DE19811397C1 - Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser - Google Patents

Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser

Info

Publication number
DE19811397C1
DE19811397C1 DE1998111397 DE19811397A DE19811397C1 DE 19811397 C1 DE19811397 C1 DE 19811397C1 DE 1998111397 DE1998111397 DE 1998111397 DE 19811397 A DE19811397 A DE 19811397A DE 19811397 C1 DE19811397 C1 DE 19811397C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
workpiece
fibers
axis
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1998111397
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Weber
Rolf Leucht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE1998111397 priority Critical patent/DE19811397C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19811397C1 publication Critical patent/DE19811397C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/62Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis
    • B29C53/66Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis with axially movable winding feed member, e.g. lathe type winding
    • B29C53/665Coordinating the movements of the winding feed member and the mandrel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8016Storing, feeding or applying winding materials, e.g. reels, thread guides, tensioners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8091Cutting the ends, surface finishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Die Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes (5) weist eine mit Matrixmaterial beschichtete spröde Endlosfaser (10) und eine Haltevorrichtung (2) für das Werkstück (5) auf, die entlang einer Rotationsachse (2A) angeordnet ist. Weiterhin besteht die Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes (5) aus einer Faserzuführvorrichtung (7) mit einem Führungsrohr (20) zum Führen der Endlosfaser (10) an das Werkstück (5), wobei zum Wickeln der Faser (10) um das Werkstück (5) eine Relativdrehung zwischen der Haltevorrichtung (2) und der Faserzuführvorrichtung (7) um die Rotationsachse (2A) vorgesehen ist, wobei das Führungsrohr (20) beim Belegen des Werkstückes (5) mit der Faser (10) in Verlängerung der Faserverlegelinie (28, 28a, 28b) positionierbar ist. Außerdem weist die Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes (5) eine Schweißvorrichtung (21) zum Befestigen der Faser (10) an einem ersten axialen Ende des Werkstücks (5) und eine Schweißvorrichtung (21a) zum Befestigen der Faser (10) an einem zweiten axialen Ende des Werkstückes (5), nachdem ein Faserabschnitt (10a) um das Werkstück (5) gewickelt ist, auf. Weitere Bestandteile der Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes sind eine Schneidvorrichtung (25) zum Trennen des Faserabschnitts (10a) an dem zweiten axialen Ende des Werkstücks (5) und eine Steuervorrichtung (27) zum Synchronisieren der Relativdrehung und einer axial gerichteten Vorschubbewegung der Faserzuführvorrichtung (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser, z. B. zum Herstellen eines mit einer Siliciumcarbidfaser verstärkten Rohres, sowie das faser­ verstärkte Rohr.
Um Bauteilen bei geringem Gewicht größere Stabilität zu verleihen ist es grundsätzlich bekannt, die Bauteile mit Fasern zu verstärken. Je nach Wahl des Materials für die Faser werden auch die Temperaturausdehnung verringert und die Temperaturfestigkeit des derart faserverstärkten Bau­ teils erhöht. Das Faserverstärkungsmaterial besteht zweck­ mäßigerweise aus mit einem Matrixmaterial beschichteten Fasern; dies hat den Vorteil, daß sich benachbarte Fasern nicht berühren, sondern vielmehr von einem Material, nämlich dem Matrixmaterial umgeben sind. Vorzugsweise werden als Matrixmaterial Titanbasis-Legierungen verwendet, während die Faser selbst aus Siliciumcarbid (SiC) besteht.
Im Rahmen dieser Erfindung ist mit dem Begriff "Faser" eine spröde Faser gemeint, die im Inneren aus Faser­ material besteht und außen eine Beschichtung aus Matrix­ material aufweist. Das Fasermaterial im Inneren kann eine zentrale Seele und auch eine das Fasermaterial umgebende Schutzschicht aufweisen, auf die das Matrixmaterial aufgebracht ist.
