DE202017101484U1 - Plant for consolidating fiber composite structures - Google Patents

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Abstract

Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur (10, 10'), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Fördervorrichtung (11) umfassend eine Belade-/Entladestation (12), eine Heizstation (13) und eine Kühlstation (14) umfasst und die Anlage derart eingerichtet ist,in der Belade-/Entladestation (12) die Faserverbundstruktur (10, 10') auf eine Unterlage (20) abzulegen oder eine Unterlage (20) mit einer Faserverbundstruktur (10, 10') in die Anlage einzubringen, und eine Abdeckung (30, 30') über der Unterlage (20) zu positionieren, und mittels einer Vakuumpumpe einen Unterdruck in dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung (30, 30') und der Unterlage (20) zu erzeugen, weiter die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Heizstation (13) zu bewegen,in der Heizstation (13) die Faserverbundstruktur (10, 10') mittels der zumindest einen Strahlungsquelle (14) vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers zu erwärmen, und mittels der Vakuumpumpe den Unterdruck in dem Zwischenraum zum Verpressen der Faserverbundstruktur (10, 10') zwischen der Abdeckung (30, 30') und der Unterlage (20) Aufrecht zu erhalten oder noch weiter zu erhöhen,nach erfolgter Verpressung, die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten verpressten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Kühlstation (14) zu bewegen und in der Kühlstation (14) die Anordnung aus Unterlage (20), Abdeckung (30, 30') und der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zu kühlen;nach erfolgter Abkühlung, die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Belade-/Entladestation (12) zu bewegen, und in der Belade-/Entladestation (12) die Abdeckung (30, 30') mittels Halteelementen (37) von der Unterlage (20) abzuheben zur Entnahme der konsolidierten Faserverbundstruktur (10, 10') von der Unterlage (20) oder zur Entnahme der mit der konsolidierten Faserverbundstruktur (10, 10') belegten Unterlage (20).Plant for consolidating a fiber composite structure (10, 10 '), characterized in that the plant comprises a conveyor device (11) comprising a loading / unloading station (12), a heating station (13) and a cooling station (14) and sets up the installation is, in the loading / unloading station (12) to deposit the fiber composite structure (10, 10 ') on a base (20) or to introduce a base (20) with a fiber composite structure (10, 10') into the installation, and a cover ( 30, 30 ') over the pad (20) and by means of a vacuum pump to create a vacuum in the space between the cover (30, 30') and the pad (20), further the pad (20) and the cover (30, 30 ') to move with the interposed fiber composite structure (10, 10') to the heating station (13), in the heating station (13) the fiber composite structure (10, 10 ') by means of the at least one radiation source (14) preferably at least until in the range of the melting temperature d to heat it at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer, and by means of the vacuum pump to maintain the negative pressure in the gap for pressing the fiber composite structure (10, 10 ') between the cover (30, 30') and the support (20) to increase even further, after pressing, the base (20) and the cover (30, 30 ') with the interposed compressed composite fiber structure (10, 10') to the cooling station (14) to move and in the cooling station (14) Cooling arrangement of pad (20), cover (30, 30 ') and the fiber composite structure (10, 10') placed therebetween, after cooling, the pad (20) and the cover (30, 30 ') placed with the interposed Fiber composite structure (10, 10 ') to the loading / unloading station (12) to move, and in the loading / unloading station (12) the cover (30, 30') by means of holding elements (37) from the base (20) lift for removal the consolidated fiber composite structure (10, 10 ') of the base (20) or for removing the occupied with the consolidated fiber composite structure (10, 10') pad (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen nach Anspruch 1 für beispielsweise Automobilbauteile.The present invention relates to a plant for consolidating fiber composite structures according to claim 1, for example for automotive components.

Die Anwendungen für Faserverbundwerkstoffe sind über die vergangenen Jahrzehnte immer weiter gestiegen, insbesondere wenn sie als preiswerte Alternative zu den metallischen Werkstoffen gesehen werden konnten, mit den Vorteilen der Gestaltungsfreiheit und anwendungsspezifischer Formulierungsmöglichkeiten. Speziell der Werkstoff CFK (Carbon-faserverstärkter Kunststoff) hat ein extrem hohes Leichtbaupotential, wobei er sich zugleich durch seine hohe Festigkeit und sehr hohe Struktursteifigkeit auszeichnet. Letzteres ist beispielsweise im Automobilbau ein wichtiges Kriterium.Fiber composite applications have continued to increase over the past decades, especially when viewed as a cost-effective alternative to metallic materials, with the benefits of design freedom and application-specific formulation capabilities. Specifically, the material CFK (carbon fiber reinforced plastic) has an extremely high potential for lightweight construction, while being characterized by its high strength and very high structural rigidity. The latter is an important criterion in automotive engineering, for example.

Die automatisierbare Herstellung der Preform stellt eine Schlüsseltechnologie im Herstellungsprozess von endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen zur Realisierung einer effizienten Großserienfertigung mit reproduzierbarer stabiler Bauteilqualität dar. Aber auch bei sogenannten Hybridbauteilen, also formgepressten Blechen, die vornehmlich mit Carbonfaser-Halbzeugen verpresst werden, um kritische Belastungszonen zusätzlich zu verstärken, müssen sich alle Produktions-Einheiten anlagen- und steuerungstechnisch integrieren lassen, wenn eine hinreichende Produktivität erreicht werden soll.The automatable production of the preform represents a key technology in the production process of continuous fiber reinforced fiber composite components to realize an efficient mass production with reproducible stable component quality. But also in so-called hybrid components, ie compression molded sheets, which are mainly pressed with carbon fiber semi-finished products to reinforce critical stress zones in addition All production units must be able to integrate plant and control technology if sufficient productivity is to be achieved.

Zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen werden heute überwiegend textile Faser-Halbzeuge wie mit einem Binder (Schmelzkleber) benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Faser-Garne und/oder Flächengebilde (sog. Prepregs) wie Faser-Gewebe, Faser-Gestricke, Faser-Gelege oder Faser-Matten verwendet. Die Matrix von faserverstärkten Kunststoffen hat die Aufgabe, die hochbelastbaren Fasern einzubetten (Stützfunktion) und deren Zwischenraum vollständig auszufüllen (Sperrfunktion).For the production of continuous fiber reinforced components are now predominantly textile fiber semi-finished products such as with a binder (hot melt) wetted and / or partially impregnated with a matrix or fully impregnated fiber yarns and / or fabrics (so-called prepregs) such as fiber fabrics, fiber knits , Fiber scrims or fiber mats used. The matrix of fiber-reinforced plastics has the task of embedding the heavy-duty fibers (supporting function) and completely filling their intermediate space (blocking function).

An Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen können grundsätzlich Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste und ggf. zusätzlicher elastifizierender Komponenten, wie Elastomere, eingesetzt werden, welche sich in der Festigkeit, der maximalen Dehnung, der Einsatztemperatur, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Chemikalienbeständigkeit unterscheiden.In principle, materials from the groups of thermoplastics and optionally additional elasticizing components, such as elastomers, which differ in strength, maximum elongation, operating temperature, processing speed and chemical resistance, can be used on binder and / or matrix materials.

Aus diesen Halbzeugen, die als Rollen oder Plattenware in Standardformaten zur Verfügung stehen, werden beispielsweise in einem Schneidprozess Zuschnitte erzeugt, die in der Regel das umgeformte Bauteil vollflächig auskleiden.From these semi-finished products, which are available as rolls or sheets in standard formats, blanks are produced, for example, in a cutting process, which usually line the formed component over its entire surface.

Alternativ können endlosfaserverstärkte Bauteile auch über Faser- oder auch als Tape-Legeverfahren bekannt gewordene Verfahren wesentlich verschnittärmer bzw. verschnittfrei und damit ressourceneffizienter hergestellt werden. Speziell die Verwendung von Tapes, umfassend vorzugsweise unidirektionale Endlosfasern in einer thermoplastischen Matrix, erweist sich als eine sehr attraktive Prozessvariante. Mit einem „Tape“ ist im Zusammenhang vorzugsweise jegliche Art von bahnförmigem Material, insbesondere ein Prepregmaterial, das beispielsweise eine Breite zwischen 30 und 200 mm aufweist, gemeint, welches für ein Ablegen mittels einer Tapelegevorrichtung geeignet ist. Mit „Prepegmaterial“ sind vorliegend insbesondere Faser-Garne (Rovings), Faser-Gelege und/oder Faser-Gewebe gemeint, welche mit einem Binder benetzt und/oder mit einer Matrix, beispielsweise einer Thermoplastmatrix, teilweise oder vollständig imprägniert, insbesondere vorimprägniert, sind. Bei den „Fasern“ handelt es sich insbesondere um Kohlenstofffasern, ist aber in gleicher Weise auch für Glasfasern oder andere, insbesondere künstlich hergestellte, Fasern anwendbar. Zur Verarbeitung von Tapes ist bekannt, diese mittels Tapelegevorrichtungen, insbesondere auch sogenannte Fiber-Placement-Vorrichtungen, von einer Spule oder Rolle abzuziehen, auf Länge zu schneiden und auf einen Legetisch bzw. einer bereits auf dem Legetisch abgelegten Tapestruktur abzulegen. Mit dem Ablegen eines Tapestreifens wird dieser über eine Anzahl an Ultraschall-Schweißköpfen punktweise mit der darunter liegenden Tapeschicht verbunden. Beispielhafte Tapelegevorrichtungen sind beispielsweise aus den Dokumenten WO 2014/083196 A1 und US 8,048,253 bekannt.Alternatively, continuous fiber-reinforced components can also be produced using fiber or tape-laying methods that have become known with much less waste or without wastage and therefore more resource-efficient. Especially the use of tapes comprising preferably unidirectional continuous fibers in a thermoplastic matrix proves to be a very attractive process variant. By "tape" in the context is preferably meant any type of sheet material, in particular a prepreg material having, for example, a width of between 30 and 200 mm, which is suitable for being deposited by means of a tape laying device. In the present case, "prepreg material" means, in particular, fiber yarns (rovings), fiber scrims and / or fiber webs which are wetted with a binder and / or impregnated with a matrix, for example a thermoplastic matrix, partially or completely impregnated, in particular pre-impregnated , The "fibers" are in particular carbon fibers, but in the same way also for glass fibers or other, in particular artificially produced, fibers applicable. For the processing of tapes is known to deduct them by tape laying devices, in particular so-called fiber placement devices from a spool or roll to cut to length and place on a laying table or already laid on the laying table tapestry. When a tape strip is deposited, it is connected pointwise to the underlying tape layer via a number of ultrasonic welding heads. Exemplary tape-laying devices are, for example, from the documents WO 2014/083196 A1 and US 8,048,253 known.

Nachdem so mittels Tapelegen von einzelnen Tapes, oder mittels Anordnen von großflächigen Zuschnitten, Faserverbundstrukturen mit einer gewünschten Form gelegt bzw. aufgebaut wurden, ist es erforderlich, die Faserverbundstrukturen in einem nachfolgenden Verfahrensschritt unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu verpressen und so zu einem Laminat zu konsolidieren.After laying fiber composite structures having a desired shape by means of tape laying of individual tapes, or by arranging large-area blanks, it is necessary to compress the fiber composite structures in a subsequent process step under the action of pressure and temperature and thus to form a laminate consolidate.

Ein beispielhaftes Verfahren zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen mit thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymeren ist aus dem Dokument DE 10 2014 004 053 A1 bekannt. In diesem Dokument wird, wie in 1 dargestellt, vorgeschlagen, eine zu konsolidierende Faserverbundstruktur 1 auf einer starren Unterlage 2 anzuordnen, sowie eine starre Abdeckung 3 auf der Faserverbundstruktur 1 zu platzieren, so dass sich die Faserverbundstruktur 1 in einem Zwischenraum zwischen der Unterlage 2 und der Abdeckung 3 befindet. Seitlich wird der Zwischenraum von einer Ringdichtung 5 aus nachgiebigem Material abgedichtet. Weiter sind Strahlungsquellen 4 vorgesehen, die über bzw. unter der Abdeckung 3 und der Unterlage 2 angeordnet sind und die elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung erzeugen. Die Abdeckung 3 und die Unterlage 2 sind für die von den Strahlungsquellen 4 erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ausgebildet, so dass die elektromagnetische Strahlung durch die Unterlage 2 und die Abdeckung 3 hindurch in die Faserverbundstruktur 1 eingekoppelt werden kann. Um die Faserverbundstruktur 1 zu konsolidieren, wird die Faserverbundstruktur 1 durch die Unterlage 2 und die Abdeckung 3 hindurch mit der elektromagnetischen Strahlung bestrahlt, um das Imprägnierpolymer in einen plastifizierten, schmelzflüssigen Zustand zu überführen. Darüber hinaus wird der Zwischenraum zwischen der Unterlage 2 und der Abdeckung 3 mittels einer an einen in den Zwischenraum einmündenden Rohrstutzen 6 angeschlossenen Vakuumpumpe (nicht gezeigt), evakuiert, so dass infolge des von oben auf die Abdeckung 3 (oder auch zumindest bereichsweise von unten auf die Unterlage 2) einwirkenden Umgebungsdruckes die Faserverbundstruktur 1 unter Kompression der Ringdichtung 5 zwischen der Abdeckung 3 und der Unterlage 2 verpresst wird.An exemplary method for consolidating fiber composite structures with thermoplastic and / or thermoelastic polymers is disclosed in the document DE 10 2014 004 053 A1 known. In this document, as in 1 proposed to arrange a fiber composite structure 1 to be consolidated on a rigid base 2, as well as to place a rigid cover 3 on the fiber composite structure 1, so that the fiber composite structure 1 is located in a space between the base 2 and the cover 3. Laterally, the gap is sealed by a ring seal 5 of resilient material. Furthermore, radiation sources 4 are provided, which are arranged above or below the cover 3 and the base 2 are and generate the electromagnetic radiation, in particular infrared radiation. The cover 3 and the base 2 are permeable to the electromagnetic radiation generated by the radiation sources 4, so that the electromagnetic radiation can be coupled through the base 2 and the cover 3 into the fiber composite structure 1. In order to consolidate the fiber composite structure 1, the fiber composite structure 1 is irradiated with the electromagnetic radiation through the underlay 2 and the cover 3 to convert the impregnation polymer into a plasticized, molten state. In addition, the space between the pad 2 and the cover 3 by means of a connected to a gap in the pipe socket 6 connected vacuum pump (not shown), evacuated so that due to the top of the cover 3 (or at least partially from below the underlay 2) acting ambient pressure, the fiber composite structure 1 is compressed under compression of the ring seal 5 between the cover 3 and the pad 2.

Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist der geringe erforderliche anlagentechnische Aufwand, insbesondere der Verzicht auf Presswerkzeuge oder dergleichen, so dass sich das Verfahren einfach und kostengünstig realisieren lässt. Darüber hinaus erlaubt das Verfahren eine direkte Erwärmung der Faserverbundstruktur 1, ohne dass es erforderlich ist, z.B. große Presswerkzeuge zu heizen, was das Verfahren sehr energieeffizient und damit kostengünstig im Betrieb macht.An advantage of this method is the low required technical equipment effort, in particular the renunciation of pressing tools or the like, so that the process can be implemented easily and inexpensively. Moreover, the method allows direct heating of the fiber composite structure 1 without it being necessary, e.g. To heat large pressing tools, which makes the process very energy efficient and therefore cost-effective in operation.

Allerdings ist das Verfahren nur wenig geeignet, um Faserverbundstrukturen in einer geringen Taktzeit zu konsolidieren und gleich weiteren Formgebungsprozessen und/oder Umformprozessen zuzuführen, insbesondere wenn die Konsolidierung direkt nach der Herstellung der Faserverbundstruktur erfolgen und die konsolidierte Faserverbundstruktur nach erfolgter Konsolidierung sofort einem Formgebungsprozess und/oder Umformprozess zugeführt werden soll.However, the method is only slightly suitable for consolidating fiber composite structures in a short cycle time and for supplying further shaping processes and / or forming processes, in particular if the consolidation takes place directly after the production of the fiber composite structure and the consolidated fiber composite structure immediately after consolidation a molding process and / or Forming process to be supplied.

Weiterhin ist das Verfahren nur wenig geeignet, um Faserverbundstrukturen zu konsolidieren, die lokale Verstärkungen aufweisen, beispielsweisen in Bauteilbereichen, an denen später Scharniere angesetzt werden sollen, oder an denen eine Verbindung mit anderen Bauteilen erfolgen soll.Furthermore, the method is not very suitable for consolidating fiber composite structures having local reinforcements, for example, in component areas where hinges are to be attached later, or at which a connection to other components is to take place.

