DE19712250A1

DE19712250A1 - Textile knitted fabric as a reinforcement insert for the production of three-dimensional fiber-reinforced objects

Info

Publication number: DE19712250A1
Application number: DE1997112250
Authority: DE
Inventors: Sabine Hoeck; Wolfgang Dipl Ing Hoeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: DE19712250B4; EP0867548A2; EP0867548A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein textiles Gewirk als Verstärkungseinlage zur Herstellung dreidimensionaler faser verstärkter Gegenstände gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.The invention relates to a textile knitted fabric Reinforcing insert for the production of three-dimensional fiber reinforced objects according to the preamble of the patent saying 1.

Auf vielen technischen Gebieten geht man vermehrt zu einer Leichtbauweise über und verwendet dabei faserverstärkte Kunststoffe. Durch die Fasern läßt sich die Stabilität, insbesondere die Zugfestigkeit, Biegesteifigkeit, Torsions steifigkeit etc. gezielt einstellen und damit der tatsäch lichen Beanspruchung anpassen. Das Fasermaterial wird dabei in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Als Fasermaterial wurden bisher überwiegend Glasfaser-Gewebe eingesetzt, die mit Epoxidharz oder sonstigen Harzen gebunden wurden. Gewebe haben aber den wesentlichen Nachteil, daß die einzel nen, sich kreuzenden Fasern (vgl. Fig. 12 und 13) gewellt sind mit der Folge, daß bei einer Zugbeanspruchung der Fasern diese auch auf Biegung beansprucht werden. Weiter sind Gewebe in Kett- und Schußrichtung unterschiedlich stark belastbar und lassen sich senkrecht zur Oberfläche des ebenen Gewebes praktisch nicht verformen. Gewebe sind daher im wesentlichen nur dort sinnvoll einzusetzen, wo glatte Flächen mit geringer Wölbung hergestellt werden sollen bzw. solche Flächen, die sich verzerrungsfrei auf eine ebene Fläche abwickeln lassen.In many technical fields, there is an increasing trend towards lightweight construction, using fiber-reinforced plastics. Through the fibers, the stability, in particular the tensile strength, bending stiffness, torsional stiffness, etc., can be specifically adjusted and thus adapted to the actual stress. The fiber material is embedded in a plastic matrix. Glass fiber fabrics that have been bonded with epoxy resin or other resins have been predominantly used as fiber material. However, fabrics have the major disadvantage that the individual crossing fibers (see FIGS. 12 and 13) are corrugated, with the result that when the fibers are subjected to tensile stress, they are also subjected to bending. Furthermore, fabrics in the warp and weft directions can be loaded to different extents and practically cannot be deformed perpendicular to the surface of the flat fabric. Tissues are therefore essentially only useful where smooth surfaces with little curvature are to be produced or those surfaces that can be unwound on a flat surface without distortion.

Aus diesen Gründen werden zunehmend Fasern mit richtungs orientierter Struktur verwendet (vgl. Fig. 10 und 11). Im einfachsten Fall der mono-axialen Fasern liegen alle Fasern parallel zueinander langgestreckt und ohne Biegung in einer Ebene. Ihre Flächenstruktur wird durch gewirkte Bindefäden hergestellt, was auf Kettenwirkmaschinen (auch Jacguard- oder Raschelmaschinen genannt) erfolgt. Richtungs orientierte Strukturen sind in verschiedenen Ausführungen üblich, beispielsweise mono-axiale Kettrichtung, mono-axiale Schußrichtung, horizontal- und vertikal-bi-axial (vgl. Fig. 10 und 11), diagonal-bi-axial, diagonal- und Schuß-tri axial, diagonal- und horizontal-tri-axial sowie multi-axial bis zu vier Achsrichtungen, wobei sich der diagonale Winkel zwischen 30° und 60° bewegen kann. Die Bindefäden haben dabei lediglich die Aufgabe, die relative Lage der Fasern zueinander aufrecht zu halten. Sie haben aber keine Verstär kungsfunktion im faserverstärkten Kunststoff.For these reasons, fibers with a directionally oriented structure are increasingly being used (cf. FIGS. 10 and 11). In the simplest case of the mono-axial fibers, all fibers are elongated parallel to one another and without bending in one plane. Their surface structure is produced by knitted binding threads, which is done on warp knitting machines (also known as Jacguard or Raschel machines). Direction-oriented structures are common in various designs, for example mono-axial warp direction, mono-axial weft direction, horizontal and vertical bi-axial (see FIGS . 10 and 11), diagonal-bi-axial, diagonal and weft tri axial, diagonal and horizontal tri-axial as well as multi-axial up to four axial directions, whereby the diagonal angle can move between 30 ° and 60 °. The only purpose of the binding threads is to maintain the relative position of the fibers to one another. But they have no reinforcing function in the fiber-reinforced plastic.