Bekannt sind Belegevorrichtungen, mit denen Werkstücke mit anderen Fasern als spröden Fasern belegt werden können. Diese Belegevorrichtungen sind zum Wickeln von spröden Fasern nicht geeignet, da beim Belegen eines Werkstückes häufig Belastungen quer zur Faserlängsrichtung auf die Faser ausgeübt werden, was oftmals zu einem Bruch einer spröden Faser führen würde, denn diese Fasern weisen zwar sehr hohe Zugfestigkeiten in Faserlängsrichtung auf, sind aber sehr empfindlich für Belastungen quer zur Faser­ richtung.
Üblicherweise werden mit derartigen Fasern verstärkte Werkstücke noch einem heißisostatischen Preßvorgang ausgesetzt, der zu einer Konsolidierung des Matrix­ materials führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Belegen eines Werkstückes mit Fasern zu schaffen, die eine Belegung des Werkstückes mit den Fasern ohne Bruch­ gefahr der Fasern erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine entlang einer Rotationsachse angeordnete Haltevorrichtung für das Werk­ stück auf und eine Faserzuführvorrichtung mit einem Führungsrohr zum Führen einer Endlosfaser an das Werk­ stück, wobei zum Wickeln der Faser um das Werkstück eine Relativdrehung zwischen der Haltevorrichtung und der Faserzuführvorrichtung um die Rotationsachse vorgenommen wird. Eine Schweißvorrichtung dient zum Befestigen der Faser an einem ersten axialen Ende des Werkstückes; mit einer weiteren oder auch derselben Schweißvorrichtung wird die Faser an einem zweiten axialen Ende des Werkstückes befestigt, nachdem ein Faserabschnitt um das Werkstück gewickelt worden ist. Eine Schneidvorrichtung trennt den Faserabschnitt an dem zweiten axialen Ende nach der Verschweißung ab und eine Steuervorrichtung synchronisiert die Relativdrehung und eine axial gerichtete Vorschub­ bewegung der Faserzuführvorrichtung. Synchronisieren bedeutet hier, daß der Abzug der Faser stets in einem konstanten Winkel erfolgt, wobei der Winkel dem Steigungs­ winkel der Verlegelinie zur Rotationsachse entspricht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die zu wickelnde Faser sanft behandelt, so daß es zu keinen Faserbrüchen kommt, was einen reibungslosen und kostengünstigen Betrieb der Vorrichtung erlaubt. Ermöglicht wird dies insbesondere durch die Faserzuführvorrichtung und durch die Schweiß­ vorrichtung. Die Faserzuführvorrichtung führt die Faser durch das Führungsrohr bis unmittelbar an das Werkstück heran, wobei zusätzlich durch die Synchronisation Knick­ bewegungen der Faser vermieden werden; die Faser wird also nur in ihrer Längsrichtung beansprucht. Mit der Schweiß­ vorrichtung, die vorzugsweise nur das Matrixmaterial mit dem Werkstück verschweißt, können einzelne Faserabschnitte ohne mechanische Belastung an dem Werkstück befestigt werden.
Bevorzugterweise hat die Haltevorrichtung zwei Konen zum Klemmen eines rohrförmigen Werkstückes, wobei die dem Werkstück abgewandte Außenkante des Konus eine Auflage für die Faser während der Trennung der Faser durch eine Schneide der Schneidvorrichtung ist. Die Konen erlauben ein Halten von Werkstücken auch unterschiedlicher Durch­ messer und minimieren durch die Auflagekante gleichzeitig die Querbelastung der Faser beim Schneidevorgang. Vorteilhafterweise entspricht der Durchmesser der Außen­ kante etwa dem Durchmesser des Werkstückes, so daß die Faser beim Schneiden im wesentlichen geradlinig verläuft. Wird das Werkstück mit mehreren Lagen von Fasern belegt, ist der Durchmesser der Außenkante vorteilhafterweise gleich dem mittleren Durchmesser des belegten Rohres. An die Außenkante des Konus kann sich ein Absatz anschließen, der ein Eintauchen der Schneide der Schneidvorrichtung erlaubt, wodurch eine saubere Trennung der Faser garantiert wird und der Verschleiß der Schneidkante reduziert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Faserlagen unter verschiedenen Winkeln zur Rotationsachse wickelbar. Dies wird dadurch erreicht, daß mit einer Schwenkung zumindestens eines Teiles der Faser­ zuführvorrichtung der Steigungswinkel der Faser­ verlegelinie veränderbar ist und daß die Drehrichtung der Relativdrehung reversibel ist. Wegen der verschiedenen Drehrichtungen müssen die Faserzuführvorrichtung und das Werkstück nicht neu zueinander positioniert werden, wenn z. B. zwei Faserlagen mit einem Winkel von jeweils 45° zur Rotationsachse, jedoch mit einem gegenseitigen Winkel von 90° zueinander gewickelt werden.
