DE69635171T2

DE69635171T2 - Harzimprägniereinheit für Bogen und Harzimprägniereinheit für Fadenbündeln zur Herstellung von faserverstärkten Gegenständen

Info

Publication number: DE69635171T2
Application number: DE69635171T
Authority: DE
Inventors: Jan-Anders Manson; Pierre-Etienne Bourban; Francois Bonjour
Original assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Current assignee: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2016-05-18
Also published as: EP1184147A3; EP1184147B1; JPH11505187A; DE69623010T3; CA2221296C; CA2221296A1; DE69623010T2; WO1996036477A1; EP0825922B2; EP1184147A2; DE69623010D1; EP0825922B9; ES2181880T5; GB9510046D0; JP4376968B2; US6495091B1; EP0825922B1; ATE222175T1; ATE303888T1; AU5511996A

Description

Polymere und Polymerverbundstoffe haben die Vorteile einer Gewichtseinsparung, hochspezifischer mechanischer Eigenschaften und guter Korrosionsbeständigkeit, wodurch sie zu unverzichtbaren Materialen werden. Trotzdem stellen die Herstellungskosten manchmal ein Hindernis dar, zumal sie einen beträchtlichen Teil der Gesamtkosten ausmachen können. Außerdem ist die Produktion komplex geformter Teile nach wie vor eine anspruchsvolle Herausforderung für die Verbundstoffindustrie. Teile mit verhältnismäßig einfacher Geometrie sind heute für Verbundstoffe allgemein verbreitet. Beispiele gut entwickelter Technologien sind Prepreg-Herstellung, Autoklav, Präzisionswickelverfahren, Pultrusion, Pressformung usw.
In EP-A-0123225 wird beispielsweise eine herkömmliche Produktionslinie für Verbundstoffteile beschrieben, in der die Komponenten endlos geformt werden. Alle Materialzubereitungsvorgänge (Parallelanordnung langer Fasern, Imprägnierung mit Harz) finden hintereinander an unterschiedlichen Orten der Linie statt, bevor die Materialien an der Pressenstation ankommen, wo sie einfach zusammengepresst werden, um das Oberflächenfinish und die endgültige Geometrie zu schaffen. Die Abschlussform wird in diesen Fällen beschränkt durch die Faseranordnung und die Pressformungstechnik selbst.
Die Produktion komplexer 3-dimensionaler Teile erfordert in der Regel das Spritzgießen oder Formpressen von Kurzfaserverbundstoffen ("Technische Verbundstoffe"). Der Nachteil verstärkter Kurzfaserverbundstoffe liegt in deren beträchtlich geringeren innewohnenden spezifischen mechanischen Fähigkeiten. Montagetechniken zur Erzielung komplexer Geometrien für hochwertige Verbundstoffe sind oftmals ineffizient und nicht kostengünstig.
Die richtige Auswahl eines Materialsystems und eines Prozesses zur Herstellung von Verbundstoffteilen ist von einer Reihe von Faktoren abhängig, darunter Verarbeitbarkeit des Materials, Design, Leistungsfähigkeit des Formteils und Wirtschaftlichkeit der Herstellung [vgl. insbesondere J.-A. E. Manson, New Demands on Manufacturing of Composite Materials, in High-performance composites, Ed. K. K. Chewla, P. K. Liaw, S. G. Fishman, TMS, Warrendale, PA, (1999)].
Bei der Betrachtung von Verbundstoffherstellungstechniken hinsichtlich deren Eignung für komplexe Formung und der Jahresproduktionsvolumina beeinflussen die Anzahl der zu produzierenden Teile und die verlangte Teil-Größe und Komplexität die Auswahl eines geeigneten Produktionsprozesses [vgl. insbesondere W. J. Lee and J.-A. E. Manson, "Factors influencing Process Selection and Processing" (Proceedings: Polymer Composite Applications for Motor Vehicles, SAE International, Detroit, USA, 25. Februar 1991) 35). Für geringere Herstellungszahlen kann ein Prozess bevorzugt werden, der geringere Ausrüstungs- und Werkzeuginvestitionen, aber dafür längere Zykluszeiten und höheren Arbeitsaufwand erfordert.
