DE202016100796U1

DE202016100796U1 - Apparatus for the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts and preform

Info

Publication number: DE202016100796U1
Application number: DE202016100796.8U
Authority: DE
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2026-02-17

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen umfassend: eine Drapiervorrichtung (13), wobei die Drapiervorrichtung (13) eine Matrize (14) umfasst, in welche zumindest eine Lage (21, 22, 23, 24), vorzugsweise mehrere Lagen (21, 22, 23, 24) von Fasergeweben und/oder Fasergelegen ablegbar sind; wobei die Drapiervorrichtung (13) weiterhin mehrere zur Matrize (14) verfahrbare Drapiermittel, insbesondere Stempel (15), umfasst, wobei zwischen Matrize (14) und den zur Matrize (14) verfahrbaren Drapiermitteln zumindest eine Lage (21, 22, 23, 24), bevorzugt mehrere Lagen (21, 22, 23, 24) ablegbar sind, wobei an zumindest einer Lage (21, 22, 23, 24), bevorzugt mehreren Lagen (21, 22, 23, 24), besonders bevorzugt alle Lagen (21, 22, 23, 24) eine Zugfahne (21a, 22a, 23a, 24a) ausgebildet ist, welche an einem Umfang der betreffenden Lage (21, 22, 23, 24) derart angeordnet ist, dass die Zugfahne (21a, 22a, 23a, 24a) seitlich über den Lagenaufbau (11) hinaus vorsteht; weiterhin zumindest eine Greifeinrichtung (21b, 22b, 23b, 24b) zum Greifen der Zugfahne (21a, 22a, 23a, 24a) einer Lage (21, 22, 23, 24), wobei die Greifeinrichtung (21b, 22b, 23b, 24b) derart ausgebildet ist, dass während des Drapierens mittels der Greifeinrichtungen (21b, 22b, 23b, 24b) auf jede jeweilige Zugfahne (21a, 22a, 23a, 24a) eine Zugspannung angewandt wird.Device for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, comprising: a draping device (13), wherein the draping device (13) comprises a die (14) into which at least one layer (21, 22, 23, 24), preferably a plurality of layers (21, 22, 23, 24) of fiber fabrics and / or fiber layers can be deposited; wherein the draping device (13) further comprises a plurality of drapery means, in particular punch (15) which can be moved to the die (14), wherein at least one layer (21, 22, 23, 24) between the die (14) and the draping means movable to the die (14) ), preferably several layers (21, 22, 23, 24), preferably at least one layer (21, 22, 23, 24), preferably a plurality of layers (21, 22, 23, 24), particularly preferably all layers ( 21, 22, 23, 24) a pull tab (21a, 22a, 23a, 24a) is formed, which is arranged on a circumference of the respective layer (21, 22, 23, 24) such that the pull tab (21a, 22a, 23a, 24a) projects laterally beyond the layer structure (11); at least one gripping device (21b, 22b, 23b, 24b) for gripping the pull tab (21a, 22a, 23a, 24a) of a layer (21, 22, 23, 24), wherein the gripping device (21b, 22b, 23b, 24b) is formed such that during the draping by means of the gripping means (21b, 22b, 23b, 24b) a tensile stress is applied to each respective pull tab (21a, 22a, 23a, 24a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen nach Anspruch 1 sowie ein Vorformling nach Anspruch 7.The invention relates to a device for the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 1 and a preform according to claim 7.

Im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen, auch Faserverbundbauteile genannt, ist insbesondere als industrielle Verwendung das RTM-Verfahren, Resin-Transfer-Moulding-Verfahren, gängige Praxis. Der gesamte Herstellungsprozess bis zu einem verwendungsfähigen Kunststoffbauteilen besteht aus mehreren nachfolgend ablaufenden Einzelprozessen. In einem ersten Verfahrensschritt werden endkonturnahe Vorformlinge/Faserhalbzeuge hergestellt, die im Wesentlichen bereits die äußere Form des späteren Kunststoffbauteils aufweisen. In diesem Preform-Prozess (Herstellung eines Vorformlings) werden in der Regel mehrere Lagen Gewebe oder Fasergelege, üblicher Weise in zweidimensionaler Form, gestapelt oder ggf. gefügt (Nähen, Verschweißen, Kleben), so dass der Fasergewebestapel im Wesentlichen bereits die notwendigen äußeren Konturen und teilweise auch bereits besondere Schichten oder Schichtdicken bzw. lokale Besonderheiten aufweist ( WO 2012 156 524 A1 ). Vorzugsweise wird ein Binder in die Trennebenen der Schichten eingebracht, der nach Erreichen einer umgeformten dreidimensionalen Form und seiner Aktivierung und Aushärtung zu einer Fixierung der Schichten zueinander und der entsprechenden 3D Kontur führt ( WO 2012 156 523 A1 ). In the course of the production of fiber-reinforced plastic components, also called fiber composite components, the RTM process, resin transfer molding process, is common practice, especially as an industrial use. The entire manufacturing process up to a usable plastic components consists of several subsequent individual processes. In a first process step, near-net shape preforms / semi-finished fiber products are produced, which essentially already have the outer shape of the later plastic component. In this preform process (production of a preform) are usually several layers of fabric or fiber fabric, usually in two-dimensional form, stacked or possibly joined (sewing, welding, gluing), so that the fiber fabric stack substantially already the necessary outer contours and sometimes also already has special layers or layer thicknesses or local features ( WO 2012 156 524 A1 ). Preferably, a binder is introduced into the parting planes of the layers, which after achieving a reshaped three-dimensional shape and its activation and curing leads to a fixation of the layers to one another and the corresponding 3D contour ( WO 2012 156 523 A1 ).

Für den Preform-Prozess werden die Gewebestapel in ein Umformwerkzeug überführt und meist unter (relativ geringem) Druck durch Schließen des Umformwerkzeuges soweit der Kontur des späteren Formteiles angenähert und durch Aktivierung des Binders (Aufheizen und Abkühlen) ausgehärtet, so dass das Faserhalbzeug endkonturnah in ein Werkzeug einer Presse zur Durchführung des RTM-Verfahrens selbst eingelegt werden kann ( WO 2010 103 471 A2 ). For the preform process, the fabric stacks are transferred to a forming tool and usually under (relatively low) pressure by closing the forming tool as far as the contour of the subsequent molding approximated and hardened by activation of the binder (heating and cooling), so that the semi-finished fiber near net shape in a Tool of a press for carrying out the RTM method itself can be inserted ( WO 2010 103 471 A2 ).

Je nach Bedarf wird das Faserhalbzeug noch nachgeschnitten oder an vorgegebenen Stellen ausgestanzt, um eine noch präzisere Kontur des Faserhalbzeuges (Vorformlings) gegenüber dem späteren Kunststoffbauteil zu erreichen. Nach dem Einlegen des Faserhalbzeugs in das Werkzeug einer Presse, die vorzugsweise für das RTM-Verfahren geeignet ist, werden die Werkzeughälften geschlossen und das notwendige Harz in die Kavität des Werkzeuges injiziert, wobei das Harz die Faserstruktur des Faserhalbzeuges imprägniert, die Fasern einschließt und fest in die Harzmatrix einbindet. Nach dem Aushärten des Harzes kann das faserverstärkte Kunststoffbauteil entformt werden. Depending on requirements, the semi-finished fiber is still re-cut or punched at predetermined locations in order to achieve an even more precise contour of the semifinished fiber product (preform) over the later plastic component. After inserting the semifinished fiber product in the tool of a press, which is preferably suitable for the RTM process, the mold halves are closed and injected the necessary resin into the cavity of the tool, wherein the resin impregnates the fiber structure of the semifinished fiber, the fibers includes and fixed incorporated into the resin matrix. After curing of the resin, the fiber-reinforced plastic component can be removed from the mold.

Neben dem RTM-Verfahren selbst legt bereits die Herstellung eines Faserhalbzeuges den Grundstein für den Erfolg bei der Herstellung eines Kunststoffbauteiles. In addition to the RTM process itself, the production of semi-finished fiber already lays the foundation for success in the production of a plastic component.

Hierzu ist im Stand der Technik eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Herstellung eines 3D-Vorformlings bekannt. For this purpose, a large number of possibilities for producing a 3D preform is known in the prior art.

So sind für die 3D-Umformung von mehrlagigen zweidimensionalen Zuschnitten aus Fasergeweben beispielsweise die folgenden Verfahrensschritte bekannt: Es werden Fasergewebe oder -gelege von einer Rolle abgewickelt und je nach Bedarf aus mehreren verschiedenen Geweben oder Gelegen, Formen und Größen zu einem Faserstapel zusammengelegt. Dabei kann es notwendig sein, die Außen- und ggf. Innenkontur entsprechend einem Schnittmuster des Vorformlings respektive des Kunststoffformteils zu bearbeiten oder zuzuschneiden. Das Schnittmuster wird dabei aus einer Abwicklung des Vorformlings, oder des Endbauteils erzeugt. Vorzugsweise wird dann der erstellte, im Wesentlichen ebene Faserstapel mittels einer Drapiervorrichtung drapiert, respektive in eine dreidimensionale Vorform umgeformt ( WO 2012 062 824 A1 , WO 2012 062 825 A1 , WO 2012 062 828 A1 ), wobei die Drapiervorrichtung eine Drapierform, auch als Matrize bezeichnet, sowie zur Drapierform verfahrbare Drapiermitteln, Insbesondere Stempel, welche als Drapierstempel oder Fixierstempel ausgebildet sein können, umfasst. Für das Legen des Faserstapels kann beispielsweise eine Greifeinrichtung verwendet werden, wie beispielsweise aus WO 2012 156 524 A1 auch bekannt, mit der entsprechende textilen Zuschnitte aufgenommen und an einer Oberfläche eines Formwerkzeugs, oder an weitere textile Strukturen, die an dem Formwerkzeug angeordnet sind, abgelegt werden können. Thus, for example, the following process steps are known for the 3D forming of multilayer two-dimensional blanks from fiber fabrics: fiber webs or webs are unwound from a roll and combined as required from a plurality of different fabrics or layers, shapes and sizes to form a fiber stack. It may be necessary to edit or cut the outer and possibly inner contour according to a pattern of the preform or the plastic molding. The pattern is generated from a development of the preform, or the final component. Preferably, the created, essentially flat fiber stack is then draped by means of a draping device, respectively converted into a three-dimensional preform ( WO 2012 062 824 A1 . WO 2012 062 825 A1 . WO 2012 062 828 A1 ), wherein the draping device comprises a draping form, also referred to as a die, as well as draping means which can be moved to the drape form, in particular stamps which may be designed as draping dies or fixing dies. For the laying of the fiber stack, for example, a gripping device may be used, such as for example WO 2012 156 524 A1 Also known, taken with the appropriate textile blanks and on a surface of a mold, or to other textile structures that are arranged on the mold, can be stored.