Weiter besteht bei diesem Verfahren die Möglichkeit, dass es beim Schließen von Abdeckung und Unterlage zu Lufteinschlüssen kommt, bzw. dass sich während des Verpressens und Konsolidierens innerhalb der Faserverbundstruktur Lufteinschlüsse bilden, etwa durch das Verdampfen von anhaftender Restfeuchte, und es so zur Bildung von Poren in dem konsolidierten Laminat kommen kann. Zwar wird durch den angewandten Unterdruck für eine gewisse Entlüftung der Faserverbundstruktur gesorgt, da aber die Faserverbundstruktur zwischen der Unterlage und der Abdeckung eingepresst wird, mag es vorkommen, dass ein Absaugen von Lufteinschlüssen oder entstehenden Dampfblasen vor allem in der Mitte der Faserverbundstruktur in einigen Fällen nur unzureichend erfolgt. Infolgedessen können sich vor allem in der Mitte der Faserverbundstruktur Poren bilden, die zu einem optisch unzulänglichen Eindruck der Oberfläche des konsolidierten Laminats und/oder zu einem inhomogenen Laminat führen können.Further, in this method, there is the possibility that when closing cover and pad to air pockets, or that form during the compression and consolidation within the fiber composite structure air pockets, such as the evaporation of adherent residual moisture, and so to the formation of pores can come in the consolidated laminate. Although a certain ventilation of the fiber composite structure is provided by the applied negative pressure, but since the fiber composite structure is pressed between the base and the cover, it may occur that extraction of air pockets or resulting vapor bubbles, especially in the middle of the fiber composite structure in some cases only insufficient. As a result, pores may form in the center of the fiber composite structure, which may lead to an optically inadequate impression of the surface of the consolidated laminate and / or to an inhomogeneous laminate.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwinden.It is therefore an object of the invention to provide a plant for consolidating a fiber composite structure which overcomes the above disadvantages.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur anzugeben, welche eine schnelle Konsolidierung und direkte Weiterverarbeitung der konsolidierten Faserverbundstruktur ermöglicht.It is a further object of the invention to provide a system for consolidating a fiber composite structure which enables rapid consolidation and direct further processing of the consolidated fiber composite structure.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur anzugeben, welche auch das Konsolidieren von Faserverbundstrukturen mit lokalen Verstärkungen bei hoher Qualität ermöglicht.It is a further object of the invention to provide a plant for consolidating a fiber composite structure which also enables the consolidation of fiber composite structures with high quality local reinforcements.

Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur anzugeben, welche es ermöglicht, eine Faserverbundstruktur bei weitestgehender Vermeidung der Ausbildung von Lufteinschlüssen und/oder Poren zu einem Laminat zu konsolidieren, und es so ermöglicht, ein Laminat mit einer einwandfreien, homogenen Oberfläche auszubilden.It is yet a further object of the invention to provide a fiber composite structure consolidator which makes it possible to consolidate a fiber composite structure into a laminate as far as possible avoiding the formation of air pockets and / or pores, thereby enabling a laminate having a flawless one to form homogeneous surface.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden gelöst mit einer Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur wie in Anspruch 1 angegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.These and other objects of the invention are achieved with a plant for consolidating a fiber composite structure as recited in claim 1. Further preferred embodiments are set forth in the dependent claims.

Als eine Lösung wird eine Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur angegeben, wobei die Anlage eine Fördervorrichtung umfassend eine Belade-/Entladestation, eine Heizstation und eine Kühlstation umfasst und die Anlage derart eingerichtet ist, in der Belade-/Entladestation die Faserverbundstruktur auf eine Unterlage abzulegen oder eine Unterlage mit einer Faserverbundstruktur in die Anlage einzubringen, und eine Abdeckung über der Unterlage zu positionieren, und mittels einer Vakuumpumpe einen Unterdruck in dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung und der Unterlage zu erzeugen, weiter die Unterlage und die Abdeckung mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur zur Heizstation zu bewegen, in der Heizstation die Faserverbundstruktur mittels der zumindest einen Strahlungsquelle vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers zu erwärmen, und mittels der Vakuumpumpe den Unterdruck in dem Zwischenraum zum Verpressen der Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage aufrecht zu erhalten oder noch weiter zu erhöhen, nach erfolgter Verpressung, die Unterlage und die Abdeckung mit der dazwischen platzierten verpressten Faserverbundstruktur zur Kühlstation zu bewegen und in der Kühlstation die Anordnung aus Unterlage, Abdeckung und der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur zu kühlen; nach erfolgter Abkühlung, die Unterlage und die Abdeckung mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur zur Belade-/Entladestation zu bewegen, und in der Belade-/Entladestation die Abdeckung mittels Halteelementen von der Unterlage abzuheben zur Entnahme der konsolidierten Faserverbundstruktur (von der Unterlage oder zur Entnahme der mit der konsolidierten Faserverbundstruktur belegten Unterlage.As a solution, a plant for consolidating a fiber composite structure is specified, wherein the plant comprises a conveying device comprising a loading / unloading station, a heating station and a cooling station and the system is set up in the loading / unloading the fiber composite structure to a pad or to introduce a pad having a fiber composite structure into the apparatus and to position a cover over the pad and to create a negative pressure in the space between the cover and the pad by means of a vacuum pump, the pad and the cover with the fiber composite structure interposed therebetween Heating station to move in the heating station to heat the fiber composite structure by means of the at least one radiation source, preferably at least up to the range of the melting temperature of the at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer, and by means of the vacuum pump, the negative pressure in the space for pressing the fiber composite structure between the cover and maintaining or further increasing the underlay, after compression, to move the backing and the cover with the compressed fiber composite structure placed therebetween to the cooling station and to cool in the cooling station the assembly of backing, cover and fiber composite structure placed therebetween; after cooling, to move the base and the cover with the fiber composite structure placed therebetween to the loading / unloading station, and lift the cover from the base by means of retaining elements in the loading / unloading station to remove the consolidated fiber composite structure (from the base or to remove the base) Substrate supported by the consolidated fiber composite structure.

Dies macht es möglich, Faserverbundstrukturen direkt nach einem Entstehungsprozess zu konsolidieren und nach dem Konsolidieren direkt weiterverarbeiten zu können, wodurch sich insgesamt eine geringe Zykluszeit ergibt. Es wird somit ein Direktprozess in einer kompakten Anlage ermöglicht.This makes it possible to consolidate fiber composite structures directly after a formation process and to be able to process them further directly after consolidation, resulting overall in a short cycle time. This enables a direct process in a compact system.

Bevorzugt umfasst die Anlage weiter eine Presse, insbesondere eine Stanzpresse. Dies ermöglicht eine endkonturnahe Formgebung und die Ausbildung beispielsweise von Ausschnitten in der konsolidierten Faserverbundstruktur direkt im Anschluss an die Konsolidierung mit der noch gegenüber der Raumtemperatur warmen Faserverbundstruktur.Preferably, the system further comprises a press, in particular a punch press. This allows near-net shape shaping and the formation of, for example, cut-outs in the consolidated fiber composite structure directly following consolidation with the fiber composite structure, which is still warm in relation to the room temperature.

Weiter kann es vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung als Drehtisch ausgebildet ist.It may further be provided that the conveying device is designed as a turntable.

Bevorzugt ist in der Belade-/Entladestation ein Hubtisch angeordnet, um die Unterlage mit der darauf abgelegten Faserverbundstruktur von der Fördervorrichtung weg und zu ihr hin zu bewegen. Alternativ oder in Kombination ist ein Halteelement angeordnet, um die Abdeckung oberhalb der Fördervorrichtung zu Halten und auf die Unterlage hin und von ihr weg zu bewegen. Dies erlaubt eine präzise Ausrichtung der Unterlage zur Abdeckung.A lifting table is preferably arranged in the loading / unloading station in order to move the base with the fiber composite structure deposited thereon away from and towards the conveying device. Alternatively or in combination, a retaining element is arranged to hold the cover above the conveyor and to move it towards and away from the base. This allows a precise alignment of the pad to the cover.

Die Anlage kann bevorzugt weiter einen Sensor zur Erfassung des Drucks in dem Zwischenraum und/oder eine Thermobildkamera zur Erfassung eines Bildes der Temperaturverteilung in der Faserverbundstruktur umfassen, wobei die Anlage bevorzugt weiter eine Steuereinheit umfasst, die eingerichtet ist, bei Erkennen eines plötzlichen Druckanstiegs bzw. einer im Thermobild erkennbaren lokalen Kaltstelle relativ zu einer heißen Umgebung zu bestimmen, dass eine Blase vorliegt, und bei Vorliegen einer Blase die Vakuumpumpe und/oder die als Aktuatoren ausgebildeten Abstützeinrichtungen anzuweisen, den Druck im Zwischenraum temporär zu erhöhen und/oder die Abdeckung anzuheben, um eine zumindest teilweise Reduzierung der Auflage der Abdeckung auf der Faserverbundstruktur zu erzielen und so einen lokalen Entlüftungspfad zum Abziehen der Luft oder des Dampfes zu ermöglichen.The system may preferably further comprise a sensor for detecting the pressure in the intermediate space and / or a thermal imaging camera for acquiring an image of the temperature distribution in the fiber composite structure, the system preferably further comprising a control unit which is set up upon detection of a sudden increase in pressure or determine a local cold junction, recognizable in the thermal image, relative to a hot environment, that there is a bubble and, in the presence of a bubble, instruct the vacuum pump and / or the support devices designed as actuators to temporarily increase the pressure in the intermediate space and / or raise the cover; to achieve an at least partial reduction of the overlay of the cover on the fiber composite structure and thus to allow a local venting path for removing the air or the steam.

Weiter zeichnet die Anlage bevorzugt aus, dass in der Kühlstation eine in sich geschlossene Flächenkühlung, bevorzugt ein Kühltisch, angeordnet ist, welcher die Anordnung aus Unterlage, Abdeckung und dazwischen platzierter Faserverbundstruktur aus der Fördervorrichtung herausheben und ablegen kann und eine Kühlwirkung durch die Unterlage erzielen kann und/oder in der Kühlstation eine in sich geschlossene Flächenkühlung, bevorzugt ein Kühltisch, angeordnet ist, welcher auf die Abdeckung zubewegt werden kann und eine Kühlwirkung durch die Abdeckung erzielen kann.Furthermore, the system is preferably characterized in that a self-contained surface cooling, preferably a cooling table, is arranged in the cooling station, which can lift out and deposit the assembly of base, cover and fiber composite structure placed therebetween and can achieve a cooling effect through the base and / or in the cooling station a self-contained surface cooling, preferably a cooling table, is arranged, which can be moved towards the cover and can achieve a cooling effect through the cover.

Vorzugsweise ist die Abdeckung und/oder die Unterlage als eine Glasplatte ausgebildet ist oder diese umfasst.Preferably, the cover and / or the pad is formed as a glass plate or comprises.

Die genannte Anlage ist bevorzugt so eingerichtet, die hierin genannten Verfahren auszuführen. Das Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit zumindest einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer vorgeschlagen zeichnet beispielsweise aus, dass es folgende Schritte umfasst: Anordnen der Faserverbundstruktur zwischen einer plattenförmigen Unterlage und einer plattenförmigen Abdeckung in einer Belade-/Entladestation einer Fördervorrichtung, wobei die Abdeckung durch ein Dichtelement in Bezug auf die Unterlage verlagerbar gegen die Unterlage abgedichtet wird, Erzeugen eines Unterdrucks in dem Zwischenraum zwischen der Unterlage und der Abdeckung, so dass der Umgebungsdruck die Abdeckung gegen die Unterlage drückt und die Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage geklemmt wird, Erwärmen der Faserverbundstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers in einer Heizstation der Fördervorrichtung, Kühlen der Faserverbundstruktur in einer Kühlstation der Fördervorrichtung; und Entnahme der konsolidierten Faserverbundstruktur von der Unterlage oder Entnahme der mit der konsolidierten Faserverbundstruktur belegten Unterlage aus der Fördervorrichtung.The said system is preferably arranged to carry out the methods mentioned herein. The method proposed for consolidating a fiber composite structure with at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer, for example, comprises the following steps: arranging the fiber composite structure between a plate-shaped base and a plate-shaped cover in a loading / unloading station of a conveying device, wherein the cover a sealing member is displaceably sealed to the pad with respect to the pad, creating a negative pressure in the space between the pad and the cover so that the ambient pressure presses the cover against the pad and the fiber composite structure is clamped between the cover and pad, heating the fiber composite structure by means of electromagnetic radiation preferably at least up to the range of the melting temperature of the at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer in a heating station of the conveying device, Cooling the fiber composite structure in a cooling station of the conveyor; and removing the consolidated fiber composite structure from the backing or removing the backing from the conveyor associated with the consolidated fiber composite structure.

Bevorzugt wird die konsolidierte Faserverbundstruktur nach der Entnahme aus der Fördervorrichtung einer Presse, insbesondere einer Stanzpresse zugeführt. Die konsolidierte Faserverbundstruktur kann hierdurch in eine endkonturnahe Form gebracht werden und eventuell Ausschnitte können zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, in welchem die konsolidierte Faserverbundstruktur stabil, jedoch noch flexibel ausgebildet ist.Preferably, the consolidated fiber composite structure after removal from the Conveying device fed to a press, in particular a punch press. The consolidated fiber composite structure can thereby be brought into a close-net shape and possibly cutouts can be produced at a time in which the consolidated fiber composite structure is stable, but still flexible.

Auch kann vorgesehen sein dass nach dem Anordnen der Faserverbundstruktur auf der Unterlage die Unterlage aus der Fördervorrichtung mittels eines Hubtisches angehoben und auf die Abdeckung zubewegt wird und/oder die Abdeckung oberhalb der Fördervorrichtung mittels Halteelementen gehalten und auf die Unterlage zubewegt wird. Durch den Hubtisch wie auch die Halteelemente kann eine präzise Ausrichtung der Unterlage gegenüber der Abdeckung realisiert werden, da die Unterlage mit der Faserverbundstruktur und die Abdeckung von der Fördervorrichtung hierdurch entkoppelt ist und somit die Unterlage zur Abdeckung entsprechend ausrichten kann.It can also be provided that, after arranging the fiber composite structure on the base, the base is lifted out of the conveyor by means of a lifting table and moved towards the cover and / or the cover is held above the conveyor by means of holding elements and moved towards the base. By the lifting table as well as the holding elements, a precise alignment of the pad relative to the cover can be realized because the pad with the fiber composite structure and the cover of the conveyor is thereby decoupled and thus can align the pad to cover accordingly.

Alternativ oder in Kombination ist es vorgesehen, dass sobald ein Unterdruck im Zwischenraum zwischen Unterlage und Abdeckung aufgebaut ist die Abdeckung aus dem zumindest einen Halteelement gelöst wird und der Hubtisch die Anordnung aus Unterlage, Abdeckung und dazwischen platzierter Faserverbundstruktur in der Fördervorrichtung, bevorzugt in der Belade-/Entladestation ablegt. Durch den Unterdruck im Zwischenraum zwischen Abdeckung und Unterlage werden die Abdeckung und die Unterlage in Ihrer Position zueinander fixiert und die Abdeckung liegt über das Dichtelement auf der Unterlage auf.Alternatively or in combination, it is provided that as soon as a negative pressure is built up in the intermediate space between base and cover, the cover is released from the at least one retaining element and the lifting table the arrangement of pad, cover and interposed fiber composite structure in the conveyor, preferably in the loading - / unloading station stores. Due to the negative pressure in the space between the cover and pad, the cover and the pad are fixed in position to each other and the cover is on the sealing element on the pad.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann während des Verpressens der Faserverbundstruktur eine Erkennung von Blasenbildung ausgeführt werden, wobei im Fall der Blasenbildung der Druck im Zwischenraum temporär erhöht und/oder die Abdeckung angehoben wird, um eine zumindest teilweise Reduzierung der Auflage der Abdeckung, insbesondere eine Reduzierung der Auflage des Teilabschnitts auf der Faserverbundstruktur zu erzielen und so einen lokalen Entlüftungspfad zum Abziehen der Luft oder des Dampfes zu ermöglichen. Die Erkennung von Blasenbildung kann insbesondere erfolgen, indem der Betrag des Unterdrucks in dem Zwischenraum überwacht wird, und/oder indem mittels einer Thermobildkamera die Temperaturverteilung in der Faserverbundstruktur erfasst wird, wobei bei Vorliegen einer im Thermobild erkennbaren lokalen Kaltstelle relativ zu einer heißen Umgebung auf das Vorliegen einer Blase geschlossen wird.In a preferred refinement, during the compression of the fiber composite structure, a detection of blistering can be carried out, wherein in the case of blistering the pressure in the intermediate space is temporarily increased and / or the cover is raised in order to at least partially reduce the overlay of the cover, in particular a reduction of the cover To achieve support of the section on the fiber composite structure and thus to allow a local venting path for removing the air or the steam. In particular, bubble formation may be detected by monitoring the amount of negative pressure in the gap, and / or by detecting the temperature distribution in the fiber composite structure by means of a thermal imaging camera, wherein if there is a local cold junction detectable in the thermal image relative to a hot environment Presence of a bubble is closed.

