DE4139779C1

DE4139779C1 - Loop element prodn. from fibre laminate material - includes winding matrix impregnated reinforcing fibre under tension on winding tool, etc.

Info

Publication number: DE4139779C1
Application number: DE19914139779
Authority: DE
Inventors: Peter 8206 Heufeld De Auer; Josef 8150 Holzkirchen De Holzer; Rolf 8000 Muenchen De Doellinger; Rudolf 8014 Neubiberg De Schindler
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: FR2684920B1; FR2684920A1

Abstract

Producing a loop element made from fibre laminate material, esp. a thin walled, wide prepreg loop, includes winding a matrix impregnated reinforcing fibre under tension onto a winding tool. The winding tension of the reinforcing fibre is reduced from a maximum value at the start of the winding process. The loop element is pref. removed from the winding tool before hardening. The loop element thickness is pref. calibrated and the belt section is pref. deformed after winding is complete. ADVANTAGE - The process ensures that faulty fibre orientation does not occur.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wickelverfahren und eine Wickelvorrichtung zum Herstellen eines Schlaufenelementes aus Faserverbundwerkstoff, nach dem Oberbegriff der Patent ansprüche 1 bzw. 9 und 11.The invention relates to a winding method and Winding device for producing a loop element Made of fiber composite material, according to the generic term of the patent Claims 1 and 9 and 11.

Aus der DE-27 36 124-C3 ist die Herstellung eines Faser verbund-Schlaufenelementes durch mechanisiertes Bewickeln eines Wickelwerkzeugs mittels eines matrixgetränkten Verstärkungsfadens bekannt, welcher bei Rotation des Wickelwerkzeugs kontinuierlich unter einer voreinstellbaren Zugspannung in einen der Querschnitts-Konfiguration des fertigen Schlaufenelementes entsprechenden, radial nach außen offenen Wickelspalt des Wickelwerkzeugs gezogen wird. Derartige Wickel-Schlaufen sind zwar fertigungstech nisch einfach herzustellen, besitzen aber, vor allem wenn sie mit einer großen Schlaufenbreite gefertigt werden, im Bereich der gebogenen Wickelspalt- bzw. Schlaufenabschnitte an den radial innenliegenden Fadenwindungen eine unregel mäßige Fadenorientierung und im Bereich der geradlinigen Wickelspalt-Abschnitte einen mit zunehmender Breite des Wickelguts mehr und mehr nach außen gewölbten Fadenverlauf, während zur vollen Ausnutzung der überlegenen Material eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen für Schlaufen elemente eine exakt unidirektionale Fadenorientierung, d. h. ein zum Wickelspalt paralleler, an den gebogenen Wickelspalt- bzw. Schlaufenabschnitten bezüglich des Krümmungsmittelpunktes konzentrischer und im Bereich der geradlinigen Wickelspaltabschnitte ein exakt linearer Fadenverlauf erforderlich ist. Aufgrund dieser Faden-Fehl orientierungen, die sich auch nachträglich, etwa während des späteren Aushärtprozesses, nicht mehr korrigieren lassen, liegen die mechanischen Eigenschaften, und insbe sondere die dynamische Dauerlastfestigkeit eines so herge stellten Schlaufenelements deutlich unter den mit einer Faserverbund-Schlaufe an sich erzielbaren Höchstwerten.DE-27 36 124-C3 describes the production of a fiber composite loop element by mechanized winding a winding tool by means of a matrix-soaked Reinforcement thread known, which when rotating the Winding tool continuously under a preset Tension in one of the cross-sectional configurations of the finished loop element corresponding, radially after open winding gap on the outside of the winding tool becomes. Such winding loops are production-related niche easy to manufacture, but especially if they are made with a large loop width, in Area of the curved winding gap or loop sections an irregularity on the radially inner thread turns moderate thread orientation and in the area of straight lines Winding gap sections one with increasing width of the Winding material more and more outwardly curved thread course, while taking full advantage of the superior material properties of fiber composite materials for loops elements an exactly unidirectional thread orientation, d. H. one parallel to the winding gap, on the curved one Winding gap or loop sections with respect to the Center of curvature concentric and in the area of rectilinear winding nip sections an exactly linear Thread course is required. Because of this thread mistake orientations that also change afterwards, for example during of the later curing process, no longer correct mechanical properties, and especially especially the dynamic fatigue strength of such a herge placed loop element clearly below that with a Fiber composite loop at maximum values that can be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wickelverfahren und eine Wickelvorrichtung der beanspruchten Art so zu verbessern, daß die erwähnten Faden-Fehlorientierungen im Wickelgut, auch bei einer größeren, radialen Wickelgutbreite, wirksam verhindert werden und dadurch die Lastfestigkeit der Faserverbund-Schlaufe wesentlich gesteigert wird.The object of the invention is a winding method and To improve the winding device of the type claimed, that the thread misorientations mentioned in the winding material, even with a larger, radial winding width, can be effectively prevented and thereby the load resistance the fiber composite loop is significantly increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den An sprüchen 1 bzw. 9 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the in the An say 1 or 9 marked measures solved.

