DE3131658A1 - "verfahren und vorrichtung zur herstellung von gegenstaenden aus kurzen ausgerichteten verstaerkungsfasernoder fasergemischen" - Google Patents

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder Fasergemischen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder -gemischen, bei dem die Verstärkungsfasern in einem Schlämmittel aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer Ausrichtstrecke gerichtet auf einem Filtrationsträger bei Abfilterung des Schlämmittels abgelegt werden, und der abgefilterte Faserkuchen aufbereitet wird.

Es sind Verfahren bekannt, flächige Vorformlinge, sog. Faservliese, aus diskontinuierlichen ("kurzen") Verstärkungsfasern herzustellen. Dazu werden diese Kurzfasern in einer geeigneten Flüssigkeit,z.B. Qlycerin, aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer hydrodynamisch oder anderweitig arbeitenden Ausrichtstrecke gerichtet auf einem ebenen oder zylindrischen Filtration sträger abgelegt. Dabei wird die Schlämmflüssigkeit abgesaugt und nach Erreichen der gewünschten Dicke des Vlieses ausgewaschen. Das zurückbleibende ebene flächige Faservlies wird anschließend in bekannter Weise mit geeigneten Matrix-Harzen getränkt und zu ebenen Rohwaren, sog. Prepregs, weiterverarbeitet bzw. zu Bauteilen verpreßt. (ERDE-Prozeß; vgl. Kelly, A. Proc.Eoy.Soc., A 319 (1970) 95» Cooper, G.A., Review of Physics in Technology, 2(2)(1971H9., Dingle, L.E.,. Conf.Carbon Fibres, 1974-, London; MBB-Vakuum-Trommel-Filter-Verfahren; vgl. DE-PS 2 163 799 und Richter, H. Kunststoffe (1977) 12, S.739).

Es sind ferner Verfahren bekannt, diskontinuierliche Fasern ungerichtet durch Ansaugen auf einer porösen Filterform zu _ einem Vorformling ·· zu verarbeiten, der dann in bekannter Art nach Zugabe eines Matrix-Harzes oder Binders verpreßt wird (z.B. Vacumat-Verfahren (GFK-Industrie) oder Eierkartonag£— Verfahren (Papierindustrie)).

Ebenfalls bekannt sind ferner Verfahren, bei denen rohrförmige Körper durch Einlegen trockener Verstärkungsgelege unter Zentrifugalkraft mit einem geeigneten flüssigen Matrix-Harz getränkt und unter stetem Schleudern verdichtet und ausgehärtet werden.

Die erstgenannten Verfahren (EBDE-Prozeß, MBB-Verfahren) haben den Hachteil, daß bei komplizierten Formgebungen (wie z.B. "angewachsene*^ Verdichter- oder Turbinenschaufeln, starkem Verrippungen, Flansche^ etc. oder starket^Querschnittsänderungen) wegen der beim Preßfluß entstehenden Verschiebungen und Zerreißungen der Faservlies-Gelege die erwünschte Ausrichtung der Fasern zerstört wird. Dadurch entstehen Diskontinuitäten und Fehlstellen, die gerade diese stark beanspruchten Bauteilregionen empfindlich schwächen.

Bei den zweitgenannten Verfahren (z.B. Vacumat-Verfahren) können nur ungerichtete Faserverbundstoff-Körper erzeugt werden, daß für hochbelastete Teile nicht ausreichend fest sind.

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Bei den letztgenannten bekannten Verfahren zur Herstellung verstärkter rohrförmiger Körper unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft können hingegen zwar hochfeste Teile hergestellt werden, jedoch nur mit relativ glatten Außenflächen, da das Einlegen bzw. Anschmiegen ausreichender Verstärkungsfaser-Volumina in tiefe und oft schmale, eventuell verkreuzte Formeinschnitte nicht oder nicht ausreichend möglich ist. Dadurch entstehen ebenfalls Fehlstellen (z.B. Matrix-Anreicherungen).