Indem zusätzlich eine Blasenerkennung vorgenommen wird, kann die Zuverlässigkeit der Konsolidierung weiter verbessert und die hohe Qualität und Güte eines zum Laminat verpressten und konsolidierten Faserverbundstruktur sichergestellt werden.By additionally performing bubble detection, the reliability of the consolidation can be further improved and the high quality and quality of a laminated and consolidated fiber composite structure can be ensured.

Die Abdichtung kann mittels eines Dichtelements, insbesondere einer elastischen Ringdichtung erfolgen.The seal can be effected by means of a sealing element, in particular an elastic ring seal.

Es kann vorgesehen sein, dass die Erwärmung der Faserverbundstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung vor, gleichzeitig mit oder nach dem Verpressen der Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage erfolgt.It may be provided that the heating of the fiber composite structure takes place by means of electromagnetic radiation before, simultaneously with or after the compression of the fiber composite structure between the cover and the base.

Insbesondere erfolgt die Kühlung in der Kühlstation über eine in sich geschlossene Flächenkühlung, insbesondere einen Kühltisch, wobei die Flächenkühlung in Kontakt mit der Unterlage und/oder mit der Abdeckung steht. Die Flächenkühlung ermöglicht eine gleichmäßige Kühlung der gesamten konsolidierten Faserverbundstruktur und verhindert somit die Ausbildung von thermischen Spannungen innerhalb der Faserverbundstruktur. Auch lokale Dichteunterschiede können hiermit unterbunden werden. Eine in sich geschlossene Kühlung soll hierbei ein geschlossenes System darstellen, in welchem beispielsweise eine Kühlmittel zirkuliert und dass die Kühlwirkung über die Außenfläche der Flächenkühlung abgibt. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass ein Aufsprühen eines Kühlungsmittels Anlagen zur direkten Verarbeitung von Faserverbundstrukturen nicht praktikabel ist, insbesondere in Bezug auf den Anlagentechnischen Aufwand und die zu erreichenden Zykluszeiten.In particular, the cooling takes place in the cooling station via a self-contained surface cooling, in particular a cooling table, wherein the surface cooling is in contact with the substrate and / or with the cover. The surface cooling enables uniform cooling of the entire consolidated fiber composite structure and thus prevents the formation of thermal stresses within the fiber composite structure. Also local density differences can be prevented hereby. A self-contained cooling is intended to represent a closed system in which, for example, a coolant circulates and that the cooling effect emits over the outer surface of the surface cooling. It has been found, in particular, that spraying of a coolant means installations for the direct processing of fiber composite structures is not practicable, in particular with regard to the system engineering effort and the cycle times to be achieved.

Eine Kühlung sowohl durch die Unterlage als auch die Abdeckung wird bevorzugt, da dies eine gleichmäßige wie auch schnelle Kühlung der konsolidierten Faserverbundstruktur ermöglicht.Cooling through both the underlay and the cover is preferred as this allows for uniform as well as rapid cooling of the consolidated fiber composite structure.

Weiter kann es vorgesehen sein, dass für die Flächenkühlung als ein Kühltisch ausgebildet ist, welcher die Anordnung aus Unterlage, Abdeckung und dazwischen platzierter Faserverbundstruktur aus der Fördervorrichtung anheben kann und einer weitere Flächenkühlung über die Abdeckung zuführen kann.It may further be provided that for the surface cooling is designed as a cooling table, which can lift the arrangement of pad, cover and placed therebetween fiber composite structure from the conveyor and can perform a further surface cooling over the cover.

Alternativ oder in Kombination zeichnet das Verfahren aus, dass die Faserverbundstruktur in der Kühlstation auf eine Temperatur gekühlt wird, welche unterhalb der Schmelztemperatur und oberhalb der Erweichungstemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers liegt, oder welche unterhalb der Erweichungstemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers liegt. Bevorzugt wird die Faserverbundstruktur in der Kühlstation auf eine Temperatur unterhalb 150°C, bevorzugt unterhalb 120°C, besonders bevorzugt unterhalb von 100°C gekühlt wird. Hierdurch wird die konsolidierte Faserverbundstruktur handhabbar und kann weiteren Prozessschritten zugeführt werden. Die ideale Temperatur hängt von den weiteren Prozessschritten wie auch von der Art des Polymers ab.Alternatively or in combination, the method is characterized in that the fiber composite structure is cooled in the cooling station to a temperature which is below the melting temperature and above the softening temperature of the at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer, or below the softening temperature of at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer. Preferably, the fiber composite structure is cooled in the cooling station to a temperature below 150 ° C, preferably below 120 ° C, more preferably below 100 ° C. As a result, the consolidated fiber composite structure is manageable and can further Process steps are supplied. The ideal temperature depends on the further process steps as well as the type of polymer.

Bevorzugt ist die Fördervorrichtung als drehbar ausgebildet, insbesondere in der Form eines Drehtisches. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und kurze Transportstrecken zwischen den einzelnen Stationen der Fördervorrichtung.Preferably, the conveyor device is designed to be rotatable, in particular in the form of a turntable. This allows a compact design and short transport distances between the stations of the conveyor.

Die Abdeckung und/oder die Unterlage sind bevorzugt als eine Glasplatte ausgebildet oder umfassen diese.The cover and / or the pad are preferably formed as a glass plate or include these.

Weiter kann es vorgesehen sein, dass die Faserverbundstruktur zumindest einen Bereich einer Erhebung aufweist, wobei für jeden Bereich der Erhebung eine Kavität in der Abdeckung vorgesehen ist, um die entsprechende Erhebung aufzunehmen. Dies macht es möglich auch Faserverbundstrukturen mit Höhensprüngen zu konsolidieren. Furthermore, provision may be made for the fiber composite structure to have at least one region of an elevation, wherein a cavity is provided in the cover for each region of the elevation in order to receive the corresponding elevation. This makes it possible to consolidate also fiber composite structures with height jumps.

Es kann weiter insbesondere vorgesehen sein, dass jede Kavität die jeweils zugeordnete Erhebung seitlich mit einem Spalt umgibt, wobei der Spalt bevorzugt eine Breite zwischen 3 und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 mm aufweist.It may further be provided, in particular, that each cavity surrounds the respectively associated elevation laterally with a gap, the gap preferably having a width between 3 and 15 mm, particularly preferably between 5 and 10 mm.

Auch kann vorgesehen sein, dass jede Kavität eine Tiefe aufweist, die zwischen dem 0,7-fachen und 1,0-fachen der Höhe der jeweils zugeordneten Erhebung gegenüber der Oberfläche der Faserverbundstruktur in einem nicht erhobenen Bereich beträgt, und/oder jede Kavität eine Tiefe aufweist, die so bemessen ist, den Materialschwund bzw. die Kompaktifizierung des Materials der Faserverbundstruktur während des Konsolidierens zu auszugleichen.It can also be provided that each cavity has a depth which is between 0.7 times and 1.0 times the height of the respectively associated elevation relative to the surface of the fiber composite structure in a non-raised area, and / or each cavity one Depth which is sized to compensate for material shrinkage or compactification of the fiber composite structure during consolidation.

In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Verfahren weiter umfassen: Herbeiführen einer Biegung der Abdeckung, so dass die Abdeckung, gegebenenfalls unter zusätzlicher Absenkung der Abdeckung, die Oberfläche der Faserverbundstruktur in einem Teilabschnitt berührt; und weiteres Biegen und/oder Absenken der Abdeckung, bis die Abdeckung die gesamte Oberfläche der Faserverbundstruktur berührt und die Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage verpresst wird.In a preferred embodiment, the method may further include: causing a bending of the cover, so that the cover, optionally with additional lowering of the cover, the surface of the fiber composite structure in a section touches; and further bending and / or lowering the cover until the cover contacts the entire surface of the fiber composite structure and the fiber composite structure is compressed between the cover and the backing.

Es erfolgt das Verpressen und Konsolidieren der Faserverbundstruktur daher nicht gleichzeitig über die gesamte Fläche, wie dies etwa beim mit Bezug auf 1 erläuterten Verfahren geschieht. Vielmehr wird die Faserverbundstruktur mittels der gebogenen Abdeckung ausgehend von einem schmalen Teilbereich sukzessive und kontrolliert nach außen hin verpresst, so dass durch die Verschiebung von Faser- und Polymermaterial, die durch die lokale Einwirkung der von der gebogenen Abdeckung ausgeübten Druckkraft hervorgerufen wird, in der Faserverbundstruktur eingeschlossene Luft oder sich durch die Erwärmung bildende Dämpfe herausgedrückt werden und nach einer nur relativ kurzen Strecke in einen Bereich gelangen, in dem die Abdeckung auf Grund der Biegung derselben noch nicht oder noch nicht so stark auf die Faserverbundstruktur drückt, so dass die eingeschlossene Luft oder sich durch die Erwärmung bildende Dämpfe einfacher aus der Faserverbundstruktur heraus in den Zwischenraum entweichen und über die angeschlossene Vakuumpumpe abgezogen werden können. Dies ermöglicht es, die Faserverbundstruktur weitestgehend ohne oder mit nur wenigen und sehr kleinen Lufteinschlüssen bzw. Poren zu konsolidieren und somit zu einem hochqualitativen Laminat hoher Güte zu formen.Therefore, the compression and consolidation of the fiber composite structure does not occur simultaneously over the entire area, as in the case of reference to FIG 1 explained method happens. Rather, the fiber composite structure is pressed by means of the curved cover from a narrow portion successively and controlled to the outside, so that caused by the displacement of fiber and polymer material, which is caused by the local action of the force exerted by the curved cover compressive force in the fiber composite structure trapped air or pushed out by the heating vapors and reach after a relatively short distance in a range in which the cover due to the bend of the same or not so strong presses on the fiber composite structure, so that the trapped air or Vapors which form by heating can be more easily released from the fiber composite structure into the intermediate space and can be withdrawn via the connected vacuum pump. This makes it possible to consolidate the fiber composite structure largely without or with only a few and very small air inclusions or pores and thus to form a high-quality laminate of high quality.

Vorzugsweise wird die Abdeckung anfänglich in einem Abstand über der Faserverbundstruktur positioniert. Weiter bevorzugt kontaktiert die Abdeckung die Faserverbundstruktur erst, nachdem die Faserverbundstruktur bereits vollständig erwärmt wurde, um das Imprägnierpolymer schmelzflüssig zu machen.Preferably, the cover is initially positioned at a distance above the fiber composite structure. More preferably, the cover only contacts the fiber composite structure after the fiber composite structure has already been fully heated to make the impregnation polymer molten.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abdeckung an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Tragrahmenelement aufweist, und/oder die Unterlage an zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Tragrahmenelement aufweist.It is preferably provided that the cover has on at least two opposite sides in each case a support frame element, and / or the pad on at least two opposite sides each having a support frame element.

Es kann vorgesehen sein, dass im Bereich von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten der Abdeckung jeweils eine Abstützeinrichtung angeordnet ist, welche die Abdeckung gegenüber der Unterlage derart abstützt, um einer durch den Unterdruck im Zwischenbereich verursachten, in Richtung nach unten auf die Abdeckung wirkenden Kraft entgegenzuwirken und so das Biegen der Abdeckung herbeizuführen.It can be provided that in each case a support device is arranged in the region of at least two opposite sides of the cover, which supports the cover relative to the base in order to counteract a force caused by the negative pressure in the intermediate region, acting downward in the direction of the cover and so to cause the bending of the cover.

Die Abstützeinrichtungen können jeweils als ein oder mehrere Aktuatoren, insbesondere als Pneumatikaktuatoren, Hydraulikaktuatoren oder elektromotorische Aktuatoren ausgebildet sein. Die Verwendung von Aktuatoren, welche insbesondere von einer Steuerung angesteuert werden können, erlauben eine wohlkontrollierte und gesteuerte Positionierung und/oder Biegung der Abdeckung. Dies kann vorteilhaft ergänzt werden, indem die Vakuumpumpe ebenfalls von der Steuerung gesteuert wird, um so einen wohldefinierten und gewünschten Druckzustand, bzw. einen Druckverlauf über die Zeit in dem Zwischenraum herbeizuführen. Besonders bevorzugt kann dabei auch eine Überwachung oder ein Messen des Drucks im Zwischenraum erfolgen, so dass gegebenenfalls die Steuerung nachjustieren oder nachregeln kann, und/oder um Überwachungsfunktionen auszulösen.The support devices can each be designed as one or more actuators, in particular as pneumatic actuators, hydraulic actuators or electromotive actuators. The use of actuators, which can be controlled in particular by a controller, allow a well-controlled and controlled positioning and / or bending of the cover. This can be advantageously supplemented by the fact that the vacuum pump is also controlled by the controller, so as to bring about a well-defined and desired pressure state, or a pressure course over time in the intermediate space. Particularly preferably, monitoring or measuring of the pressure in the intermediate space can also take place so that, if appropriate, the controller can readjust or readjust and / or initiate monitoring functions.

Alternativ können die Abstützeinrichtungen jeweils als Federelemente ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine sehr einfache und kostengünstige Ausführung verwirklicht werden, die gleichzeitig sehr gute Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist es möglich, durch Auswählen bzw. Verwirklichen von gewünschten geeigneten Federcharakteristiken, wie beispielsweise der Verwendung von degressiven Federcharakteristiken, den zeitlichen Verlauf der Biegung der Abdeckung und des Konsolidierens einem gewünschten Verlauf entsprechend einzustellen und so ein gewünschtes und maßgeschneidertes Konsolidieren und Verpressen zu verwirklichen. Auch wenn die Federelemente allein passiv wirkende Elemente darstellen, besteht weiterhin die Möglichkeit des aktiven Eingriffs, insbesondere der Steuerung und/oder Regelung des Verfahrensablaufs, indem beispielsweise eine Steuerung den Betrieb der Vakuumpumpe zum Erzeugen des Unterdrucks in dem Zwischenraum entsprechend steuert und so den herrschenden (Unter-) Druck entsprechend anhebt oder senkt, oder einen gewünschten zeitlichen Druckverlauf anweist, wobei der herrschende Unterdruck im Zusammenspiel mit den Federcharakteristiken der Federelemente wiederum zu einer entsprechenden Ausprägung der Biegung der Abdeckung führt. Alternatively, the support means may each be designed as spring elements. In this way, a very simple and inexpensive design can be realized, which also has very good properties. In particular, by selecting desired suitable spring characteristics, such as the use of degressive spring characteristics, it is possible to adjust the time course of the curve of the cover and the consolidation to a desired course and thus to achieve a desired and tailored consolidation and compression. Even if the spring elements alone represent passive-acting elements, there is still the possibility of active intervention, in particular the control and / or regulation of the process sequence, for example by a controller correspondingly controls the operation of the vacuum pump for generating the negative pressure in the intermediate space and thus the prevailing ( Lower) pressure correspondingly raises or lowers, or instructs a desired temporal pressure curve, wherein the prevailing negative pressure in conjunction with the spring characteristics of the spring elements in turn leads to a corresponding expression of the bending of the cover.

Weiter alternativ können die Abstützeinrichtungen jeweils als Distanzelemente ausgebildet sein, welche eine Höhe aufweisen, die größer als eine Zieldicke der Faserverbundstruktur nach Konsolidierung sein.As an alternative, the support devices can each be designed as spacer elements which have a height that is greater than a target thickness of the fiber composite structure after consolidation.

Mit dieser Ausgestaltung wird eine einfachstmögliche und somit konstruktiv und kostenmäßig am wenigsten aufwändige Lösung verwirklicht, die dennoch gute Ergebnisse erzielt. Die Distanzelemente können zwischen der Faserverbundstruktur und dem Dichtelement angeordnet sein, sind aber bevorzugt außerhalb des Dichtelements angeordnet, wodurch sich eine bessere Handhabung der Distanzelemente ergibt und diese auf die jeweiligen Erfordernisse ohne Probleme ausgetauscht werden können.With this embodiment, a simplest possible and thus structurally and cost-wise the least expensive solution is realized, which nevertheless achieves good results. The spacer elements may be arranged between the fiber composite structure and the sealing element, but are preferably arranged outside the sealing element, resulting in a better handling of the spacer elements and they can be exchanged to the particular requirements without problems.

