zur Nadel verläuft. Die Fadenführung kann so gelagert sein, daß sie in Abhängigkeit von der Nadelbewegung gesteuert entsprechend dem Doppelpfeil 34 auf- und abbewegbar ist. Der Senkrechtantrieb der Faden­ führung kann dabei so ausgelegt sein, daß die Fadenführungsrolle über den doppelten Hubweg der Nadel bewegt wird. Um den Faden beim Abziehen von der Rolle während der Aufwärtsbewegung der Fadenführung festzuhalten, ist zweckmäßig eine im Fadenlauf vor der Nadel angeordnete steuerbare Faden­ bremse vorgesehen, wie sie bei Nähmaschinen üblich ist.

Der Antrieb der Nadel 14 ist so gesteuert, daß die Nadel soweit wie möglich in das Nähgut eindringt, jedoch nicht die Stützfläche 6, also die Oberfläche der Form, berührt.

Die Nadel 14 ist so ausgebildet, daß der Faden von ihr reibungsarm geführt wird. Hierzu kann beispielsweise eine übliche Nähnadel verwendet werden, die mit einem seitlichen Führungskanal für den Faden versehen ist vorzugsweise wird jedoch eine Hohlnadel 14 verwendet.

Der beschriebene Nähapparat ist in einer Halterung gelagert, mit der der Nähapparat über die Oberseite des Nähgutes hinweg bewegbar ist, und zwar dreidimensional gesteuert, einmal in Richtung der die Fadenschlingen in das Nähgut einbringenden Naht und zum anderen in Abhängigkeit von der Dicke des Nähgutes. In Abhängigkeit von der Dicke des Nähgutes kann auch der Hub der Nadel steuerbar oder einstellbar sein.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Abwärtsbewegung der Nadel 14 wird die Nadel bis unmittelbar oberhalb der Oberfläche des Formwerkzeuges 7 also der Stütz­ fläche 6 eingestochen. Dabei wird ein Fadenabstand von der doppelten Länge der Stichtiefe als Fadenschlinge 8 in das Nähgut eingebracht. Auf den Faden sollen möglichst geringe Axialkräfte wirken, die auf die vorhergegangene Faden­ schlinge 8 einen Zug ausüben können. Zu diesem Zweck sollte der Faden mög­ lichst spannungslos der Nadel 14 zugeführt werden. Hierzu kann beispiels­ weise die oben beschriebene Senkrechtbewegung der Fadenführung und eine Fadenbremse verwendet werden. Darüberhinaus wird zweckmäßig der beim Vorschub in die neue Einstechposition auf der Oberseite abgelegte Fadenab­ schnitt durch Andrücken dieses Fadenabschnittes auf die Oberseite des Nähgu­ tes gehalten, beispielsweise in der oben beschriebenen Weise durch den Drückerfuß 24 oder eine sonstige Mechanik.

Bei Beginn der Umkehrbewegung (siehe die in Fig. 3 dargestellte Aufwärtsbe­ wegung der Nadel 14) wird über den Drückerfuß, beispielsweise die Drücker­ schenkel 28, auf das Nähgut ein Druck ausgeübt, durch den eine Reibkraft zwi­ schen dem Material und dem Doppelfaden der eingestochenen Schlinge soweit erhöht wird, daß eventuell auf den Faden wirkende Zugkräfte sich nicht in Richtung der Fadenachse innerhalb der Schlinge auswirken können. Nach Voll­ endung der Aufwärtsbewegung wird der Nähapparat um einen Schritt vorge­ schoben, dabei wird wiederum ein Fadenabschnitt auf der Oberseite des Näh­ gutes abgelegt, worauf sich dann die Bildung der Doppelschlinge in der be­ schriebenen Weise wiederholt.

Die Stichfolge kann linear in einer Geraden erfolgen. Es ist aber auch ein Zick­ zackstich möglich. Ein Zickzackstich kann zweckmäßig sein, da dann der auf der Oberseite aufliegende Fadenabschnitt direkt durch die Drückerschenkel 28 erfaßt und festgehalten werden kann.