Aufbauend auf deni vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder -gemischen der eingangs genannten Art auf einfache Weise zu schaffen, wobei die Gegenstände eine hohe mechanische Festigkeit, praktisch keine Fehlstellen und insbesondere eine einwandfreie Formteiloberfläche auch dann aufweisen, wenn diese Oberfläche kompliziert gestaltet ist.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß der Filtrationsträger als Formfilter mit einer negativen Formwand entsprechend einem komplizierten Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands ausgebildet

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Insbesondere wird der im wesentlichen rotationssymmetrische Formfilter während des Ablegevorgangs der ausgerichteten Verstärkungsfasern um seine Rotationsachse gedreht.

Der räumlich verstellbare Formfilter kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bezüglich der Ausrichtstrecke der zugeführten gerichteten Verstärkungsfasern während des Ablegevorgangs in definierter Oszillations- und/oder Verstellbewegung gehalten werden.

Darüber hinaus kann auch zumindest der Ausgangsbereich der räumlich verstellbaren Ausrichtstrecke während des Ablegevorgangs in einer definierten Oszillations- und/oder Verstellbewegung gehalten werden. Formfilter und Ausrichtstrecke können demnach exakt in jeder gewünschten räumlichen Anordnung zueinander vor und während eines Ablegevorgangs eingestellt und gegebenenfalls eingestellt gehalten werden. Die eingestellte Lage kann somit der jeweils gewünschten Formteilkontur angepreßt werden. Beispielsweise kann die Faserwinkelablage an einen möglichst breiten Winkelbereich im Susammenspiol mit einem sich mit variabler Drehzahl drehenden Formfilter angepaßt werden. Da die Ausrichtung der Fasern meist in einer durch Schwerkraft bewegten Laminarströmung erfolgt, ist die Ausrichtstrecke im Austrittsbereich leicht gegen die Horizontale geneigt. Dieser Neigungswinkel bleibt vorzugsweise unverändert. Es lassen sich unaofähr rotationssymmetrische räumliche Körper mit einer komplizierten Formteiloberfläche so herstellen, daß auch tiefe und komplizierte Verrippungen oder Anwachsungen mit ausgerichteten Faserschichten so be-

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füllt werden können, daß ein nach Fasergehalt, Paserwinkel, Schichtstärke je Faserwinkel und Kontinuität der Schichtübergänge zur benachbarten Formfläche optimierter Aufbau steuerbar reproduziert werden kann. Verrippungen, Flanschübergänge, verdickte Querschnitte, etc. können durch selektives mehrmaliges Überfahren mit einer einen oder mehrere Ausgänge aufweisenden Ausrichtstrecke hergestellt werden, wobei durch zunehmende Überdeckung die Schichtübergänge kontinuierlich in die Nachbarflachen einlaufen, so daß ein gleichmäßiger Festigkeitsverbund entsteht» Winkellagen werden durch geeignete Kopplung einer Translationsbe_rtögung einer Ausrichtstrecke und einer intermittierenden oder konstanten Drehbewegung des Formfilters hergestellt. Dabei können auch im Spezialfall der Herstellung einer Scheibe nahezu beliebige Winkellagen oder vorwiegend tangentiale oder radiale Faserwinkel erzielt werden.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch* daß die ausgerichteten Verstärkungsfasern der Ausrichtstrecke in den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter eingeleitet werden. Dadurch, lassen sich komplizierte Außenkonturen abformen, beispielsweise die Außenkontur einer Schale oder eines Kegels (Fig. 3).

Für eine Innenkontur-Abformung werden zweckmäßigerweise die ausgerichteten Verstärkungsfasern der Ausrichtstrecke von

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außen an den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter zugeleitet. (FIg. 4) .

Insbesondere kann auch während eines Ablegevorgangs ungerichtetes Fasermaterial dem Formfilter zugeleitet werden. Die Zuleitung erfolgt kontinuierlich oder intermittierend und wird zweckmäßigerweise durch Einschleudern ungerichteten Fasermaterials bewerkstelligt, um so eine bessere räumliche Vernetzung bzw. Verankerung der aufgelegten Schichten zu erreichen.

Nach einem Ablegevorgang wird zweckmäßigerweise das Schlämmmittel beschleunigt ausgespült und/oder der aufgelegte Faserkuchen verdichtet, insbesondere unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, wenn der Formfilter zusammen mit dem aufgelegten Faserkuchen zentrifugiert wird, und/oder durch Ausnutzung einer linearen Preßkraft, wenn der Formfilter mit dem aufgelegten Faserkuchen einer Pressung unterzogen wird. Pr eß-
und Schleuderdruck ermöglichen auch eine Abformung einfacherer Gegenkonturen insbesondere von dünnwandigen Gegenständen und erhöhen die Dichte des Fasergehaltes ohne Störung der abgelegten Gelegewinkel.