Zum Belegen des Werkstückes mit einer axial verlaufenden Lage von Faserabschnitten kann die Faserzuführvorrichtung ein axial ausgerichtetes zweites Führungsrohr haben, das dem ersten Führungsrohr nachgeordnet ist, wobei vorteilhafterweise zwischen den beiden Führungsrohren eine Umlenkrolle vorgesehen ist. So wird erreicht, daß mit einer geringfügigen Modifikation ohne Veränderung der Position von Werkstück oder Faserzuführvorrichtung eine axial verlaufende Faserlage verlegt werden kann, wobei die Fasern stetig parallel zur Rotationsachse verlaufen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Werkstück sowohl mit Fasern umwickelt als auch belegt werden. Eine Wicklung liegt vor, wenn die Fasern um das Werkstück umlaufen, z. B. in einer Schraubenlinie. Bei einer Belegung können die Fasern auch parallel zur Längsachse des Werkstückes verlaufen.
Vorteilhafterweise ist eines oder sind beide Führungsrohre an dem dem Werkstück zugewandten Ende abgeschrägt, wobei die schrägen Endflächen entweder parallel zur Tangential­ ebene der Verlegelinie der Faser oder entsprechend der Oberfläche des Werkstückes geformt sind. Dies hat den Vorteil, daß die Faser in dem Führungsrohr bis unmittelbar an das Werkstück herangeführt wird, so daß Querbelastungen weitestgehend vermieden werden. Zur Vermeidung von Reibung und Abrieb in dem Führungsrohr kann dieses aus einem keramischen Werkstoff bestehen.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Belegen eines Werkstückes mit einer Faser,
Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 von unten,
Fig. 3 die Vorrichtung und das Werkstück mit einer skizzierten Verlegelinie,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Schneidvorrichtung,
Fig. 5 das Werkstück während der Belegung mit einer ersten Faserlage,
Fig. 6 das Werkstück während der Belegung mit einer zweiten Faserlage, und
Fig. 7 das Werkstück mit der Belegung einer dritten axial verlaufenden Faserlage.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Faserbelegevorrichtung 1 weist eine Haltevorrichtung 2 mit einem unteren Konus 3 und einem oberen Konus 4 zum klemmenden Halten eines rotationssymmetrischen rohrförmigen Werkstückes 5 auf. Die Haltevorrichtung 2 ist um eine Rotationsachse 2A drehbar und kann mit einem Schrittmotor 6 gegen oder entgegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Der Schrittmotor 6 hat eine Schrittgröße im Bereich von 100 µm.
Eine Faserzuführvorrichtung 7 der Belegevorrichtung 1 weist einen parallel zu der Rotationsachse 2A verfahrbaren Schlitten 8 mit einer schwenkbaren Vorratsspule 9 für eine SiC-Faser 10 auf, die eine Dicke von 140 µm haben kann. Der Schlitten 8 ist mit einem Mitnehmerelement 11 verbunden, das von einer Drehspindel 12 angetrieben entlang einer parallel zur Rotationsachse 2A verlaufenden Schiene 13 geführt ist. Die Drehspindel 12 wird von einem Schrittmotor 14 angetrieben, der die gleichen Eigen­ schaften wie der Schrittmotor 6 der Haltevorrichtung 2 aufweist.