Andere bekannte automatisierte Preformtechniken zur Herstellung von Vorformlingen (Preform) verwenden einen festen Spannrahmen, in dem der gesamte Lagenaufbau eines Fasergeleges, bestehend aus mehreren Fasermattenzuschnitten an den Außenkanten eingespannt gehalten wird. Im Spannrahmen wird das Fasergelege erhitzt, um den Binder aufzuschmelzen. Im nächsten Schritt wird der Lagenaufbau in einer Umformpresse mit Ober- und Unterwerkzeug umgeformt. Das gekühlte Werkzeug bringt den Binder zum Erstarren, wodurch der Vorformling stabilisiert wird ( DE 10 2010 040 970 A1 ). Other known automated preforming techniques for the manufacture of preforms use a fixed tenter in which the entire layer structure of a fiber fabric, consisting of several fiber mat blanks is kept clamped at the outer edges. The fiber web is heated in the tenter frame to melt the binder. In the next step, the layer structure in a forming press with upper and lower tool is transformed. The cooled tool solidifies the binder, stabilizing the preform ( DE 10 2010 040 970 A1 ).

Es ist ebenfalls bekannt, einen Spannrahmen mit einer Vielzahl von Spannelementen vorzusehen, die das Faserhalbzeug randseitig an dessen Umfang klemmen, wobei die Spannelemente einzeln vertikal verstellbar sind ( DE 10 2013 008 697 A1 ). Bekannt ist zudem auch eine Verstellung der Spannelemente in horizontaler Richtung. It is also known to provide a clamping frame with a plurality of clamping elements, which clamp the semi-finished fiber at the periphery of the circumference, wherein the clamping elements individually vertically are adjustable ( DE 10 2013 008 697 A1 ). Also known is an adjustment of the clamping elements in the horizontal direction.

Beim Drapieren von mehrlagig aufgebauten Preforms in eine komplexe 3D Geometrie können unerwünschte Falten und Wellen in der Preform entstehen. Die Wellen und Falten entstehen in der Praxis daher, dass, insbesondere bei doppelt gekrümmten Bauteilen, die gestreckten Längen der Fasern über die Fläche unterschiedlich sind und hierdurch ein differenziertes Einziehen durch paralleles Abgleiten der Faserstränge stattfindet. Da dies jedoch durch Reibung und die Vernähung behindert wird, entstehen Bereiche, in denen die Fasern unter Zugspannung stehen, und Bereiche, in denen die Fasern unter Druckspannung stehen. Daneben werden die darüber oder darunter liegende Faserschichten, mit verschoben und damit in Ihrer Faserorientierung verändert. Hierdurch werden die Bauteileigenschaften erheblich geschwächt, was dazu führt, dass die Bauteile entsprechend mit dicken Wandstärken ausgelegt werden müssen.Draping multi-layered preforms into a complex 3D geometry can create unwanted wrinkles and waves in the preform. The waves and wrinkles arise in practice, therefore, that, especially in the case of double-curved components, the extended lengths of the fibers are different over the surface and thereby a differentiated pulling takes place by parallel sliding of the fiber strands. However, since this is hampered by friction and suturing, create areas where the fibers are under tension, and areas where the fibers are under compressive stress. In addition, the fiber layers above or below are also shifted, and thus changed in their fiber orientation. As a result, the component properties are significantly weakened, which means that the components must be designed according to thick wall thicknesses.

Um dieses Problem zu adressieren, wird in DE 10 2012 024 060 A1 vorgeschlagen, einen Spannrahmen vorzusehen, in dem eine Lage eines Faserhalbzeugs umfänglich mit einer Vielzahl von Klemmelementen eingespannt wird, wobei die Klemmelemente einzeln verstellbar sind, so dass für einzelne Klemmelemente eine Spannkraft und eine Spannrichtung bedarfsgerecht gewählt werden kann. Für Faserhalbzeuge aus mehreren Lagen kann auch für jede Lage ein separater Einzelspannrahmen vorgesehen werden, wobei durch das separate Spannen von Einzellagen in Einzelspannrahmen ermöglicht wird, das gesamte, die Einzellagen umfassende Faserhalbzeug gleichzeitig und reproduzierbar umzuformen, ohne dass es einer zeitlich gestaffelten Schichtung der einzelnen Lagen bedarf.To address this problem, in DE 10 2012 024 060 A1 proposed to provide a clamping frame in which a layer of semi-finished fiber is peripherally clamped with a plurality of clamping elements, wherein the clamping elements are individually adjustable, so that for individual clamping elements a clamping force and a clamping direction can be selected as needed. For semi-finished fiber products from multiple layers, a separate Einzelspannrahmen can be provided for each layer, is made possible by the separate clamping of individual layers in Einzelspannrahmen to reshape the entire, the individual layers semi-finished fiber simultaneously and reproducibly without it a time-staggered layering of the individual layers requirement.

Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine Bildung von unerwünschten Falten und Wellen wirksam unterbunden werden kann. It has been shown that in this way the formation of unwanted wrinkles and waves can be effectively prevented.

Nachteilig ist hierbei jedoch, dass diese Spannrahmen üblicher Weise erfordern, dass die jeweiligen Lagen von im Wesentlichen gleicher Form sind, das heißt, im Wesentlichen denselben Umriss aufweisen. Dies ist notwendig, damit mehrere Lagen von Fasergelegen oder Fasergeweben zu einem Faserstapel gelegt werden können, ohne dass dabei die einzelnen Spannrahmen, bzw. die an den Spannrahmen befestigten Klemm- oder Spannwerkzeuge sich gegenseitig behindern, oder an einer Stelle zu liegen kommen, an der sie das Ablegen einer nächsten Lage an dieser Stelle auf dem Faserstapel unmöglich machen oder sonst negativ behindern. Aus diesem Grund eignen sich derartige Spannrahmen nur zur Ablage und für das Drapieren von im Wesentlichen vollflächigen Lagen von im Wesentlichen gleicher Kontur. Darüber hinaus erfordern diese Spannrahmen, auf Grund des Umstands, dass die einzelnen Lagen üblicher Weise entlang ihres gesamten Umfangs in den jeweiligen Spannrahmen gehalten und gespannt werden, dass die einzelnen Lagen entlang ihres gesamten Umfangs entsprechend größer bemessen sein müssen, so dass sich über die eigentliche, gewünschte Kontur hinaus ein entsprechender Rand von beispielsweise mehreren Zentimetern weite erstreckt, an dem die jeweiligen Lagen in den Klemm- oder Spannwerkzeugen der Spannrahmen gehalten werden können. Dies bedingt einen erhöhten Materialverbrauch, mit entsprechenden Mehrkosten. The disadvantage here, however, that these clamping frames usually require that the respective layers are of substantially the same shape, that is, have substantially the same outline. This is necessary so that multiple layers of fiber webs or fiber fabrics can be laid into a fiber stack, without causing the individual clamping frames, or attached to the clamping frame clamping or clamping tools obstruct each other, or come to rest in one place on the they make the deposition of a next layer at this point on the fiber stack impossible or otherwise hinder negative. For this reason, such clamping frames are only suitable for depositing and draping substantially full-surface layers of substantially the same contour. In addition, due to the fact that the individual layers are usually held and tensioned along their entire circumference in the respective clamping frames, these clamping frames require that the individual layers have to be dimensioned correspondingly larger along their entire circumference, so that they extend beyond the actual , desired contour beyond a corresponding edge of, for example, several centimeters wide, on which the respective layers can be kept in the clamping or clamping tools of the clamping frame. This requires an increased material consumption, with corresponding additional costs.