Auch diese Gewirke lassen sich jedoch - ähnlich wie Gewebe - nicht bzw. nur sehr gering in Richtung senkrecht zur Ebene des textilen Gewirkes verformen. Die DE 42 18 860 A1 schlägt daher ein textiles Gewirk mit hohem Umformungsvermögen vor, bei dem Verstärkungsfasern in dem später umzuformenden Bereich schlaufenförmig im Gewirk angeordnet sind, womit eine innere Fadenreserve gebildet wird, die beim Verformen, wie z. B. dem Tiefziehen gestreckt wird. Die Bindefäden sind als herkömmliche, auf Wirkmaschinen erzeugte Maschenket ten hergestellt, die beim Auflösen der inneren Fadenreserve, d. h. beim Verformungsprozeß zerstört werden und zwar entwe der allein durch mechanische Kräfte beim Umformungsprozeß zerrissen werden oder durch mechanische und thermische Energie Plastifiziert und/oder geschmolzen werden. Die innere Fadenreserve wird dadurch gebildet, daß die Verstär kungsfäden in Schlaufen oder Schlingen verlegt werden und dabei ein oder mehrere nebeneinander liegende Maschenketten von Bindefäden überkreuzen. Hierbei hat das Gewirk vor der Verforumung auf seiner gesamten Fläche diese innere Fadenreserve.However, these knitted fabrics can also - similar to woven fabrics - not or only very slightly in the direction perpendicular to the plane of the textile knitted fabric. DE 42 18 860 A1 suggests hence a textile fabric with high reshaping power before, with the reinforcing fibers in the later to be reshaped Area are arranged in a loop shape in the knitted fabric, with what an internal thread reserve is formed, which is such as B. the deep drawing is stretched. The twine are as a conventional knitted fabric made on knitting machines produced when the inner thread reserve is released, d. H. be destroyed during the deformation process, namely either the only by mechanical forces in the forming process be torn apart or by mechanical and thermal Energy plasticized and / or melted. The inner thread reserve is formed by the fact that the reinforcement thread in loops or loops and one or more stitch chains lying side by side cross over by twine. Here the knitted fabric has the inner surface of the forum Thread reserve.

Nachteilig an dieser Struktur ist jedoch noch, daß auch in den nicht oder nur gering verformten Teilen eine innere Fadenreserve vorhanden ist, wodurch die Festigkeit in diesen Bereichen nach der Verformung verringert ist und das Gewicht des Gewirkes unnötig hoch ist.A disadvantage of this structure is that in the non-deformed or only slightly deformed parts Thread reserve is present, increasing the strength in these Areas after the deformation is reduced and the weight of the knitted fabric is unnecessarily high.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte textile Gewirk dahingehend weiter zu verbessern, daß es optimal an den herzustellenden Gegenstand angepaßt ist und diesem an allen Stellen die optimale Festigkeit bei möglichst geringem Gewicht gibt.The object of the invention is the known textile knitted fabric to further improve that it is optimal to the object to be manufactured is adapted to all Provide the optimal strength with as little as possible Weight there.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the specified in claim 1 Features resolved. Advantageous refinements and training The invention can be found in the subclaims.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, das zweidimen sionale, also flächige Gewirk so aufzubauen, daß die Länge der Verstärkungsfasern möglichst exakt der gewünschten dreidimensionalen Form entspricht. Hierzu werden nur an oder in der Nähe der zu verformenden Stellen Schlaufen solcher Länge gebildet, daß nach vollständiger dreidimensio naler Verformung alle Verstärkungsfasern und zwar sowohl die verformten als auch die nicht verformten Verstärkungs fasern schlaufenfrei gestreckt sind. Es werden also nur dort gezielt Schlaufen gebildet, wo sie für den dreidimensio nalen verformten Gegenstand benötigt werden. Diese Schlaufen werden so nah wie möglich der Verformungsstelle gelegt, so daß beim Verformen die "Fadenreserve" aus der unmittel baren Nähe geholt wird, womit die innere Reibung beim Ver formen herabgesetzt ist. Dadurch wird auch vermieden, daß während des Verformens die Fasern zu stark beansprucht werden und reißen oder brechen können.The basic principle of the invention is two-dimen sionale, so flat knitted fabric so that the length the reinforcing fibers as exactly as possible the desired corresponds to three-dimensional shape. To do this only or loops near the points to be deformed formed such a length that after complete three-dimensional nal deformation all reinforcing fibers and both the deformed as well as the undeformed reinforcement fibers are stretched loop-free. So it will only be loops are specifically formed where they are used for the three-dimensional nalen deformed object are needed. These loops are placed as close as possible to the deformation point, so that when deforming the "thread reserve" from the immediate close proximity is brought, with which the internal friction when ver shape is reduced. This also avoids that too much stress on the fibers during forming and can tear or break.