Auf dem Mitnehmerelement 11 ist ein Führungsteil 15 angeordnet, das um eine Achse 15A, die senkrecht zu der Rotationsachse 2A verläuft, schwenkbar ist. Das Führungs­ teil 15 weist zur Führung der von der Vorratsspule 9 kommenden Endlosfaser 10 ein Eingangsrollenpaar 16 auf und zwei durch Federspannung jeweils zusammengepreßte Rollen­ paare 17, 18, die um 90° zueinander versetzt sind und einen geraden Lauf der Faser 10 gewährleisten. Über eine Führungsrolle 19 gelangt die Faser 10 in ein an dem Führungsteil 15 befestigtes Führungsrohr 20 durch das sie dem Werkstück 5 zugeführt wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das werkstückseitige Ende 20a des Führungsrohres 20 abgeschrägt, um eine Führung der Faser 10 bis direkt an das Werkstück 5 heran zu ermöglichen. Das Ende 20a kann entweder der Krümmung des Werkstücks 5 entlang der Verlegelinie der Faser nach­ empfunden sein oder es kann gerade abgeschnitten sein, wobei die Endflächen dann parallel zu einer Tangential­ ebene entlang der Verlegelinie sind.
Eine Schweißvorrichtung 21 der Belegevorrichtung 1 ist an dem ersten axialen unteren Ende des Werkstückes 5 angeordnet und weist ein Punktschweißgerät 22 mit einer Schweißspitze 23 auf, die in Bezug auf die Rotationsachse 2A radial verfahrbar ist. Das Verfahren der Schweißspitze 23 und die Steuerung des Schweißstromes werden von einer Schweißsteuerung 24 kontrolliert. Eine zweite identisch aufgebaute Schweißvorrichtung 21a befindet sich an dem zweiten axialen oberen Ende des Werkstückes 5. Es kann auch lediglich eine in axialer Richtung verfahrbare Schweißvorrichtung vorgesehen sein, die z. B. an dem Führungsteil 15 befestigt ist, so daß sich die Schweiß­ spitze stets über der Faser befindet.
In Fig. 4 ist eine Schneidvorrichtung 25 zum Trennen der Faser 10 mittels einer Schneide 26 schematisch dargestellt.
Die in Fig. 1 gezeigte Steuervorrichtung 27 ist über Signalleitungen mit den Schrittmotoren 6 und 14 und den Schweißsteuerungen 24 und 24a verbunden. Die Steuer­ vorrichtung 27 synchronisiert mittels des Schrittmotors 6 die Drehbewegung um die Rotationsachse 2A und mittels des Schrittmotors 14 die Vorschubbewegung der Faser­ zuführvorrichtung 7 miteinander, so daß die Faser 10 stetig in einem Steigungswinkel α von beispielsweise 45° zur Rotationsachse 2A zugeführt wird.
Im folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 7 die Herstellung eines faserverstärkten Bauteiles 5 beschrieben. Zunächst wird die Faser 10, die stets ein Stück aus dem Zuführrohr 20 hervorsteht, unter die Schweißspitze 23 gefahren. Erhält die Steuerungsvorrichtung 27 von dem Schrittmotor 14 der Faserzuführvorrichtung 7 ein Signal, daß die Faser­ spitze unterhalb der Schweißspitze 23 positioniert ist, gibt sie eine Signalfolge an die Schweißsteuerung 24 aus, woraufhin diese die Schweißspitze 23 absenkt und den Punktschweißvorgang beginnt. Die Parameter des Punkt­ schweißvorganges sind derart eingestellt, daß der Elektrodendruck nicht die innenliegende SiC-Faser quetscht, sondern nur das umgebende Matrixmaterial mit dem Werkstück 5 verbindet. Sobald der Punktschweißvorgang beendet ist, startet die Steuervorrichtung 27 die Schritt­ motoren 6 und 14 im Gegenuhrzeigersinn, so daß die Faser 10 entlang einer Verlegelinie 28 mit einem konstanten Winkel α zur Rotationsachse 2A verlegt wird. Die Steuer­ vorrichtung 27 synchronisiert die beiden Schrittmotoren 6 und 14 derart, daß diese in einem von dem Steigungswinkel α abhängigen konstanten Verhältnis zueinander drehen. Außerdem sind die Länge und der Durchmesser des Werk­ stückes 5 sowie der Steigungswinkel α derartig zueinander bestimmt, daß der unter der unteren Schweißspitze 23 liegende Startpunkt der Wicklung und der unter der oberen Schweißspitze 23a gelegene Endpunkt der Wicklung auf einer Linie, die parallel zu der Rotationsachse 2A verläuft, liegen.