Aufbauend auf der Erkenntnis, daß der unregelmäßige Faden verlauf an den innenrandnäheren Fadenwindungen der ge bogenen Wickelspaltabschnitte durch eine nach der Ablage der Fadenwindung zum Krümmungsmittelpunkt hin erfolgende Fadenverlagerung in dem während des Wickelns aus Herstellungs gründen im viskosen Zustand gehaltenen Matrixbett unter dem Einfluß der quer zur örtlichen Zugspannungsrichtung von den darüberliegenden Fadenwindungen ausgeübten, sich in ihrer Wirkung addierenden Normalkräfte verursacht wird, wird erfindungsgemäß durch die allmähliche Reduzierung der Wickelspannung von einem Höchstwert zu Wickelbeginn bis zu einem für eine ordnungsgemäße Ablage der letzten Faden windung ausreichend hohen Mindestwert sichergestellt, daß an jeder der kritischen, verlagerungsgefährdeten Faden windungen einerseits aufgrund der vergleichsweise straffen Bewicklung der darunter befindlichen Wickelgutzonen eine gegen radiale Fehlorientierungen stabilisierte Abstützung erreicht und andererseits wegen der vergleichsweise wesentlich niedrigeren durchschnittlichen Wickelspannung der nachfolgenden Fadenwindungen die von diesen ausgeübten, in Richtung einer radialen Verschiebung einwirkenden Normal kräfte klein gehalten werden, mit der Folge, daß an dem Schlaufenelement, selbst wenn es mit einer großen Schlaufen breite gewickelt wird, eine für sämtliche Fadenwindungen faserverbund- und schlaufenlastgerechte Fadenorientierung garantiert und dadurch - nach dem Aushärten der Faserverbund- Schlaufe - die mechanischen Eigenschaften, und insbesondere die dynamische Lastfestigkeit wesentlich verbessert werden. Die allmähliche Reduzierung der Wickelspannung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung selbsttätig mit Hilfe eines Regelkreises, der die Ist-Fadenspannung während des Wickelvorganges einem in Abhängigkeit vom jeweiligen Wickeldurchmesser des Wickelgutes absinkenden Sollwert nach führt.Building on the knowledge that the irregular thread run along the thread turns of the ge curved winding nip sections by one after filing the thread winding to the center of the curvature Thread displacement in the during winding from manufacturing base in the viscous state of the matrix bed the influence of transverse to the local tension direction exerted by the thread turns lying above additive normal forces are caused in their effect, is according to the invention by the gradual reduction of Winding tension from a maximum value at the start of winding to to one for a proper filing of the last thread sufficiently high minimum value, that on each of the critical threads that are at risk of displacement windings on the one hand due to the comparatively tight Winding of the winding material zones underneath Support stabilized against radial misalignments achieved and on the other hand because of the comparative much lower average winding tension of the subsequent thread windings, the normal acting in the direction of a radial displacement forces are kept small, with the result that the Loop element, even if it has a large loop width is wound, one for all thread turns thread orientation suitable for fiber composite and loop load guaranteed and thus - after the fiber composite has hardened- Loop - the mechanical properties, and in particular the dynamic load resistance can be significantly improved. The winding tension is gradually reduced at the winding device according to the invention automatically With the help of a control loop, the actual thread tension during of the winding process depending on the respective Winding diameter of the winding material decreases the desired value leads.

