DE2404336A1

DE2404336A1 - Anordnung zur einseitigen belegung von metallfolienstreifen mit endlosfasern fuer halbzeuge metallischer faserverbundwerkstoffe

Info

Publication number: DE2404336A1
Application number: DE2404336A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Wolff
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1974-01-30
Filing date: 1974-01-30
Publication date: 1975-09-04

Description

Zusatz zur Patentanmeldung P 20 55 637 Anordnung zur einseitigen Belegung von Metailfolienstreifen mit Endlosfasern für Halbzeuge metallischer Faserverbundwerkstoffe.
In der Patentanmeldung P 20 55 637 kommt ein Wickelvorgang, bei welchem Iletallfolienstreifen auf einer Wickelmaschine mit Metallfasern umwickelt werden, in Verbindung mit einem zweiten Wickelvorgang bei dem der mit Fasern bewickelte Blechstreifen zusammen mit einem unbewickelten Blechstreifen gleichen Werkstoffes um einen oder mehrere Formkerne gewickelt wird mit nachfolgender Explosivverschweißung zur Herstellung unidirektional mit Fasern verstärkter Metalle zur Anwendung.
Hierbei ist also bei dem Bewickeln des Kernes eine zusätzliche, unbewickelte Metallfolie erforderlich, da die Schichtung aus sich abwechselnden Lagen von Fasern und Matrix bestehen soll. Bei größeren Faservolumanteilen (größer ca. 20%) wird das Umwickeln der Metallfolie nach den Erfahrungen des Erfinders etwas aufwendig, so daß es wünschenswert erschien, eine Anordnung zu entwickeln, die sich für eine Serienfertigung eignet und das Aufbringen der Fasern in beliebigem Faservolumanteil auf die Metallfolie ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch gekennzeichnet. Hierzu noch folgende Erläuterungen: Die Metallfolienstreifen werden auf den Mantelflächen eines vieleckigen zylindrischen Körpers, die in ihren Abmessungen denen der Metallfolien entsprechen, lösbar aufgebracht. Der Körper wird in der bekannten Wickelmaschine, die eine Drehbank sein kann, zwischen Spitzen aufgespannt und in der bekannten Weise mit Fasern umwickelt, die voneinander regelmäßige Abstände besitzen. Nach diesem Wickelvorgang werden die Fasern mit Hilfe von Klebstoff oder mittels eines Rollenschweißgerätes an den beiden Rändern der jeweiligen Folien angeschweißt, so daß sie unlösbar mit den Folien verbunden sind. Anschließend werden die Fasern an den Kanten dieses Wickelzylinders mechanisch oder mit Hilfe anderer Verfahren durchgetrennt, so daß die einzelnen mit Fasern belegten Folienstreifen vom Zylinder abgenommen werden können. Die weitere Verarbeitung geschieht entsprechend dem in der Anmeldung P 20 55 637 beschriebenen Verfahren, nur daß jetzt zur Erzielung einer abwechselnden Schichtung von Fasern-und Folienlagen kein zusätzlicher, nicht mit Fasern belegter Folienstreifen mehr erforderlich ist.
Die Anordnung und deren Wirkungsweise ist in den Zeichnungen dargestellt.
Bild 1 zeigt das Bewickeln mit Fasern 4 des mit Folien 3 belegten Wickelzylinders 2 auf einer Wickelmaschine 1. Der Zylinder wird hierbei um eeine Achse gedreht, wobei die Faser 4 von der Spule 5 abrollt, welche auf einem automatisch vorgetriebenen Support 6 befestigt ist. Anstelle der Faserspule 5 kann auf dem Support 6 nach Ablauf des Wickelprozesses ein Rollenschweißgerät oder eine Einrichtung zur gleichmäßigen Abgabe von Klebstoff angebracht werden, um die Faserwicklung auf der Folie zu befestigen. Im Bild 2 ist dieser Schweißvorgang dargestellt, wobei die Schweißrolle 7 mit automatischem Vorschub über die Fasern 4 getrieben wird und sie an den Stellen 9 an die Folien 3 anschweißt. Die Stromzuführung erfolgt über die Schweißrolle 7 an einem Anschluß 8; der andere Anschluß 8 ist am Wickelzylinder 2 stirnseitig angebracht. Das Anschweißen der Fasern kann auch mit einem Elektronenstrahl im Hochvakuum erfolgen; die hierbei vorliegenden Erfahrungen sind sehr gut.