Wenn der obere Endpunkt der Wickelbewegung erreicht ist, startet die Steuervorrichtung 27 den Punktschweißvorgang der oberen Schweißvorrichtung 21a. Ist der Faserabschnitt 10a an dem Werkstück 5 befestigt, wird mit Hilfe der Schneidvorrichtung 25 die Endlosfaser 10 von dem verlegten Faserabschnitt 10a getrennt (Fig. 4). Dabei liegt die Faser 10 auf einer ringförmigen Kante 4a des Konus 4 auf, so daß die Faser 10 keinen Querbelastungen während der Trennung durch die Schneide 26 ausgesetzt ist. Bei dem Trennen der Faser 10 greift die Schneide 26 in einen Absatz 4b des Konus 4 ein, so daß die Schneide 26 nicht in Kontakt mit dem Konus 4 gelangt.
Nachdem der Faserabschnitt 10a wie beschrieben verlegt worden ist, kann das Führungsteil 15 um die Achse 15A nach unten geschwenkt werden, so daß die aus dem Führungsrohr 20 herausragende Faser 10 nicht mehr in Kontakt mit dem Werkstück 5 steht und auch nicht den bereits verlegten Faserabschnitt 10a berühren kann. Dann initiiert die Steuervorrichtung 27 den Vorschub der Faser­ zuführvorrichtung 7 nach unten und ggf. auch eine Rotationsbewegung der Haltevorrichtung 2 bis der Faser­ anfang wieder an die untere Startposition geführt werden kann. Nun wird der Schrittmotor 6 aktiviert, so daß das Werkstück 5 um genau eine Faserbreite weiterbewegt wird, woraufhin der oben beschriebene Wickelvorgang nochmals durchgeführt wird (Fig. 5). Dies wird solange wiederholt, bis die Oberfläche des Werkstückes vollständig mit Faser­ abschnitten 10a bedeckt ist. Bedingt durch die genaue Steuerung der Faserbelegungsvorrichtung 1 liegen die Faserabschnitte 10a exakt nebeneinander, so daß keine Hohlräume, die zu einer Strukturschwächung während eines sich eventuell anschließenden heißisostatischen Preß­ vorganges entstehen könnten, auftreten.
In Fig. 6 ist dargestellt, wie das Werkstück 5 mit einer weiteren Faserlage belegt wird. Die zweite Faserlage kann direkt auf die erste Faserlage gewickelt werden. Es kann aber auch eine Folie oder ein weiteres Rohr, vorzugsweise aus Matrixmaterial, zwischen den beiden Faserlagen angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, daß während eines sich eventuell anschließenden heißisostatischen Preß­ vorganges das Matrixmaterial nicht ohne weiteres nach innen wandern kann, während die gespannten Fasern außen verbleiben würden, was am Außenrand zu offenliegenden Fasern führen könnte und somit zu einem fehlerhaften Werk­ stück.
Bei dem Belegen des Werkstückes 5 mit der zweiten Faser­ lage ist das Zuführteil 15 derart geschwenkt, daß das Führungsrohr 20 und damit auch die zu verlegende Faser 10 in einem Winkel β zu der Rotationsachse 2A geführt wird. Der Winkel β ist gleich dem negativen Wert des Winkels α, entspricht also hier -45°. Daher wird beim Belegen des Werkstückes 5 die Haltevorrichtung 2 im Uhrzeigersinn gedreht und die Faserzuführvorrichtung 7 nach unten verfahren. Ferner erfolgt das Trennen der Faser 10 am unteren Ende des Werkstückes 5. Ansonsten ist der Wickel­ vorgang der zweiten Lage identisch mit dem der ersten Faserlage, der im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde.