Ein weiterer erfindungswesentlicher Aspekt gemäß den An sprüchen 5 bzw. 11 betrifft die unidirektionale Faden orientierung in den geradlinigen Wickelspaltbereichen. In diesen Bereichen, wo die aus der Zugspannung resultierende, quer zur örtlichen Fadenrichtung wirksamen Normalkraft sehr klein ist und bei linearer Fadenausrichtung gegen Null geht, so daß hier in Verbindung mit einer Wickelgutbegrenzung durch die seitlichen, entsprechend der Schlaufendicke auf Abstand gehaltenen Formplatten des Wickelwerkzeugs, vor allem bei einer sehr geringen Schlaufendicke, anstelle eines unidirektionalen der eingangs erwähnte, nach außen gewölbte Fadenverlauf im Wickelgut verbleibt, wird erfin dungsgemäß die Fadenablage infolge der gegenüber der Schlau fendicke vergrößerten Wickelspaltweite praktisch ohne Dickenbegrenzung durchgeführt, wodurch die einer selbst tätigen linearen Fadenausrichtung entgegenstehenden Hemm kräfte wirksam abgebaut werden und auf einfache Weise ein in Breitenrichtung des Schlaufenelements geradlinig paralleler Fadenverlauf erzielbar ist. Dabei entsteht im Wickelgut an den geradlinigen, erweiterten Wickelspalt-Abschnitten zwar ein Wandstärken-Übermaß, dieses läßt sich jedoch im Anschluß an den Wickelvorgang ohne weiteres mit gleichzeitig unidirektionaler Fadenorientierung beseitigen, und zwar vorzugsweise durch die nachfolgende, in den Ansprüchen 6 bzw. 8 angegebene Dickenkalibrierung.Another aspect essential to the invention according to the An sayings 5 and 11 relates to the unidirectional thread orientation in the rectilinear winding gap areas. In these areas where the tensile stress normal force acting transversely to the local thread direction is very small and with linear thread alignment towards zero goes, so that here in connection with a winding limit through the side, according to the loop thickness Keep spaced form plates of the winding tool all with a very small loop thickness instead one unidirectional the one mentioned at the outset arched thread course remains in the winding material is invented according to the thread deposit due to the clever thickness increased wrap gap practically without Thickness limitation carried out, which makes the one itself operate linear thread alignment opposing inhibition forces are effectively reduced and easily rectilinearly parallel in the width direction of the loop element Thread course is achievable. This creates in the winding material on the straight, extended winding gap sections an excess of wall thickness, but this can be done in Connection to the winding process with ease at the same time Eliminate unidirectional thread orientation preferably by the following, in claims 6 or 8 specified thickness calibration.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. So empfiehlt es sich zur Vermeidung unerwünschter Fadenspannungen im fertigen Schlaufenelement, insbesondere an den innenrandseitigen, mit hoher Zugspannung gewickelten Schlaufenabschnitten, die Wickelspannung des Verstärkungsfadens im Wickelgut nach Be endigung des Wickelvorgangs zu verringern, bevor der Faser verbundwerkstoff ausgehärtet wird. Der Abbau der Wickel spannung erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß das Schlaufen element gemäß Anspruch 3 vor dem Aushärten des Faserverbund werkstoffs vom Wickelkern entformt wird, und/oder daß bei Fertigung eines einseitig offenen Schlaufenelements der eine Schlaufenteil des Wickelguts vor dem Aushärten abgetrennt wird. Beides führt zu einer Entspannung der Ver stärkungsfäden unter Beibehalt einer unidirektionalen Fadenorientierung.Further advantageous embodiments of the invention result from the remaining subclaims. So it recommends to avoid unwanted thread tension in the finished Loop element, especially on the inner edge, loop sections wound with high tensile stress, the Winding tension of the reinforcing thread in the winding material according to Be Completion of the winding process to decrease before the fiber composite material is cured. The dismantling of the wraps tension expediently takes place in that the loop element according to claim 3 before curing the fiber composite material is removed from the winding core, and / or that when manufacturing a loop element that is open on one side the one loop part of the winding material before curing is separated. Both lead to a relaxation of the Ver Reinforcement threads while maintaining a unidirectional Thread orientation.