Als Verstärkungsfasern können beliebige Fasern verwendet werden, wie z. B. Glasfasern, Kohlefasern, Aramid- oder Metallfäden. Auch die Form der einzelnen Fasern ist beliebig, wie z. B. Einzelfasern, gesponnene Fasern, Bänder oder ähnliches.Any fibers can be used as reinforcing fibers be such. B. glass fibers, carbon fibers, aramid or Metal threads. The shape of the individual fibers is also arbitrary, such as B. single fibers, spun fibers, ribbons or the like.

Die Verstärkungsfasern sind vorzugsweise vor ihrer Verar beitung als Gewirk in Kunstharz getränkt. Damit erreicht man, daß nach der Verformung an allen Stellen im wesentlichen die gleiche Menge an Kunstharz vorhanden ist.The reinforcing fibers are preferably before their processing processing soaked in synthetic resin. So achieved one that after the deformation in all places essentially the same amount of resin is present.

Zusätzlich oder alternativ dazu, können parallel zu den Verstärkungsfasern laufende Fäden aus Thermoplast oder Duroplast eingelegt werden, die während des Verformens oder bei der Herstellung des dreidimensionalen Gegenstandes geschmolzen werden. Auch dadurch wird erreicht, daß der fertige dreidimensionale Gegenstand eine sehr gleichmäßige Verteilung von Kunststoff hat.Additionally or alternatively, can be parallel to the Reinforcing fibers running threads made of thermoplastic or Thermoset can be inserted during the molding process or in the manufacture of the three-dimensional object be melted. It is also achieved that the finished three-dimensional object a very uniform Distribution of plastic has.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können parallel zu den Verstärkungsfäden elektrisch leitfähige Heizdrähte eingebracht werden, die während des Verformungsvorganges für eine gleichmäßige Wärmeverteilung sorgen, in denen sie durch elektrischen Strom aufgeheizt werden. Bei der bisherigen Bauweise war nämlich gerade an den Stellen, wo die größte Verformung stattfindet, die geringste Erwärmung und umgekehrt.According to a development of the invention, parallel to the reinforcing threads electrically conductive heating wires be introduced during the deformation process ensure an even heat distribution in which they are heated by electric current. In the previous construction was in the places where the greatest deformation takes place, the least warming and vice versa.

Die als Tragegitter dienenden Maschenschlaufen werden bei einer Ausgestaltung der Erfindung nur an den extrem hochverformten Stellen zerrissen, während sie an den anderen Stellen noch eine Trage- oder Stützfunktion übernehmen.The mesh loops that serve as a support grid are used for an embodiment of the invention only to the extreme highly deformed areas torn while being at the others Make another carry or support function.

Kurz zusammengefaßt kann mit dem textilen Gewirk nach der Erfindung ein dreidimensionaler Gegenstand hergestellt werden, bei dem die Verstärkungsfasern in allen Bereichen gestreckt liegen. Es ist also nur dort eine innere Fadenreserve vorhanden, wo sie wirklich benötigt wird. Die Fadenreserve wird in der Praxis auf einer Jaquard- oder Raschelmaschine durch eine Einzelfadensteuerung gebildet. An keiner Stelle des fertigen Gegenstandes ist eine überschüssige Fadenreserve vorhanden. Damit haben alle Verstärkungsfasern des fertigen Gegenstandes an allen Stellen die optimale Festigkeit und der herzustellende Gegenstand hat trotzdem das minimal mögliche Gewicht.Briefly summarized with the textile knitted fabric after the Invention made a three-dimensional object in which the reinforcing fibers in all areas lie stretched. So there is only an inner one there Thread reserve available where it is really needed. The thread reserve is in practice on a jacquard or Raschel machine by a single thread control educated. At no point is the finished item there is an excess thread reserve. With that all reinforcing fibers of the finished item on all Establish the optimal strength and the one to be manufactured The object still has the minimum possible weight.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:In the following the invention is based on exemplary embodiments play in more detail in connection with the drawing explained. It shows:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Gewirkes nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figure 1 is a schematic diagram of a knitted fabric according to a first embodiment of the invention.

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Gewirkes nach einem zweiten und einem dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung; Figure 2 is a schematic diagram of a knitted fabric according to a second and a third game Ausführungsbei the invention.