In Abänderung bekannter Verfahren kann auch erfindungsgemäß
in einem geeigneten, vorzugsweise bei Raumtemperatur nichthärtenden Harz aufgeschlämmt werden. Damit entfallen die
Arbeitsgänge "Auswaschen" und "Trocknen des Filtrats" und
jede dadurch möglicherweise entstehende Verunreinigung bzw..

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Schädigung des Faservlies-Körpers. Das abgesaugte Schlämmharz wird über geeignete Mittel dem Kreislauf wieder zugeführt. - -

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Ablegeanlage mit einem Formfilter vor, der die komplizierte Formteiloberfläche als Negativ enthält. Der Formfilter ist aus einem geeigneten Filtermaterial ein- oder mehrteilig, mit oder ohne stützende Hinterfütterung gefertigt.

Als Formfilter kommen zweckmäßigerweise nahezu alle porösen formbaren Werkstoffe in Betracht, die die nötige mechanische und chemische Beständigkeit aufweisen, so z.B. Sinterkörper aus Pulvermetall, Silikat- bzw. Tonerde-Silikat-Gemische ("Filternutschen"), poröser Kohlenstoff bzw. Graphit sowie Kunststoffe oder kunststoffgebundene Keramiken.

Der Formfilter ist vorzugsweise mit einer porösen Trennmaske versehen, um fertiggeschlämmte eventuell klebrige Faserkörper leichter entfernen zu können. Beispielsweise wird der Formfilter mit einer als Trennmittel wirkenden integralen oder diskreten porösen Maske z.B. aus Sinter-Teflon überzogen, -am den gewünschten Effekt zu erzielen.

Eine andere geeignete Weiterbildung eines Formfilters besteht darin, auf einem porösen Modellpositiv · in bekannter Weise (z.B. nach dem Vacumat-Verfahren) einen dünnen, ungerichte-

oder einen Gewebefilter zusammenzusetzen ten Vliesfilter vorzufertigen>( der geeignet ist, ein inte-

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graler Bestandteil der Oberfläche des späteren Faserkörpers zu werden. Bei geeigneter Wahl kann er die Funktion einer Oberflächenschutz- oder Oberflächenfeinschicht erfüllen (z.B. sog. C-Glas-Vlies). Zur zeitweiligen Verfestigung dieses Faservliesfilters zwecks besserer Handhabbarkeit kann dieser durch Inprägnation mit einem harzverträglichen Binder oder Harz behandelt werden.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Formfilter in oder an einem mit veränderlicher Drehzahl antreibbaren Schleudertopf befestigt ist. Der Schleudertopf wird intermittierend oder kontinuierlich angetrieben. Ist der Formfilter im Schleudertopf befestigt, lassen sich zweckmäßigerweise komplizierte Außenkonturen abformen, ist der Formfilter am Topf bzw. außen' montiert bzw. in einem zweckmäßig geformten· weiteren Rotationskörper eingebracht, werden günstigerweise Innenkonturen abgeformt.

Die Absaugung des Filtriervakuums und der Schlämmflüssigkeit erfolgt bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung durch eine Ablegeanlage, die einen gegenüber dem Schleudertopf abgedichteten Auffangbehälter aufweist.

Auch kann die vorgenannte Absaugung durch eine an sich belannte Ableitung der Schlämmflüssigkeit durch eine sich drehende Hohlwelle erfolgen.