Das erfindungsgemäße Wickelverfahren eignet sich auch zur Herstellung von Schlaufenelementen mit konkav nach innen gewölbten Gurtabschnitten, wie sie etwa als Rotorblatt anschlüsse Verwendung finden. Zu diesem Zweck wird das Schlaufenelement vorzugsweise gemäß Anspruch 7 im Bereich der konkaven Schlaufenabschnitte zunächst geradlinig ge wickelt und die geradlinigen Schlaufenbereiche werden dann im Anschluß an den Wickelvorgang der geforderten Schlaufen geometrie entsprechend zur Schlaufen-Mittellinie hin ver formt. Um den Werkzeugaufwand kleinzuhalten, ist der Wickel kern gemäß Anspruch 13 auch für diesen Formvorgang dadurch verwendbar, daß seine die untere Wickelspaltbegrenzung bildenden Randflächen im Bereich der geradlinigen Gurt abschnitte entsprechend der geforderten Schlaufenform konkav nach innen gewölbt und als Formflächen für die spätere Verformung der Gurtabschnitte vorgesehen sind. Durch eine solche Wickelkerngeometrie wird gleichzeitig die freie Fadenablage im Bereich der geradlinigen Gurtabschnitte ge fördert.The winding method according to the invention is also suitable for Production of loop elements with a concave inside curved belt sections, such as those used as a rotor blade connections are used. For this purpose it will Loop element preferably according to claim 7 in the area the concave loop sections are initially straight and the straight loop areas are then following the winding process of the required loops geometry corresponding to the loop center line forms. In order to keep the tooling effort low, the wrap is core according to claim 13 also for this molding process usable that its the lower winding gap limitation forming edge areas in the area of the straight belt sections according to the required loop shape concave inwards and as shaped surfaces for the later deformation of the belt sections are provided. By Such a winding core geometry also becomes free Thread deposit ge in the area of the straight belt sections promotes.

Im Hinblick auf eine baulich besonders einfache Ausbildung des Wickelspannungs-Regelkreises arbeitet dieser entweder mit der Anzahl der Umdrehungen des Wickelwerkzeugs als Sollspannungs-Führungsgröße oder gemäß Anspruch 10 nach Art einer adaptiven Regelung, durch die die Wickelspannung des Verstärkungsfadens kontinuierlich derart verändert wird, daß die Wickelform unabhängig vom Ausmaß der Bewick lung mit einem konstanten Abzug- bzw. Drehmoment angetrieben wird.With regard to a structurally particularly simple training of the winding voltage control circuit either works with the number of revolutions of the winding tool as Target voltage command variable or according to claim 10 Kind of an adaptive control by which the winding tension of the reinforcing thread is continuously changed in this way is that the winding form regardless of the extent of Bewick tion driven with a constant trigger or torque becomes.

Damit die Fadenablage im Bereich der in Schlaufen-Dicken richtung erweiterten Wickelspaltabschnitte nicht gestört wird, besitzen diese gemäß Anspruch 12 vorzugsweise sprung stellenfreie Übergänge zu den konvex gebogenen, der Soll dicke des Schlaufenelements entsprechenden Wickelspalt abschnitten.So that the thread deposit in the range of loop thicknesses direction of the widening gap sections not disturbed is, they preferably jump according to claim 12 job-free transitions to the convex curved, the target thickness of the winding gap corresponding to the loop element sections.

In weiterer, besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfin dung sind schließlich gemäß Anspruch 14 die Formplatten der Wickelform jeweils zweiteilig aus einer formsteifen, äußeren Seitenwange und einer den Wickelspalt seitlich begrenzenden, inneren, dünnwandigen Formschale ausgebildet. In a further, particularly preferred embodiment of the Erfin Finally, according to claim 14, the mold plates are Wrapping form in two parts each from a dimensionally stable, outer Side cheek and a side delimiting the winding gap, inner, thin-walled molded shell.

