DE4422002C2 - Vorrichtung zur maschninellen Ablage von nassimprägnierten endlosen Fasersträngen auf beliebig gekrümmten Flächen oder Flächenabschnitten - Google Patents

Vorrichtung zur maschninellen Ablage von nassimprägnierten endlosen Fasersträngen auf beliebig gekrümmten Flächen oder Flächenabschnitten

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spannungsfreien maschinellen Ablage von direkt naßimprägnier­ ten endlosen Fasersträngen auf beliebigen Flächen oder Flächenabschnitten.
Bekannt ist es, schmale Prepregstreifen manuell auf die Negativform der zu erzeugenden Fläche nacheinander Stoß an Stoß abzulegen. Mehrere solcher Lagen (0,05 mm-0,3 mm dick) werden in verschiedenen Winkelorien­ tierungen zu einem kompletten Gelege (z. B. 1,5 mm-3 mm dick) aufeinander abgelegt. Die Winkel dieser Lagen zueinander müssen nach exakt berechneten Vorgaben genau eingehalten werden.
Bei dieser Art der Herstellung gibt es folgende Probleme:
  • - Reproduzierbarkeit
  • - Winkelfehler in den einzelnen Lagen (bis zu 2°, Forderung je nach Aufgabe bis zu 0,1°)
  • - Prepregstreifen sind auf sphärisch gekrümmten Flächen nicht fehlerfrei ablegbar
  • - Abhängigkeit von kaufbaren Prepregs und deren zum Teil ungenügende Qualität
  • - Bei Raumtemperatur härtbare Matrixsysteme sind mit käuflichen Prepregs nicht erhältlich aber für hochgenaue Bauteile unabdingbar
  • - geschlossene Oberflächen und lunkerfreie Laminate sind nur unter hoher Temperatur und Drücken erreichbar (dadurch verändern diese Teile mit der Zeit ihre Form).
Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Laminaten aus Faserwerkstoffen z. B. CFK - mehrlagig in verschiedenen Winkeln abgelegt - für z. B. flächige Strukturteile oder als Deckschichten für hochgenaue Leichtbau Reflektoren und Spiegel (z. B. für Teleskope und optische Simulation).
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein vollständiges Ablagesystem für endlose Faserstränge mit zwei Ausführungsbei­ spielen für den Kraftkompensator.
In einem Bremssystem (I) befindet sich die Spule mit dem gekauften Faserstrang (1). Eine Seilbremse mit beidseitig angebrachten einstellbaren elastischen Gliedern (2) sorgt für einen rucklosen Anlauf mit Rückdreh­ moment bei Spulenstillstand d. h. die Faser bleibt stets gestrafft.
In einer Imprägniereinrichtung (II) wird der Faserstrang über zwei Trommeln mit Harzzuführungseinrichtun­ gen (3) doppelseitig getränkt. Der Bandlängenspeicher (4) sorgt für eine möglichst gleichmäßige Faserabzugsge­ schwindigkeit.
Die eingestellte Faserzugkraft, das doppelseitige Tränksystem und eine möglichst gleichmäßige Fasergeschwin­ digkeit sind Bedingung für eine reproduzierbare Einstellung der Tränkung.
Um den getränkten Faserstrang auf ebenen Oberflächen mit leichten Krümmungen (V) ortsfest ablegen zu können, muß die Faserzugkraft vor der Ablage wieder aufgehoben werden.
Dies geschieht in dem Kraftkompensator (IIIa) oder (IIIb):
Das in der Ablegeeinheit (IV) abgelegte Faserband bewegt den elastisch aufgehängten Tänzer (5). Diese Bewegung erzeugt ein elektronisches Signal, das über eine Regelelektronik den Motor (M) ansteuert. Dieser Motor treibt die Bandförderung (6) oder (7) an. Diese Regelstrecke sorgt dafür, daß das Faserband oder der Faserstrang ab hier spannungsfrei abgelegt werden kann.
Die Ablegeeinheit (IV), ist in einer Kulissenführung mit Drehpunkt im Ablageort aufgehängt und paßt sich unter leichtem Druck gegen die Form (V) exakt deren Oberfläche an.
Das so entspannte Faserband ist hochflexibel und dadurch punktuell genau ablegbar. Ohne die Beeinflussung durch die Bandspannung kann das Band an der Laminataußengrenze lose gewendet und um Bandbreite versetzt wieder in entgegengesetzter Richtung abgelegt werden, d. h. alle Faserstränge können ohne Wendehilfsmittel (wie z. B.: Schnitt, Bolzen, Stifte usw.) kontinuierlich abgelegt werden.
Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es möglich, sehr genau und reproduzierbar einlagige oder mehrlagige Gelege aus weitgehend beliebigen Werkstoffpaarungen (Faser-Harz) auch in druckloser Kaltaushärtung herzu­ stellen. Wichtig hierbei ist die Möglichkeit, daß das so konditionierte Band (ein oder mehrere Faserstränge) mit Hilfe einer NC-Maschine hochgenau und ortsfest auf beliebigen Flächen kontinuierlich abgelegt werden kann.
Liste der verwendeten Abkürzungen
CFK: Kohlefaserverbundwerkstoff
NC: numerisch gesteuert

Claims (2)

1. Vorrichtung zur maschinellen Ablage von Fasersträngen (1), die von einer Spule abgewickelt werden, gekennzeichnet durch
  • 1. ein Bremssystem (I), bestehend aus einer Seilbremse mit einstellbaren elastischen Bremselementen (2)
  • 2. eine Imprägniereinrichtung (II), in der der Faserstrang (I) mittels zweier Trommeln mit Harzzufüh­ rungseinrichtungen (3) doppelseitig getränkt wird und einem nachfolgend angeordneten Bandlängen­ speicher (4)
  • 3. einem Kraftkompensator (IIIa oder IIIb), der die Faserzugkraft aufhebt und
  • 4. einer Ablegeeinheit (IV), die in einer Kulissenführung mit Drehpunkt im Ablageort aufgehängt ist
und das entspannte Faserband (I) unter leichtem Druck gegen die Form (V) exakt auf deren Oberfläche kontinuierlich ablegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkompensator (IIIa) aus einer ela­ stisch aufgehängten Tänzerwalze (5) besteht.
DE19944422002 1994-06-23 1994-06-23 Vorrichtung zur maschninellen Ablage von nassimprägnierten endlosen Fasersträngen auf beliebig gekrümmten Flächen oder Flächenabschnitten Expired - Fee Related DE4422002C2 (de)

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