Darüber hinaus kann bei diesen Spannrahmen ein automatisches Greifen und Spannen einzelner Lagen üblicher Weise nur derart erfolgen, dass eine einzelne, jeweilige Lage beispielsweise auf einem separaten Tisch, wie einem Zuschneid- oder Bereitstellungstisch einzeln bereitgestellt wird, so dass der Spannrahmen die Lage an ihrem Umfang greifen kann. Wollte man hingegen zuerst einen Faserstapel ausbilden, und erst nach dem Ausbilden des Faserstapels die Spannrahmen anbringen wollen, um die einzelnen Lagen des Faserstapels in den Spannrahmen zu klemmen, so würde dies erfordern, dass die in dem bereits ausgebildeten Faserstapel übereinander liegenden und sich überlappenden Lagen zuerst voneinander trennt, um die einzelnen Lagen voneinander zu trennen und gezielt in die jeweiligen Spannrahmen einzuführen. Dies könnte nur auf manuelle Weise bewerkstelligt werden, was ein derartiges Vorgehen für eine automatisierte Fertigung unpraktisch macht. Ähnlich erweisen sich Spannrahmen, insbesondere Spannrahmen für jede einzelne Lage, oftmals auch dann unpraktisch, wenn zuerst ein Faserstapel ausgebildet werden soll, der erst nach der Ausbildung in eine Drapiervorrichtung überführt werden soll. In diesem Fall müssen mit dem Faserstapel auch alle Spannrahmen mitbewegt werden, was die Handhabung oftmals schwierig macht. Die Verwendung von Spannrahmen oder ähnlichen Vorrichtungen wie Klemmleiste, in welchen das Fasergewebe bzw. Fasergelege geklemmt wird, zum Handling von Einzellagen haben ferner den Nachteil, dass sich das Fasergewebe bzw. Fasergelege durch sein Eigengewicht durchhängt und sich dabei schon während des Handlings schert und deformiert wird.Moreover, in these tenter frames, automatic gripping and tensioning of individual layers usually only takes place in such a way that a single, respective layer is provided individually, for example on a separate table, such as a trimming or supply table, so that the tenter frames the position on its circumference can grab. If, on the other hand, one wanted to first form a fiber stack, and only after the formation of the fiber stack to attach the clamping frames in order to clamp the individual layers of the fiber stack in the clamping frame, this would require that in the already formed fiber stack superimposed and overlapping layers first separates from each other to separate the individual layers of each other and introduce targeted into the respective tenter. This could only be accomplished in a manual manner, which makes such a procedure impractical for automated manufacturing. Similarly, clamping frames, in particular clamping frames for each individual layer, often prove impractical when first a fiber stack is to be formed, which is to be transferred after training in a draping device. In this case, all clamping frames must be moved along with the fiber stack, which often makes handling difficult. The use of clamping frames or similar devices such as terminal block, in which the fiber fabric or fiber is clamped jelly, for handling individual layers also have the disadvantage that the fiber fabric or fiber fabric sags by its own weight and it already shears and deforms during handling becomes.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen sowie ein Vorformling anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwindet. It is therefore an object of the present invention to provide a device for the production of To provide three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced moldings and a preform, which overcomes the above disadvantages.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen sowie ein Vorformling anzugeben, welche sich für eine Automatisierung eignet. It is a further object of the present invention to provide an apparatus for the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts as well as a preform which is suitable for automation.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen sowie ein Vorformling anzugeben, welche sich flexibel auf unterschiedliche Herstellungsweisen anwenden lässt und flexibel anwendbar ist. It is a further object of the present invention to provide an apparatus for the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts as well as a preform, which can be flexibly applied to different production methods and is flexibly applicable.

Es ist nochmals eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen sowie ein Vorformling anzugeben, wodurch eine möglichst kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. It is yet another object of the present invention to provide an apparatus for the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts as well as a preform, whereby the most cost-effective production possible.

Als eine Lösung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen angeben, wobei die Vorrichtung eine Drapiervorrichtung umfasst, wobei die Drapiervorrichtung eine Matrize umfasst, in welche zumindest eine Lage vorzugsweise mehrere Lagen von Fasergeweben und/oder Fasergelegen ablegbar sind, wobei die Drapiervorrichtung weiterhin mehrere zur Matrize verfahrbare Drapiermittel, insbesondere Stempel, umfasst, wobei zwischen Matrize und den zur Matrize verfahrbaren Drapiermitteln zumindest eine Lage, bevorzugt mehrere Lagen ablegbar sind, wobei an zumindest einer Lage, bevorzugt mehreren Lagen, besonders bevorzugt alle Lagen eine Zugfahne ausgebildet ist, welche an einem Umfang der betreffenden Lage derart angeordnet ist, dass die Zugfahne seitlich über den Lagenaufbau hinaus vorsteht; weiterhin zumindest eine Greifeinrichtung zum Greifen der Zugfahne einer Lage, wobei die Greifeinrichtung derart ausgebildet ist, dass während des Drapierens mittels der Greifeinrichtungen auf jede jeweilige Zugfahne eine Zugspannung angewandt wird.As a solution, an apparatus for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, wherein the device comprises a drapery device, wherein the drapery device comprises a die, in which at least one layer, preferably several layers of fiber fabrics and / or fiber layers can be stored wherein the draping device further comprises a plurality of movable to the die Drapiermittel, in particular stamp, wherein between the die and the drawer movable draping means at least one layer, preferably several layers can be stored, wherein at least one layer, preferably several layers, more preferably all layers one Traction lug is formed, which is arranged on a circumference of the respective layer such that the pull tab protrudes laterally beyond the layer structure addition; Furthermore, at least one gripping device for gripping the train lug of a layer, wherein the gripping device is designed such that during the draping by means of the gripping devices to each respective pull tab a tensile stress is applied.

Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich gemacht, dass ein mehrschichtiger Lagenaufbau, zum Beispiel ein Faserstapel, auf beliebige bekannte Weisen ausgebildet wird, wobei die Zugfahnen es erlauben, dass die einzelnen Lagen des Lagenaufbaus auch noch nach Ablegen und Platzieren der Lagen im Lagenaufbau sicher und automatisch gegriffen werden können. Es ist daher nicht notwendig, einen Spannrahmen vorzusehen, und es ist nicht notwendig, die einzelnen Lagen bereits bei der Aufnahme nach dem Zuschneiden zu Greifen und zu Halten. Gleichzeitig erlauben die Greifeinrichtungen, die an den Zugfahnen angreifen, dass die einzelnen Lagen individuell in Zugrichtung, Angriffspunkt, Spannungsniveau und zeitlicher Abfolge manipuliert werden können, so dass zu geeigneten Zeitabschnitten während des Drapiervorgangs die einzelnen Lagen in eine jeweils vorgegebene, definierte Richtung gezogen werden und/oder definierte Zugkräfte eingebracht werden können. Zudem kann durch die Verwendung von Zugfahnen, welche dann gezielt während des Drapierens eine Scherung im Material erzeugen, der Transport der Lage aus Fasergewebe oder Fasergelege spannungsarm und insbesondere ohne Durchhängung der Lage erfolgen. The present invention makes it possible for a multi-layered layer structure, for example a fiber stack, to be formed in any known manner, wherein the tension lugs allow the individual layers of the layer structure to remain secure even after the layers have been deposited and placed in the layer structure can be gripped automatically. It is therefore not necessary to provide a tenter, and it is not necessary to grasp and hold the individual layers already in the recording after cutting. At the same time allow the gripping means that engage the pull tabs that the individual layers can be manipulated individually in the direction of pull, point of attack, voltage level and timing, so that at appropriate periods during Drapiervorgangs the individual layers are drawn in a given, defined direction and / or defined tensile forces can be introduced. In addition, by the use of tension lugs, which then generate targeted during draping a shear in the material, the transport of the layer of fiber fabric or fiber fabric low stress and in particular without sagging the situation.

Alternativ oder in Kombination umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Vakuumgreifwerkzeug und/oder ein Spannrahmen und/oder ein Beschicktablett und/ oder ein Beschickband und/oder ein Nadelgreifer zum Platzieren der Lagen in der Drapiervorrichtung. Es können jedoch auch weitere aus dem Stand der Technik bekannte Werkzeuge zum Greifen von Lagen aus Fasergeweben und/oder Fasergelegen verwendet werden wie beispielsweise Nadelgreifer. Zudem können auch mehrere Greifwerkzeuge wie oben aufgeführt zum Platzieren der Lagen in der Drapiervorrichtung angeordnet sein.Alternatively or in combination, the apparatus further comprises a vacuum gripping tool and / or a clamping frame and / or a loading tray and / or a loading belt and / or a needle gripper for placing the layers in the draping device. However, other known from the prior art tools for gripping layers of fiber fabrics and / or fiber fabrics may be used such as needle gripper. In addition, several gripping tools as listed above can be arranged for placing the layers in the draping device.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Greifeinrichtungen an der Drapiervorrichtung, insbesondere an der Matrize, angeordnet. Es wäre hier auch denkbar, dass die Greifeinrichtungen an einer Grundplatte der Drapiervorrichtung angeordnet sind um eine erhöhte Flexibilität in der Einstellung der Greifeinrichtungen zu ermöglichen.In an alternative embodiment, the gripping devices are arranged on the draping device, in particular on the die. It would also be conceivable here for the gripping devices to be arranged on a base plate of the draping device in order to allow increased flexibility in the setting of the gripping devices.

Vorzugsweise sind die Greifeinrichtungen an den Drapiermitteln, insbesondere den Stempeln angeordnet. Die Greifeinrichtungen können dabei auf besonders zuverlässige Weise relativ zum Drapiermittel positioniert und relativ zu diesem bewegt werden, was zu einem sehr zuverlässigen Drapiervorgang mit entsprechender Einbringung von Zugspannungen und/oder Zugbewegungen führt, und damit zu einer Qualitätssteigerung bei der Herstellung des Vorformlings führen kann. Die Stempel können dabei insbesondere als Stempel zum Drapieren und/ oder Stempel zum Fixieren ausgebildet sein.Preferably, the gripping means are arranged on the draping means, in particular the punches. The gripping devices can be positioned in a particularly reliable manner relative to the draping and moved relative to this, which leads to a very reliable Drapiervorgang with appropriate introduction of tensile stresses and / or tensile movements, and thus can lead to an increase in quality in the production of the preform. The stamps can be designed in particular as a stamp for draping and / or stamp for fixing.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Greifeinrichtungen Klemmbacken zum Klemmen der Zugfahnen auf.In a preferred embodiment, the gripping means comprise jaws for clamping the pull tabs.

Weiterhin bevorzugt sind die Klemmbacken mit einer Zick-Zack-Struktur oder nutenförmigen Struktur quer zur Zugrichtung und/oder einer rutschfesten Oberfläche, insbesondere aus einem Elastomer, ausgestattet. Insbesondere soll ein sicheres Halten der Zugfahne in der Klemmbacke gewährleistet sein. Dies erlaubt ein sicheres Greifen und Halten der Zugfahnen in der Greifeinrichtung.Further preferably, the jaws are provided with a zig-zag structure or groove-shaped structure transversely to the direction of pull and / or a non-slip surface, in particular made of an elastomer. In particular, a secure holding the train lug should be ensured in the jaw. This allows a secure gripping and holding the pull tabs in the gripping device.

Als eine weitere Lösung wird ein Vorformling angegeben, welcher mit einer Vorrichtung wie vorstehend genannt hergestellt wurde.As a further solution, a preform is provided, which was prepared with a device as mentioned above.