Als eine nochmals weitere Lösung wird eine Vorrichtung zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit zumindest einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer angegeben, umfassend eine plattenförmige Unterlage; eine plattenförmige Abdeckung; ein Dichtelement zur verlagerbaren Abdichtung der Abdeckung in Bezug auf die Unterlage; zumindest eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung zum Erwärmen der Faserverbundstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers; und eine Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Zwischenraum zwischen der Unterlage und der Abdeckung, so dass der Umgebungsdruck die Abdeckung gegen die Unterlage drückt und die Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage verpresst wird, wobei die Faserverbundstruktur zumindest einen Bereich einer Erhebung aufweist, wobei für jeden Bereich einer Erhebung eine Kavität in der Abdeckung vorgesehen ist, um die entsprechende Erhebung aufzunehmen.As yet another solution, there is provided an apparatus for consolidating a fiber composite structure comprising at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer comprising a plate-shaped backing; a plate-shaped cover; a sealing member for displaceably sealing the cover with respect to the pad; at least one radiation source for generating electromagnetic radiation for heating the fiber composite structure by means of electromagnetic radiation, preferably at least up to the range of the melting temperature of the at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer; and a vacuum pump for generating a negative pressure in the space between the base and the cover so that the ambient pressure presses the cover against the base and the fiber composite structure is compressed between the cover and the base, wherein the fiber composite structure has at least a portion of a protrusion for each area of a survey, a cavity is provided in the cover to receive the corresponding survey.

Es kann weiter insbesondere vorgesehen sein, dass jede Kavität die jeweils zugeordnete Erhebung seitlich mit einem Spalt umgibt, wobei der Spalt bevorzugt eine Breite zwischen 3 und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 mm aufweist. Auch kann vorgesehen sein, dass jede Kavität eine Tiefe aufweist, die zwischen dem 0,7-fachen und 1,0-fachen der Höhe der jeweils zugeordneten Erhebung gegenüber der Oberfläche der Faserverbundstruktur in einem nicht erhobenen Bereich beträgt, und/oder jede Kavität eine Tiefe aufweist, die so bemessen ist, den Materialschwund bzw. die Kompaktifizierung des Materials der Faserverbundstruktur während des Konsolidierens zu auszugleichen.It may further be provided, in particular, that each cavity surrounds the respectively associated elevation laterally with a gap, the gap preferably having a width between 3 and 15 mm, particularly preferably between 5 and 10 mm. It can also be provided that each cavity has a depth which is between 0.7 times and 1.0 times the height of the respectively associated elevation relative to the surface of the fiber composite structure in a non-raised area, and / or each cavity one Depth which is sized to compensate for material shrinkage or compactification of the fiber composite structure during consolidation.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung weiter im Bereich von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten der Abdeckung vorgesehene Abstützeinrichtungen umfasst, welche eingerichtet sind, die Abdeckung gegenüber der Unterlage derart abstützen, um einer durch den Unterdruck im Zwischenbereich verursachten, in Richtung nach unten auf die Abdeckung wirkenden Kraft entgegenzuwirken und so eine Biegung der Abdeckung zu bewirken.Preferably, the device further comprises in the region of at least two opposite sides of the cover provided support means which are adapted to support the cover against the pad so as to counteract caused by the negative pressure in the intermediate region, acting downward on the cover force and to cause such a bend of the cover.

Vorzugsweise sind die Abstützeinrichtungen jeweils als ein oder mehrere Aktuatoren, insbesondere als Pneumatikaktuatoren, Hydraulikaktuatoren oder elektromotorische Aktuatoren oder als Federelemente ausgebildet, oder als Distanzelemente ausgebildet, welche eine Höhe aufweisen, die größer als eine Zieldicke der Faserverbundstruktur nach Konsolidierung ist.Preferably, the support means are each designed as one or more actuators, in particular as pneumatic actuators, hydraulic actuators or electromotive actuators or as spring elements, or as spacer elements which have a height that is greater than a target thickness of the fiber composite structure after consolidation.

Die Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben:

  • 1 zeigt ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß dem Stand der Technik:
  • 2A bis 2E zeigen ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
  • 3A bis 3C zeigen ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
  • 4A und 4B zeigen ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
  • 5A bis 5E erläutern schematisch ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit einer Erhebung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform; und
  • 6A bis 6B erläutern schematisch die Anordnung der Stationen auf einer Fördervorrichtung; und
  • 7A und 7B erläutern schematisch ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit einer Erhebung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform; und
  • 8 veranschaulicht den Aufbau einer Strahlungsquelle und das Erwärmen einer Faserverbundstruktur.
The invention will be described hereinafter with reference to the drawings:
  • 1 shows a method for consolidating a fiber composite structure according to the prior art:
  • 2A to 2E show a method for consolidating a fiber composite structure according to a first preferred embodiment;
  • 3A to 3C show a method for consolidating a fiber composite structure according to a second preferred embodiment;
  • 4A and 4B show a method for consolidating a fiber composite structure according to a third preferred embodiment;
  • 5A to 5E schematically illustrate a method for consolidating a fiber composite structure with a bump, according to another preferred embodiment; and
  • 6A to 6B explain schematically the arrangement of the stations on a conveyor; and
  • 7A and 7B schematically illustrate a method for consolidating a fiber composite structure with a bump, according to another preferred embodiment; and
  • 8th illustrates the construction of a radiation source and the heating of a fiber composite structure.

Mit Bezug auf die 2A bis 2E wird zunächst ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.With reference to the 2A to 2E First, a method for consolidating a fiber composite structure according to a first preferred embodiment will be described.

Wie in 2A gezeigt, wird eine mit thermoplastischen oder thermoelastischen Polymeren vorimprägnierten oder mit solchen Polymeren im festen oder gelösten bzw. abgeschiedenen Zustand versetzten Faserverbundstruktur 10 auf einer plattenförmigen Unterlage 20 angeordnet. Unter Vorsehung eines Dichtelements 15, insbesondere einer elastischen Ringdichtung, welche die Faserverbundstruktur 10 seitlich und bevorzugt in einem Abstand umgibt, wird weiter eine plattenförmige Abdeckung 30 über der auf der Unterlage 20 angeordneten Faserverbundstruktur positioniert. Die Unterlage 20 und die Abdeckung 30 sind jeweils aus einem für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, durchlässigen und hitzebeständigen Material gebildet. Besonders bevorzugt sind die Unterlage 20 und die Abdeckung 30 jeweils als Glasplatten ausgebildet. Beispielsweise können die Abdeckung 30 und die Unterlage 20 jeweils als rechteckige Glasplatten mit einer Breite von 500 mm, 1000 mm, 1500 mm, 2000 mm oder mehr, und einer Länge von 1000 mm, 1500 mm, 2000 mm, 2500 mm oder mehr ausgebildet sein. Die Dicke der Glasplatte kann beispielsweise 2 mm, 3 mm, 5 mm oder mehr betragen.As in 2A is shown, with a thermoplastic or thermoelastic polymers preimpregnated or with such polymers in the solid state, dissolved or deposited or deposited state offset fiber composite structure 10 on a plate-shaped base 20 arranged. Providing a sealing element 15 , in particular an elastic ring seal, which the fiber composite structure 10 laterally and preferably at a distance surrounds, is further a plate-shaped cover 30 above that on the pad 20 positioned fiber composite structure positioned. The underlay 20 and the cover 30 are each formed of a for electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, permeable and heat-resistant material. Particularly preferred are the pad 20 and the cover 30 each formed as glass plates. For example, the cover 30 and the pad 20 each formed as a rectangular glass plates with a width of 500 mm, 1000 mm, 1500 mm, 2000 mm or more, and a length of 1000 mm, 1500 mm, 2000 mm, 2500 mm or more. The thickness of the glass plate may be, for example, 2 mm, 3 mm, 5 mm or more.

Um zu vermeiden, dass sich die Unterlage 20 auf Grund ihres Eigengewichts nach unten hin durchbiegt, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Unterlage 20 von unten her gestützt wird, beispielsweise indem sie teilweise oder ganzflächig auf eine Tischplatte oder auf eine andere Stützstruktur (nicht dargestellt) aufgelegt wird, welche die Unterlage 20 von unten stützt. Es ist ebenfalls denkbar, die Unterlage 20 mit einer größeren Dicke auszubilden als die Abdeckung 30, beispielsweise für die Unterlage 20 eine Glasplatte mit 5 mm oder 8 mm zu verwenden, während für die Abdeckung 30 eine Glasplatte mit 2 mm oder 3 mm verwendet wird. In diesem Fall wird die Unterlage 20 eine inhärent größere Steifigkeit aufweisen und dementsprechend weniger zum Durchbiegen neigen als die Abdeckung 30.To avoid getting the pad 20 Bends downwards due to its own weight, it is preferably provided that the pad 20 is supported from below, for example by being partially or completely applied to a table top or other support structure (not shown), which the pad 20 supported from below. It is also conceivable, the pad 20 to form with a greater thickness than the cover 30 , for example, for the pad 20 to use a glass plate with 5 mm or 8 mm while covering 30 a glass plate with 2 mm or 3 mm is used. In this case, the pad becomes 20 have an inherently greater rigidity and accordingly less prone to sag than the cover 30 ,

Um eine einfachere Handhabung der Abdeckung 30 und der Unterlage 20 zu bieten, können diese jeweils an einem Tragrahmen befestigt sein. Der Tragrahmen kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein, und kann die Abdeckung 30 und die Unterlage 20 an ihren Seitenkanten vollständig oder teilweise umfassen. Entsprechend zeigt die 2A beispielhaft, dass an der Abdeckung 30 und der Unterlage 20 jeweils zwei Tragrahmenelementen 21 bzw. 31 angeordnet sind. Ein Beispiel eines die Abdeckung 30 vollständig umfassenden bzw. umlaufenden Tragrahmens aus Tragrahmenelementen 31 ist in der 2E zu sehen, welche eine Draufsicht von oben auf eine beispielhafte Abdeckung 30 zeigt. Zur Handhabung der Abdeckung 30, insbesondere zum Positionieren der Abdeckung 30 über der Unterlage 20 können an den Tragrahmenelementen 31 seitliche Vorsprünge, Ausnehmungen oder dergleichen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche es ermöglichen, dass entsprechende Haken oder andere Halteelemente (nicht dargestellt) den Tragrahmen 31, und somit die Abdeckung 30, in Eingriff nehmen können. Wird für die Abdeckung 30 und/oder die Unterlage 20 jeweils eine Glasplatte verwendet, kann die Glasplatte beispielsweise durch Verkleben mit den entsprechenden Tragrahmenelementen 21, 31 fest verbunden sein. Andere Arten der Befestigung, wie Verschrauben, oder auch Klemmen in einer Nut, die in einem Tragrahmenelement 21, 31 vorgesehen ist, und welche die Glasplatte beidseitig umfasst und klemmt, sind ebenfalls denkbar.For easier handling of the cover 30 and the pad 20 to offer, they can each be attached to a support frame. The support frame may be made in one or more parts, and may cover 30 and the pad 20 completely or partially at their side edges. Accordingly, the shows 2A exemplified that on the cover 30 and the pad 20 two support frame elements each 21 respectively. 31 are arranged. An example of the cover 30 completely comprehensive or circumferential support frame of support frame elements 31 is in the 2E to see which is a top-down view of an exemplary cover 30 shows. For handling the cover 30 in particular for positioning the cover 30 over the pad 20 can be attached to the supporting frame elements 31 side projections, recesses or the like (not shown) may be provided, which allow corresponding hooks or other holding elements (not shown) the support frame 31 , and thus the cover 30 to be able to engage. Will for the cover 30 and / or the pad 20 each used a glass plate, the glass plate, for example, by gluing with the corresponding support frame elements 21 . 31 be firmly connected. Other types of attachment, such as bolting, or even clamps in a groove, in a support frame element 21 . 31 is provided, and which covers and clamps the glass plate on both sides are also conceivable.

Wieder mit Bezug auf 2A sind an den an der Abdeckung 30 angeordneten Tragrahmenelementen 31 Aktuatoren 32, insbesondere Pneumatikaktuatoren angeordnet, die mit einem voreingestellten Druck angesteuert werden können, um einen jeweiligen Zylinder 33 bis zu einer vordefinierten Hubgrenze auszufahren. Über die Zylinder 33, welche sich auf den an der Unterlage 20 angeordneten Tragrahmenelementen 21 abstützen, können die Aktuatoren 32, insbesondere die Pneumatikaktuatoren so die an der Abdeckung 30 angeordneten Tragrahmenelementen 31 in einer vorgegebenen Höhe über den an der Unterlage 20 angeordneten Tragrahmenelementen 21 positionieren und halten. Die Aktuatoren 32 mit den Zylindern 33 können daher als eine Abstützungseinrichtung angesehen werden, welche die Abdeckung 30 gegenüber der Unterlage 20 abstützt. Die Kraft aller Aktuatoren 32, insbesondere der Pneumatikaktuatoren ist dabei größer als die Eigengewicht der Abdeckung 30 und den Tragrahmenelementen 31 ausgeübte Gewichtskraft. Auf diese Weise kann durch Beaufschlagen der Pneumatikaktuatoren mit dem voreingestellten Druck die Abdeckung 30 in einer vordefinierten Position über der Unterlage 20 und der auf der Unterlage 20 angeordneten Faserverbundstruktur 10 gehalten und/oder positioniert werden.Again with respect to 2A are at the on the cover 30 arranged support frame elements 31 actuators 32 , In particular arranged pneumatic actuators, which can be controlled with a preset pressure to a respective cylinder 33 extend to a predefined stroke limit. About the cylinders 33 , which are on the base 20 arranged support frame elements 21 can support the actuators 32 , in particular the pneumatic actuators so on the cover 30 arranged support frame elements 31 at a predetermined height above the on the pad 20 arranged support frame elements 21 position and hold. The actuators 32 with the cylinders 33 can therefore be considered as a support device, which the cover 30 opposite the pad 20 supported. The power of all actuators 32 , in particular the pneumatic actuators is greater than the weight of the cover 30 and the support frame elements 31 applied weight. In this way, by applying the pneumatic actuators with the pre-set pressure the cover 30 in a predefined position above the base 20 and the on the pad 20 arranged fiber composite structure 10 held and / or positioned.

In dieser Position kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich die Abdeckung 30 in einer Höhe von 2 bis 20 mm über einer Zieldicke bei abgeschlossener Konsolidierung befindet, und/oder sich die Abdeckung 30 in einer Höhe von wenigstens 0,1 mm, bevorzugt wenigstens 1 mm, weiter bevorzugt wenigstens 3 mm und besonders bevorzugt wenigstens 5 mm über der Oberfläche der Faserverbundstruktur 10 befindet. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Abdeckung 30 in dieser Position auf Grund ihres Eigengewichts und dem nur seitlichen Halten durch die Tragrahmenelemente 31 eine Eigenbiegung erfahren kann. Das Ausmaß dieser Eigenbiegung wird wesentlich bestimmt durch die Auswahl des Materials der Abdeckung 30, insbesondere dessen Steifigkeit und spezifischem Gewicht, sowie der Dicke, der Breite und der Länge der Abdeckung 30. Besonders bevorzugt werden das Material und die Dicke der Abdeckung 30 so gewählt, dass die Eigenbiegung in einem Bereich zwischen 2 und 20 mm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 3 und 15 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 5 und 10 mm liegt. Entsprechend sind die genannten Höhenangaben in diesem Fall als Höhenangaben in Bezug auf den tiefsten Punkt der unteren Oberfläche der Abdeckung 30 zu verstehen.In this position can be advantageously provided that the cover 30 is located at a height of 2 to 20 mm above a target thickness with consolidation completed, and / or the cover 30 at a height of at least 0.1 mm, preferably at least 1 mm, more preferably at least 3 mm, and most preferably at least 5 mm above the surface of the fiber composite structure 10 located. It should be noted that the cover 30 in this position due to its own weight and only lateral holding by the support frame elements 31 can experience a self-bending. The extent of this self-bending is essentially determined by the choice of the material of the cover 30 , in particular its rigidity and specific weight, as well as the thickness, the width and the length of the cover 30 , Particularly preferred are the material and the thickness of the cover 30 chosen so that the intrinsic deflection is in a range between 2 and 20 mm, preferably in a range between 3 and 15 mm, particularly preferably in a range between 5 and 10 mm. Correspondingly, in this case the height indications given are height indications with respect to the lowest point of the lower surface of the cover 30 to understand.