Fig. 3 bis 6 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung zur Herstellung eines Pyramidenstumpfes in Schnittdarstellung des Pyramidenstumpfes (Fig. 3), in Draufsicht auf das noch unver formte Gewirk (Fig. 4), in Draufsicht auf das verformte Gewirk (Fig. 5) sowie in per spektivischer Ansicht des verformten Gewir kes (Fig. 6); FIGS. 3 to 6, an application example of the invention for the production of a truncated pyramid in cross-section of the truncated pyramid (Fig. 3), in plan view of the still undeformed knitted fabric (Fig. 4), in plan view of the deformed fabric (Fig. 5) and in per spective view of the deformed Gewir kes ( Fig. 6);

Fig. 7 bis 9 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung zur Herstellung eines kugelkalottenförmigen Körpers in Schnittdarstellung (Fig. 7), in Draufsicht auf das noch unverformte Ge wirk (Fig. 8) und in perspektivischer Dar stellung des verformten Gewirkes (Fig. 9); Fig. 7 to 9 an application example of the invention for the manufacture of a spherical cap-shaped body in a sectional view ( Fig. 7), in plan view of the still undeformed Ge knitting ( Fig. 8) and in perspective Dar position of the deformed knitted fabric ( Fig. 9);

Fig. 10 und 11 eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung eines bi-axialen Gewirkes nach dem Stand der Technik; und . 10 and 11 are a plan view and a sectional view of a bi-axial knit according to the prior art; and

Fig. 12 und 13 eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung eines Gewebes nach dem Stand der Technik. FIGS. 12 and 13 a plan view and a sectional view of a fabric according to the prior art.

Fig. 1 zeigt schematisch einen flächigen, ebenen Ausschnitt eines textilen Gewirkes 1, das eine Vielzahl von Verstär kungsfasern V1. . .V6 aufweist, die durch eine Vielzahl von parallel nebeneinander liegenden Maschenketten M1. . .M7 im flächigen Verbund gehalten werden. Diese Maschenketten bilden dabei das Bindematerial. Die Länge der einzelnen Maschen 2 ist konstant, so daß die gesamte Struktur ein rechteckiges Raster (z. B. A1, B1) aufweist mit den einzelnen Abschnitten A1 bis A15 in Längsrichtung der Maschenketten und quer dazu dem Abstand zwischen zwei benachbarten Maschen ketten, wie z. B. dem Abstand B1 zwischen der Maschenkette M1 und der Maschenketten M2. Fig. 1 shows schematically a flat, flat section of a textile knitted fabric 1 , the a plurality of reinforcing fibers V1. . .V6, which by a plurality of parallel mesh chains M1. . .M7 can be kept in a flat area These stitch chains form the binding material. The length of the individual stitches 2 is constant, so that the entire structure has a rectangular grid (z. B. A1, B1) with the individual sections A1 to A15 in the longitudinal direction of the stitch chains and transversely to chain the distance between two adjacent stitches, such as e.g. B. the distance B1 between the chain M1 and the chain M2.

An den Stellen, an denen die Struktur aus der Ebene heraus dreidimensional verformt werden soll, sind die Verstärkungs fasern in Schlaufen S1 gelegt, während sie an den Stellen, an denen das Gewirk nicht aus der Ebene heraus verformt wird, im wesentlichen langgestreckt längs der jeweiligen Maschenkette verlaufen. Beispielsweise wird in den Ab schnitten A1 und A2 eine bestimmte Längung aller Fasern gewünscht. Die Fasern verlaufen daher in den Abschnitten A1 und A2 von der Maschenkette M1 zur Maschenkette M2 und zurück zur Maschenkette M1 als Schlaufe S1. In den Abschnit ten A3 bis A6 wird eine größere Fadenreserve benötigt. Die Verstärkungsfasern bilden daher größere Schlaufen S2 und S3, die sich von der Maschenkette M1 bis zur Maschenket te M4 und zurück (Schlaufe S1) und über die Abschnitte A5 und A6 als Schlaufe S3 erstrecken. In den Abschnitten A7 bis A12 wird dagegen keine oder nur minimale Fadenreserve benötigt. Die Verstärkungsfasern laufen daher längs der jeweiligen Maschenkette und sind schon weitestgehend ge streckt. In den Abschnitten A13 bis A15 wird wiederum eine höhere Fadenreserve benötigt. Die Schlaufen S4 der Verstär kungsfasern gehen dabei bis zur vierten Maschenkette also beispielsweise von der Maschenkette M1 bis zur Maschenket te M5 und wieder zurück.In places where the structure is out of the plane The reinforcement is to be deformed three-dimensionally fibers in loops S1, while in the places where the knitted fabric is not deformed out of the plane is, essentially elongated along the respective Mesh chain run. For example, in Ab A1 and A2 cut a certain lengthening of all fibers wanted. The fibers therefore run in sections A1 and A2 from chain M1 to chain M2 and back to stitch chain M1 as loop S1. In the section A larger thread reserve is required in A3 to A6. The reinforcing fibers therefore form larger loops S2 and S3, which range from the M1 chain to the chain te M4 and back (loop S1) and over the sections A5 and A6 extend as a loop S3. In sections A7 up to A12, on the other hand, no or only minimal thread reserve needed. The reinforcing fibers therefore run along the respective stitch chain and are largely ge stretches. In sections A13 to A15 there is again a higher thread reserve required. The loops S4 of the reinforcement Kung fibers go up to the fourth stitch chain for example, from the stitch chain M1 to the stitch chain te M5 and back again.