Nach dem Fertigstellen der zweiten Faserlage kann wiederum ein Rohr über die zweite Faserlage geschoben werden, welches dann mit einer dritten axial verlaufenden Faser­ lage belegt wird (Fig. 7). Die Faser 10 wird entlang einer axial verlaufenden Legelinie 28b verlegt, wobei die Halte­ vorrichtung 2 stationär verbleibt. Der Winkel zur Rotationsachse beträgt also 0°.
An dem Führungsteil 15 wird ein Aufsatz 29, der ein zweites axial verlaufendes Führungsrohr 30 und eine zwischen den beiden Führungsrohren 20, 30 angeordnete Umlenkrolle 31 trägt, befestigt. Das werkstückseitige Ende des zweiten Führungsrohres 30 ist abgeschrägt, so daß die Faser 10 bis direkt an das Werkstück 5 herangeführt werden kann. Die Faser wird am oberen Ende des Werkstückes 5 mit der Schweißvorrichtung 21a befestigt. Anschließend wird die Faserzuführvorrichtung 7 nach unten verfahren bis die Faser 10 unter der unteren Schweißvorrichtung 21 hindurch verlegt wurde. Nach dem Verschweißen der Faser 10 an dem unteren Ende des Werkstückes 5 wird die Faser wie anhand von Fig. 4 beschrieben getrennt. Nun dreht die Halte­ vorrichtung 2 um eine Faserbreite weiter und nach einer Rückfahrbewegung der Faserzuführvorrichtung 7 wird der nächste Faserabschnitt verlegt bis die gesamte Oberfläche des Werkstückes mit Faserabschnitten belegt ist.
Abschließend kann das mit drei Faserlagen versehene Werk­ stück 5 mit einem Rohr aus Matrixkapselmaterial umhüllt werden, so daß keine Faserabschnitte 10a unbedeckt bleiben. Nun kann das Werkstück 5 einem heißisostatischen Preßvorgang unterzogen werden, bei dem sich die Matrix­ materialien der einzelnen Faserabschnitte 10a und der die Faserlagen umgebenden Rohre verbinden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes (5) mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlos­ faser (10), mit
  • 1. einer Haltevorrichtung (2) für das Werkstück (5), die entlang einer Rotationsachse (2A) angeordnet ist,
  • 2. einer Faserzuführvorrichtung (7) mit einem Führungsrohr (20) zum Führen der Endlosfaser (10) an das Werkstück (5), wobei zum Wickeln der Faser (10) um das Werkstück (5) eine Relativdrehung zwischen der Haltevorrichtung (2) und der Faser­ zuführvorrichtung (7) um die Rotationsachse (2A) vorgesehen ist und wobei das Führungsrohr (20) beim Belegen des Werkstückes (5) mit der Faser (10) in Verlängerung der Faserverlegelinie (28, 28a, 28b) positionierbar ist,
  • 3. einer Schweißvorrichtung (21) zum Befestigen der Faser (10) an einem ersten axialen Ende des Werk­ stücks (5),
  • 4. einer Schweißvorrichtung (21a) zum Befestigen der Faser (10) an einem zweiten axialen Ende des Werk­ stückes (5), nachdem ein Faserabschnitt (10a) um das Werkstück (5) gewickelt ist,
  • 5. einer Schneidvorrichtung (25) zum Trennen des Faserabschnitts (10a) an dem zweiten axialen Ende des Werkstückes (5) und
  • 6. einer Steuervorrichtung (27) zum Synchronisieren der Relativdrehung und einer axial gerichteten Vorschubbewegung der Faserzuführvorrichtung (7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) zwei Konen (3, 4) zum Halten eines rohrförmigen Werkstückes (5) aufweist, wobei die dem Werkstück (5) abgewandte Außenkante (4a) des Konus (4) eine Auflage für die Faser (10) während der Trennung der Faser (10) durch eine Schneide (26) der Schneidvorrichtung (25) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Außenkante (4a) etwa dem Durchmesser des Werkstückes (5) entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich an die Außenkante (4a) ein Absatz (4b) anschließt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (15) der Faser­ zuführvorrichtung (7) um eine Achse (15A), die senkrecht zu der Rotationsachse (2A) verläuft, schwenkbar ist und daß die Drehrichtung