In der 2A sind weiter Strahlungsquellen 14 dargestellt, die oberhalb der Abdeckung 30 und unterhalb der Unterlage 20 angeordnet sind, und die eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zur Erwärmung der Faserverbundstruktur 10 abzugeben. Alternativ ist es ebenso möglich, nur eine Strahlungsquelle 14 oberhalb der Abdeckung 30 oder unterhalb der Unterlage 20 anzuordnen. Die Strahlungsquellen 14 sind bevorzugt als Infrarotlichtquellen ausgeführt. Die unterhalb der Unterlage 20 angeordnete Strahlungsquelle 14 kann optional auch in die Stützstruktur (nicht dargestellt) für die Unterlage 20 angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Strahlungsquellen 14 als Flächenstrahler ausgebildet, welche die Abdeckung 30 und/oder die Unterlage 20 im Wesentlichen ganzflächig und mit im Wesentlicher gleicher flächenbezogener Strahlungsdichte bestrahlen. Es sei bemerkt, dass in den folgenden 2B bis 2D die Strahlungsquellen 14 der Klarheit der Darstellung halber nicht gezeigt sind.In the 2A are still radiation sources 14 shown above the cover 30 and below the pad 20 are arranged, and which are adapted to electromagnetic radiation for heating the fiber composite structure 10 leave. Alternatively, it is also possible to have only one radiation source 14 above the cover 30 or below the pad 20 to arrange. The radiation sources 14 are preferably designed as infrared light sources. The below the pad 20 arranged radiation source 14 Optionally also in the support structure (not shown) for the pad 20 be arranged. Preferably, the radiation sources 14 designed as a surface radiator, which the cover 30 and / or the pad 20 irradiate substantially the entire surface and with substantially the same area-related radiation density. It should be noted that in the following 2 B to 2D the radiation sources 14 for clarity of illustration are not shown.

Mit Hilfe einer Pumpe oder dergleichen (nicht dargestellt) wird dann der von der Abdeckung 30, der Unterlage 20 und dem Dichtelement 15 abgedichtete Zwischenraum evakuiert, so dass sich ein Unterdruck in dem Zwischenraum einstellt. Auf Grund des sich an der Abdeckung 30 einstellenden Druckunterschieds zwischen Umgebungsdruck, einerseits, und Unterruck im Zwischenraum, andererseits, stellt sich eine Druckkraft auf die Abdeckung 30 ein, wie durch den Pfeil in 2B dargestellt. Da die Abdeckung 30 an den seitlichen Rändern (hier beispielsweise die Ränder in Längsrichtung der Abdeckung 30, 30') durch die Tragrahmenelemente 31 gehalten werden, und diese mittels des Aktuatoren 32 und der Zylinder 33 in der Höhe in Position gehalten werden, führt die auf die Abdeckung 30 ausgeübte Druckkraft, zusammen mit dem Eigengewicht der Abdeckung 30, zu einer Biegung der Abdeckung 30, so dass sich die Abdeckung nach unten hin wölbt, wie in 2B ebenfalls schematisch dargestellt.With the help of a pump or the like (not shown) is then from the cover 30 , the underlay 20 and the sealing element 15 sealed gap evacuated, so that sets a negative pressure in the intermediate space. Due to the cover 30 adjusting pressure difference between ambient pressure, on the one hand, and pressure in the space, on the other hand, puts a pressure force on the cover 30 a, as indicated by the arrow in 2 B shown. Because the cover 30 at the lateral edges (here, for example, the edges in the longitudinal direction of the cover 30 . 30 ' ) through the support frame elements 31 be held, and this by means of the actuator 32 and the cylinder 33 held in place in height, which leads to the cover 30 applied compressive force, together with the weight of the cover 30 , to a bend of the cover 30 so that the cover bulges downwards as in 2 B also shown schematically.

Mit zunehmendem Unterdruck wird sich die auf die Abdeckung 30 ausgeübte Kraft zunehmend größer, so dass sich die Abdeckung 30 zunehmend stärker durchbiegen und sich in der Mitte zuerst auf der Faserverbundstruktur 10 auflegen wird. Mit anderen Worten berührt die Abdeckung 30 die Faserverbundstruktur 10 nur in einem relativ kleinen Teilabschnitt A der Oberfläche der Faserverbundstruktur 10, wie in 2C schematisch dargestellt. Mit zunehmendem Unterdruck vergrößert sich der Teilabschnitt A und dessen Grenzen wandern allmählich nach außen.As the vacuum increases, it will be on the cover 30 applied force increasingly larger, so that the cover 30 increasingly stronger bend and in the middle first on the fiber composite structure 10 hang up. In other words, the cover touches 30 the fiber composite structure 10 only in a relatively small section A the surface of the fiber composite structure 10 , as in 2C shown schematically. With increasing negative pressure, the section increases A and its boundaries are gradually wandering outwards.

Die Abdeckung 30 drückt somit in einem zunehmend größeren Bereich auf die Faserverbundstruktur 10, welche von den Strahlungsquellen 14 vorzugsweise soweit erwärmt wurde, dass die thermoplastischen oder thermoelastischen Polymere bis in den Kern der Faserverbundstruktur 10 hinein schmelzflüssig geworden sind.The cover 30 thus pushes the fiber composite structure in an increasingly larger area 10 , which of the radiation sources 14 was preferably heated so far that the thermoplastic or thermoelastic polymers into the core of the fiber composite structure 10 have become molten.

Sobald die Summe aus der vom Eigengewicht der Abdeckung 30 und den Tragrahmenelementen 31 (sowie gegebenenfalls an der Abdeckung 30 weiterer vorgesehener Tragrahmenelemente 31 und/oder anderer Elemente) hervorgerufenen Gewichtskraft und der auf Grund des Unterdrucks auf die Abdeckung 30 ausgeübte Kraft, abzüglich der über den Teilabschnitt A in die Faserverbundstruktur 10 eingeleiteten Druckkraft, einen vorgegebenen Betrag überschreitet, insbesondere den Betrag der maximalen Hubkraft der Aktuatoren 32, insbesondere der Pneumatikaktuatoren, öffnen an den Aktuatoren 32 vorgesehene Druckbegrenzungen. Infolgedessen können sich die Tragrahmenelemente 31 absenken, wie durch die Pfeile in der 2C versinnbildlicht, und die Abdeckung 30 schließt vollständig gegen die Unterlage 20 bis zur vollständigen Auflage der Abdeckung 30 auf der Faserverbundstruktur 10, wie in der 2D dargestellt. Die Tragrahmenelemente 21 und 31 können dabei so ausgebildet und bemessen sein, dass sie einen Anschlag definieren, welcher den Abstand der Unterlage 20 und der Abdeckung 30 zueinander bei vollständigem Schließen definiert, mithin die Zieldicke der zu konsolidierenden Faserverbundstruktur 10 definiert. Bevorzugt ist jedoch, dass die Tragrahmenelemente 21 und 31 jeweils mit den entsprechenden Oberflächen der Abdeckung 30 und der Unterlage 20 flüchtig ausgebildet sind, und dass ein die Verpressung begrenzender, die Zieldicke der Faserverbundstruktur 10 definierender Anschlag auf andere Weise vorgesehen wird. So kann beispielsweise die minimale Hubgrenze der Aktuatoren 32, insbesondere der Pneumatikaktuatoren als Anschlag genutzt werden, wobei die Aktuatoren 32 so angeordnet und relativ zu den Tragrahmenelementen 31 positioniert befestigt werden, dass die durch die minimale Hubgrenze der Aktuatoren 32 definierte Lage der gewünschten Zieldicke der zu verpressenden Faserverbundstruktur 10 entspricht. Alternativ kann auch ein separater Anschlag vorgesehen sein, wie etwa ein Anschlagstück, das zwischen den Tragrahmenelementen 21, 31 und/oder zwischen der Unterlage 20 und der Abdeckung 30 angeordnet wird, und das mit einer Dicke bemessen ist, die der Zieldicke der zu verpressenden Faserverbundstruktur 10 entspricht.Once the sum of the weight of the cover 30 and the support frame elements 31 (and possibly on the cover 30 further provided support frame elements 31 and / or other elements) and the weight due to the negative pressure on the cover 30 applied force, less that over the subsection A in the fiber composite structure 10 introduced pressure force exceeds a predetermined amount, in particular the amount of the maximum lifting force of the actuators 32 , in particular the pneumatic actuators, open at the actuators 32 provided pressure limits. As a result, the support frame elements can 31 lower, as indicated by the arrows in the 2C emblematic, and the cover 30 completely closes against the surface 20 until complete coverage of the cover 30 on the fiber composite structure 10 , like in the 2D shown. The supporting frame elements 21 and 31 can be designed and dimensioned so that they define a stop which the distance of the pad 20 and the cover 30 defined to each other when fully closed, hence the target thickness of the one to be consolidated Fiber composite structure 10 Are defined. However, it is preferred that the support frame elements 21 and 31 each with the corresponding surfaces of the cover 30 and the pad 20 are volatile, and that a compression limiting, the target thickness of the fiber composite structure 10 defining stop is provided in another way. For example, the minimum stroke limit of the actuators 32 , in particular the pneumatic actuators are used as a stop, wherein the actuators 32 arranged and relative to the support frame elements 31 be positioned that by the minimum stroke limit of the actuators 32 defined position of the desired target thickness of the fiber composite structure to be pressed 10 equivalent. Alternatively, a separate stop may be provided, such as an abutment piece between the support frame elements 21 . 31 and / or between the pad 20 and the cover 30 is arranged, and which is dimensioned with a thickness, the target thickness of the fiber composite structure to be pressed 10 equivalent.

Das Verpressen und Konsolidieren der Faserverbundstruktur 10 erfolgt daher nicht gleichzeitig über die gesamte Fläche, wie dies etwa beim mit Bezug auf 1 erläuterten Verfahren geschieht. Vielmehr wird die Faserverbundstruktur 10 mittels der gebogenen Abdeckung 30 ausgehend von einem schmalen Teilabschnitt A sukzessive und kontrolliert nach außen hin verpresst, so dass durch die Verschiebung von Faser- und Polymermaterial, die durch die lokale Einwirkung der von der gebogenen Abdeckung 30 ausgeübten Druckkraft hervorgerufen wird, in der Faserverbundstruktur 10 eingeschlossene Luft oder sich durch die Erwärmung bildende Dämpfe herausgedrückt werden und nach einer nur relativ kurzen Strecke in einen Bereich gelangen, in dem die Abdeckung 30 auf Grund der Biegung derselben noch nicht oder noch nicht so stark auf die Faserverbundstruktur 10 drückt, so dass die eingeschlossene Luft oder sich durch die Erwärmung bildende Dämpfe einfacher aus der Faserverbundstruktur 10 heraus in den Zwischenraum entweichen und über die angeschlossene Vakuumpumpe abgezogen werden können. Dies ermöglicht es, die Faserverbundstruktur 10 weitestgehend ohne Bildung von Lufteinschlüssen oder mit nur sehr kleinen Lufteinschlüssen bzw. Poren zu konsolidieren und somit zu einem hochqualitativen Laminat hoher Güte zu formen.The pressing and consolidation of the fiber composite structure 10 Therefore, does not take place simultaneously over the entire area, as in the reference to 1 explained method happens. Rather, the fiber composite structure 10 by means of the curved cover 30 starting from a narrow section A successively and controlled compressed outwards, so that by the displacement of fiber and polymer material by the local action of the curved cover 30 applied compressive force is caused in the fiber composite structure 10 trapped air or be pushed out by the heating vapors and enter after a relatively short distance in an area in which the cover 30 due to the bending of the same or not yet so strong on the fiber composite structure 10 pushes so that the trapped air or vapors formed by the heating easier from the fiber composite structure 10 out into the space and can be deducted via the connected vacuum pump. This allows the fiber composite structure 10 to consolidate as far as possible without the formation of air bubbles or with only very small air inclusions or pores and thus to form a high-quality laminate of high quality.

Es ist weiterhin auch denkbar, dass während des Verpressens der Faserverbundstruktur eine Erkennung von Blasenbildung ausgeführt wird. Beispielsweise kann mit einem Drucksensor der im Zwischenraum herrschende (Unter-) Druck gemessen und von der Steuereinheit ausgewertet werden. Wird dabei ein rascher Druckanstieg gemessen, kann die Steuereinheit dies als die Bildung einer Blase, beispielsweise durch Verdampfen von Flüssigkeit, bewerten. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, die Oberfläche der Faserverbundstruktur 10 mit Hilfe einer Thermokamera in Form eines Thermobilds zu erfassen und auszuwerten. Die Steuereinheit kann dabei auf das Vorkommen von lokalen Heißstellen oder lokalen Kaltstellen im Thermobild achten. Eine lokale Heißstelle, das heißt, ein Ort, an dem die im Thermobild abgebildete Temperatur der Faserverbundstruktur 10 deutlich höher ist als die Temperatur in umgebenden Bereichen kann beispielsweise auf das Vorhandensein von Fremdkörpern hindeuten, die sich unter Einfluss der elektromagnetischen Strahlung schneller und höher aufheizen, als das Imprägnierpolymer. Umgekehrt kann eine lokale Kaltstelle, das heißt, ein Ort, an dem das Thermobild eine deutlich geringere Temperatur anzeigt als für umgebende Orte, auf eine Luft- oder Dampfblase hindeuten. Dies liegt darin, dass im Fall des Vorliegens einer Blase durch die Blase Polymer- und Fasermaterial verdrängt wird. Da heißes Polymer- und Fasermaterial mehr Infrarotstrahlung emittiert, die von der Thermobildkamera erfasst wird, als eine Dampf- oder Luftblase (selbst bei selber Temperatur derselben), wird das Thermobild an dieser Stelle daher dunkler erscheinen.It is also conceivable that during the compression of the fiber composite structure, a detection of blistering is performed. For example, the (sub) pressure prevailing in the interspace can be measured with a pressure sensor and evaluated by the control unit. If a rapid increase in pressure is measured, the control unit can evaluate this as the formation of a bubble, for example by evaporation of liquid. Alternatively or additionally, it is also possible to provide the surface of the fiber composite structure 10 with the help of a thermal camera in the form of a thermal image to capture and evaluate. The control unit can pay attention to the occurrence of local hot spots or local cold spots in the thermal image. A local hot spot, that is, a location at which the temperature of the fiber composite structure imaged in the thermal image 10 is significantly higher than the temperature in surrounding areas, for example, may indicate the presence of foreign bodies, which heat faster and higher under the influence of electromagnetic radiation, as the impregnating polymer. Conversely, a local cold spot, that is, a location where the thermal image indicates a significantly lower temperature than surrounding locations, may indicate an air or vapor bubble. This is because in the case of the presence of a bubble through the bladder, polymer and fiber material is displaced. Since hot polymer and fiber material emits more infrared radiation detected by the thermal imaging camera than a vapor or air bubble (even at the same temperature of the same), the thermal image at this point will therefore appear darker.

Wenn die Steuereinheit auf diese Weise eine Blasenbildung erkennt, kann die Steuereinheit veranlassen, dass die Vakuumpumpe gedrosselt wird, so dass der Druck im Zwischenraum steigt und weniger Unterdruck herrscht. Die Abdeckung 30 wird sich daher weniger Biegen und der Teilabschnitt A, in welchem die Abdeckung 30 sich auf der Faserverbundstruktur 10 aufstützt wird schmäler. Gleichzeitig oder alternativ kann die Steuereinheit auch die Aktuatoren 32, insbesondere die Pneumatikaktuatoren ansteuern, die Zylinder 33 weiter auszufahren und so die Abdeckung 30 an den Seiten anzuheben, was ebenfalls den Teilabschnitt A, in welchem die Abdeckung 30 sich auf der Faserverbundstruktur 10 aufstützt, verschmälert. Auf diese Weise kann für eine verbesserte Entlüftung der Faserverbundstruktur 10, insbesondere ein Abziehen der Blasen, gesorgt werden.If the control unit detects bubbles in this way, the control unit can cause the vacuum pump to be throttled, so that the pressure in the intermediate space increases and there is less negative pressure. The cover 30 will therefore be less bending and the subsection A in which the cover 30 on the fiber composite structure 10 is supported by narrower. At the same time or alternatively, the control unit can also control the actuators 32 , in particular the pneumatic actuators, the cylinders 33 continue to extend and so the cover 30 to lift on the sides, which is also the subsection A in which the cover 30 on the fiber composite structure 10 supports, narrows. In this way, for improved ventilation of the fiber composite structure 10 , in particular a removal of the bubbles, be taken care of.