Bei diesem Ausführungsbeispiel schreitet bei der Schlaufen bildung die Verstärkungsfaser von Abschnitt zu Abschnitt (z. B. von A1 zu A2) immer um eine Masche 2 der Maschenkette voran, d. h. die jeweilige Verstärkungsfaser ist in jedem der Abschnitte A1. . .A15 genau einmal an einer Masche 2 der Maschenketten befestigt.In this exemplary embodiment, the reinforcing fiber always proceeds by a stitch 2 of the stitch chain from section to section (for example from A1 to A2) during loop formation, ie the respective reinforcing fiber is in each of the sections A1. . .A15 attached exactly once to a stitch 2 of the stitch chains.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist in den Abschnitten A1 bis A3 eine andere Variante der Erfindung gezeigt, bei der der einzelne Verstärkungsfaden V1 innerhalb eines Ab schnittes mehrere Schlaufen bildet. Im Abschnitt A1 bildet er beispielsweise zwei Schlaufen S1 und S2, die sich von der Maschenkette M1 bis zur Maschenkette M3 erstrecken. Die Verstärkungsfaser V1 überspannt dabei die Maschenkette M2 und kann an dieser ebenfalls befestigt sein, indem die Verstärkungsfaser V1 unter dem in Längsrichtung verlaufenden Abschnitt 3 der Maschenketten hindurch geführt und damit fixiert. Im Abschnitt A3 bildet er drei Schlaufen S3, S4, S5, die sich ebenfalls von der Maschenkette M1 bis zur Maschenkette M3 erstrecken. Im Abschnitt A3 bildet er auch drei Schlaufen S6, S7, S8, von denen sich zwei (S6, S7) von der Maschenkette M1 zur Maschenkette M3 und die dritte (S8) von der Maschenkette M1 bis zur Maschenkette M4 er streckt. Im Abschnitt A4 befinden sich nur eine vollständige Schlaufe S9, die von der im Abschnitt A4 befindlichen Masche ausgeht (M1), zur Maschenkette M2 verläuft und innerhalb desselben Abschnittes A4 zu derselben Masche zurückkehrt. Auf diese Weise ist es möglich, eine höhere innere Fadenre serve zu speichern, ohne daß die einzelnen Schlaufen zu lang werden.In the exemplary embodiment of FIG. 2, another variant of the invention is shown in sections A1 to A3, in which the individual reinforcing thread V1 forms several loops within one section. In section A1, for example, it forms two loops S1 and S2, which extend from the chain M1 to the chain M3. The reinforcing fiber V1 spans the mesh chain M2 and can also be fastened to it by passing the reinforcing fiber V1 under the longitudinal section 3 of the mesh chains and thereby fixing it. In section A3, it forms three loops S3, S4, S5, which also extend from the stitch chain M1 to the stitch chain M3. In section A3 it also forms three loops S6, S7, S8, of which two (S6, S7) from the chain M1 to chain M3 and the third (S8) from chain M1 to chain M4 he stretches. In section A4 there is only one complete loop S9, which starts from the stitch in section A4 (M1), runs to stitch chain M2 and returns to the same stitch within the same section A4. In this way it is possible to save a higher inner thread reserve without the individual loops becoming too long.

In den Abschnitten A7 bis A12 ist eine andere Variante dargestellt, bei der sich eine Schlaufe S10 über mehrere Abschnitte A7 bis A12 erstreckt. Die Schlaufe S10 beginnt an der Masche der Maschenschlaufe M1 im Abschnitt A7, ist an der Maschenkette M2 nur im Abschnitt A9 befestigt und geht von dort zurück zur Masche der Maschenkette M1 im Abschnitt A12. Die Schlaufe S10 erstreckt sich damit über mehrere aufeinanderfolgende Maschen. Die Anordnung kann dabei symmetrisch oder auch unsymmetrisch sein. In den Abschnitten A12 bis A15 ist die Schlaufe S11 stark unsymmet risch. Sie beginnt im Abschnitt A12 an der Maschenkette M1, geht im Abschnitt A15 zur Maschenkette M3 und innerhalb desselben Abschnittes A15 wieder zurück zur Maschenkette M1.Another variant is in sections A7 to A12 shown, in which a loop S10 over several Sections A7 to A12 extends. The loop S10 begins on the stitch of stitch loop M1 in section A7 attached to stitch chain M2 only in section A9 and from there goes back to the stitch of the chain M1 in the Section A12. The loop S10 thus extends over several successive stitches. The arrangement can be symmetrical or asymmetrical. In the Sections A12 to A15, the loop S11 is very asymmetrical risch. It starts in section A12 on chain stitch M1, goes in section A15 to stitch chain M3 and inside the same section A15 back to stitch chain M1.