Mit den vorgenannten Vorrichtungen können insbesondere folgende Verfahren ausgeführt werden. Das Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen umfasst insbesondere: Platzieren von mehreren Lagen von Fasergeweben und/oder Fasergelegen zum Ausbilden eines mehrschichtigen Lagenaufbaus, und Drapieren des Lagenaufbaus, wobei zumindest eine Lage, bevorzugt mehrere Lagen, besonders bevorzugt alle Lagen des Lagenaufbaus jeweils zumindest eine Zugfahne aufweisen, welche an einem Umfang der betreffenden Lage so ausgebildet ist, dass die Zugfahne seitlich über den Lagenaufbau hinaus vorsteht, nachdem die zumindest eine Lage aus Fasergewebe und/oder Fasergelege, die eine Zugfahne aufweist, zum Ausbilden des Lagenaufbaus platziert wurde, Greifen der Zugfahne mit einer Greifeinrichtung, wobei während des Drapierens mittels der Greifeinrichtungen auf jede jeweilige Zugfahne eine Zugspannung angewandt wird. In particular, the following methods can be carried out with the aforementioned devices. The method for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts comprises in particular: placing a plurality of layers of fiber fabrics and / or fiber layers to form a multi-layered layer structure, and draping the layer structure, wherein at least one layer, preferably several layers, particularly preferably all Layers of the ply structure each have at least one pull tab which is formed on a circumference of the respective layer so that the pull tab projects laterally beyond the ply structure, after the at least one layer of fiber fabric and / or fiber fabric having a pull tab, for forming the Layer structure has been placed, gripping the pull tab with a gripping device, wherein during draping by means of the gripping means on each respective pull tab a tensile stress is applied.

Das Verfahren kann vorgesehen sein, dass der mehrschichtige Lagenaufbau zumindest eine mit einer Zugfahne ausgebildete Lage mit einer ersten Faserorientierung aufweist, welche zwischen Lagen aus zumindest einer anderen Faserorientierung platziert ist, und dass während des Drapierens die Lage der ersten Faserorientierung mittels der, die Zugfahne der Lage der ersten Faserorientierung greifenden Greifeinrichtung in Richtung der Faserorientierung oder in eine von der Faserorientierung abweichend Richtung gezogen wird. Vorzugsweise kann der mehrschichtige Lagenaufbau zumindest eine mit einer Zugfahne ausgebildete Lage aus einem 45°/–45° Biaxialgelege aufweisen, welche zwischen Lagen aus 0°/90° Gelegen platziert ist, wobei die Lage aus dem 45°/–45° Biaxialgelege während des Drapierens mittels der, die Zugfahne der Lage aus dem 45°/–45° Biaxialgelege greifenden Greifeinrichtung in 0° Richtung gezogen wird. Auf diese Weise kann die Scherung des 45°/–45° Biaxialgeleges beim Drapieren unterstützt und einer Faltenbildung vorgebeugt werden. Vorzugsweise sind die Zugfahnen so angeordnet, dass sie sich paarweise nicht oder nur teilweise überlappen, wobei eine Überlappung weniger als 40%, bevorzugt weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 20% beträgt. Indem auf diese Weise sichergestellt wird, dass jede einzelne Zugfahne einen Bereich aufweist, der sich mit keiner anderen Zugfahne überlappt, kann sichergestellt werden, dass in diesem nicht überlappten Bereich mit der für diese Zugfahne vorgesehenen Greifeinrichtung die Zugfahne sicher gegriffen werden kann, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass gleichzeitig eine andere Zugfahne gegriffen würde.The method may be provided that the multilayered ply structure has at least one ply-formed ply having a first fiber orientation placed between plys of at least one other fiber orientation, and during draping, the ply of the first fiber orientation by means of the pigtail of FIG Position of the first fiber orientation gripping gripping device is pulled in the direction of the fiber orientation or in a direction deviating from the fiber orientation. Preferably, the multilayered ply structure may comprise at least one ply-formed ply of a 45 ° / -45 ° biaxial ply placed between 0 ° / 90 ° ply layers, the ply being made from the 45 ° / -45 ° biaxial fabric during the Drape by means of the pull tab of the position from the 45 ° / -45 ° Biaxialgelege cross gripping device is pulled in the 0 ° direction. In this way, the shear of the 45 ° / -45 ° Biaxialgeleges can be assisted during draping and prevent wrinkles. Preferably, the pull tabs are arranged so that they do not overlap in pairs or only partially, wherein an overlap is less than 40%, preferably less than 30%, more preferably less than 20%. By thus ensuring that each individual pull tab has an area which does not overlap with any other pull tab, it can be ensured that in this non-overlapped area with the gripping device provided for this pull tab, the pull tab can be gripped safely without causing it There is a risk that another train flag would be seized at the same time.

Es kann vorgesehen sein, dass sich die Zugfahnen umfänglich über eine Länge des Umfangs der jeweiligen Lage von 2 cm bis 20 cm, bevorzugt von 5 cm bis 15 cm, besonders bevorzugt von 5 cm bis 10 cm erstrecken, und/oder dass die Zugfahnen eine Weite, mit der sie von dem Lagenaufbau, bzw. von einem Umfang anderer Lagen des Lagenaufbaus, seitlich hervorstehen, von 5 cm bis 25 cm, bevorzugt von 8 cm bis 20 cm, besonders bevorzugt von 10 cm bis 15 cm aufweisen. Die Zugfahnen sind hierbei hinreichend groß ausgebildet, um von einer Greifeinrichtung sicher gegriffen werden zu können. Gleichzeitig sind die Zugfahnen nicht oder nur wenig größer als notwendig ausgebildet, so dass ein entsprechend sparsamer Materialeinsatz erzielt wird. Insbesondere ergibt sich eine erhebliche Materialeinsparung im Vergleich zu dem Fall, dass eine Lage mit einem den ganzen Umfang der Lage umfassenden Rand versehen wird, wie es üblicher Weise zum Greifen mit einem Spannrahmen vorgesehen wird.It can be provided that the tension lugs extend circumferentially over a length of the circumference of the respective layer from 2 cm to 20 cm, preferably from 5 cm to 15 cm, particularly preferably from 5 cm to 10 cm, and / or that the pull tabs a Width, with which they laterally project from the layer structure, or from a scope of other layers of the layer structure, from 5 cm to 25 cm, preferably from 8 cm to 20 cm, particularly preferably from 10 cm to 15 cm. The pull tabs are designed to be sufficiently large in order to be able to be gripped safely by a gripping device. At the same time the pull tabs are not or only slightly larger than necessary formed, so that a correspondingly economical use of material is achieved. In particular, there is a significant saving in material compared to the case where a ply is provided with a peripheral edge surrounding the entire circumference of the ply, as is conventionally provided for gripping with a tenter.

Das Verfahren kann weiter umfassen, für zumindest eine Zugfahne, nach dem Greifen der Zugfahne, Loslassen der Zugfahne und erneutes Greifen der Zugfahne mit dem Greifwerkzeug. Da mittels der vorliegenden Erfindung ein sicheres Greifen der einzelnen Lagen des mehrschichtigen Lagenaufbaus möglich ist, ist es nun auch möglich, den Drapiervorgang mehrstufig auszuführen, wobei in einzelnen Stufen nur einzelne Lagen und/oder nur einzelne Verformungen ausgeführt werden, und wobei zwischen verschiedenen Drapiervorgängen auch andere Bearbeitungen oder Manipulationen ausgeführt werden, bei denen die Greifeinrichtungen hinderlich oder störend sein könnten. Weiter kann das Verfahren aufweisen, dass nach dem Greifen der Zugfahnen mittels der Greifeinrichtungen zumindest eine erste Zugkraft auf zumindest eine Lage ausgeübt wird. Die Zugkraft besitzt dabei eine bestimmte Stärke, welche auf den Prozess des Drapierens abgestimmt und veränderbar ist, und eine Richtung, welche der Faserorientierung entsprechen oder von dieser abweichen kann. The method may further include, for at least one pull tab, after gripping the pull tab, releasing the pull tab, and re-gripping the pull tab with the gripper tool. Since a secure gripping of the individual layers of the multilayer layer structure is possible by means of the present invention, it is now also possible to carry out the draping process in several stages, wherein in individual stages only individual layers and / or only individual deformations are performed, and wherein between different Drapiervorgängen also other manipulations or manipulations are carried out, in which the gripping devices could be hindering or disturbing. Furthermore, the method may include that after gripping the pull tabs by means of the gripping devices, at least one first pulling force is exerted on at least one layer. The tensile force in this case has a certain thickness, which is tuned to the process of draping and changeable, and a direction which may correspond to the fiber orientation or deviate from it.

Hierdurch kann gezielt auf das Drapieren Einfluss genommen werden und das Drapieren sowie der herzustellende Vorformling optimiert werden. Vorzugsweise kann zumindest eine zweite Zugkraft auf zumindest eine Lage ausgeübt wird. Diese kann vorzugsweise an der gleichen Zugfahne oder einer weiteren Zugfahne der Lage ausgeübt werden. Alternativ kann die zweite Zugkraft sich auch nur in ihrer Stärke und/oder Ihrer Richtung von der ersten Zugkraft unterscheiden. Eine weitere Möglichkeit sieht vor, dass das Ausüben von Zugkräften auf die zumindest eine Lage von Entlastungsphasen, in welchen keine Zugkraft auf die Lage wirkt, unterbrochen ist. Somit kann entsprechend des Verhaltens der Lage bzw. der Lagen während des Drapierens die Zugkraft entsprechend angepasst oder auch ausgesetzt werden.In this way, it is possible to influence the draping in a targeted manner and to optimize the draping and the preform to be produced. Preferably, at least a second tensile force is exerted on at least one layer. This can preferably be exercised on the same pull tab or another train flag of the situation. Alternatively, the second tensile force can also differ only in their strength and / or direction from the first tensile force. Another possibility provides that the exertion of tensile forces on the at least one layer of relief phases, in which no tensile force acts on the situation, is interrupted. Thus, according to the behavior of the layer or layers during draping, the tensile force can be adjusted or suspended accordingly.