Nachdem auf diese Weise die Faserverbundstruktur 10 verpresst und zu einem Laminat, auch aus Tailored Blank bezeichnet, konsolidiert wurde, und nachdem das Laminat ausgekühlt ist, kann die Abdeckung 30 geöffnet werden. Dies kann auf einfache Weise geschehen, indem das Vakuum bzw. der Unterdruck in dem Zwischenraum abgestellt und die Abdeckung 30 abgehoben wird. Es wird jedoch bevorzugt, in der umgekehrten Reihenfolge zu der in den 2A bis 2D gezeigten Abfolge vorzugehen. So werden bei weiterhin bestehendem Unterdruck im Zwischenraum die Aktuatoren 32, insbesondere die Pneumatikaktuatoren, mit Druckluft beaufschlagt, um die Abdeckung 30 zu biegen. Die Abdeckung 30 wölbt sich daher an den seitlichen Enden nach oben und löst sich lokal von dem konsolidierten Laminat. Anschließend wird der Unterdruck im Zwischenraum sukzessive reduziert, so dass sich die Abdeckung 30 nach und nach vom Laminat löst und sich das Laminat auf diese Weise von der Abdeckung 30 abschält. Dies hat den Vorteil, dass sich das Laminat zuverlässiger und zerstörungsfrei von der Abdeckung 30 trennen lässt.Having in this way the fiber composite structure 10 pressed and laminated to a laminate, also known as Tailored Blank, has been consolidated, and after the laminate is cooled, the cover can 30 be opened. This can be done easily by turning off the vacuum in the space and the cover 30 is lifted. However, it is preferred, in the reverse order to that in the 2A to 2D proceed as shown sequence. Thus, with continued negative pressure in the intermediate space, the actuators 32 , in particular the pneumatic actuators, pressurized with compressed air to the cover 30 to bend. The cover 30 Therefore, it bulges upwards at the lateral ends and dissolves locally from the consolidated laminate. Subsequently, the negative pressure in the intermediate space gradually reduced, so that the cover 30 gradually dissolves the laminate and the laminate in this way from the cover 30 peels. This has the advantage of making the laminate more reliable and non-destructive of the cover 30 can be separated.

Während im Vorstehenden insbesondere die Verwendung von Pneumatikaktuatoren als Abstützungseinrichtungen beschrieben wurde, ist dies nicht beschränkend, und es können auch andere Aktuatoren 32 oder Vorrichtungen verwendet werden, um die Abdeckung 30 gegenüber der Unterlage 20 abzustützen. Beispielsweise können als Abstützungseinrichtungen auch Hydraulikaktuatoren, elektromotorische Aktuatoren oder andere Aktuatoren verwendet werden, insbesondere auch Servoaktuatoren, welche unter Steuerung durch eine Steuereinrichtung ein Positionieren der Abdeckung 30 in der Höhe und/oder ein Aufbringen einer vordefinierten Kraft ermöglichen.While the use of pneumatic actuators as support means has been described above, this is not limiting, and other actuators may be used 32 or devices used to cover 30 opposite the pad 20 support. For example, hydraulic actuators, electromotive actuators or other actuators can also be used as support devices, in particular also servo actuators which, under the control of a control device, position the cover 30 in height and / or allow application of a predefined force.

Das Verfahren kann bevorzugt in einer Anlage (nicht dargestellt) zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur 10 ausgeführt werden, die eine Belade-/Entladestation, eine Pressstation und eine Kühlstation aufweist.The method may preferably be in a system (not shown) for consolidating a fiber composite structure 10 having a loading / unloading station, a pressing station and a cooling station.

In der Belade-/Entladestation kann die Unterlage 20 beispielsweise für einen Bediener so zugänglich gemacht werden, dass der Bediener eine Faserverbundstruktur, wie beispielsweise ein im Tapelegeverfahren gelegte Tapestruktur auf die Unterlage 20 platzieren kann. Über eine in der Anlage vorgesehene Halterung, die beispielsweise an dem Tragrahmen bzw. den Tragrahmenelementen 31 der Abdeckung 30 angreifen kann, wird die Abdeckung 30 auf oder über der Unterlage 20 platziert, so dass die Faserverbundstruktur 10 wie vorstehend mit Bezug auf 2A beschrieben in dem mittels einem Dichtelement 15 abgedichteten Zwischenraum angeordnet ist.In the loading / unloading station, the underlay can 20 for example, be made accessible to an operator so that the operator can apply a fiber composite structure, such as a taped structure, to the substrate 20 can place. About a provided in the system holder, for example, on the support frame or the support frame elements 31 the cover 30 can attack, the cover will 30 on or above the surface 20 placed so that the fiber composite structure 10 as above with reference to 2A described in the means of a sealing element 15 sealed space is arranged.

Die Unterlage 20 kann dann, zusammen mit der darauf angeordneten Faserverbundstruktur 10 sowie der ebenso darüber angeordneten Abdeckung 30, zu der Pressstation bewegt werden, in der die Faserverbundstruktur 10 von den Strahlungsquellen 14 bestrahlt und erwärmt wird, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 200 und 400 °C, abhängig vom Imprägnierpolymer, bis der Kern der Faserverbundstruktur 10 schmelzflüssig ist. In der Pressstation kann dabei vorgesehen sein, dass ein Hubtisch angeordnet ist, der vorzugsweise mit einer flachen Tischfläche ausgebildet ist, um die Unterlage 20 von einer (nicht dargestellten) Fördereinrichtung, die für den Transport in der Anlage sorgt, abzuheben und so in eine wohldefinierte Position zu verbringen. Anschließend wird das Vakuum im Zwischenraum aufgebaut und die Verpressung wie weiter in den 2B bis 2D beschrieben ausgeführt.The underlay 20 can then, together with the fiber composite structure arranged thereon 10 as well as the cover also arranged above it 30 , are moved to the pressing station, in which the fiber composite structure 10 from the radiation sources 14 irradiated and heated, for example, to a temperature in the range between 200 and 400 ° C, depending on the impregnating polymer, to the core of the fiber composite structure 10 is molten. In the pressing station can be provided that a lifting table is arranged, which is preferably formed with a flat table surface to the pad 20 by a (not shown) conveyor, which provides for the transport in the plant to lift and so to spend in a well-defined position. Subsequently, the vacuum is built up in the space and the compression as further into the 2 B to 2D described executed.

Nach erfolgter Verpressung wird, vorzugsweise bei weiter angelegtem Vakuum, die Gesamtheit aus Unterlage 20, Abdeckung 30 und dazwischen gepresster Faserverbundstruktur 10 zur Kühlstation bewegt.After pressing is, preferably in a further applied vacuum, the entirety of pad 20 , Cover 30 and sandwiched fiber composite structure therebetween 10 moved to the cooling station.

In der Kühlstation kann ein Kühltisch vorgesehen sein, auf den die Unterlage 20 abgelegt wird, oder der angehoben werden kann, um in Kontakt mit der Unterlage 20 gebracht zu werden. Ebenfalls kann eine Kühlvorrichtung vorgesehen sein, die von oben her in Kontakt mit der Abdeckung 30 gebracht wird. Alternativ kann der Kühltisch die Unterlage 20 so weit anheben, bis die Abdeckung 30 in Kontakt mit der Kühlvorrichtung gebracht wird. Mit dem Kühltisch und der Kühlvorrichtung werden die Abdeckung 30 und die Unterlage 20, sowie mittelbar die Faserverbundstruktur 10 abgekühlt, beispielsweise bis die Faserverbundstruktur 10 im Kern auf eine Temperatur unter 150 °C, bevorzugt unter 100 °C abgekühlt ist und das Imprägnierpolymer verfestigt.In the cooling station, a cooling table may be provided, on which the pad 20 is dropped, or that can be raised to get in touch with the pad 20 to be brought. Also, a cooling device may be provided, which from above in contact with the cover 30 is brought. Alternatively, the cooling table, the pad 20 lift it up until the cover 30 is brought into contact with the cooling device. With the cooling table and the cooling device are the cover 30 and the pad 20 , as well as indirectly the fiber composite structure 10 cooled, for example, until the fiber composite structure 10 is cooled in the core to a temperature below 150 ° C, preferably below 100 ° C and the impregnating polymer solidified.

Anschließend kann die Gesamtheit aus Unterlage 20, Abdeckung 30 und dazwischen gepresster Faserverbundstruktur 10 zur Belade-/Entladestation bewegt werden, in der die Abdeckung 30 abgehoben werden und der Bediener die fertig zum Laminat konsolidierte Faserverbundstruktur entnehmen kann.Subsequently, the whole of pad 20 , Cover 30 and sandwiched fiber composite structure therebetween 10 be moved to the loading / unloading station, in which the cover 30 can be lifted and the operator can remove the ready to laminate consolidated fiber composite structure.

Mit Bezug auf 3A bis 3C wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass Federelemente 35 anstelle der in der ersten Ausführungsform eingesetzten Aktuatoren 32 vorgesehen sind. Die Federelemente 35 sind bevorzugt in den Tragrahmenelementen 31 der Abdeckung 30 gehaltert und stützen auf Grund der inhärenten Federkraft die Abdeckung 30 gegenüber der Unterlage 20 bzw. den Tragrahmenelementen 21 der Unterlage 20 ab. Die Federelemente 35 können als einfache Federn ausgeführt werden. Bevorzugt wird jedoch, dass die Federelemente 35 mit einer degressiven Federcharakteristik ausgeführt werden. Damit kann erreicht werden, dass bei einer anfänglichen Belastung der Federelemente 35, hier in Folge des zunehmenden Unterdrucks im Zwischenraum, zunächst eine nur geringe Kompression der Federelemente 35 erfolgt, so dass wie in 3B gezeigt die Abdeckung 30 wiederum eine Biegung erfährt, welche die Abdeckung 30 in dem schmalen Teilbereich A zur Auflage auf und Abstützung gegen die Faserverbundstruktur 10 treten lässt. Mit zunehmendem Unterdruck, und damit zunehmender Belastung der Federelemente 35, gelangen die Federelemente 35 in den Bereich flacherer Steigung der degressiven Federcharakteristik, so dass die Federelemente 35 eine zunehmend größere Kompression erfahren und sich dementsprechend die seitlichen Enden der Abdeckung 30 zunehmend absenken. Der Teilabschnitt A, in dem die Abdeckung 30 sich auf der Faserverbundstruktur 10 abstützt, weitet sich daher zunehmend in der Breite, bis die Abdeckung 30 schließlich ganzflächig in Auflage auf die Faserverbundstruktur 10 kommt und diese verpresst, wie in 3C gezeigt. Auch hier kann in bevorzugter Weise wieder vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit die Vakuumpumpe so ansteuert, dass ein gewünschter zeitlicher Verlauf des (Unter-) Drucks in dem Zwischenraum eingestellt wird, um so unter Berücksichtigung der Federcharakteristik der Federelemente 35 einen gewünschten Verlauf der Biegung der Abdeckung 30, und damit einen gewünschten Verlauf des Verpressens zu steuern und/oder zu regeln.Regarding 3A to 3C Now, a second embodiment of the invention will be described. The second embodiment differs from the first embodiment essentially in that spring elements 35 instead of the actuators used in the first embodiment 32 are provided. The spring elements 35 are preferred in the support frame elements 31 the cover 30 supported and support due to the inherent spring force the cover 30 opposite the pad 20 or the support frame elements 21 the underlay 20 from. The spring elements 35 can be executed as simple springs. However, it is preferred that the spring elements 35 be executed with a degressive spring characteristic. This can be achieved that at an initial load of the spring elements 35 , here due to the increasing negative pressure in the space, initially only a small compression of the spring elements 35 done so that as in 3B shown the cover 30 in turn undergoes a bend which the cover 30 in the narrow section A for supporting and supporting against the fiber composite structure 10 lets kick. With increasing negative pressure, and thus increasing load on the spring elements 35 , get the spring elements 35 in the area of the slimmer gradient of the degressive Spring characteristic, so that the spring elements 35 experience an increasingly greater compression and, accordingly, the lateral ends of the cover 30 increasingly lower. The subsection A in which the cover 30 on the fiber composite structure 10 is therefore increasingly expanding in width until the cover 30 finally over the entire surface in circulation on the fiber composite structure 10 comes and squeezes them as in 3C shown. Again, it may be provided again in a preferred manner that a control unit controls the vacuum pump so that a desired time profile of the (sub) pressure is set in the intermediate space, so as to take into account the spring characteristic of the spring elements 35 a desired course of the bending of the cover 30 , And thus to control a desired course of the pressing and / or to regulate.

Um eine übermäßige Kompression der Faserverbundstruktur 10 zu vermeiden, kann, wie in den 3A bis 3C weiter gezeigt, bevorzugt vorgesehen sein, Anschlagstücke 36 zwischen der Abdeckung 30 und der Unterlage 20 und/oder zwischen den entsprechenden Tragrahmenelementen 31, 21 vorzusehen. Die Anschlagstücke 36 sind in ihrer Höhe entsprechend der Zieldicke der konsolidierten Faserverbundstruktur 10 bemessen. Die Anschlagstücke 36 können beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein. Bevorzugt sind die Anschlagstücke 36 jedoch aus einem temperaturfesten Kunststoffmaterial, insbesondere mit geringer spezifischer Wärmekapazität ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass diese Anschlagstücke 36 sich beim Abkühlen der Faserverbundstruktur 10 ebenfalls rasch abkühlen und es nicht zu einem Effekt kommt, dass die Anschlagstücke 36 über den Kühlprozess hinaus heiß bleiben und bei einem nächsten Einbringen einer Faserverbundstruktur 10 diese vorzeitig und unerwünscht lokal erhitzt, was zu einer ungleichmäßigen Verpressung und Konsolidierung führen könnte. Die Anschlagsstücke 36 können zwischen der Faserverbundstruktur 10 und dem Dichtelement 15 angeordnet sein. Alternativ und bevorzugt können diese Anschlagsstücke auch nach bzw. hinter dem Dichtelement 15 angeordnet sein, um flexibel und schnell auf eine geänderte Zieldicke der Faserverbundstruktur einzugehen ohne hierbei auf das Dichtelement 15 besondere Acht zu geben, da dies am seinem Ort verbleiben kann.To prevent excessive compression of the fiber composite structure 10 To avoid, as in the 3A to 3C further shown, preferably be provided, stop pieces 36 between the cover 30 and the pad 20 and / or between the respective support frame elements 31 . 21 provided. The stop pieces 36 are equal in height to the target thickness of the consolidated fiber composite structure 10 sized. The stop pieces 36 For example, they can be made of a metal. Preferably, the stop pieces 36 However, formed of a temperature-resistant plastic material, in particular with low specific heat capacity. This has the advantage that these stop pieces 36 during cooling of the fiber composite structure 10 also cool down quickly and it does not come to an effect that the stop pieces 36 Stay hot beyond the cooling process and next time you apply a fiber composite structure 10 These are heated prematurely and undesirably locally, which could lead to uneven compression and consolidation. The stop pieces 36 can be between the fiber composite structure 10 and the sealing element 15 be arranged. Alternatively and preferably, these stop pieces can also after or behind the sealing element 15 be arranged to respond flexibly and quickly to a changed target thickness of the fiber composite structure without this on the sealing element 15 to pay special attention, as this can remain in place.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 4A und 4B beschrieben. Wie gezeigt, sind in dieser Ausführungsform Distanzstücke 40 vorgesehen, die zwischen der Unterlage 20 und der Abdeckung 30 und/oder optionalen entsprechenden Tragrahmenelementen (in 4A und 4B nicht dargestellt) angeordnet werden. Die Distanzstücke 40 können beispielsweise fest mit der Unterlage 20 verbunden sein. Die Distanzstücke 40 haben eine Höhe, die der Zieldicke der zu konsolidierenden Faserverbundstruktur 10 entspricht, zusätzlich mit einem kleinen Übermaß, bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 mm. Die Distanzstücke 40 können ebenfalls aus Metall oder bevorzugt aus einem temperaturbeständigen Kunststoffmaterial insbesondere mit geringer spezifischer Wärmekapazität ausgebildet sein. Die Distanzstücke 40 sind bevorzugt in einem Abstand zwischen 20 und 200 mm von dem Außenrand der Faserverbundstruktur 10 angeordnet.A third embodiment of the invention is in the 4A and 4B described. As shown, spacers are in this embodiment 40 provided between the pad 20 and the cover 30 and / or optional corresponding support frame elements (in 4A and 4B not shown) are arranged. The spacers 40 For example, you can fix it with the pad 20 be connected. The spacers 40 have a height that is the target thickness of the fiber composite structure to be consolidated 10 corresponds, in addition to a small oversize, preferably in the range between 0.1 and 0.5 mm. The spacers 40 may also be formed of metal or preferably made of a temperature-resistant plastic material, in particular with low specific heat capacity. The spacers 40 are preferably at a distance between 20 and 200 mm from the outer edge of the fiber composite structure 10 arranged.

Wie in den 4A und 4B gezeigt, haben die Distanzstücke 40 ebenfalls die Wirkung, die Abdeckung 30 abzustützen, so dass es unter der Einwirkung des Unterdrucks in dem Zwischenraum wiederum zu einer Biegung der Abdeckung 30 kommt.As in the 4A and 4B shown have the spacers 40 also the effect, the cover 30 support so that it under the influence of the negative pressure in the space in turn to a bend of the cover 30 comes.