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Die Ablegeanlage für die gerichteten Verstärkungsfasern ist zweckmäßigerweise gesteuert schwenkbar und/oder verfahrbar und bezüglich der Ausrichtstelle einstellbar, um beispielsweise eine möglichst .parallele und genaue Anpassung der Ausrichtstrecke bzw. deren Düsenköpfe an die jeweilige Formteilkontur zu erreichen. ·

Zum gleichen Zwecke zusätzlich zur Anpassung der Faserwinkelablage kann auch bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung die Ausrichtstrecke gesteuert verfahren und züglich der Ablegeanlage eingestellt werden. \

Die Ablegeanlage kann eine Preß einrichtung mit einem Preßstempel aufweisen, der gegen den abgelegten Filterkuchen gedrückt werden kann, um höhere Konsistenz eines abgelegten Fasergemisches zu erhalten, ohne dessen Struktur zu zerstören. Der Stempel umfaßt insbesondere einen Deckel bzw. eine der gewünschten freien Formfläche angepaßte vorzugsweise geteilte Schale, der bzw. die fest mit dem Schleudertopf verbunden und aufgepreßt wird, so daß die verformbare Fasergelegemasse unter dem Preßdruck auch einfachere Gegenkonturen abzuformen vermag.

Durch die Erfindung lassen sich demnach komplexe Bauteile oder Vorformlinge derartiger Bauteile aus kurzfaserverstärkten Werkstoffen dergestalt herstellen, daß beispielsweise unter Benutzung

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einer bekannten Aufbereitungsanlage eine Faseraufschlämmung vorgenommen wird. Der Faserschlamm wird in einer Ausrichtstrecke ausgerichtet,, in definierter Weise auf einem, speziellen Formfilter abgelegt, der die komplizierte Formteiloberflache als Negativ enthält. Der fertiggeschlämmte und gegebenenfalls durch

oder Vorpressen
Schleudern/verdichtete Vlieskörper wird entweder aus der FiI-terform gelöst, in die Preßform überführt und dort unter HaChimprägnierung gehärtet oder im Formfilter mit Harz nachgetränkt und angehärtet, so daß ein sog. Prepreg-KÖrper entsteht, der bereits eine verbesserte Formstabilität aufweist, welche die Handhabung vor dem Preß- und Aushärtungsvorgang erleichtert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich auch kurzfaserverstärkte oder ungestärkte Vorformlinge mit anderer Matrix herstellen, z. E. Glas-, Keramik- oder Metallpulver. Auch können Pulvergemische homogen verteilt oder mit mehreren Düsen selektr'iv verteilt v/erden. Die pulverige Matrix wird zusammen mit der Kurzfaser aufgeschlämmt, durch die Ausrichtstrecke geleitet und auf dem Formfilter abgelegt. Dabei bleiben Pulvermatrix und ausgerichtete Fasern als Filterkuchen zurück und die Schlämmflüssigkeit wird abgesaugt, abzentrifugiert und/oder ausgepreßt. Auch hier kann mit Vorteil ein Zusatz zur Schlämmflüssigkeit zugegeben worden, der als zeitweiliger Dinder mit dem nachfolgenden Verarbeitungsprozeß verträglich ist oder diesen sogar erst er-

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möcTlicht (ζ. B. reagierende Bestandteile, Sinterhilfen etc.). Desgleichen ist es vorteilhaft, mit dem nachfolgenden Herstellprozeß verträgliche Formfilter-Masken zu verwenden, die z. B. während des Sinterns rückstände- und reaktionslos zersetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbare Aufbereitungs- und Ablegeanlage,.

Fig. 2 eine schematische Variante der Ablegeanlage nach Fig. für ein Ablegen ausgerichteter Verstärkungsfasern zur Herstellung eines außenkonfigurierten Formteils,

Fig. 3 eine andere Ablegeanlage zur Herstellung eines außenkonfigurierten Formteils,

Fig. 4 eine Ablegeanlage zur Herstellung eines innenkonfigurierten kegeligen Formteils,

Fig. 5 verschiedene Wegführungen des Ausgangs einer Ausrichtstrecke in schematischer Darstellung für eine Herstellung eines rippenartigen Formteils,

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Pig. 6 einen Schnitt durch das Formteil der Fig. 5 längs der Linie AA₁

Fig. 7 die Wegführung einer Ausrichtstrecke und einer herzustellenden Rundscheibe in schematischer Darstellung, mit schrittweise gedrehtem Formfilter,

Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche schematische Darstellung zur Herstellung einer kreisrunden Scheibe bei kreisförmiger Ablage der Fasern,

Fig. 9 eine Darstellung ähnlich den Fig. 7 und 8 zur Herstel- - lung einer Scheibe, wobei die Ausrichtstrecke eine Oszillationsbewegung und der kreisrunde Formfilter zur Herstellung einer Scheibe eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt, und

Fig. 10 eine der Fig. η ähnliche schematische Darstellung einer Wegführung einer Ausrichtstrecke in bezug auf einen kontinuierlich sich drehenden kreisrunden Formfilter zur Herstellung einer Scheibe.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Verfahrensanlage zur Herstellung eines Radial-Verdichter-Sads gezeigt.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einer an sich bekannten Aufbereitungsanlage 21 und einer daran angeschlossenen erfindungsgemäßen Ablegeanlage 20.