Für das Ausbilden des mehrschichtigen Lagenaufbaus kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Lagen mittels eines Vakuumgreifwerkzeugs und/oder mit einem Spannrahmen und/oder einem Beschicktablett und/ oder einem Beschickband und/oder einem Nadelgreifer platziert werden. So erlaubt die vorliegende Erfindung die Anwendung vielfältiger bekannter Technologien zum Platzieren von Fasergelegen oder Fasergeweben, mit den entsprechend jeweils bekannten Vorteilen und Anwendungsgebieten, und ermöglicht so ein breites Anwendungsgebiet. [Anspruch 11] Insbesondere können die Greifeinrichtungen für die Zugfahne an einem Spannrahmen angeordnet sein. Der Spannrahmen kann somit für eine gewisse Grundspannung der Lage sorgen und über die einzelnen Zugfahnen kann gezielt eine Zugspannung während des Drapierens eingebracht werden. For the formation of the multilayer layer structure it can be provided that the individual layers are placed by means of a vacuum gripping tool and / or with a clamping frame and / or a loading tray and / or a loading belt and / or a needle gripper. Thus, the present invention allows the use of a variety of known technologies for placing fiber webs or fiber webs, with correspondingly known advantages and fields of application, and thus enables a wide field of application. [Claim 11] In particular, the gripping devices for the pull tab can be arranged on a clamping frame. The clamping frame can thus provide a certain basic tension of the situation and on the individual train flags can be selectively introduced a tensile stress during draping.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Lagen unterschiedliche Umrisse und Formen aufweisen. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass jede Lage mit einem solchen Form und einem solchen Umriss bereitgestellt und platziert wird, dass nach dem Drapieren des mehrschichtigen Lagenaufbaus, unter Berücksichtigung der jeweiligen, für die einzelnen Lagen im Allgemeinen unterschiedlichen Streckungsverhaltens, der drapierte Lagenaufbau im Wesentlichen eine für den herzustellenden Vorformling gewünschte Endform aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, einen Vorformling mit möglichst wenig Materialaufwand, und entsprechend möglichst geringen Materialkosten herzustellen. Weiter kann dies so ausgebildet sein, dass das Ausbilden des mehrschichtigen Lagenaufbaus in einer Stapeleinrichtung erfolgt, nach Ausbilden des mehrschichtigen Lagenaufbaus der mehrschichtigen Lagenaufbau in eine Drapiervorrichtung befördert wird, welche eine Matrize aufweist, und dass das Drapieren in der Drapiervorrichtung erfolgt, wobei mit einem oder mehreren Drapiermitteln, insbesondere Stempeln der mehrschichtige Lagenaufbau in die Form der Matrize eingedrückt wird. Alternativ kann das Verfahren bevorzugt so ausgebildet sein, dass der mehrschichtige Lagenaufbau auf einem Formkörper ausgebildet wird, der eine Form für den auszubildenden Vorformling definiert, und dass das Drapieren ausgeführt wird, indem der mehrschichtige Lagenaufbau auf den Formkörper aufgeformt wird.It may further be provided that the layers have different contours and shapes. It is particularly preferably provided that each layer is provided and placed with such a shape and an outline that, after draping the multilayered layer structure, taking into account the respective, for the individual layers generally different stretching behavior, the draped layer structure essentially a having desired final shape for the preform to be produced. In this way it is possible to produce a preform with the least possible amount of material, and correspondingly the lowest possible material costs. Further, this may be arranged to form the multi-layered ply structure in a stacking device, after forming the multilayer ply structure, convey the multilayer ply assembly into a draping device having a die and drape in the draping device using one or more of the drapes several draping agents, in particular stamping the multilayer sheet structure is pressed into the mold of the die. Alternatively, the method may preferably be such that the multilayered layer structure is formed on a molded article defining a shape for the preform to be formed, and the draping is carried out by molding the multilayered layer structure onto the molded article.

Dabei kann weiter bevorzugt vorgesehen werden, dass nach Platzieren einer Lage auf den Formkörper oder auf einer bereits platzierten Lage die betreffende Lage drapiert wird. Auf diese Weisen erlaubt die vorliegende Erfindung die Anwendung vielfältiger bekannter Technologien zum Platzieren und Drapieren von Lagen aus Fasergelegen oder Fasergeweben, mit den entsprechend jeweils bekannten Vorteilen und Anwendungsgebieten, und ermöglicht so ein breites Anwendungsgebiet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Greifeinrichtungen an der Drapiervorrichtung, vorzugsweise an der Matrize oder einem Drapiermittel, insbesondere Stempel, festgelegt sind. Die Greifeinrichtungen können dabei auf besonders zuverlässige Weise relativ zum Drapiermittel positioniert und relativ zu diesem bewegt werden, was zu einem sehr zuverlässigen Drapiervorgang mit entsprechender Einbringung von Zugspannungen und/oder Zugbewegungen führt, und damit zu einer Qualitätssteigerung bei der Herstellung des Vorformlings führen kann. Die Stempel können dabei insbesondere als Stempel zum Drapieren und/ oder Stempel zum Fixieren ausgebildet sein.In this case, it can further be provided that, after placing a layer on the molded body or on an already placed layer, the relevant layer is draped. In this manner, the present invention permits the use of a variety of known technologies for placing and draping layers of fibrous webs or fabrics, with correspondingly known advantages and fields of application, thus permitting a wide range of applications. It is preferably provided that the gripping devices are fixed to the draping device, preferably to the die or a draping means, in particular stamp. The gripping devices can be positioned in a particularly reliable manner relative to the draping and moved relative to this, which leads to a very reliable Drapiervorgang with appropriate introduction of tensile stresses and / or tensile movements, and thus can lead to an increase in quality in the production of the preform. The stamps can be designed in particular as a stamp for draping and / or stamp for fixing.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit den Zeichnungen hervor. Die Erfindung wird im Folgenden im Detail beschrieben werden, mit Bezug auf die Figuren:Further advantageous measures and embodiments of the subject matter of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description with the drawings. The invention will be described in detail below with reference to the figures:

1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Industrieanlage zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen mit einer vorherigen Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen; 1 shows a schematic representation of an industrial plant for the production of fiber-reinforced molded parts with a previous production of three-dimensional preforms;

2 zeigt in einer Draufsicht einen beispielhaften Stapel aus Lagen von Fasergeweben und/oder Fasergelegen gemäß einer Ausführungsform; 2 Figure 11 is a top view of an exemplary stack of layers of fibrous webs and / or fiber webs according to one embodiment;

3 zeigt ein Aufbringen von Zugkräften mittels Klemmvorrichtungen auf den Stapel der 2 während eines Drapiervorgangs; 3 shows an application of tensile forces by means of clamping devices on the stack of 2 during a draping process;

4A bis 4F dienen zur Erläuterung der unterschiedlichen Einzugs- bzw. Schercharakteristik von 0°/90° Lagen und 45°/–45° Lagen beim Drapieren; und 4A to 4F serve to explain the different pull-in or shear characteristics of 0 ° / 90 ° layers and 45 ° / -45 ° layers during draping; and

5 zeigt in einer Draufsicht einen beispielhaften Stapel aus Lagen von Fasergeweben und/oder Fasergelegen gemäß einer weiteren Ausführungsform; 5 shows in plan view an exemplary stack of layers of fibrous webs and / or fiber webs according to another embodiment;

Mit Bezug auf die 1 wird zunächst auf schematische Weise die Herstellung von faserverstärkten Formteilen mit einer vorherigen Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen beschrieben. In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert eine Industrieanlage 1 zu erkennen, welche letztlich zur Herstellung eines faserverstärkten Formteils 2 mittels eines RTM-Verfahrens in einem Werkzeug 3 in einer Presse 4 dient. Das faserverstärkte Formteil 2 wird dabei aus einem dreidimensional endkonturnah vorgeformten Vorformling 5 hergestellt, welcher zuvor in einigen schematisch dargestellten Schritten erzeugt worden ist. Als Ausgangsbasis für den Vorformling 5 dient ein Fasermaterial, beispielsweise in Form einer Gewebelage, eines Fasergeleges oder dergleichen. Diese kann beispielsweise als Rollenware über eine angedeutete Rolle 6 zur Verfügung gestellt werden.With reference to the 1 First, the production of fiber-reinforced molded parts with a previous production of three-dimensional preforms will be described in a schematic way. In the presentation of the 1 is very heavily schematized an industrial plant 1 to recognize which ultimately for the production of a fiber-reinforced molding 2 by means of an RTM method in a tool 3 in a press 4 serves. The fiber reinforced molding 2 is made of a three-dimensional near net shape preformed preform 5 made previously generated in some schematically illustrated steps. As a starting point for the preform 5 serves a fiber material, for example in the form of a fabric layer, a fiber fabric or the like. This can for example, as a roll over an indicated role 6 to provide.

In einer Schneidvorrichtung 7 wird dann mittels einer Schneideinrichtung 8 aus der Rollenware eine einzelne Lage an Fasergewebe oder Fasergelege beziehungsweise Matte, welche hier so explizit nicht dargestellt ist, zugeschnitten. Anschließend wird diese Lage über eine geeignete Transportvorrichtung, welche in der Darstellung der 1 lediglich durch gebogene Pfeile prinzipmäßig angedeutet ist, einer angedeuteten Einrichtung 9 zugeführt, in welcher ein Binder auf die Lage aufgetragen wird. Dies kann beispielsweise durch Besprühen, Aufwalzen, Tauchen oder dergleichen erfolgen. Alternativ zu diesem Vorgehen mit der Einrichtung 9 zum Auftragen von Binder wäre es auch möglich, das Fasermaterial mit einem entsprechenden Bindemittel vorzuimprägnieren, sodass dieses Material bereits beim Schneiden in der Schneidvorrichtung 7 mit Binder behaftet ist und der Schritt des Imprägnierens in der Einrichtung 9 entfallen kann. Dies ist dem Fachmann jedoch aus dem allgemeinen Stand der Technik geläufig, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden muss.In a cutting device 7 is then by means of a cutter 8th from the roll a single layer of fiber fabric or fiber fabric or mat, which is not explicitly shown here, tailored. Subsequently, this position via a suitable transport device, which in the representation of 1 is indicated in principle only by curved arrows, an indicated device 9 fed, in which a binder is applied to the situation. This can be done for example by spraying, rolling, dipping or the like. Alternatively to this procedure with the device 9 for the application of binder, it would also be possible to preimpregnate the fiber material with a suitable binder, so that this material already during cutting in the cutting device 7 with binder and the step of impregnating in the device 9 can be omitted. However, this is familiar to the person skilled in the art from the general state of the art, so that it need not be discussed further here.