der Relativ­ drehung reversibel ist, so daß sich sich kreuzende Fasern auf das Werkstück (5) wickeln lassen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Belegen des Werkstücks (5) mit einer axial verlaufenden Lage von Faserabschnitten (10a) ein axial ausgerichtetes zweites Führungsrohr (30) vorgesehen ist, das dem ersten Führungsrohr (20) nachgeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Führungsrohren (20,30) eine Umlenkrolle (31) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das werkstückseitige Ende mindestens eines der Führungsrohre (20,30) abgeschrägt ist, wobei die dem Werkstück (5) zugewandte schräge Endfläche parallel zur Tangentialebene der Verlege­ linie (28, 28a, 28b) der Faser (10) ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das werkstückseitige Ende mindestens eines der Führungsrohre (20,30) abgeschrägt ist, wobei die dem Werkstück (5) zugewandte schräge Endfläche entsprechend der Oberfläche des Werkstückes (5) geformt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrohre (20,30) aus einem keramischen Material bestehen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der beiden Schweiß­ vorrichtungen (21, 21a) eine in axialer Richtung verfahrbare Schweißvorrichtung vorgesehen ist.
12. Faserverstärktes Rohr, hergestellt unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, mit
  • 1. einer ersten Lage von Fasern, die in einem Winkel α zur Längsachse (2A) des Rohres (5) verläuft,
  • 2. einer zweiten Lage von Fasern, die auf der ersten Lage angeordnet ist und deren Fasern in einem Winkel β zu der Längsachse (2A) des Rohres (5) verlaufen, und
  • 3. einer dritten Lage von Fasern, die auf der zweiten Lage angeordnet ist und deren Fasern parallel zu der Längsachse (2A) ausgerichtet sind.
DE1998111397 1998-03-16 1998-03-16 Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser Expired - Fee Related DE19811397C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998111397 DE19811397C1 (de) 1998-03-16 1998-03-16 Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998111397 DE19811397C1 (de) 1998-03-16 1998-03-16 Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19811397C1 true DE19811397C1 (de) 1999-11-11

Family

ID=7861084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998111397 Expired - Fee Related DE19811397C1 (de) 1998-03-16 1998-03-16 Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19811397C1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004035297A1 (de) * 2002-10-17 2004-04-29 Eha Spezialmaschinenbau Gmbh Vorrichtung und verfahren zum abtrennen und anbinden von verbundfasern
US7451795B2 (en) 2002-10-17 2008-11-18 Eha Spezialmaschinenbau Gmbh System for separating and linking composite fibers
DE102010023669A1 (de) 2010-06-12 2011-12-15 Daimler Ag Endlosfaser-Verbundbauteile, Schalungselemente-Set und Schalung sowie Verfahren zur Herstellung für Endlosfaser-Verbundbauteile
DE102014014887A1 (de) 2013-10-14 2015-04-16 Kampf Schneid- Und Wickeltechnik Gmbh & Co. Kg Wickelvorrichtung mit verschiebbaren Segmenten

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4212135A1 (de) * 1992-04-10 1993-10-14 Dornier Gmbh Vorrichtung zur Herstellung von Gelegen
DE19616756A1 (de) * 1995-06-05 1996-12-12 Heidelberger Druckmasch Ag Rotierender zylindrischer Körper mit geringer Massenträgheit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4212135A1 (de) * 1992-04-10 1993-10-14 Dornier Gmbh Vorrichtung zur Herstellung von Gelegen
DE19616756A1 (de) * 1995-06-05 1996-12-12 Heidelberger Druckmasch Ag Rotierender zylindrischer Körper mit geringer Massenträgheit

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004035297A1 (de) * 2002-10-17 2004-04-29 Eha Spezialmaschinenbau Gmbh Vorrichtung und verfahren zum abtrennen und anbinden von verbundfasern