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Die Aufbereitungsanlage 21 umfaßt im wesentlichen einen Vorratsbehälter 22 zum Aufschlämmen ungerichteter zugeleiteter. Verstärkungsfasern 9 bei Zuführung von Schlämmflüssigkeit 11, wobei ein Rührwerk R den Faserschlamm gleichmäßig vermischt, einen Niveaubehälter 2A- mit einem Rührwerk R, der an den Vorratsbehälter 22 über ein Pumpsystem P und über eine Ausrichtstrecke 6 an die erfindungsgemäße Ablegeanlage 20 angeschlossen ist, wobei ein weiterer Anschluß für die Atmosphäre 23 vorgesehen ist, und einen Filtrier- und Entgasungsbehälter 26 für die abgesaugte Schlämmflüssigkeit, der über ein Pumpsystem P mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden ist und exnen Vakuumanschluß 4 aufweist, durch den Schlämmflüssigkeit der Ablegeanlage 20 abgesaugt werden kann. .

Die Ablegeanlage 20 besteht im wesentlichen aus einem im wesentlichen vertikal angeordneten Schleudertopf 2 mit vertikaler Drehachse 5 und einen\ oberseitig im Innern montierten Formfilter 1.-ee Der Formfilter 1 weist die Außenkontur eines Radialverdichterrads auf und ist so bezüglich der Ausrichtstrecke 6 angeordnet, daß deren vier Austrittsdüsen 8 auf dem Halbmesser des Radialverdichterrades gleich beabstandet liegen, so daß ausgerichtete Verstärkungsfasern auf der einen Hälfte des zu formenden Formteils zugeführt werden können.

Der Schleudertopf 2 ist in abgedichteter Weise drehbar in einem Auffang- und Vakuumbehält ei* 3 angeordnet und wird mit-

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tels eines drehzahlgeregelten Motors M im Betrieb kontinuierlich angetrieben, wobei der Ablegeanlage 20 zugJLeitete ausgerichtete Verstärkungsfasern 10 kreisförmig dem Formfilter 1~ eingegeben werden (vgl. Fig. 8), bis der gesamte Formfilter 1 mit einem Filterkuchen 7 aufgefüllt ist. Durch den Formfilter wird über den Evakuierungsanschluß 4 und den Auffang-und Vakuum-

Der behälter 3 abgefilterte Schlämmflüssigkeit abgesaugt./Abfilterungseffekt wird erhöht durch die Drehbewegung des Formfilters 1, der als Innenzentrifuge wirkt. Durch die im Betrieb auftretende Fliehkraft am Formfilter 1 wird ausgerichtetes Verstärkungsfasermaterial an die durch den Formfilter 1 gebildete Formwand exakt mit hoher Konsistenz des Fasermaterials angelegt, ohne die Struktur der ausgerichteten Fasern zu zerstören. Nach einem Auffüllen des Innenbereichs des Formfilters 1 gemäß Fig. 1 mit ausgerichteten Fasern 10 wird die freie Formfläche des Formfilters 1 durch eine geeignete Preßvorrichtung (nicht dargestellt) nach unten zusammengepreßt, so daß keine Fehlstellen im Formfilter 1 zurückbleiben und das eingefüllte Formmaterial insgesamt hohe Dichtigkeit aufweist. Das so rohgefertigte Formteil wird in an sich bekannter Weise nachbehandelt.

In Fig. 2 ist eine Variante der Ablegeanlage nach Fig. 1 gezeigt. Die Anlage umfaßt einen Schleudertopf 2 mit einem Formfilter 1 gemäß Fig. 1 und einer integrierten Absauganlage 4 (Hohlachsen-Konstruktion). Die gesamte Ablegeanlage ist um einen Drehpunkt schwenkbar, der im wesentlichen dem Zentrum des zu formenden Formteils entspricht.