Nach dem Auftrag des Binders, oder falls dieser Schritt entfällt und der Binder bereits in dem Fasermaterial vorhanden ist, gelangt die Lage an Fasergewebe oder Fasergelege anschließend zu einer Stapeleinrichtung 10, in welcher die einzelnen Lagen zu einem hier angedeuteten mehrschichtigen Lagenaufbau 11 aus Fasergeweben und/oder Fasergelegen aufgestapelt werden. Dabei kann auch ein Verklammern, Vernähen oder sonstiges Verbinden der einzelnen Lagen an Stellen, an denen dies aus konstruktiven Gründen sinnvoll und notwendig ist, vorgesehen sein. Die Lagen aus Fasergewebe und/oder Fasergelege haben nach dem Schneidvorgang in der Schneidvorrichtung 7 typischerweise eine endkonturnahe Form. Dennoch kann auch nach dem Stapeln der Lagen zu dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 in der Stapeleinrichtung 10 ein weiteres Beschneiden, Ausstanzen von Öffnungen oder Ähnliches erfolgen, sofern gewünscht oder erforderlich.After application of the binder, or if this step is omitted and the binder is already present in the fiber material, the layer of fiber fabric or fiber fabric then passes to a stacking device 10 , in which the individual layers to a here indicated multilayer layer structure 11 made of fiber fabrics and / or fiber pads are stacked. It can also be a stapling, sewing or otherwise connecting the individual layers at locations where this is useful and necessary for design reasons, can be provided. The layers of fiber fabric and / or Fasergelege have after the cutting process in the cutting device 7 typically a near-net shape. Nevertheless, even after stacking the layers to the multilayer layer structure 11 in the stacker 10 further trimming, punching or the like, if desired or required.

Nachdem der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 so vorbereitet ist, gelangt dieser in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in eine Heizeinrichtung 12, in der er, wie hier angedeutet, über ein Transportmittel durch einen Ofen, eine Strecke mit infraroter Bestrahlung oder dergleichen geführt wird. Der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 wird vorgewärmt und der typischerweise thermisch aktivierbare Binder wird aktiviert beziehungsweise soweit verflüssigt, dass der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 zwar noch eine hohe Flexibilität aufweist, aber die in dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 verarbeiteten Fasergewebe und/oder Fasergelege jedoch beim Abkühlen aneinander haften. In anderen, in der 1 nicht dargestellten Ausführungsformen kann auf den die Heizeinrichtung und den Schritt des Aufwärmens verzichtet werden, und der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 kann direkt weiter zum nächsten Prozessschritt befördert werden und später einer Heizeinrichtung zugeführt werden. After the multilayer layer construction 11 is prepared, this arrives in the embodiment shown here in a heating device 12 in which, as indicated here, it is guided via a means of transport through an oven, a line with infrared radiation or the like. The multilayer layer structure 11 is preheated and the typically thermally activated binder is activated or liquefied so far that the multilayer layer structure 11 Although still has a high flexibility, but in the multi-layered layer structure 11 However, processed fiber fabric and / or Fasergelege adhere to each other during cooling. In others, in the 1 not shown embodiments can be dispensed with the heating and the step of warming, and the multilayer layer structure 11 can be transported directly to the next process step and later fed to a heater.

In einem nächsten Schritt wird der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 in eine Drapiervorrichtung 13 befördert. Die Drapiervorrichtung 13 weist dabei eine Matrize 14 auf, welche die spätere Form des dreidimensional vorgeformten Vorformlings 5 abbildet. Über Stempel 15 zur Drapierung und/oder Fixierung wird der mehrschichtigen Lagenaufbau 11 aus Fasergeweben und/oder Fasergelegen nun in die Form dieser Matrize 14 eingedrückt und kühlt typischerweise durch das metallische Material der Matrize 14, welches sehr gut wärmeleitend ist und Wärme aus dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 der Gewebelagen oder Gelegelagen abführt, aus. Hierdurch erstarrt der Binder aus und es entsteht der dreidimensional vorgeformte Vorformling 5, welcher in seiner Formgebung bereits endkonturnah geformt ist und der Form der Matrize 14 und der Stempel 15 folgt. Dabei können die Stempel 15 eingesetzt werden, welche das Fasermaterial festhalten und/oder es werden insbesondere Stempel 15 als Drapierstempel eingesetzt, welche zum Bewegen des Fasermaterials beispielsweise in die Vertiefungen der Matrize 14 dienen. Die Stempel 15 können dabei unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und zum Drapieren und/oder Fixieren ausgebildet sein.In a next step, the multi-layered layer structure 11 in a drapery device 13 promoted. The draping device 13 has a die 14 on which the later form of the three-dimensionally preformed preform 5 maps. About stamp 15 for draping and / or fixing the multilayer layer structure 11 fiber fabrics and / or fiber fabrics now in the form of this template 14 pressed and typically cools by the metallic material of the die 14 , which is very good heat-conducting and heat from the multilayer layer structure 11 the fabric layers or gel deposits dissipates, from. As a result, the binder solidifies and it creates the three-dimensional preformed preform 5 , which in its shape is already shaped near net shape and the shape of the die 14 and the stamp 15 follows. The stamp can 15 are used, which hold the fiber material and / or it will in particular stamp 15 used as Drapierstempel, which for moving the fiber material, for example, in the recesses of the die 14 serve. The stamps 15 may have different properties and be designed for draping and / or fixing.

Der Vorformling 5 ist dabei durch den ausgehärteten Binder soweit formstabil, dass dieser, ohne seine Form zu verlieren, zumindest weitertransportiert und gegebenenfalls zwischengelagert werden kann. Der Vorformling 5 hat jedoch noch nicht seine endgültige Form und Härte erreicht, diese wird erst im nachfolgenden RTM-Prozess erzielt. Der so in der Drapiervorrichtung 13 vorgeformte und idealerweise in ihr verklebte und ausgehärtete mehrschichtige Lagenaufbau 11 bildet dann den Vorformling 5, welcher, wie oben bereits beschrieben, der Presse 4 für das RTM-Verfahren zugeführt werden kann.The preform 5 is as far as dimensionally stable by the cured binder that this, without losing its shape, at least further transported and possibly stored. The preform 5 however, has not yet reached its final shape and hardness, this will only be achieved in the subsequent RTM process. The so in the drapery device 13 preformed and ideally glued in it and hardened multilayer layer structure 11 then forms the preform 5 which, as already described above, the press 4 for the RTM process can be supplied.

Mit Bezug nun auf die 2 wird ein Beispiel eines mehrschichtigen Lagenaufbaus 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die 2 zeigt eine Draufsicht auf einen mehrschichtigen Lagenaufbau 11, der zum Beispiel gebildet wird, indem eine Mehrzahl von einzelnen Lagen an Fasergewebe oder Fasergelege, die beispielsweise in der Schneidvorrichtung 7 der 1 auf eine jeweilige gewünschte Form und mit einem gewünschten Umriss zugeschnitten wurden, aufeinander gestapelt oder anderweitig platziert wurden. In der Draufsicht der 2 ist dabei eine oberste Lage 21 zu erkennen, die auf einer Mehrzahl von weiteren Lagen 22, 23, 24 platziert ist, die in diesem Beispiel im Wesentlichen dieselbe Form bzw. denselben Umriss aufweisen wie die Lage 21 aus Fasergewebe oder Fasergelege. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24 eine unterschiedliche Form bzw. unterschiedlichen Umriss aufweisen. With reference now to the 2 becomes an example of a multilayered layer construction 11 described according to an embodiment of the invention. The 2 shows a plan view of a multilayer sheet structure 11 formed, for example, by a plurality of individual layers of fiber fabric or fiber fabric, for example in the cutting device 7 of the 1 were cut to a desired shape and with a desired outline, stacked on each other or otherwise placed. In the plan view of 2 is a topmost position 21 to recognize that on a plurality of further layers 22 . 23 . 24 is placed, in this example, essentially have the same shape or the same outline as the situation 21 made of fiber fabric or fiber fabric. However, it would also be conceivable that the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 have a different shape or different outline.