Der Nähapparat kann mit einer Mehrzahl nebeneinander liegender Nadeln und zugehöriger Mechaniken ausgebildet sein, so daß gleichzeitig eine Mehrzahl von Reihen von Doppelschlingen in das Nähgut eingetragen werden können.

Der zwischen den Fadenschlingen auf der Oberseite der Gewebelagen auflie­ gende Fadenabschnitt 10 kann gegebenenfalls nach dem Einstich der Faden­ schlinge und Zurückziehen der Nadel durchgeschnitten werden, um zu verhin­ dern, daß bei ungewolltem Ziehen an einem Faden eine Vielzahl der in der troc­ kenen Preform nicht mechanisch arretierten Fadenschlingen herausgezogen wird.

Während die ersten drei Figuren zur Verdeutlichung des Nähverfahrens die er­ findungsgemäße Abstandsschicht fortgelassen haben, ist diese in der perspek­ tivischen Darstellung in Fig. 4 gut zu erkennen. Dargestellt ist das Formwerk­ zeug 7 mit seiner Oberseite, der Stützfläche 6. Das Formwerkzeug 7 ist in ge­ eigneter Form wie beabsichtigt dreidimensional, was hier durch eine leichte Biegung angedeutet wird. In allen anderen Figuren ist zur leichteren Wiederer­ kennung eine flache Ausbildung angenommen.

In dem Formwerkzeug 7 soll das Fasergelege 1 bestehend aus den unter­ schiedlich geformten Faserlagen 2 und 4 fertig ausgebildet werden. Als Beispiel ist hier eine Faserlage 2 in nicht ebener, sondern winkliger Ausbildung ange­ nommen; die Faserlagen 2 und 4 können zusammen beispielsweise einen Stringer bilden.

Zu erkennen ist ferner die Nadel 14, mit der in dem Formwerkzeug 7, also dem Injektionswerkzeug, das Fasergelege 1 zusammengenäht wird. Unterhalb des Fasergeleges 1, genauer gesagt unterhalb der untersten Faserlage 4, befindet sich eine Abstandsschicht 40. Diese trennt die Stützfläche 6 von dem Faserge­ lege 1.

Dies führt dazu, daß die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Nähtechniken je­ weils einen Wendepunkt nicht innerhalb des Fasergeleges 1, sondern unterhalb des Fasergeleges 1 in der Abstandsschicht 40 aufweisen. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen sind die durch den Wendevorgang der Nadel verursachten geringfügigen Irritationen aus dem Fasergelege heraus in die Abstandsschicht 40 verlegt. Zum anderen ist die Einstichtiefe der Nadel 14 relativ unkritisch.

Würde die Abstandsschicht 40 fehlen, so müßte dieser Wendepunkt ja mög­ lichst genau oberhalb, aber auf keinen Fall zu dicht an der Stützfläche 6 liegen, um deren Beschädigung (sowie eine Beschädigung der Nadel 14) sicher verhin­ dern zu können. Die Abstandsschicht 40 mit ihrer endlichen Dicke erleichtert hier diese Situation.

Beim Stand der Technik wird darüber hinaus gar nicht im Formwerkzeug 6, son­ dern separat davon genäht, so daß anschließend das Fasergelege noch in das Formwerkzeug verbracht werden muß. Dies hat durch die damit automatisch verbundene Erschütterung beim Transport und die dabei möglichen Verwindun­ gen des Fasergeleges 1 entsprechende Nachteile zur Folge, die erfindungsge­ mäß vermieden werden können.

Dazu trägt ganz besonders die Abstandsschicht 40 bei, durch die das Vernähen mit der Nadel 14 im Formwerkzeug 7 problemlos möglich wird.

In der Fig. 5 wird nun eine erste Ausführungsform für eine solche Abstands­ schicht 40 gezeigt. Bei dieser Version verbleibt die Abstandsschicht 40 auch nach dem Vernähen, dem Injizieren und Tränken sowie der Entnahme aus dem Formwerkzeug 7 beim Faserverbund bzw. Fasergelege 1. Dadurch wird es möglich, diese Abstandsschicht 40, die dann zu einer Deckschicht geworden ist, noch zur Nachbearbeitung zu nutzen oder als zusätzliche Sicherung bis zur Nachbearbeitung zu verwenden.