Durch diese verschiedenen dargestellten Variationsmöglichkei ten läßt sich die benötigte Fadenreserve nahezu beliebig variieren, wodurch, zusammen mit dem gewählten Rastermaß sichergestellt ist, daß bei vollständig verformten Gewirk alle Verstärkungsfäden vollständig gestreckt sind und dabei die besten Verstärkungseigenschaften haben.Through these different possibilities of variation shown ten, the thread reserve required can be used almost as desired vary, which, together with the chosen grid dimension it is ensured that with completely deformed knitted fabric all reinforcement threads are fully stretched and in the process have the best reinforcement properties.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen ein Anwendungsbeispiel des textilen Gewirkes, das dreidimensional zu einem Pyramidenstumpf 4 verformt wird. FIGS. 3 to 6 show an example of use of the textile knitted fabric, which is deformed in three dimensions to a truncated pyramid. 4

Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt des Pyramiden stumpfes 4 und in gestrichelten Linien ein darauf Projizier tes quadratisches Raster. Beträgt der Steigungswinkel des Pyramidenstumpfes - wie dargestellt - genau 45°, so muß sich in den entsprechenden Rastern der Anstiegsseite 5 und der Abfallseite 6 des Pyramidenstumpfes 4 der Verstär kungsfaden V1 um den Faktor 1,414 (Wurzel 2) längen bezogen auf die Länge 1 des quadratischen Rasters. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des ebenen, noch unverformten Gewirkes in Projektion auf den Pyramidenstumpf 4. Aus dieser Fig. ist zu erkennen, daß nur die Verstärkungsfasern V4 bis V12, die über die beiden Pyramidenflächen 5 und 6 laufen, beim Verformen gestreckt werden und daher eine Fadenreserve bilden müssen. In allen anderen Bereichen, d. h. den Pyrami denseiten 7 und 8 sowie der oberen, ebenen Fläche 9 sind die Verstärkungsfasern des ebenen textilen Gewirkes schon gestreckt verlegt, da sie bei Verformung nicht gelängt werden müssen. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines pyramidenstumpfförmigen Körpers 4 mit verformtem textilen Gewirk. Dabei ist zu erkennen, daß alle Verstär kungsfasern V1 bis V15 in allen Bereichen 5 bis 9 gestreckt sind. Fig. 3 shows schematically a cross section of the truncated pyramid 4 and in dashed lines a projected tes square grid. If the pitch angle of the truncated pyramid - as shown - is exactly 45 °, then in the corresponding grids of the rising side 5 and the falling side 6 of the truncated pyramid 4, the reinforcing thread V1 must be 1.414 (root 2 ) long in relation to the length 1 of the square Grid. FIG. 4 shows a top view of the flat, yet undeformed knitted fabric in a projection onto the truncated pyramid 4 . It can be seen from this figure that only the reinforcing fibers V4 to V12, which run over the two pyramid surfaces 5 and 6, are stretched when deformed and must therefore form a thread reserve. In all other areas, ie the pyramid sides 7 and 8 and the upper, flat surface 9 , the reinforcing fibers of the flat textile knitted fabric are already stretched, since they do not have to be elongated when deformed. FIG. 5 shows a schematic top view of a truncated pyramid-shaped body 4 with a deformed textile fabric. It can be seen that all reinforcing fibers V1 to V15 are stretched in all areas 5 to 9 .

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Pyramiden stumpfes 4 der Fig. 5, wobei auch hier, wie auch bei Fig. 3 bis S die Bindefäden fortgelassen sind. Fig. 6 shows a perspective view of the truncated pyramid 4 of Fig. 5, wherein here, as in Fig. 3 to S, the binding threads are omitted.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das textile Gewirk zu einer Kugelka lotte 10 verformt wird. Der Schnitt der Fig. 7 läuft längs des Meridians der Kugel deren Radius hier 5 Längeneinheiten betrage. Die über den Meridian laufende Verstärkungsfaser V1 muß dabei im ersten Abschnitt A1, der eine Längeneinheit von 1 aufweist, stark gestreckt werden. Beträgt der Winkel α₁ vom Kugelmittelpunkt zum Schnittpunkt der Rasterlinie A und dem Verstärkungsfaden V arccos (0,8) = 36,870, so ist die Länge L1 des Verstärkungsfadens in diesem Abschnitt daher α₁.2.π.R/360 = 3,217 Längeneinheiten. In diesem Abschnitt muß also der Verstärkungsfaden um den Faktor 3,217 gestreckt werden, um glatt längs der Meridianlinie zu verlaufen. In entsprechender Weise errechnen sich die Längen
FIGS. 7 to 9 show another embodiment of the invention, in which the textile fabric to a Kugelka Lotte 10 is deformed. The section of FIG. 7 runs along the meridian of the sphere, the radius of which here is 5 length units. The reinforcing fiber V1 running over the meridian must be greatly stretched in the first section A1, which has a length unit of 1. If the angle α ₁ from the center of the ball to the intersection of the grid line A and the reinforcing thread V arccos (0.8) = 36.870, the length L1 of the reinforcing thread in this section is therefore α ₁ .2.π.R / 360 = 3.217 length units. In this section, the reinforcement thread must be stretched by a factor of 3.217 in order to run smoothly along the meridian line. The lengths are calculated in a corresponding manner

L2 = 1,41,
L3 = 1,15,
L4 = 1,05 und
L5 = 1,0.L2 = 1.41,
L3 = 1.15,
L4 = 1.05 and
L5 = 1.0.