Wie in der 2 zu erkennen, ist dabei die Lage 21 so ausgebildet bzw. zugeschnitten, dass diese eine Zugfahne 21a aufweist, Die Zugfahne 21a ist an einer Stelle des Umfangs der Lage 21 angeordnet, an der zu einem späteren Zeitpunkt während des Drapierens eine Zugspannung in die Lage 21 aus Fasergewebe oder Fasergelege eingebracht werden soll. Auch steht die Zugfahne 21a über den mehrschichtigen Lagenaufbau 11, bzw. die von den anderen Lagen 22, 23, 24 an Fasergewebe oder Fasergelege in dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 definierte Umrisskontur, seitlich hinaus, so dass ein Ergreifen der Zugfahne 21a zu einem späteren Zeitpunkt leicht möglich ist. Wie in der 2 weiter zu erkennen, sind auch weitere Lagen 22, 23, 24 in dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 mit entsprechenden Zugfahnen 22a, 23a und 24a versehen, die an jeweils entsprechenden Positionen am Umfang der entsprechenden Lagen 22, 23, 24 vorgesehen sind, an denen später während des Drapierens Zugkräfte in die entsprechenden Lagen 22, 23, 24 eingebracht werden sollen. Dabei sind, wie in 2 dargestellt, die Zugfahnen 21a, 22a, 23a und 24a jeweils so angeordnet, dass es zu keinen Überlappungen von zwei oder mehr Zugfahnen 21a, 22a, 23a, 24a kommt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Zugfahnen 21a, 22a, 23a, 24a jeweils einzeln sicher gegriffen werden können, ohne dass es zu einem unbeabsichtigten Greifen von zwei Zugfahnen 21a, 22a, 23a, 24a mit einer Greifeinrichtung kommt. Es ist dabei jedoch nicht in allen Fällen notwendig, für eine vollständige Überschneidungsfreiheit zu sorgen, und es kann meist ausreichend sein, dass jeweils ein hinreichend großer Bereich einer Zugfahne 21a, 22a, 23a, 24a, beispielsweise mindestens 30% der Fläche einer Zugfahne, frei von Überschneidungen mit anderen Zugfahnen 21a, 22a, 23a, 24a ist, um ein sicheres Greifen in diesem Bereich zu erlauben. Like in the 2 to recognize, is thereby the situation 21 so trained or tailored that this is a train flag 21a The train flag 21a is at one point of the scope of the situation 21 placed at the at a later time during draping a tensile stress in the situation 21 should be introduced from fiber fabric or fiber fabric. Also is the train flag 21a over the multilayer layer structure 11 , or from the other layers 22 . 23 . 24 on fiber web or fiber web in the multilayer web construction 11 defined outline contour, laterally outward, so that grasping the pull tab 21a is easily possible at a later date. Like in the 2 to recognize further, are also more layers 22 . 23 . 24 in the multi-layered layer construction 11 with corresponding pull flags 22a . 23a and 24a provided at respective positions on the circumference of the respective layers 22 . 23 . 24 are provided at which later during draping tensile forces in the corresponding layers 22 . 23 . 24 should be introduced. Here are, as in 2 shown, the train flags 21a . 22a . 23a and 24a each arranged so that there are no overlaps of two or more pull flags 21a . 22a . 23a . 24a comes. In this way it is ensured that the pull flags 21a . 22a . 23a . 24a can be seized each individually safely, without causing unintentional gripping of two pull tabs 21a . 22a . 23a . 24a comes with a gripping device. However, it is not necessary in all cases to ensure complete freedom from overlapping, and it can usually be sufficient that in each case a sufficiently large area of a pull flag 21a . 22a . 23a . 24a , For example, at least 30% of the area of a train flag, free of overlapping with other train flags 21a . 22a . 23a . 24a is to allow safe gripping in this area.

Das Greifen der Zugfahnen 21a, 22a, 23a, 24a ist in der 3 schematisch dargestellt, welche zeigt, wie jede Zugfahne 21a, 22a, 23a und 24a mittels einer jeweiligen, zugeordneten Greifeinrichtung 21b, 22b, 23b und 24b gegriffen wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Greifeinrichtungen 21b, 22b, 23b und 24b jeweils Klemmbacken 21c, 22c, 23c und 24c aufweisen, zwischen denen die Zugfahnen 21a, 22a, 23a und 24a geklemmt werden. Die Klemmbacken 21c, 22c, 23c und 24c können dabei eine Struktur aufweisen, wie beispielsweise eine Zick-Zack-Struktur oder nutenförmige Struktur, welche ein sicheres Greifen der Lage 21, 22, 23, 24 ermöglicht. Alternativ die Oberflächenstruktur der Klemmbacke 21c, 22c, 23c und 24c, welche direkt mit der Lage 21, 22, 23, 24 in Kontakt kommt, kann besondere Eigenschaften aufweisen. So kann der Reibwert der Oberfläche mittels einer Beschichtung, beispielsweise mit einem Elastomer, erhöht werden oder die Oberfläche kann eine Struktur mit Erhöhungen aufweisen. Während des Drapierens können nun, mittels entsprechender Bewegung und/oder anderweitigen Aktuation der Greifeinrichtungen 21b, 22b, 23b und 24b, Zugspannungen und Zugkräfte auf die Zugfahnen 21a, 22a, 23a und 24a ausgeübt und über diese in die jeweiligen Lagen 21, 22, 23, 24 eingebracht werden. Die Zugspannungen und Zugkräfte werden insbesondere derart eingebracht, um eine Bildung von unerwünschten Falten und Wellen während des Drapierens wirksam zu unterbinden. Das Einbringen von Zugspannungen kann auch dann vorteilhaft sein, um ein besseres Abgleiten von einer Lage 21, 22, 23, 24 auf einer angrenzenden Lage 21, 22, 23, 24 zu ermöglichen oder ein Verschieben der Lagen 21, 22, 23, 24 zueinander zu vermeiden.The gripping of the train flags 21a . 22a . 23a . 24a is in the 3 shown schematically, which shows how each train flag 21a . 22a . 23a and 24a by means of a respective, associated gripping device 21b . 22b . 23b and 24b is seized. In particular, it can be provided that the gripping devices 21b . 22b . 23b and 24b each jaws 21c . 22c . 23c and 24c between which the pull flags 21a . 22a . 23a and 24a be clamped. The jaws 21c . 22c . 23c and 24c may have a structure, such as a zig-zag structure or groove-shaped structure, which is a secure gripping the situation 21 . 22 . 23 . 24 allows. Alternatively, the surface structure of the jaw 21c . 22c . 23c and 24c which directly with the location 21 . 22 . 23 . 24 comes in contact, may have special properties. Thus, the coefficient of friction of the surface can be increased by means of a coating, for example with an elastomer, or the surface can have a structure with elevations. During draping, it is now possible, by means of appropriate movement and / or other actuation of the gripping devices 21b . 22b . 23b and 24b , Tensile stresses and tensile forces on the train flags 21a . 22a . 23a and 24a exercised and over these in the respective situations 21 . 22 . 23 . 24 be introduced. The tensile stresses and tensile forces are in particular introduced in such a way to effectively prevent the formation of undesirable wrinkles and waves during draping. The introduction of tensile stresses may also be advantageous to a better sliding of a layer 21 . 22 . 23 . 24 on an adjacent location 21 . 22 . 23 . 24 to allow or move the layers 21 . 22 . 23 . 24 to avoid each other.

Indem mit der vorliegenden Erfindung Zugfahnen 21a, 22a, 23a und 24a vorgesehen werden, welche ein sicheres Greifen durch jeweilige Greifeinrichtungen 21b, 22b, 23b und 24b erlauben, können Lagen 21, 22, 23, 24 unterschiedlichster Größe, Form und Umriss zu einem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 gelegt werden, ohne dass es, wie im Fall der Verwendung von Spannrahmen üblicher Weise, notwendig wäre, alle Lagen 21, 22, 23, 24 eine im Wesentlichen gleiche Form und gleichen Umriss aufweisen. So können mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch einzelne Verstärkungszuschnitte als Lagen 21, 22, 23, 24 in den mehrschichtigen Lagenaufbau 11 eingebracht werden, die nur einen kleinen Teil der Fläche des mehrschichtigen Lagenaufbaus 11 bedecken, und die – mit Ausnahme einer für diesen Verstärkungszuschnitt vorgesehenen Zugfahne 21a, 22a, 23a, 24a – nicht bis zum Rand des mehrschichtigen Lagenaufbaus 11 reichen und nicht über diesen hervorstehen. Dies wird insbesondere auch dadurch ermöglicht, dass die einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24, wie insbesondere auch die Verstärkungszuschnitte, auch mit im Stand der Technik bekannten Vakuumgreifwerkzeugen aufgenommen und auf dem mehrschichtigen Lagenaufbau 11 platziert werden können.By using the present invention train flags 21a . 22a . 23a and 24a be provided, which is a secure gripping by respective gripping devices 21b . 22b . 23b and 24b allow, can layers 21 . 22 . 23 . 24 different size, shape and outline to a multilayer layer structure 11 be laid without it, as in the case of the use of tenter usual way, would be necessary, all layers 21 . 22 . 23 . 24 have a substantially same shape and the same outline. Thus, with the present invention, for example, individual reinforcement blanks as layers 21 . 22 . 23 . 24 in the multi-layered layer structure 11 are introduced, which only a small part of the surface of the multilayer layer structure 11 cover, and the - with the exception of one provided for this reinforcing blank train flag 21a . 22a . 23a . 24a - not to the edge of the multilayer layer structure 11 rich and not over this stand out. This is made possible in particular by the fact that the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 , in particular the reinforcing blanks, also with vacuum gripping tools known from the prior art, and on the multi-layered layer structure 11 can be placed.

Die Möglichkeit, die einzelnen Lagen 21 an Fasergewebe und/oder Fasergelege des mehrschichtigen Lagenaufbaus 11 mit deutlich voneinander abweichenden Formen auszubilden kann auf vorteilhafte Weise auch zur Materialeinsparung genutzt werden. The possibility of the individual layers 21 on fiber fabric and / or fiber fabric of the multilayer sheet structure 11 form with significantly divergent shapes can be used in an advantageous manner for material savings.

Hierbei kann sich insbesondere zu Nutze gemacht werden, dass unterschiedliche Fasergewebearten und Fasergelegearten ein jeweils unterschiedliches Einzugsverhalten bzw. eine jeweils unterschiedliche Schercharakteristik während des Drapierens aufweisen können. Dies wird beispielhaft mit Bezug auf die 4A bis 4C erläutert. In this case, it can be made use of in particular that different fiber weave types and Fasergelegearten each have a different feed behavior or a different shear characteristic during draping can have. This will be exemplified with reference to FIGS 4A to 4C explained.