Fig. 5 zeigt eine solche Abstandschicht 40 in Form einer Schlaufenschicht. Die­ se Schlaufenschicht ist stabil genug, um zunächst aufgerichtete Schlaufen auf­ zuweisen und dem Nähvorgang entsprechend Widerstand zu ermöglichen und so auch das Eindringen der Nadel und damit die Schlaufenbildung des Nähfa­ dens zu ermöglichen. Die Schlaufen der Schlaufenschicht und die des Nähvor­ gangs sind hier begrifflich streng auseinander zu halten. Fig. 5 zeigt das Faser­ gelege 1 hier nur noch schematisch mit den Fadenschlingen 8 des Nähfadens, die zwar in die Abstandsschicht 40 (hier an den Schlaufen zu erkennen) ein­ dringen, aber nicht bis auf die Stützfläche 6 des Formwerkzeugs 7 durchstoßen.

Fig. 6 zeigt nun die Ausführungsform aus Fig. 5 zu einem späteren Zeitpunkt. Zu erkennen ist zwar wiederum das Fasergelege 1 mit den Fadenschlingen 8 oberhalb der Stützfläche 6 des Formwerkzeugs 7.

Jetzt jedoch ist eine Kraft 51, beispielsweise erhöhter Druck, ausgeübt worden. Dieser Kraft 51 hat zwar das Fasergelege 1 problemlos standgehalten, die Ab­ standsschicht 40, also hier die Schlaufenschicht, ist jedoch kollabiert, was hier durch kleine kreisförmige Schlaufen angedeutet ist. Die Wendepunkte des Nähfadens befinden sich jedoch unverändert in dieser Schicht.

In Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Abstandsschicht nicht beim Faserverbund bzw. Fasergelege 1 verblei­ ben soll, sondern entfernt wird.

Für dieses Entfernen der Abstandsschicht 40 hat sich ein Verfahren bewährt, bei dem Schaummodule eingesetzt werden, die von einer Folie bedeckt sind. Diese Schaummodule sind hier wiederum in der Abstandsschicht 40 wiederge­ geben, sie sind durch Folien 52 bedeckt, die einfach oder doppelt vorgesehen sein können. Diese Folien 52 sind an einer Stirnfläche des Schaummoduls der Abstandsschicht 40 befestigt, so daß sich die Fadenschlingen 8 beim Heraus­ ziehen der Schaummodule der Abstandsschicht 40 in seitlicher Richtung 53 in einer abrollenden Bewegung aus der Folie 52 ziehen.

Die Schaummodule der Abstandsschicht 40 zwischen dem Formwerkzeug 7 und dem Fasergelege 1 sind dabei so angeordnet, daß sie stückweise in einander entgegengesetzter Richtung 53 entfernt werden können, ohne daß das Faserge­ lege 1 und seine einzelnen Bestandteile dabei aus ihrer Position gebracht wer­ den. Die unten aus dem Fasergelege 1 herausstehenden Wendebereiche der Fadenschlingen 8 werden nach dem Absenken des Fasergeleges 1 umgelegt und flachgedrückt, wie sich automatisch aus der Fig. 8 ergibt, die die Ausfüh­ rungsform aus Fig. 7 zu einem späteren Zeitpunkt zeigt. Dabei fehlt jetzt die Abstandsschicht 40, da sie herausgezogen ist. Die umgelegten Teile der Fa­ denschlingen 8 liegen unmittelbar auf der Stützfläche 6 des Formwerkzeugs 7 auf.

Die Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Abstandsschicht 40. Auch hier handelt es sich um eine entfernbare Abstandsschicht 40, für die in Fig. 9 bür­ stenartige Elemente eingesetzt werden, von denen zwei Versionen unterschied­ lich im linken und im rechten Halbbild dargestellt sind. Mit diesen borstenartigen Elementen (links ein doppelt liegendes Nadelband, rechts eine einfach liegen­ des Nadelband) lassen sich die vernähten, trockenen Fasergelege 1 ohne grö­ ßere Bewegung auf dem Formwerkzeug 7 absetzen. Die Entfernung der Ab­ standsschicht 40 nach dem Nähvorgang kann auf unterschiedlicher Art und Weise durchgeführt werden. Hierzu kann in Richtung 54 dieses Nadelband ab­ gerollt werden.