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In Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 ist auch die Ausrichtstrecke 6.räumlich verfahrbar und deren Ausgangsbereich bezüglich.des Formfilters 1 einstellbar, so daß in der Ausrichtstrecke 6 ausgerichtete Fasern in geeigneter Lage in den Formfilter 1 eingebracht werden können.

Fig.3 zeigt ein Beispiel der Formung einer kegeligen, zweigeteilten Schale mit eingeformten Flanschen, Rippen und Bohrungen in der Außenfläche (Außenkontur-Abformung). Auch hier ist die gesamte Ablegeanlage nahezu in die horizoncale Lage · geschwenkt und die Ausrichtstrecke 6 im -wesentlichen horizontal, nach innen in das Formteil Λ geführt.

In Fig. 4 ist ein Beispiel der Formunn einer kegeligen, innen rincf- rind längsverrippten Schale mittels "verlorener" oder geteilter Filterkerne gezeigt. Die Kerne 11 bestehen aus einem porösen Material (z. B. Sand-Salz, Gips, löslicher offennoriger Kernschaum). Der Formfilter 1 ist z. B. ein Mehrfach-Filtorgcwebe oder eine poröse Folio aus einem ausschmelzbaren Metall. Die Ablegeanlage gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 3 und eignet sich insbesondere für eine Innenkontur-Abformung mit einer Ausrichtstrecke 6, die auCcnseitig nahezu horizontal zugeführt ist. Eine oder mehrere diskrete, tangential an den Formfilter herangeführte Ableaedüsen Ga können hierbei die Umfangsrippen füllen.

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In Fig. 5 sind in perspektivischer Ansicht Wegführungen eines Düsenkopfes gezeigt, der sich am Ausgang einer Ausrichtstrecke 6 befindet, und zwar bei der Herstellung eines Formteils in Rippenkonstruktion. Der erste Weg 12 des Düsenkopfes entspricht einer translatorischen Bewegung in Längsrichtung der Rippe, dem. sich ein zweiter Oszillationsweg^f3 anschließt, der auch seitliche Regionen des Formteile erfaßt. Ersichtlich können auf diese Weise auch tiefere Verrippungen bei hoher Formwiedergäbe hergestellt werden (vgl. Pig. 6), und zwar durch ein geschichtet gerichtetes Gelege mit kontinuierlichen Schichtübergangen in einer Rippensektion ("Anbindung").

In Fig. 7 ist die Wegführung der Ausrichtstrecke 6 bezüglich eines kreisrunden Formfilters zur Herstellung einer Scheibe gezeigt. Insbesondere veranschaulicht Fig. 7 das Muster derabgelegten Verstärkungsfasern, wenn die Ausrichtstrecke 6 bzw. deren Düsenkopf radial um den Drehpunkt 10 geschwenkt wird und die Scheibenform schrittweise gedreht wird. Die Punkte 0 bis 9 sind die Relativpositionen des Drehpunkts relativ zur Scheibe.

In Fig. 8 ist ein weiteres kreisförmiges Ablagemuster von Fasern für die Herstellung einer Scheibe gezeigt. Hierbei ist die Ausrichtstrecke 6 stationär gehalten, und es dreht sich die Scheibe bzw. der Formfilter kontinuierlich im Uhrzeigersinn.

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Das in Fig. 9 wiedergegebene Muster einer Wegführung dient ebenfalls zur Herstellung einer kreisrunden Scheibe. Die aus der Ausrichtstrecke austretenden gerichteten Verstärkungsfasern werden nahezu radial zum Formfilter bei oszillatorischem Hub H des Ablagekopfs der Ausrichtstrecke abgelegt, wobei sich der Formfilter bzw. die Scheibe kontinuierlich

dreht. Bei schrittweiser Drehung des Formfilters erfolgt eine Ablage in exakt radialer Richtung.