Nach dem Wickelvorgang werden die Seitenwangen abgenommen und stehen für die Herstellung eines weiteren Schlaufen elements zur Verfügung, während das Wickelgut gemeinsam mit den Formschalen und dem Wickelkern und durch diese fixiert im vorzugsweise schockgekühlten Zustand zwischen gelagert wird, bevor es nach Abnahme der Formschalen und des Wickelkerns und gegebenenfalls nach dem Auflaminieren zusätzlicher Gewebelagen weiterverarbeitet, etwa durch ge zielte Vorvernetzung des Faserverbundwerkstoffs und gleich zeitige Formkalibrierung reaktionskompaktiert und dann in einem Schichtverbund mit weiteren, gleichartigen Schlaufenelementen endgültig ausgehärtet wird.After the wrapping process, the side panels are removed and stand for the production of another loops elements available while the winding material is shared with the molded shells and the winding core and through them fixed in the preferably shock-cooled state between is stored before it is removed from the molded shells and of the winding core and, if necessary, after lamination additional fabric layers processed, for example by ge targeted pre-crosslinking of the fiber composite material and the same early form calibration, reaction compacted and then in a layer composite with other, similar Loop elements is finally cured.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in stark schema tisierter Darstellung:An embodiment of the invention is in connection with the Drawings explained in more detail. These show in a strong scheme tized representation:

Fig. 1 Eine Wickelvorrichtung in perspektivischer Darstellung; Fig. 1 A winding device in a perspective view;

Fig. 2 Die Wickelform in Längsschnitt, wobei die Dickenverhältnisse der Deutlichkeit halber in stark übertriebenem Maßstab dargestellt sind; Fig. 2 The winding form in longitudinal section, the thickness ratios for clarity are shown in a greatly exaggerated scale;

Fig. 3 Das Schlaufenelement vor Beginn des Re aktionskompaktierens; Fig. 3, the loop element before the start of the compacting Re action;

Fig. 4 Den Kompaktiervorgang mit Hilfe eines Tauchwerkzeugs; FIG. 4 shows the compaction process by means of a plunger tool;

Fig. 5 Das Schlaufenelement nach der Entnahme aus dem Tauchwerkzeug. Fig. 5 The loop element after removal from the diving tool.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Wickelvorrichtung ent hält eine (von einem nicht gezeigten Antrieb) um die Dreh achse A-A umlaufend antreibbare Wickelform 2, bestehend aus einem zentralen Wickelkern 4 und zwei seitlich an diesem abnehmbar befestigten Formplatten 6, die jeweils aus einer äußeren, formsteifen Seitenwange 8 und einer von dieser ab gestützten, inneren, dünnwandigen Formschale 10 zusammen gesetzt sind, zur Begrenzung eines radial nach außen ge öffneten, im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Wickel spalts 12, sowie eine insgesamt mit 14 bezeichnete Faden-Zu fuhreinrichtung einschließlich eines Zugspannungs-Regel kreises mit einer veränderlich einstellbaren Fadenbremse 16, einem die im Verstärkungsfaden 18 wirksame Zug- bzw. Wickel spannung messenden Istwertgeber 20, einem die Anzahl der Umdrehungen der Wickelform 2 zählenden Meßwertgeber 22 und einem auf die Fadenbremse 16 als Stellglied derart einwir kenden Regler 24, daß die Ist-Zugspannung des Verstärkungs fadens 18 mit zunehmender Anzahl der Umdrehungen der Wickel form 2 im Laufe des Wickelvorgangs von einem Höchstwert zu Wickelbeginn allmählich auf einen für eine ordnungsgemäße Fadenablage für die letzte Fadenwindung am Wickelende aus reichenden Zugspannungs-Mindestwert absinkt. Wahlweise kann der Regelkreis auch so ausgebildet sein, daß der Meßwert geber 22 das auf die Wickelform 2 einwirkende Antriebs moment aufnimmt und dieses mit Hilfe des Reglers 24 durch entsprechende Einstellung der Fadenbremse 16 während des gesamten Wickelvorgangs auf einem vorgegebenen Konstant wert gehalten wird.The winding device shown in FIGS . 1 and 2 holds a (from a drive, not shown) around the axis of rotation AA circumferentially drivable winding form 2 , consisting of a central winding core 4 and two laterally detachably fastened to this form plates 6 , each of which outer, rigid side cheek 8 and one of these supported from the inner, thin-walled molded shell 10 are put together, to limit a radially outwardly open, in cross-section essentially U-shaped winding gap 12 , and a total of 14 called thread-zu guide device including a tension control circuit with a variably adjustable thread brake 16 , an actual value transmitter 20 measuring the effective tension or winding tension in the reinforcing thread 18 , a sensor 22 counting the number of revolutions of the winding form 2 and one on the thread brake 16 as an actuator einwir kenden controller 24 that the actual tension of the vers tärkungs fadens 18 with increasing number of revolutions of the winding form 2 in the course of the winding process from a maximum value at the beginning of winding gradually drops to a proper thread deposit for the last thread winding at the end of the winding from sufficient tension minimum value. Optionally, the control loop can also be designed so that the measured value encoder 22 receives the acting on the winding form 2 drive torque and this is kept with the help of the controller 24 by appropriate adjustment of the thread brake 16 during the entire winding process to a predetermined constant value.