In der 4 sind beispielhafte Ergebnisse numerischer Simulationen für die Einzugs- bzw. Schercharakteristik von Lagen aus Fasergelegen bzw. Fasergeweben beim Drapieren dargestellt, wobei in der 4A die Einzugs- bzw. Schercharakteristik einer 0°/90° Lage dargestellt ist und in der 4B die Einzugs- bzw. Schercharakteristik einer 45°/–45° Lage dargestellt ist. In beiden Fällen wird dabei angenommen, dass die Lagen ursprünglich als rechteckige Lagen zugeschnitten und bereitgestellt wurden, und diese auf gleiche Weise über einen Formkörper, von dem beispielhaft angenommen wird, dass dieser annähernd Halbkugelförmig ist, drapiert werden. Wie in der 4A und 4B leicht zu erkennen, weisen dabei die 0°/90° Lage und die 45°/–45° Lage eine deutlich unterschiedliche Einzugs- bzw. Schercharakteristik auf. Werden dann die drapierten und folglich entsprechend gestreckten und gezogenen Lagen dann zu der gewünschten Form des Vorformlings bzw. der Preform zugeschnitten, wie in 4C für die 0°/90° Lage und in 4D für die 45°/–45° Lage dargestellt, ergeben sich für die jeweiligen Lagen auch entsprechend unterschiedliche Zuschnittsverluste, die abgeschnitten werden, wie in 4E für die 0°/90° Lage und in 4F für die 45°/–45° Lage dargestellt. In the 4 For example, exemplary results of numerical simulations for the pull-in and shear characteristics of layers of fibrous webs during draping are shown 4A the pull-in or shear characteristic of a 0 ° / 90 ° position is shown and in the 4B the pull-in or shear characteristic of a 45 ° / -45 ° position is shown. In both cases, it is assumed that the layers were originally cut and provided as rectangular layers, and these are similarly draped over a shaped article, which is assumed to be approximately hemispherical by way of example. Like in the 4A and 4B easy to recognize, the 0 ° / 90 ° layer and the 45 ° / -45 ° layer have a significantly different pull-in or shear characteristic. Then, the draped and thus correspondingly stretched and drawn layers are then cut to the desired shape of the preform or the preform, as in 4C for the 0 ° / 90 ° position and in 4D shown for the 45 ° / -45 ° layer, resulting for the respective layers also correspondingly different cutting losses, which are cut off, as in 4E for the 0 ° / 90 ° position and in 4F shown for the 45 ° / -45 ° position.

Um die Zuschnittsverluste möglichst gering zu halten, und um auf diese Weise eine entsprechende Materialeinsparung und damit verbunden eine entsprechende Senkung der Materialkosten zu erzielen, kann nun vorgesehen werden, die einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24, welche den mehrschichtigen Lagenaufbau 11 bilden sollen, so zuzuschneiden, dass sie, unter Berücksichtigung des Einzugs- und Scherverhaltens während des Drapierens, nach dem Drapieren im Wesentlichen die gewünschte Zielform annehmen. Dies kann bedeuten, dass zum Zeitpunkt des Zuschnitts und des Platzierens der einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24 diese jeweils unterschiedliche Formen aufweisen können, und/oder eine Form und Größe aufweisen können, die zumindest abschnittsweise kleiner oder größer ist, als die Größe und Form des zu bildenden Vorformlings. In order to keep the cutting losses as low as possible, and in this way to achieve a corresponding saving of material and, associated therewith, a corresponding reduction in the material costs, it is now possible to provide the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 , which the multilayer layer structure 11 should be cut so that, taking into account the pull-in and shear behavior during draping, they essentially assume the desired shape after draping. This can mean that at the time of cutting and placing the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 these may each have different shapes, and / or may have a shape and size which is at least partially smaller or larger than the size and shape of the preform to be formed.

Dies ist auch schematisch in der 5 dargestellt, welche schematisch einen beispielhaften mehrschichtigen Lagenaufbau 11 in einer Draufsicht zeigt, in welchem die einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24 unterschiedliche Formen aufweisen, so dass, wie in der 5 zu erkennen, eine untere Lage 22 abschnittsweise seitlich über die oberste Lage 21 des mehrschichtigen Lagenaufbaus 11 hinaus vorsteht. Dabei sind, wie in der 5 weiter zuerkennen, die einzelnen Zugfahnen 21a, 22a, 23a und 24a weiter ungehindert zugänglich, um von den Greifeinrichtungen 21b, 22b, 23b und 24b gegriffen zu werden. This is also schematic in the 5 which schematically illustrates an exemplary multi-layered layer structure 11 in a plan view shows, in which the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 have different shapes, so that, as in the 5 to recognize a lower layer 22 in sections laterally over the uppermost layer 21 of the multilayer layer structure 11 protrudes beyond. Here are, as in the 5 continue to recognize the individual train flags 21a . 22a . 23a and 24a continue to be freely accessible to the gripping devices 21b . 22b . 23b and 24b to be seized.

Des Weiteren können die einzelnen Lagen 21, 22, 23, 24 unter Berücksichtigung der Zugfahne 21a, 22a, 23a, 24a derart ausgebildet sein, dass sie, unter Berücksichtigung der Streckung bzw. des Ziehens während des Drapierens, nach dem Drapieren im Wesentlichen die gewünschte Zielform annehmen und somit die Zugfahnen in die spätere Form mit eingebettet werden.Furthermore, the individual layers 21 . 22 . 23 . 24 taking into account the train flag 21a . 22a . 23a . 24a be designed such that, taking into account the stretching or the pulling during draping, after draping take substantially the desired target shape and thus the train flags are embedded in the later form with.

Die vorliegende Erfindung kann auf vielfältige Weisen eingesetzt und auf vielfältige bekannte Herstellungsprozesse angewandt werden. So kann es, anstatt wie in 1 gezeigt, den mehrschichtigen Lagenaufbau 11 beispielsweise als Faserstapel in einer Stapelvorrichtung 10 auszubilden, die getrennt von einer Drapiervorrichtung 13 vorgesehen ist, auch möglich sein, dass der mehrschichtige Lagenaufbau 11 auf einem Formkörper ausgebildet wird, der eine Form für den auszubildenden Vorformling definiert, und dass das Drapieren ausgeführt wird, indem der mehrschichtige Lagenaufbau 11 auf den Formkörper drapiert und aufgeformt wird. Dabei kann der mehrschichtige Lagenaufbau 11 zuerst vollständig ausgebildet werden, bevor das Drapieren erfolgt. The present invention can be used in a variety of ways and applied to a variety of known manufacturing processes. So it may, instead of as in 1 shown the multilayer layer structure 11 For example, as a fiber stack in a stacking device 10 formed separately from a draping device 13 is provided, also be possible that the multilayer layer structure 11 is formed on a shaped body defining a shape for the preform to be formed, and that the draping is carried out by the multilayered layer construction 11 Draped on the molding and molded. In this case, the multilayer layer structure 11 be fully formed first before draping.

Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass nach Platzieren einer Lage 21, 22, 23, 24 aus Fasergewebe oder Fasergelege auf den Formkörper oder einer bereits platzierten Lage 21, 22, 23, 24 die betreffende Lage 21, 22, 23, 24 auf den Formkörper bzw. auf eine bereits auf den Formkörper drapierte Lage 21, 22, 23, 24 angeformt und drapiert wird.Alternatively, it can also be provided that after placing a layer 21 . 22 . 23 . 24 made of fiber fabric or fiber fabric on the molding or an already placed layer 21 . 22 . 23 . 24 the situation in question 21 . 22 . 23 . 24 on the molding or on an already draped on the molding body 21 . 22 . 23 . 24 molded and draped.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Industrieanlage industrial plant
22: Formteil molding
33: Werkzeug Tool
44: Presse Press
55: Vorformling preform
66: Rolle role
77: Schneidvorrichtung cutter
88th: Schneideinrichtung cutter
99: Einrichtung Facility
1010: Stapeleinrichtung stacker
1111: Mehrschichtiger Lagenaufbau Multilayer layer construction
1212: Heizeinrichtung heater
1313: Drapiervorrichtung draping
1414: Matrize die
1515: Stempel stamp
21, 22, 23, 2421, 22, 23, 24: Lage location
21a, 22a, 23a, 24a21a, 22a, 23a, 24a: Zugfahnen pull tab
21b, 22b, 23b, 24b21b, 22b, 23b, 24b: Greifeinrichtung gripper
21c, 22c, 23c, 24c21c, 22c, 23c, 24c: Klemmbacken jaws

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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WO 2012156523 A1 [0002]
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WO 2012062824 A1 [0007]
WO 2012062825 A1 [0007]
WO 2012062828 A1 [0007]
DE 102010040970 A1 [0008]
DE 102013008697 A1 [0009]
DE 102012024060 A1 [0011]

Claims

Device for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, comprising: a draping device ( 13 ), wherein the draping device ( 13 ) a die ( 14 ) into which at least one layer ( 21 . 22 . 23 . 24 ), preferably several layers ( 21 . 22 . 23 . 24 ) of fiber fabrics and / or fiber layers can be deposited; the draping device ( 13 ) more to the matrix ( 14 ) movable draping means, in particular stamps ( 15 ), wherein between die ( 14 ) and the die ( 14 ) movable draping means at least one layer ( 21 . 22 . 23 . 24 ), preferably several layers ( 21 . 22 . 23 . 24 ) are storable, wherein at least one layer ( 21 . 22 . 23 . 24 ), preferably several layers ( 21 . 22 . 23 . 24 ), particularly preferably all layers ( 21 . 22 . 23 . 24 ) a train flag ( 21a . 22a . 23a . 24a ), which are located at an extent of the position in question ( 21 . 22 . 23 . 24 ) is arranged such that the pull tab ( 21a . 22a . 23a . 24a ) laterally across the layer structure ( 11 ) protrudes; furthermore at least one gripping device ( 21b . 22b . 23b . 24b ) for gripping the train flag ( 21a . 22a . 23a . 24a ) a situation ( 21 . 22 . 23 . 24 ), wherein the gripping device ( 21b . 22b . 23b . 24b ) is formed such that during draping by means of the gripping means ( 21b . 22b . 23b . 24b ) on each respective train flag ( 21a . 22a . 23a . 24a ) a tensile stress is applied.

Apparatus according to claim 1, further comprising a vacuum gripping tool and / or a clamping frame and / or a loading tray and / or a loading belt and / or a needle gripper for placing the layers ( 21 . 22 . 23 . 24 ) in the draping device ( 13 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping devices ( 21b . 22b . 23b . 24b ) on the draping device ( 13 ), in particular on the die ( 14 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping devices ( 21b . 22b . 23b . 24b ) on the draping agents, in particular the stamps ( 15 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gripping devices ( 21b . 22b . 23b . 24b ) Jaws ( 21c . 22c . 23c . 24c ) exhibit.

Device according to claim 5, characterized in that the clamping jaws ( 21c . 22c . 23c . 24c ) have a zig-zag structure or groove-shaped structure transversely to the pulling direction and / or a non-slip surface, in particular made of an elastomer.

Preform ( 5 ), manufactured with a device according to one of claims 1 to 6.