Das in Fig. 10 veranschaulichte Muster von abgelegten Fasern schafft einen sehr konsistenten Aufbau einer zu fertigenden Scheibe. Das Muster entsteht, wenn die Ausrichtstrecke 6 bzw. deren Düsenkopf radial um den Drehpunkt DO geschwenkt wird und die Scheibenform kontinuierlich gedreht wird. Die Punkte DO bis D12 sind die Relativpositionen für die Bahnumkehrpunkte 0 bis 12 am Scheibenumfang.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   C'U Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder -gemischen, "bei dem die Verstärkungsfasern in einem Schlämmittel aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer Ausrichtstrecke gerichtet auf einem Filtrationsträger bei Abfilterung des Schlämmittels abgelegt werden, und der abgefilterte Faser-• kuchen aufbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtrationsträger als Formfilter (1) mit einer negativen Formwand entsprechend einem komplizierten Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands ausgebildet wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen rotationssymmetrische Formfilter (1) während des Ablegevorgangs der ausgerichteten Verstärkungs-

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   fasern (10) um seine Rotationsachse (5) gedreht wird.

   „3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der räumlich verstellbare lOrmfilter (1) bezüglich der Ausrichtstrecke (6) der zugeführten gerichteten Verstärkungsfasern (10) während eines Ablegevorgangs in definierter Oszillations- und/oder Verstellbewegung gehalten wird.

   4·. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Ausgangsbereich der räumlich verstellbaren Ausrichtstrecke (6) während eines Ablegevorgangs in definierter Oszillations- und/oder Verstellbewegung gehalten wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgerichteten Verstärkungsfasern (10) der Ausrichtstrecke (6) in den nicht ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter (1) eingeleitet werden (I¹Xg. 1, 2 und 3)· '

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgerichteten Verstärkungsfasern (10) der Ausrichtstrecke (6) von außen an den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter (1) zugeleitet werden (3?ig. 4).

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   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Ablegevorgangs ungerichtetes Fasermaterial dem Formfilter (1) zugeleitet wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Ablegevorgang Schlämrnittel

   (11) beschleunigt ausgespült wird und/oder eine Verdichtung des Faserkuchens (7) vorgenommen wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (T) mit dem aufgelegten Faserkuchen (7) zentrifugiert wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) mit dem aufgelegten Faserkuchen (7) einer Pressung unterzogen wird.

   11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß außen belegte Körper (nach Fig. 4) mit einer porösen Formschale umgeben, gepreßt und anschließend zentrifugiert werden.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch σε-kennzeichnet, daß als Schlämmittel ein bei Raumtemperatur

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   nichthärtendes Harz oder Harz-Lösemittel-Gemisch verwendet wird, das ohne Auswaschen mit dem späteren Verarbeitungsprozeß verträglich ist.

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) aus einem Vliesfiltermaterial oder Fasergewebe vorgefertigt wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesfiltermaterial oder Fasergewebe einen integralen Bestandteil des späteren Formkörpers bildet.

   15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß faserverstärkte Vorformlinge aus Glas-Keramik- oder Metallpulver geschlämmt werden.

   16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablegeanlage (20) mit einem Formfilter (1) vorgesehen ist, der die komplizierte Formteiloberfläche als Negativ enthält.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) aus einem formbaren porösen mechanisch und chemisch beständigen Material besteht.

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   18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) mit einer porösen Trennmaske versehen ist.

   19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Formfilter (1) ein dünner ungerichteter Vliesfilter ist.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter ein vorgeformtes feines
   Fasergewebe ist.

   21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis.18, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) eine poröse Metallfolie ist.

   22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) in oder an einem mit veränderlicher Drehzahl antreibbaren Schleudertopf

   (2) befestigt ist.

   23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) in einem weiteren entsprechend geformten Rotationskörper eingebracht ist.

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   24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeanteile (20) einen abgedichteten Auffangbehälter (3) für eine Vakuumabsaugung des Schlämmittels (11) aufweist.

   25. Vorrichtung nach den Ansprüchen T6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeanlage (20) gesteuert schwenkbar und/oder verfahrbar und bezüglich der Ausrichtstrecke (6) einstellbar ist.

   26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstrecke (6) gesteuert verfahrbar und bezüglich der Ablegeanlage (20) einstellbar ist.

   27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeanlage (20) eine Preßeinrichtung mit einem Stempel auf v/eist, der gegen den abgelegten Filterkuchen (7) preßbar ist.

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