Der Wickelspalt 12 besitzt eine längliche Form und seine lichte Weite, d. h. der gegenseitige Abstand der Formschalen 10, entspricht in den kreisbogenförmigen Wickelspalt-End bereichen der Dicke d des herzustellenden Schlaufenelements 26 (Fig. 3). Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Wickelspalt 12 in den die kreisbogenförmigen Endbereiche miteinander verbindenden Wickelspaltabschnitten, wo eine geradlinige Fadenablage angestrebt wird, in Dickenrichtung des Schlaufen elementes bis etwa zur doppelten Dicke d symmetrisch erwei tert, und außerdem besitzt der Wickelkern 4 im Bereich der erweiterten Wickelspaltabschnitte eine gegenüber der geraden Verbindungslinie zwischen den kreisbogenförmigen Endbereichen radial nach innen eingebuchtete Außenkontur, wie aus der in Fig. 1 gestrichelt gezeigten Wickelkern-Umriß linie ersichtlich ist, so daß der Verstärkungsfaden 18 in den erweiterten Wickelspaltabschnitten praktisch ohne Begrenzung durch den Wickelspalt 12 frei abgelegt wird, wobei die nach innen eingebuchteten Außenrandbereiche des Wickelkerns 4 bei einer eventuellen späteren Verformung der linearen Schlaufenabschnitte als Formflächen dienen können.The winding gap 12 has an elongated shape and its clear width, ie the mutual spacing of the molded shells 10 , corresponds in the circular-arc-shaped winding gap end areas to the thickness d of the loop element 26 to be produced ( FIG. 3). As can be seen from FIG. 2, the winding gap 12 is symmetrically expanded in the winding gap sections connecting the circular arc-shaped end regions, where straight filament storage is sought, in the thickness direction of the loop element up to approximately twice the thickness d, and the winding core 4 also has in the area the enlarged winding gap sections one with respect to the straight line connecting the circular arc-shaped end portions radially dashed inwardly indented outer contour as seen from in Fig. 1 shown winding core outline visible, so that the reinforcement thread 18 in the extended winding gap sections with practically no limitation by the winding nip 12 is freely deposited, the inwardly indented outer edge regions of the winding core 4 can serve as shaped surfaces in the event of any later deformation of the linear loop sections.

Im Hinblick auf eine ungestörte Fadenablage sind die Form schalen 10 am Außenrand abgerundet und die erweiterten Wickelspaltabschnitte besitzen in Wickelspalt-Längsrichtung keilförmig verjüngte Übergänge zu den kreisbogenförmigen Wickelspalt-Endbereichen.With regard to an undisturbed thread deposit, the molded shells 10 are rounded on the outer edge and the expanded winding gap sections have wedge-shaped tapered transitions in the longitudinal direction of the winding gap to the circular-arc-shaped winding gap end regions.