Die gesamte Streckung bis zum Scheitelpunkt 11 beträgt 7,85. Die entsprechende Fadenreserve ist, wie in Fig. 8 dargestellt, jeweils weitestmöglich innerhalb des jeweiligen Abschnittes A1, A2. . . untergebracht bzw. "gespeichert", so daß bei Verformung des Gewirkes die benötigte Reservelänge aus dem jeweiligen Abschnitt entnommen werden kann und nicht oder nur in sehr geringem Umfange aus benachbartem Abschnitten geholt werden muß.The total stretch to apex 11 is 7.85. The corresponding thread reserve is, as shown in FIG. 8, as far as possible within the respective section A1, A2. . . housed or "stored" so that when the knitted fabric is deformed, the required reserve length can be taken from the respective section and does not have to be taken from neighboring sections or only to a very small extent.

Für die weiteren Verstärkungsfäden errechnet sich die benö tigte Fadenreserve in analoger Weise. In Fig. 9 ist eine
perspektivische Darstellung der entsprechenden Kugelkalot te 11 mit vollständig gestreckten und exakt der Form angepaß ten Verstärkungsfasern V1. . . dargestellt. In den unverformten Bereichen ist auch der Bindefaden M schematisch gezeigt. Im verformten Teil ist der Bindefaden nicht dargestellt, da er während der Verformung zerstört wird.For the other reinforcing threads, the required thread reserve is calculated in an analogous manner. In Fig. 9 is a
Perspective view of the corresponding Kugelkalot te 11 with fully stretched and precisely adapted to the shape reinforcing fibers V1. . . shown. The binding thread M is also shown schematically in the undeformed regions. The binding thread is not shown in the deformed part, since it is destroyed during the deformation.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeweils nur eine einachsige Fadenstruktur der Verstärkungsfasern dargestellt. In den meisten Fällen wird man eine mehrachsige Struktur benötigen, da die vom verformten Gegenstand aufzu nehmenden Kräfte meist auch in mehreren Achsrichtungen angreifen. In solchen Fällen arbeitet die Erfindung dann mit mehrlagigen Strukturen, deren Hauptachsen unter einem Winkel zueinander verlaufen. Die einzelnen Lagen sind dann in gleicher Weise aufgebaut wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei die einzelnen Lagen durch die Bindefäden bzw. Maschenketten miteinander verbunden sind, so daß die relative Anordnung der einzelnen Lagen zueinander fixiert ist.In each of the illustrated embodiments only a uniaxial thread structure of the reinforcing fibers shown. In most cases, one becomes multi-axis Need structure because of the deformed object forces mostly in several axial directions attack. The invention then works in such cases with multilayer structures, the main axes of which are under one Angle to each other. The individual layers are then constructed in the same way as in the previously described Embodiments, with the individual layers by the binding threads or stitch chains connected are, so that the relative arrangement of the individual layers is fixed to each other.

Zur Erleichterung der Verarbeitung ist vorgesehen, einzelne Verstärkungsfasern, wie z. B. die Verstärkungsfaser V1 in Fig. 9, die längs des Kugelmeridians läuft, besonders zu markieren, beispielsweise durch eine Farbmarkierung. Damit kann das Gewirk präzise für die Verformung positioniert werden.To facilitate processing, individual reinforcing fibers, such as. B. to mark the reinforcing fiber V1 in FIG. 9, which runs along the ball meridian, in particular, for example by means of a color marking. This allows the knitted fabric to be positioned precisely for deformation.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 wurde zur besseren Veranschaulichung ein relativ grobes Rastermaß gewählt. Dem Fachmann ist klar, daß die Anpassung der Faden reserve umso genauer vorgenommen werden kann, je kleiner das Rastermaß gewählt wird.In the exemplary embodiment in FIGS. 7 to 9, a relatively coarse grid dimension has been chosen for better illustration. It is clear to the person skilled in the art that the adjustment of the thread reserve can be carried out more precisely the smaller the grid dimension is chosen.