CN100421909C (zh) * 2002-10-17 2008-10-01 Eha特种机械制造有限公司 分离和连接复合纤维的系统
US7451795B2 (en) 2002-10-17 2008-11-18 Eha Spezialmaschinenbau Gmbh System for separating and linking composite fibers
DE102010023669A1 (de) 2010-06-12 2011-12-15 Daimler Ag Endlosfaser-Verbundbauteile, Schalungselemente-Set und Schalung sowie Verfahren zur Herstellung für Endlosfaser-Verbundbauteile
DE102010023669B4 (de) * 2010-06-12 2013-12-05 Daimler Ag Endlosfaser-Verbundbauteile, sowie Verfahren zur Herstellung für Endlosfaser-Verbundbauteile
DE102014014887A1 (de) 2013-10-14 2015-04-16 Kampf Schneid- Und Wickeltechnik Gmbh & Co. Kg Wickelvorrichtung mit verschiebbaren Segmenten
EP2862827A1 (de) 2013-10-14 2015-04-22 Kampf Schneid- und Wickeltechnik GmbH & Co. KG Wickelvorrichtung mit verschiebbaren Segmenten

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3542992B1 (de) Vorrichtung und verfahren für den wechsel von filamenten unterschiedlicher farbe und/oder unterschiedlichen materials für die fertigung von 3d-druckteilen sowie extruder mit einem filamentwechselsystem
DE2818575C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kabelelementen mit optischen Fasern
DE2143398C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Pendelgleitlagern sowie Trennring zur Benutzung in einem solchen Verfahren
DE69304157T2 (de) Vorrichtung zum umhullen von faserformigen material mit einem schmelzbaren material
DE2147397C3 (de) Lagerelement
EP3678851B1 (de) Fertigungsanlage und verfahren zum legen von faserbändern
DE10360471B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Verstärkung auf ein Kunststoffrohr durch ein Wickelschweißverfahren
EP0161657B1 (de) Vorrichtung zum Führen einer draht- oder bandförmigen Schneidelektrode an einer Werkzeugmaschine
DE3327661C2 (de) Verfahren und Maschine zum Herstellen eines Siebes
DE19633256C1 (de) Vorrichtung zum Einstellen der Zugspannung eines Fadens bei dessen Ab- oder Aufwicklung von einer bzw. auf eine Spule
DE2513214A1 (de) Rohrfoermige bauelemente aus verstaerktem kunststoff und verfahren sowie vorrichtung zum herstellen derselben
DE102017125993A1 (de) 3-D-Druckvorrichtung
CH694853A5 (de) Verfahren zur Elektroerosions-Bearbeitung eines Werkstueckes und Draht-Funkenerosionsmaschine.
DE68905457T2 (de) SPANNZANGE FüR HALTER EINES SCHNEIDEWERKZEUGS.
EP0012826A1 (de) Verfahren zum Herstellen von länglichen, insbesonders rohrförmigen Wickelkörpern
DE19811397C1 (de) Vorrichtung zur Belegung eines Werkstückes mit einer mit Matrixmaterial beschichteten spröden Endlosfaser
EP3431428B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln eines spinnfadens, insbesondere eines glasfadens zu einer spule
DE102015106517B4 (de) Faserlegekopf
WO2001017705A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines sintermetall-rohlings mit innenliegenden, wendelförmigen ausnehmungen
DE10239334B4 (de) Fadenspulmaschine mit einem Spannungsdetektor
DE2421376C3 (de) Verfahren zur Herstellung von aus spiralförmig gewickelten Streifen vorgegebener Breite einer isolierenden Materialschicht mit darauf angebrachten Belägen eines leitenden Materials bestehenden Flachspulen
DE102019106873A1 (de) Extruder
EP2336407B1 (de) Aufziehvorrichtung zur Herstellung einer Ganzstahlgarnitur
DE19631534C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen, spanlosen Zerteilen eines rohrförmigen Werkstückes in einzelne, untereinander gleiche Ringe
DE2102852C3 (de) Wickelmaschine, insbesondere zur Herstellung von Reißverschlüssen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT-UND RAUMFAHRT E.V., 51

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V.

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121002