Mit Bezug auf die 5A bis 5E wird nun eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei wird insbesondere eine Situation dargestellt, wie Sie beispielsweise bei der Belade-/Entladestation 12 anzutreffen ist. Auf der Unterlage 20, welche in Tragrahmenelementen 21 eingebettet ist, ist eine Faserverbundstruktur 10 angeordnet. Die Unterlage 20 bzw. die Tragrahmenelemente 21 liegen dabei auf der Fördervorrichtung 11 auf, welche in diesem Bereich einen Ausschnitt aufweist, durch welchen ein Hubtisch 22 in Richtung der Fördervorrichtung 11 bewegbar ist. Oberhalb der Unterlage ist in einem Abstand die Abdeckung 30, gehalten in den Tragrahmenelementen 31 angeordnet. Die Abdeckung 30 bzw. die Tragrahmenelemente 31 werden dabei von mehreren Halteelementen 37 auf einem Abstand zur Unterlage 20 gehalten um ein Einlegen der Faserverbundstruktur auf die Unterlage 20 und/oder das Einbringen des Dichtelements 15 zu ermöglichen. Die Halteelemente 37 halten die Abdeckung 30 bzw. die Tragrahmenelemente an vereinzelten Punkten oder Flächen, jedoch bevorzugt nicht vollflächig umlaufend. Nach erfolgter Ablage der Faserverbundstruktur 10 und des Dichtelemente 15 auf der Unterlage 20 verfährt der Hubtisch 22 in Richtung der Fördervorrichtung 11 und hebt die Unterlage aus der Fördervorrichtung 11 heraus wie in 5B dargestellt. Dabei wird der Hubtisch 22 soweit in Richtung der Abdeckung 30 verfahren, bis die Zylinder 33 die Tragrahmenelemente 21 berühren bzw. bis das Dichtelement 15 sowohl mit der Abdeckung 30 als auch mit der Unterlage 20 in Kontakt ist und einen Zwischenraum ausbildet, welcher mittels einer Vakuumpumpe evakuiert werden kann. Durch den Hubtisch 22 als auch die Halteelemente 37 kann die Abdeckung 30 zur Unterlage 20 auch horizontal zueinander bewegt werden, wodurch die Abdeckung 30 zur Unterlage 20 optimal ausgerichtet werden kann. Durch den entstehenden Unterdruck im Zwischenraum zwischen Abdeckung 30 und der Unterlage 20 werden die Unterlage 20 und die Abdeckung 30 bewegen sich die Unterlage 20 und die Abdeckung 30 aufeinander zu. Weiterhin entsteht durch die Gewichtskraft der Abdeckung 30 und der durch den Unterdruck im Zwischenraum resultierenden Kraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Unterlage 20 und der Abdeckung 30 über die Zylinder 33 und die Dichtelemente 15, wodurch die Abdeckung 30 von den Halteelementen 37 gelöst werden kann und auf der Unterlage 20 nun aufliegt. Die Abdeckung 30 und die Unterlage 20 sind durch die kraftschlüssige Verbindung auch in Ihrer Position zueinander fixiert und können sich nicht zueinander verschieben.With reference to the 5A to 5E Now another embodiment of the invention is shown. Here, in particular, a situation is presented, as you for example at the loading / unloading 12 can be found. On the pad 20 which are in support frame elements 21 embedded is a fiber composite structure 10 arranged. The underlay 20 or the support frame elements 21 lie on the conveyor 11 on, which has a section in this area, through which a lift table 22 in the direction of the conveyor 11 is movable. Above the pad is the cover at a distance 30 , held in the support frame elements 31 arranged. The cover 30 or the support frame elements 31 are doing of several holding elements 37 at a distance to the pad 20 held to insert the fiber composite structure on the pad 20 and / or the introduction of the sealing element 15 to enable. The holding elements 37 hold the cover 30 or the supporting frame elements at isolated points or areas, but preferably not completely over the entire circumference. After the filing of the fiber composite structure 10 and the sealing elements 15 on the pad 20 moves the lift table 22 in the direction of the conveyor 11 and lifts the pad out of the conveyor 11 out like in 5B shown. This is the lifting table 22 as far as the cover 30 Move until the cylinder 33, the support frame elements 21 Touch or until the sealing element 15 both with the cover 30 as well as with the underlay 20 is in contact and forms a gap, which can be evacuated by means of a vacuum pump. Through the lift table 22 as well as the retaining elements 37 can the cover 30 to the pad 20 also be moved horizontally to each other, eliminating the cover 30 to the pad 20 can be optimally aligned. Due to the resulting negative pressure in the space between the cover 30 and the pad 20 become the pad 20 and the cover 30 move the pad 20 and the cover 30 towards each other. Furthermore arises by the weight of the cover 30 and by the Vacuum in the space resulting force a frictional connection between the pad 20 and the cover 30 over the cylinders 33 and the sealing elements 15 , causing the cover 30 from the holding elements 37 can be solved and on the pad 20 is now up. The cover 30 and the pad 20 are fixed by the non-positive connection in your position to each other and can not move to each other.

Während die Abdeckung 30 durch den Unterdruck im Zwischenraum zwischen Abdeckung 30 und Unterlage 20 ihre Kontaktfläche mit der Faserverbundstruktur 10 erhöht kann der Hubtisch die Anordnung aus Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10 und Abdeckung 30 nach unten in Richtung der Fördervorrichtung 11 bewegen. Die Abdeckung 30 kann hierbei auch schon komplett auf der Faserverbundstruktur 10 aufliegen wie in 5D dargestellt. Bevorzugt sollte die Abdeckung 30 in nahezu vollständigen Kontakt mit der Faserverbundstruktur 10 sein, wenn der Hubtisch 22 die Anordnung aus Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10 und Abdeckung 30 auf der Fördervorrichtung 11 ablegt, wie in 5E dargestellt. Der Hubtisch 22 kann nach Ablage der Anordnung außerhalb des Wirkbereiches der Fördervorrichtung 11 gefahren werden, so dass im vorliegenden Fall die Anordnung aus Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10 und Abdeckung 30 von der Belade-/Entladestation 12 zur nächsten Station, der Heizstation 13 verfahren werden kann, um dort auf eine Temperatur bevorzugt über der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen Polymers erwärmt wird.While the cover 30 by the negative pressure in the space between the cover 30 and underlay 20 their contact surface with the fiber composite structure 10 increases the lift table, the arrangement of pad 20 , Fiber composite structure 10 and cover 30 down in the direction of the conveyor 11 move. The cover 30 can already be completely on the fiber composite structure 10 rest like in 5D shown. The cover should be preferred 30 in almost complete contact with the fiber composite structure 10 be when the lift table 22 the arrangement of pad 20 , Fiber composite structure 10 and cover 30 on the conveyor 11 deposits as in 5E shown. The lift table 22 can after filing the arrangement outside the effective range of the conveyor 11 be driven so that in this case the arrangement of pad 20 , Fiber composite structure 10 and cover 30 from the loading / unloading station 12 to the next station, the heating station 13 can be moved to be heated there to a temperature preferably above the melting temperature of the at least one thermoplastic polymer.

In einer weiter Ausgestaltung könnte der Hubtsich 22 auch mit einer Strahlungsquelle 14, insbesondere mit Infrarotröhren51, 52, ausgestattet sein und ein Vorgang wie in den 5A bis 5E beschrieben und in der Heizstation 14 nach erfolgter Ablage der Faserverbundstruktur 10 auf der Unterlage 20 erfolgen. Die Faserverbundstruktur 10 würde durch den Hubtisch 22 mit integrierter Strahlungsquelle 14 von der Seite der Unterlage 20 erwärmt werden. Weiterhin könnte in der Heizstation 14 oberhalb der Abdeckung 30 eine weitere Strahlungsquelle, wie beispielsweise in 4A dargestellt, angeordnet sein. Die Halteelemente 37, welche die Abdeckung 30 bzw. die Tragrahmenelemente 31 und an vereinzelten Punkten oder Flächen halten nicht stören, da diese außerhalb des Wirkbereiches der Strahlungsquelle angeordnet sind.In a further embodiment, the Hubtsich 22 be equipped with a radiation source 14, in particular with Infrarotröhren51, 52, and a process as in the 5A to 5E described and in the heating station 14 after the filing of the fiber composite structure 10 on the pad 20 respectively. The fiber composite structure 10 would through the lift table 22 with integrated radiation source 14 from the side of the pad 20 to be heated. Furthermore, could in the heating station 14 above the cover 30 another radiation source, such as in 4A represented, may be arranged. The holding elements 37 which the cover 30 or the support frame elements 31 and at isolated points or areas do not disturb, since they are located outside the effective range of the radiation source.

Alternativ könnte wie zuvor beschrieben der Hubtisch 22 auch in einer Kühlstation 14 Anwendung finden, wobei dieser dann bevorzugt mit einer Kühleinrichtung, insbesondere einer Flächenkühlung ausgestattet wäre. Der Hubtisch 22 könnte die Anordnung aus Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10 und Abdeckung 30 in Richtung einer weiteren Kühleinrichtung bewegen, welche die Faserverbundstruktur 10 über die Abdeckung 30 kühlen kann.Alternatively, as previously described, the lift table could 22 also in a cooling station 14 Find application, which would then preferably equipped with a cooling device, in particular a surface cooling. The lift table 22 could be the arrangement of underlay 20 , Fiber composite structure 10 and cover 30 move in the direction of another cooling device, which the fiber composite structure 10 over the cover 30 can cool.

In den 6A und 6B sind schematisch zwei Ausführungsformen für die Anordnung der verschiedenen Stationen zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur 10 dargestellt. Bevorzugt sind die die Belade-/Entladestation 12, die Heizstation 13 und die Kühlstation 14 auf einer als Drehtisch ausgebildeten Fördervorrichtung 11 angeordnet, welche um einen Drehpunkt drehbar gelagert ist. Die jeweiligen Einrichtungen wie Strahlungsquellen 14 oder Kühleinrichtung sind ortsfest an den einzelnen Stationen angeordnet und die Fördereinrichtung 11 bewegt die Anordnung aus Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10 und Abdeckung 30 zu den jeweiligen Stationen. Die Fördereinrichtung 11 hat bevorzugt einen Ausschnitt, an dessen Rand die Tragrahmenelemente 21 der Unterlage 20 aufliegen können. Durch die Ausschnitte ist es beispielsweise möglich, dass ein Hubtisch 22 die Unterlage 20 aus der Fördervorrichtung 11 aufnehmen kann oder auch, dass die Faserverbundstruktur 10 in der Heizstation 13 oder der Kühlstation 14 über die Abdeckung 30 und die Unterlage 20 erwärmt bzw. gekühlt werden kann.In the 6A and 6B Figure 2 schematically shows two embodiments for the arrangement of the various stations for consolidating a fiber composite structure 10 shown. Preferably, these are the loading / unloading station 12 , the heating station 13 and the cooling station 14 on a conveyor designed as a turntable 11 arranged, which is rotatably mounted about a pivot point. The respective facilities such as radiation sources 14 or cooling device are arranged stationarily at the individual stations and the conveyor 11 moves the assembly from underlay 20 , Fiber composite structure 10 and cover 30 to the respective stations. The conveyor 11 preferably has a cutout, at the edge of the support frame elements 21 the underlay 20 can rest. Through the cut-outs it is possible, for example, that a lifting table 22 the underlay 20 from the conveyor 11 or that the fiber composite structure 10 in the heating station 13 or the cooling station 14 over the cover 30 and the pad 20 can be heated or cooled.

Alternativ kann die Belade-/Entladestation 12 auch in zwei getrennte Einheiten aufgeteilt sein, wie in 6B, so dass die Fördereinrichtung 11 eine Beladestation 12' und eine Entladestation 12" umfasst. Diese Anordnung kann sinnvoll sein, wenn das Beladen und Entladen der Faserverbundstruktur 10 ein Nadelöhr in der Zykluszeit darstellt. Insbesondere bei Faserverbundstrukturen, welche geringe Zieldicke aufweisen und sich daher schnell aufheizen und Abkühlen kann die Unterteilung der Belade-/Entladestation 12 in eine Beladestation 12' und Entladestation 12" die Taktzeit zur Konsolidierung der Faserverbundstruktur 10 und somit auch den Durchsatz durch eine solche Anlage weiter erhöhen.Alternatively, the loading / unloading station 12 also be divided into two separate units, as in 6B so that the conveyor 11 a loading station 12 ' and an unloading station 12 " includes. This arrangement may be useful when loading and unloading the fiber composite structure 10 represents a bottleneck in the cycle time. Particularly in the case of fiber composite structures which have a low target thickness and can therefore heat up and cool down quickly, the subdivision of the loading / unloading station can be achieved 12 in a loading station 12 ' and unloading station 12 " the cycle time for the consolidation of the fiber composite structure 10 and thus also increase the throughput through such a system on.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eignen sich insbesondere zum Verpressen und Konsolidieren von flachen Faserverbundstrukturen 10, das heißt, Faserverbundstrukturen 10, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweisen. Für zunehmend viele Anwendungen und Einsatzgebiete von faserverstärkten Bauteile besteht jedoch die Anforderung, dass diese Bauteile lokale Verstärkungen aufweisen sollen, beispielsweisen in Bauteilbereichen, an denen später Scharniere angesetzt werden sollen, oder an denen eine Verbindung mit anderen Bauteilen erfolgen soll. Für derartige Anwendungen werden bereits die Faserverbundstrukturen 10, beispielsweise als im Tapelegeverfahren ausgebildete Tailored Blanks, mit entsprechenden lokal verstärkten Abschnitten gelegt. Um derartige lokal verstärkte, mit Erhebungen versehene Faserverbundstrukturen 10 zu verpressen und zu einem Laminat zu konsolidieren, wird mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wie in den 7A und 7B gezeigt, vorgesehen, eine angepasste Abdeckung 30' zu verwenden.The embodiments described above are particularly suitable for pressing and consolidating flat fiber composite structures 10 that is, fiber composite structures 10 which have a substantially uniform thickness. However, for many applications and applications of fiber-reinforced components, there is a requirement that these components should have local reinforcements, for example, in component areas where later hinges are to be applied, or at which a connection to other components should take place. For such applications are already the fiber composite structures 10 , For example, as trained in the tape laying Tailored Blanks, laid with corresponding locally reinforced sections. To such locally reinforced, raised fiber composite structures 10 to press and consolidate to a laminate will come with another preferred embodiment, as in the 7A and 7B shown, provided a customized cover 30 ' to use.

Die 7A zeigt schematisch eine Faserverbundstruktur 10', welche hier beispielhaft in einem mittleren Bereich einen lokal verstärkten Abschnitt mit einer Erhebung E aufweist. Weiter ist vorgesehen, die Abdeckung 30' mit einer der Erhebung E entsprechenden Kavität K auszubilden. Die Kavität K in der Abdeckung 30' kann beispielsweise durch Fräsen gebildet werden. In der 7B, welche eine Ansicht der Abdeckung 30' von unten zeigt, ist dabei zu erkennen, dass die Kavität K die Erhebung E mit einem umlaufenden Spalt S umgibt. Der Spalt S weist dabei bevorzugt eine Breite zwischen 3 und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 mm auf. Indem ein derartiger Spalt S vorgesehen wird, wird ein freier Strömungskanal bereitgestellt, über den unter Wirkung des Unterdrucks und mittels der Vakuumpumpe (nicht dargestellt) in der Faserverbundstruktur 10', insbesondere im Bereich der Erhebung E, eingeschlossene Luft oder sich durch die Erwärmung bildende Dämpfe abgesaugt und abgeführt werden können.The 7A shows schematically a fiber composite structure 10 ' , which here by way of example in a central region a locally reinforced section with a survey e having. Next is provided, the cover 30 ' with one of the survey e corresponding cavity K train. The cavity K in the cover 30 ' can be formed for example by milling. In the 7B giving a view of the cover 30 ' shows from below, it can be seen that the cavity K the assessment e with a circumferential gap S surrounds. The gap S in this case preferably has a width between 3 and 15 mm, particularly preferably between 5 and 10 mm. By having such a gap S is provided, a free flow channel is provided via the under the effect of the negative pressure and by means of the vacuum pump (not shown) in the fiber composite structure 10 ' especially in the area of the survey e , trapped air or sucked by the heating vapors and can be removed.