Diese Methode hat nur gegenüber der Rollenschweißung den Nachteil, daß sie zeitlich und finanziell nicht mit der Rollenschweißung konkurrieren kann.
Zum Durchtrennen der Fasern an den Kanten des Wickelzylinders stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Am besten geeignet istdas im Bild 3 gezeigte Durchschneiden mit Hilfe von Messerrollen oder das Durchbrennen mit einer Knallgasflamme. In der linken Bildhälfte sind in einem entsprechenden Rahmen die Messerrollen 10 gelagert. Der Wickelzylinder 2 wird hierbei beispielsweise über eine Gewindespindel durch ein derartiges Gerdst transportiert, wobei die Rollen 10 in den Nuten des Zybinders 2 laufen und die Fasern 4 durchtrennen. Um den Nachteil des Verschleißes der Schneidkanten an Wickel zylinder 2 und Messerrollen 10 bei Verwendung harter Fasern zu umgehen, kann man die Fasern an diesen Stellen auch mit einer Knallgasflamme durchbrennen entsprechend Bild 3, rechte Bildhälfte.
Anstelle der Messerrollen 10 sitzen hier Brennerdrüsen 11 in einem Gerüst, durch welches, analog zu der vorher beschriebenen Verfahrensweise, der Zylinder durchtransportiert wird.
Wenn die Fasern durchgetrennt sind, lassen sich die mit Fasern bersehenen Folienstreifen einzeln vom Wickelzylinder abnehmen und können entsprechend dem Verfahren der Anmeldung P 20 55 637 zu faserverstärkten Bauteilen weiterverarbeitet werden.
Die beschriebene Anordnung eignet sich sehr gut für die EIerstellung faserverstärkter metallischer Bauteile, insbesondere Turbinenschaufeln, und zeichnet sich durch einen hohen Grad an Automatisierbarkeit aus, so daß sie für Serienfertigung interessant wird. Sie bewährt sich bei Durchführung des Verfahrens nach Anmeldung P 20 55 637 insbesondere dort, wo hohe Faservolumanteile (größer ca. 20%) gefordert werden.

Claims

Zusatz zu Patentanmeldung P 20 55 637

Patentanspruch Anordnung zur Halbzeugherstellung bei metallischen Faserverbundwerkstoffen, in Verbindung mit dem in der Patent-anmeldung P 20 55 637 beschriebenen Verfahren zur Herstellung thermisch und mechanisch hoch beanspruchter hohler Turbodaschinenschaufeln oder ähnlicher E!ohlprofilteile, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskörper, der vieleckiqe Wickelzvlinder (2) vorgesehen ist, auf dem itetallfolienstreifen (3) lösbar befestigt werden, daß der Wickelzylinder dann auf einer Wickelmaschine (1) (z.B. einer Drehbank) mit Fasern (4) umwickelt wird, wobei die Faserspule (5) auf einem automatisch getriebenen Support (6) befestigt ist, daß die Fasern anschließend durch Kleben im Falle nicht schweißbarer Faserwerkstoffe oder durch Anschweißen über eine automatisch vorgetriebene Schweißrolle (7) auf den Folien an deren Rändern (9) befestigt werden, und daß die Fasern anschließend mittels Messerrollen (10), Knallgasbrennern (11) oder anderen Einrichtungen an den genuteten Kanten des Wickelzylinders (2) durchgetrennt werden.