Beim Umlauf der Wickelform 2 wird der Verstärkungsfaden 18, der mit der während des Wickelvorgangs im viskosen Zustand gehaltenen Matrix des Faserverbundwerkstoffs vorimprägniert ist, mit der vom Zugspannungs-Regelkreis bestimmten Wickel spannung kontinuierlich im Wickelspalt 12 abgelegt, wobei die Form des so entstehenden, schlaufenförmigen Wickelguts 28 im wesentlichen durch die Begrenzungsflächen des Wickel spalts 12 in den kreisbogenförmigen Endbereichen festgelegt wird. Nach Erreichen der gewünschten Schlaufenbreite b werden die Seitenwangen 8 abgenommen und stehen für einen weiteren Wickelvorgang zur Verfügung, während das Wickelgut 28 mit den daran verbleibenden Formschalen 10 und dem Wickelkern 4 schockgekühlt und im gekühltem Zustand zwischen gelagert wird, wobei zur Bildung eines einseitig offenen Schlaufenelementes der eine Schlaufenteil vom Wickelgut 28 abgetrennt wird. When the winding form 2 rotates, the reinforcing thread 18 , which is pre-impregnated with the matrix of the fiber composite material kept in the viscous state during the winding process, is continuously deposited in the winding gap 12 with the winding tension determined by the tension control circuit, the shape of the loop-shaped winding material thus created 28 is essentially defined by the boundary surfaces of the winding gap 12 in the arcuate end regions. After the desired loop width b has been reached, the side cheeks 8 are removed and are available for a further winding process, while the winding material 28 with the molded shells 10 remaining thereon and the winding core 4 is shock-cooled and temporarily stored in the cooled state, forming a loop element which is open on one side a loop part is separated from the winding material 28 .

Infolge der Kühlung der Faserverbund-Matrix lassen sich der Wickelkern 4 und die Formschalen 10 nunmehr leicht entfernen, ohne daß irgendwelche Trennmittel benötigt werden.As a result of the cooling of the fiber composite matrix, the winding core 4 and the molded shells 10 can now be easily removed without the need for any release agents.

Fig. 3 zeigt ein solches, einseitig offenes Schlaufenelement 26 nach dem Entformen, wobei die geraden, an den gebogenen Schlaufenteil 32 anschließenden Gurtabschnitte 30 infolge der Fadenablage ohne Dickenbegrenzung im Wickelspalt 12 ein Dicken-Übermaß gegenüber der Soll-Dicke d aufweisen, welches sich jedoch im nachfolgenden Kompaktiervorgang ohne weiteres abbauen läßt. Dabei wird das Schlaufenelement 26, gegebenenfalls mit weiteren, noch unvernetzten Prepreg- Geweben, etwa dem in Fig. 5 gezeigten Füll-Laminat 34 mit sich kreuzender Faserorientierung, in ein zweiteiliges Tauchwerkzeug 36 (Fig. 4) mit einem der endgültigen Geometrie des Schlaufenelementes 26 entsprechenden Formraum 38 eingelegt und dort unter Druck- und Wärmeeinwirkung bis zu einem vorgegebenen Vorvernetzungsgrad des Faserverbundwerkstoffs dicken- und formkalibriert, wobei die geradlinigen Gurtab schnitte 30 auf die aus Fig. 5 ersichtliche Weise bis zur gegenseitigen Anlage radial nach innen verformt werden können. Nach dem Reaktionskompaktieren besitzt das zusammen mit zusätzlichen Prepreg-Lagen 34 teilvernetzte Schlaufen element 26 eine gleichmäßige Wandstärke d, die sogar nur eine oder allenfalls wenige Fadenstärken betragen kann, und eine exakt unidirektionale Fadenorientierung und ist an schließend in einem Schichtverbund mit weiteren, gleichartigen Schlaufenelementen zu einem integralen Faserverbundbauteil aushärtbar. Fig. 3 is a such, open on one side shows loop member 26 after the removal, the straight, adjacent to the curved loop portion 32 on tape 30 due to the thread tray without thickness limitation in the winding nip 12 having a thickness oversized in relation to the target thickness d, which, however, can be easily dismantled in the subsequent compacting process. Here, the loop element 26 , optionally with further, still uncrosslinked prepreg fabrics, such as the filling laminate 34 shown in FIG. 5 with a crossing fiber orientation, is inserted into a two-part plunger 36 ( FIG. 4) with one of the final geometry of the loop element 26 Corresponding mold space 38 inserted and calibrated under pressure and heat up to a predetermined degree of pre-crosslinking of the fiber composite material, the straight Gurtab sections 30 can be deformed radially inwards in the manner shown in FIG. 5 until mutual contact. After the reaction compacting, together with additional prepreg layers 34, the partially crosslinked loop element 26 has a uniform wall thickness d, which can even be only one or at most a few thread thicknesses, and an exactly unidirectional thread orientation and is then in a layer composite with further, similar loop elements an integral fiber composite component curable.