Zur Verbesserung des Abrollens der Nadelbänder kann ein Blech in die Mittel­ ebene des abrollenden Bandes gelegt werden, wobei die Vorderkante des Ble­ ches die Abrollinie bestimmt.

Das Ergebnis nach Abrollen zeigt Fig. 10: Wiederum liegen die flachgelegten Wendebereiche der Fadenschlingen 8 wieder flach auf der Stützfläche 6 des Formwerkzeugs 7 auf der Unterseite der untersten Faserlage der Fasergeleges 1 auf.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung einer senkrecht zur Faserrichtung verlaufenden und im Abstand voneinander liegenden Fadenbindung bei der Konfektionie­ rung von Fasergelegen (1) für flächige Gegenstände aus Faserverbund­ werkstoffen, bei dem der Faden (32) in Form von in Abstand voneinander lie­ genden Fadenschlingen (8) mit einer Nadel von nur einer Seite aus in das Fasergelege eingestochen wird, während das Fasergelege (1) auf der ande­ ren Seite durch eine Stützfläche (6) abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der untersten Gewebelage des eigentlichen Fasergeleges (1) und der Stützfläche (6) eine Abstandsschicht (40) vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (14) durch das eigentliche Fasergelege (1) bis in die Ab­ standsschicht (40) hindurchtritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht (40) als Bestandteil beim Fasergelege (1) verbleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht (40) als komprimierbare Schicht, insbesondere als Schlaufenschicht ausgebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufenschicht mit einem thermoelastischen Binder versetzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergelege (1) samt Abstandsschicht (40) erhöhtem Druck oder Temperatureinwirkung ausgesetzt und dadurch die Abstandsschicht zusam­ mengedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergelege (1) mit der kollabierten Abstandsschicht (40) imprä­ gniert und ausgehärtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsschicht (40) vom eigentlichen Fasergelege (1) entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandsschicht (40) Schaummodule, insbesondere mit Folien be­ deckte Schaummodule eingesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandsschicht (40) bürstenartige Elemente eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vorschubs der Nadel der auf der Oberseite des Fasergele­ ges abgelegte Fadenabschnitt beim Einstechen der Nadel festgelegt und beim Zurückziehen der Nadel die eingestochene Fadenschlinge durch Druck auf das Fasergelege im Fasergelege gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Oberseite des Fasergeleges (1) aufliegende Fadenabschnitt durch Druck auf diesen Fadenabschnitt festgelegt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestochene Fadenschlinge (8) durch seitlich auf die Fadenschlin­ ge drückenden Druck im Fasergelege (1) gehalten wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenschlingen (8) mit einer geraden Stichfolge eingestochen wer­ den.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenschlingen (8) in einer zickzackförmigen Stichfolge eingesto­ chen werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Nähkopfes mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Nadeln (14), mit denen eine Mehrzahl von Fa­ denschlingen gleichzeitig eingestochen werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Nadel (14) eine Hohlnadel verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Druckfußes, der mit dem wäh­ rend des Nadelrückhubes beidseitig der Nadel (14) auf das Fasergelege (1) ein auf die Fadenschlinge wirkender Druck ausgeübt wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (6) ein Teil des Formwerkzeuges ist, in dem auch die Im­ prägnierung und Härtung stattfindet.

20. Flächige Struktur aus Faserverbundwerkstoffen, deren Fasergelege aus ei­ ner Mehrzahl von Faserlagen konfektioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Fasergelege (1) in Abständen voneinan­ der Fadenschlingen angeordnet sind, die senkrecht zur Ebene des Faserge­ leges (1) verlaufen und deren Scheitel in einer Abstandsschicht (40) außer­ halb der Oberfläche der Struktur liegt, die der Oberfläche entgegengesetzt ist, von der die Fadenschlingen ausgehen.