Schließlich ist es nach der Erfindung möglich, die Verstär kungsfasern des textilen Gewirkes unterschiedlich auszuge stalten, sei es durch Wahl unterschiedlicher Materialien oder durch Wahl unterschiedlicher Materialstärken, wodurch man gezielt die jeweilige Festigkeit beeinflussen kann.Finally, it is possible according to the invention, the reinforcement different fibers of the knitted fabric design, be it by choosing different materials or by choosing different material thicknesses, whereby one can specifically influence the respective strength.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Draufsicht und einen Quer schnitt eines textilen Gewirkes mit richtungsorientierter Struktur gemäß dem Stand der Technik. Die Fäden der entspre chenden Richtungen, d. h. die Längsfäden L1 bis Ln und die Querfäden Q1 bis Qn liegen jeweils in einer Ebene und sind durch Bindefäden B1 bis Bn miteinander verkettet. Alle Längs- und Querfäden sind geradlinig gestreckt. FIGS. 10 and 11 show a plan view and a cross section of a textile knitted fabric with the direction-oriented structure according to the prior art. The threads of the corresponding directions, ie the longitudinal threads L1 to Ln and the transverse threads Q1 to Qn each lie in one plane and are linked together by binding threads B1 to Bn. All longitudinal and transverse threads are stretched in a straight line.

Im Gegensatz hierzu sind bei dem Gewebe der Fig. 12 und 13 die Kettfäden K1 bis Kn und die Schußfäden S1 bis Sn jeweils gekreuzt, so daß schon in der ebenen Struktur die einzelnen Fäden gewellt bzw. onduliert sind, was besonders deutlich aus Fig. 13 hervorgeht.In contrast to this, the warp threads K1 to Kn and the weft threads S1 to Sn are each crossed in the fabric of FIGS. 12 and 13, so that the individual threads are already undulated or undulated in the flat structure, which is particularly clear from FIG. 13 emerges.

Claims

1.Textile knitted fabric as a reinforcing insert for the production of three-dimensional fiber-reinforced articles with a large number of unidirectionally oriented reinforcing fibers and with binding threads in the form of stitch chains, which hold the reinforcing fibers in the knitted fabric, the reinforcing fibers in the undeformed, yet flat knitted fabric forming an internal thread reserve through the formation of loops and wherein the binding threads allow the loops to stretch when the knitted fabric is deformed, characterized in that the loops (S) of the reinforcing fibers (V) are laid such that the inner thread reserve is arranged close to the points to be deformed and that the length of the Loops are dimensioned such that after complete three-dimensional deformation, all reinforcement fibers (V), namely both the deformed and the non-deformed, are loop-free stretched.

2. knitted fabric according to claim 1, characterized, that the loops (S) of the reinforcing fibers (V) each according to the inner thread reserve required, an integer Cover the number of adjacent stitch chains (S).

3. knitted fabric according to claim 1 or 2, characterized, that the loops of the reinforcing fibers (V) in longitudinal direction of the stitch chains (M) depending on the required inner thread reserve a different degree of To have progress.

4. knitted fabric according to one of claims 1 to 3, characterized, that the loops are arranged in a grid dimension (A, B) are and are distributed such that when deformed the majority of the inner thread reserve inside half of the corresponding grid.

5. knitted fabric according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing fibers (V) in the flat, yet undeformed knitted fabric ( 1 ) lie undulation-free in one plane.

6. Knitted fabric according to one of claims 1 to S, characterized in that two or more knitted fabrics ( 1 ) lie one above the other, the orientation of the reinforcing fibers of the different layers being at an angle between 30 ° and 90 °.

7. knitted fabric according to one of claims 1 to 6, characterized in that a reinforcing fiber (V) of the knitted fabric ( 1 ) is color-coded.

8. Knitted fabric according to one of claims 1 to 7, characterized in that the loops (S) in the longitudinal direction of the stitch chain (M) of the binding threads have an increment of one stitch ( 2 ).

9. Knitted fabric according to one of claims 1 to 7, characterized in that the loops (S) in the longitudinal direction of the Maschenket ten (M) have an increment of less than one Ma cal ( 2 ) and that within one stitch (M) several loops (S) are arranged.

10. Knitted fabric according to one of claims 1 to 7, characterized in that the loops (S) in the longitudinal direction of the stitch chain (M) have a step size of more than one stitch ( 2 ).

11. Knitted fabric according to one of claims 1 to 10, characterized in that the reinforcing fibers (V) of a knitted fabric ( 1 ) have different mechanical properties, in particular consist of different materials or have different thicknesses.

12. Knitted fabric according to one of claims 1 to 11, characterized, that the reinforcing fibers (V) soaked in synthetic resin are.

13. knitted fabric according to one of claims 1 to 12, characterized, that running parallel to the reinforcing fibers (V) Fibers made of thermoplastic or duroplastic are arranged.

14. knitted fabric according to one of claims 1 to 13, characterized, that parallel to the reinforcing fibers (V) electrically conductive heating wires are arranged.

15. Knitted fabric according to one of claims 1 to 14, characterized in that the stitch chains (M) are dimensioned such that they are destroyed or torn only at the extremely highly deformed points when the knitted fabric ( 1 ) is deformed, while they are not or only slightly deformed areas have a supporting and supporting function.