Claims

1. A method for producing a loop element made of fiber composite material, in particular a thin-walled, wide prepreg loop, in which at least one matrix-impregnated reinforcing thread is continuously wound under tension on a winding tool provided with a winding gap corresponding to the cross-sectional configuration of the loop element, characterized in that the winding tension of the reinforcing thread is increasingly reduced during the winding process from a maximum value at the start of winding with the progressive radial winding of the winding gap.

2. The method according to claim 1 characterized in that after the winding process in the winding material effective winding tension of the reinforcing thread before Hardening of the fiber composite material is reduced.

3. The method according to claim 2, characterized in that the loop element before the fiber composite cures material is removed from the winding tool.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that to form a loop element that is open on one side the one loop part of the winding material before curing is separated.

5. The method according to any one of the preceding claims Production of a loop element with the bent cunning belt sections connecting the straight sections sections, characterized in that the reinforcing thread in the area of the straight belt sections without lateral support by the wrap tool is stored freely.

6. The method according to claim 5, characterized in that the loop element following the winding process calibrated in the area of the straight belt sections becomes.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the straight belt sections after the winding is finished be deformed towards the loop center line.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the loop element following the winding process reaction under exact thickness and shape calibration is compacted.

9. winding device for producing a loop element made of fiber composite material, in particular a thin-walled, wide prepreg loop, with a winding form that can be wound continuously with at least one matrix-impregnated reinforcing thread under tension, consisting of a winding core and mold plates attached laterally to this to limit one of the cross Sectional configuration of the loop element corresponds to the winding gap which is open radially outwards, characterized by a winding tension control loop (which reduces the tension of the reinforcing thread ( 18 ) assigned to the winding form ( 2 ) during the winding process, automatically with progressive radial winding of the winding gap ( 12 ). 16 , 20 , 22 , 24 ).

10. Winding device according to claim 9, with a rotating drive for the winding form and a variably adjustable thread brake, characterized in that the effective withdrawal torque of the winding form ( 2 ) with the help of the control circuit by appropriate Bremskraftver position of the thread brake ( 16 ) during the winding process on predetermined constant value is kept.

11. Winding device for producing a loop element consisting of curved loop sections and these belt sections connecting them in a straight line with one another, with a continuous winding form that can be wound with at least one matrix-impregnated reinforcing thread under tensile stress, which consists of a winding core and mold plates attached laterally to this to limit one of the Cross-sectional configuration of the loop element corresponding, radially outwardly open winding gap, characterized in that the winding gap ( 12 ) in the region of the rectilinear belt sections ( 30 ) beyond the desired wall thickness (d) of the loop fen element ( 26 ) is extended in the lateral direction .

12. Winding device according to claim 11, characterized in that the extended winding gap sections pass with constant tapering into the curved, the desired wall thickness (d) of the loop element ( 26 ) corresponding winding gap areas.

13. Winding device according to claim 11 or 12, characterized in that the winding core ( 4 ) in the region of the rectilinear belt sections ( 30 ) is provided with radially inwardly curved shape surfaces.

14. Winding device according to one of claims 9-13, characterized in that the shaped plates ( 6 ) of the winding form ( 2 ) each in two parts from a dimensionally stable, outer side cheek ( 8 ) and an inner, thin-walled delimiting the winding gap ( 12 ), formed together with the winding core ( 4 ) and the winding material ( 28 ) located thereon, removable shell ( 10 ).