Das freie Strömen und Abführen von Luft und Dämpfen wird dabei insbesondere von der Biegung der Abdeckung 30 unterstützt, wie vorstehend beschrieben, welche dafür sorgen kann, dass der Spalt S zu einer Seite der Abdeckung 30 hin erst zu einem späten Zeitpunkt in Kontakt mit der Oberfläche der Faserverbundstruktur 10' kommt und somit geschlossen wird, zu welchem Zeitpunkt bereits eine weitgehende Absaugung für den Bereich der Erhebung E stattgefunden hat. Alternativ oder ergänzend kann auch eine aktive Entlüftung des Spalts S vorgesehen werden, beispielsweise indem der Druck im Zwischenraum temporär erhöht, bzw. das Vakuum verringert wird, und/oder die Abdeckung 30' angehoben wird, um eine zumindest teilweise Reduzierung der Auflage der Abdeckung 30' auf der Faserverbundstruktur 10' zu erzielen und so eine Entlüftung des Spalts S zu ermöglichen. Es kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, einen Entlüftungskanal vorzusehen, der beispielsweise als eine schmale Nut in die Oberfläche der Abdeckung 30' eingearbeitet wird, oder als Bohrung, die sich durch die Abdeckung 30' hindurch erstreckt und ebenfalls mit der Vakuumpumpe verbunden wird. Andere Arten einer Entlüftung des Spalts S sind ebenfalls denkbar.The free flow and removal of air and vapors is in particular the bending of the cover 30 supports, as described above, which can ensure that the gap S to one side of the cover 30 only late in contact with the surface of the fiber composite structure 10 ' comes and thus closed, at which time already a substantial extraction for the area of the survey e took place. Alternatively or additionally, an active ventilation of the gap S be provided, for example by the pressure in the space temporarily increased, or the vacuum is reduced, and / or the cover 30 ' is raised to at least partially reduce the overlay of the cover 30 ' on the fiber composite structure 10 ' to achieve and so a venting of the gap S to enable. It may also be contemplated to provide a vent passage, for example, as a narrow groove in the surface of the cover 30 ' is incorporated, or as a bore, extending through the cover 30 ' extends through and is also connected to the vacuum pump. Other types of ventilation of the gap S are also possible.

Wie aus den 7A und 7B zu erkennen, bilden die Faserverbundstruktur 10' und die Abdeckung 30' weitgehend komplementäre Geometrien, so dass die Gesamtgeometrie von Unterlage 20, Faserverbundstruktur 10' und Abdeckung 30' insgesamt eine im Wesentlichen plattenförmige Form gleichbleibender Dicke aufweist.Like from the 7A and 7B to recognize form the fiber composite structure 10 ' and the cover 30 ' largely complementary geometries, so that the overall geometry of pad 20 , Fiber composite structure 10 ' and cover 30 ' overall has a substantially plate-shaped shape of constant thickness.

Es wird sich dabei der Vorteil zu Nutze gemacht, dass insbesondere eine als Glasplatte ausgebildete Abdeckung 30' eine weitgehend ähnliche Wärmekapazität aufweist wie die üblicherweise in Faserverbundstrukturen 10' verwendete Materialien. Aus diesem Grund kann bei einer gleichen Flächenstrahlleistung der Strahlungsquellen 14 der lokal verstärkte Abschnitt der Erhebung E, das heißt, der dickere Abschnitt der Faserverbundstruktur 10', auf Grund der an dieser Stelle dünneren Glasschicht der Abdeckung 30' in derselben Zeit durchgeheizt werden, wie dies an den Stellen mit dünnerer Dicke der Faserverbundstruktur 10' der Fall ist.It is thereby taken advantage of the fact that in particular designed as a glass plate cover 30 ' has a largely similar heat capacity as that usually in fiber composite structures 10 ' used material. For this reason, with the same surface beam power of the radiation sources 14 the locally reinforced section of the survey e that is, the thicker portion of the fiber composite structure 10 ' , due to the thinner glass layer of the cover at this point 30 ' be heated in the same time as at the thinner thickness locations of the fiber composite structure 10 ' the case is.

Die Kavität K wird bevorzugt mit Untermaß ausgebildet, um die Schwindung des Materials durch die Konsolidierung auszugleichen.The cavity K is preferably designed with undersize to compensate for the shrinkage of the material by the consolidation.

Wie in der 7B weiter zu erkennen ist, wird die Kavität K vorzugsweise mit hinterschnittenen Eckenradien H ausgebildet, so dass auch Erhebungen E mit scharfkantigen Ecken geeignet bearbeitet werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die zu verpressenden und zu konsolidierenden Faserverbundstrukturen durch ein Tapelegeverfahren gebildet werden, in welchem üblicher Weise rechteckige Tapeabschnitte verarbeitet und zu einer gewünschten Faserverbundstruktur gelegt werden.Like in the 7B can be seen further, the cavity K preferably with undercut corner radii H trained, so that surveys e can be processed with sharp edges suitable. This is particularly advantageous if the fiber composite structures to be pressed and consolidated are formed by a tape laying method, in which conventional rectangular tape sections are processed and laid to form a desired fiber composite structure.

Die mit einer Kavität K versehene Abdeckung 30' kann geeignet als Abdeckung 3 oder 30 in den hierin beschriebenen und/oder genannten Verfahren zum Konsolidieren verwendet werden, um die genannten Verfahren geeignet zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen 10, 10' mit Höhensprüngen zu ertüchtigen.The one with a cavity K provided cover 30 ' may be suitable as a cover 3 or 30 may be used in the consolidation and / or consolidation methods described herein and / or recited to improve the processes of consolidating fiber composite structures 10 . 10 ' to be trained with height jumps.

Mit Bezug auf 8 wird weiter eine beispielhafte Ausgestaltung der Strahlungsquellen 14 erläutert. Wie in 6 gezeigt, umfassen die Strahlungsquellen 14 vorzugsweise eine Vielzahl von Infrarotröhren 51, 52, die sich quer zur Abdeckung 30 bzw. zur Unterlage 20 erstrecken. Die Infrarotröhren 51, 52 sind bevorzugt so ausgelegt und angeordnet, eine gleichmäßige flächenbezogene Strahlungsleistung zu erzeugen, um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Faserverbundstruktur 10 zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Infrarotröhren 51, 52 einzeln oder in Gruppen selektive eingeschaltet werden können, so dass abhängig von der Größe, Form und Lage der Faserverbundstruktur 10 nur notwendige Bereiche bestrahlt werden. In dem Beispiel der Fig. 6 können beispielsweise die Infrarotröhren 52, welche sich über die Faserverbundstruktur 10 erstrecken, eingeschaltet werden, während die Infrarotröhren 51, welche die Faserverbundstruktur 10 nicht überlappen, ausgeschaltet verbleiben. Dies kann zu einer Einsparung von Energie und damit zur Kostensenkung verwendet werden. Ebenfalls kann vorgesehen werden, dass in Bereichen, in denen eine Bestrahlung mit Infrarotlicht nur teilweise erforderlich bzw. gewünscht ist, ein Abschattelement 55 vorgesehen ist, um zu verhindern, dass in diesem Bereich, in dem sich kein Anteil der Faserverbundstruktur 10 befindet, die Abdeckung 30 bzw. die Unterlage 20 bestrahlt und aufgeheizt wird, oder sich die obere und untere Strahlungsquellen 14 in diesem Bereich auf Grund der nicht vorhandenen Faserverbundstruktur 10 durch die Abdeckung 30 und die Unterlage 20 hindurch allein gegenseitig aufheizen und so gegenseitig thermischer Belastung und gegebenenfalls vorzeitiger Alterung aussetzen.Regarding 8th continues to be an exemplary embodiment of the radiation sources 14 explained. As in 6 shown include the radiation sources 14 preferably a plurality of infrared tubes 51 . 52 extending across the cover 30 or to the document 20 extend. The infrared tubes 51 . 52 are preferably designed and arranged to produce a uniform surface-related radiation power in order to heat the fiber composite structure as evenly as possible 10 to enable. Particularly preferred is provided that the infrared tubes 51 . 52 individually or in groups can be switched selectively, so that, depending on the size, shape and location of the fiber composite structure 10 only necessary areas are irradiated. In the example of FIG. 6, for example, the infrared tubes 52 , which are about the fiber composite structure 10 extend, while the infrared tubes 51 which the fiber composite structure 10 do not overlap, remain off. This can be used to save energy and thus reduce costs become. It can also be provided that in regions in which irradiation with infrared light is only partially required or desired, a shading element 55 is provided to prevent in this area in which no share of the fiber composite structure 10 is the cover 30 or the pad 20 irradiated and heated, or get the upper and lower radiation sources 14 in this area due to the non-existent fiber composite structure 10 through the cover 30 and the pad 20 alone heat each other and suspend each other thermal stress and possibly premature aging.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 10, 10'1, 10, 10 '
FaserverbundstrukturFiber composite structure
2,202.20
Unterlagedocument
3, 30, 30'3, 30, 30 '
Abdeckungcover
4, 144, 14
Strahlungsquelleradiation source
5, 155, 15
Dichtelementsealing element
66
Rohrstutzenpipe socket
1111
Fördervorrichtungconveyor
12, 12', 12"12, 12 ', 12 "
Belade-/EntladestationLoading / unloading station
1313
Heizstationheating station
1414
Kühlstationcooling station
2121
TragrahmenelementSupporting frame element
2222
HubtischLift table
3131
TragrahmenelementSupporting frame element
3232
Aktuatoractuator
3333
Zylindercylinder
3535
Federelementspring element
3636
Anschlagstückstop piece
3737
Halteelementretaining element
4040
Distanzstückspacer
51, 5251, 52
Infrarotröhreninfrared tubes
5555
AbschattelementAbschattelement
AA
Teilabschnittpart Of
Ee
Erhebungsurvey
HH
Eckenradiuscorner radius
KK
Kavitätcavity
SS
Spaltgap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/083196 A1 [0007]WO 2014/083196 A1 [0007]
  • US 8048253 [0007]US8048253 [0007]
  • DE 102014004053 A1 [0009]DE 102014004053 A1 [0009]

Claims (7)

Anlage zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur (10, 10'), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Fördervorrichtung (11) umfassend eine Belade-/Entladestation (12), eine Heizstation (13) und eine Kühlstation (14) umfasst und die Anlage derart eingerichtet ist, in der Belade-/Entladestation (12) die Faserverbundstruktur (10, 10') auf eine Unterlage (20) abzulegen oder eine Unterlage (20) mit einer Faserverbundstruktur (10, 10') in die Anlage einzubringen, und eine Abdeckung (30, 30') über der Unterlage (20) zu positionieren, und mittels einer Vakuumpumpe einen Unterdruck in dem Zwischenraum zwischen der Abdeckung (30, 30') und der Unterlage (20) zu erzeugen, weiter die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Heizstation (13) zu bewegen, in der Heizstation (13) die Faserverbundstruktur (10, 10') mittels der zumindest einen Strahlungsquelle (14) vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers zu erwärmen, und mittels der Vakuumpumpe den Unterdruck in dem Zwischenraum zum Verpressen der Faserverbundstruktur (10, 10') zwischen der Abdeckung (30, 30') und der Unterlage (20) Aufrecht zu erhalten oder noch weiter zu erhöhen, nach erfolgter Verpressung, die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten verpressten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Kühlstation (14) zu bewegen und in der Kühlstation (14) die Anordnung aus Unterlage (20), Abdeckung (30, 30') und der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zu kühlen; nach erfolgter Abkühlung, die Unterlage (20) und die Abdeckung (30, 30') mit der dazwischen platzierten Faserverbundstruktur (10, 10') zur Belade-/Entladestation (12) zu bewegen, und in der Belade-/Entladestation (12) die Abdeckung (30, 30') mittels Halteelementen (37) von der Unterlage (20) abzuheben zur Entnahme der konsolidierten Faserverbundstruktur (10, 10') von der Unterlage (20) oder zur Entnahme der mit der konsolidierten Faserverbundstruktur (10, 10') belegten Unterlage (20).Plant for consolidating a fiber composite structure (10, 10 '), characterized in that the plant comprises a conveyor device (11) comprising a loading / unloading station (12), a heating station (13) and a cooling station (14) and sets up the installation is, in the loading / unloading station (12) to deposit the fiber composite structure (10, 10 ') on a base (20) or to introduce a base (20) with a fiber composite structure (10, 10') into the installation, and a cover ( 30, 30 ') over the pad (20) and by means of a vacuum pump to create a vacuum in the space between the cover (30, 30') and the pad (20), further the pad (20) and the cover (30, 30 ') to move with the interposed fiber composite structure (10, 10') to the heating station (13), in the heating station (13) the fiber composite structure (10, 10 ') by means of the at least one radiation source (14) preferably at least until in the range of Schmelztemperatu r of the at least one thermoplastic and / or thermoelastic polymer, and by means of the vacuum pump to maintain the negative pressure in the gap for pressing the fiber composite structure (10, 10 ') between the cover (30, 30') and the base (20) or even further, after pressing, to move the base (20) and the cover (30, 30 ') with the compressed fiber composite structure (10, 10') placed therebetween to the cooling station (14) and in the cooling station (14). to cool the assembly of pad (20), cover (30, 30 ') and the fiber composite structure (10, 10') placed therebetween; after cooling, to move the base (20) and the cover (30, 30 ') with the fiber composite structure (10, 10') placed therebetween to the loading / unloading station (12) and in the loading / unloading station (12) lifting the cover (30, 30 ') from the base (20) by means of retaining elements (37) for removal of the consolidated fiber composite structure (10, 10') from the base (20) or for removal with the consolidated fiber composite structure (10, 10 '). ) occupied document (20). Anlage nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Presse, insbesondere Stanzpresse.Plant after Claim 1 , further comprising a press, in particular punch press. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (11) als Drehtisch ausgebildet ist.Plant according to one of the Claims 1 to 2 , characterized in that the conveying device (11) is designed as a turntable. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Belade-/Entladestation (12) ein Hubtisch (22) angeordnet ist, um die Unterlage (20) mit der darauf abgelegten Faserverbundstruktur (10, 10') von der Fördervorrichtung (11) weg und zu ihr hin zu bewegen und/oder ein Halteelement (37) angeordnet ist, um die Abdeckung (30, 30') oberhalb der Fördervorrichtung (11) zu Halten und auf die Unterlage (20) hin und von ihr weg zu bewegen.Plant according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that in the loading / unloading station (12) a lifting table (22) is arranged around the base (20) with the fiber composite structure (10, 10 ') laid thereon away from and towards the conveyor device (11) and / or a holding element (37) is arranged to hold the cover (30, 30 ') above the conveyor (11) and to move it towards and away from the base (20). Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage einen Sensor zur Erfassung des Drucks in dem Zwischenraum und/oder eine Thermobildkamera zur Erfassung eines Bildes der Temperaturverteilung in der Faserverbundstruktur (10, 10') umfasst, wobei die Anlage weiter eine Steuereinheit umfasst, die eingerichtet ist, bei Erkennen eines plötzlichen Druckanstiegs bzw. einer im Thermobild erkennbaren lokalen Kaltstelle relativ zu einer heißen Umgebung zu bestimmen, dass eine Blase vorliegt, und bei Vorliegen einer Blase die Vakuumpumpe und/oder die als Aktuatoren ausgebildeten Abstützeinrichtungen anzuweisen, den Druck im Zwischenraum temporär zu erhöhen und/oder die Abdeckung (30, 30') anzuheben, um eine zumindest teilweise Reduzierung der Auflage der Abdeckung (30, 30') auf der Faserverbundstruktur (10, 10') zu erzielen und so einen lokalen Entlüftungspfad zum Abziehen der Luft oder des Dampfes zu ermöglichen.Plant according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the system comprises a sensor for detecting the pressure in the intermediate space and / or a thermal imaging camera for acquiring an image of the temperature distribution in the fiber composite structure (10, 10 '), the system further comprising a control unit which is set up, upon detecting a sudden increase in pressure or a local cold junction detectable in the thermal image relative to a hot environment, it is determined that a bubble is present and, in the presence of a bubble, instructing the vacuum pump and / or the support devices designed as actuators to temporarily increase the pressure in the intermediate space and / or to lift the cover (30, 30 ') to at least partially reduce the overlay of the cover (30, 30') on the fiber composite structure (10, 10 ') and thus provide a local vent path for drawing off the air or air To allow steam. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlstation (14) eine in sich geschlossene Flächenkühlung, bevorzugt ein Kühltisch, angeordnet ist, welcher die Anordnung aus Unterlage (20), Abdeckung (30, 30') und dazwischen platzierter Faserverbundstruktur (10, 10') aus der Fördervorrichtung (11) herausheben und ablegen kann und eine Kühlwirkung durch die Unterlage (20) erzielen kann und/oder in der Kühlstation (14) eine in sich geschlossene Flächenkühlung, bevorzugt ein Kühltisch, angeordnet ist, welcher auf die Abdeckung (30, 30') zubewegt werden kann und eine Kühlwirkung durch die Abdeckung (30, 30') erzielen kann.Plant according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that in the cooling station (14) a self-contained surface cooling, preferably a cooling table is arranged, which comprises the arrangement of pad (20), cover (30, 30 ') and interposed fiber composite structure (10, 10') from the conveyor device (11) can lift out and deposit and can achieve a cooling effect through the base (20) and / or in the cooling station (14) a self-contained surface cooling, preferably a cooling table, is arranged, which on the cover (30, 30 ') can be moved and can achieve a cooling effect through the cover (30, 30'). Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (30, 30') und/oder die Unterlage (20) als eine Glasplatte ausgebildet ist oder diese umfasst.Plant according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the cover (30, 30 ') and / or the base (20) is formed as a glass plate or comprises.
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