Das von den modernen Verbundstoffmaterialien bereit gehaltene beschränkte Potential für komplexe Formung lässt wenig Raum für gestalterische Freiheit, um die mechanische Leistung zu verbessern und/oder zusätzliche Funktionen zu integrieren. Dies war eine der hauptsächlichen Beschränkungen einer weiter gehenden Benützung moderner Verbundstoffe in kostensensitiven Hochvolumenproduktionen. Im Gegensatz zu den meisten traditionellen Verbundstoffanwendungen sind zahlreiche Anwendungen – beispielsweise in der mechanischen Industrie – klein und weisen komplexere dreidimensionale Formen auf, die normalerweise in Gießverfahren hergestellt werden.
Das traditionelle Spritzgießen bietet beinahe unbeschränkte Möglichkeiten für die Formung. Hier wird eine wesentlich größere gestalterische Freiheit für die mechanische Qualität mit einem beträchtlich billigeren Material erreicht. Allerdings sind angesichts der kurzen verwendeten Fasern auch die innewohnenden mechanischen Fähigkeiten geringer, wodurch das Potential für Belastbarkeit und Gewichtseinsparungen verringert ist.
In den meisten Fällen wurden Leistungsverbesserungen erreicht durch die Entwicklung von Materialsystemen mit besseren Eigenqualitäten (Fasertypen, Harztypen und Fasergehalt). Diese Entwicklungen haben auch die Rohmaterialkosten in die Höhe getrieben, und das Interesse der Branchen mit kostensensitiven Anwendungen ist gesunken, wodurch sich die Einführung von Verbundstoffanwendungen verzögert hat.
Größere gestalterische Freiheit öffnet jedoch viele Möglichkeiten für technische Lösungen, welche das Interesse für Verbundstoffmaterialien in Strukturanwendungen erheblich steigern können. In 1 wird dieses Dilemma veranschaulicht. Die Mehrzahl der heute angewendeten Herstellungstechniken für Verbundstoffmaterialien kann wie in der Grafik angezeigt in das exponentiell geformte Band eingesetzt werden.
Angesichts der Ansprüche vieler heutiger Industrien versteht es sich von selbst, dass die gewünschte Richtung für zukünftige Entwicklungen auf die rechte obere Ecke der Grafik zu verlaufen muss. Die Entwicklung von Materialsystemen mit sowohl hohen Eigenfähigkeiten wie verbesserter Formbarkeit für komplexe Formen kann nur durch enge Zusammenarbeit in der Entwicklung der Materialvorformen und der Verarbeitungstechniken gesichert werden.
In dieser Hinsicht stehen heute mehrere Materialsysteme und Produktionstechniken in der Entwicklung, die auf verbesserte komplexe Formung moderner Verbundstoffe unter attraktiven Produktionsbedingungen abzielen. Neuartige Materialsysteme, die entweder mit vorimprägnierten Vorformen oder Imprägnierung nach der Formung arbeiten, werden von mehreren Forschungsgruppen intensiv untersucht [vgl. insbesondere A. G. Gibson und J.-A. E. Manson, "Impregnation Technology for Thermoplastic Matrix Composites," Journal of Composites Manufacturing, 3 (4) (1992), 229–233, F. Nell Cogswell, Thermoplastic Aromatic Polymer Composites (Oxford: Butterworth-Heinemann, 1992) und J.-A. E. Manson, "Processing of Thermoplastic-based Advanced Composites", Advanced Thermoplastics and their Composites, Hrsg. H.-H. Kausch (München: Carl Hanser Verlag GmbH, 1992), 273). Pulver-Vorformlingtechniken sind bisher der am meisten erforschte Weg zu verbesserter komplexer Formbarkeit mit Thermoplast-basierten Verbundstoffen, doch auch Methoden der automatisierten Bandanordnung haben vielversprechende Ergebnisse gebracht [vgl. insbesondere K. V. Steiner, E. Faude, R. C. Don und J. W. Gillespie Jr., "Cut and Refeed Mechanics for Thermoplastic Tape Placement," (Proceedings of the 39^th International SAMPE Symposium, Anaheim, CA, 1994), 2627].
Eine Anlage für die Herstellung faserverstärkter Kunststoffformartikel, die eine Imprägnier-Subeinheit und eine Vorverfestigungs-Subeinheit zur Produktion vorverfestigter Vorformlinge umfasst, ist in U.S.-Patent Nr. 4952366 beschrieben.
Die potentiellen Konvertierungsrouten für Verbundstoffe von Faser und Matrix zum fertigen Produkt sind dargestellt in 9.1 des oben zit. Dokuments "Processing of the thermoplastic-based Advanced Composites". Traditionell wird jeder Verarbeitungsschritt von einem anderen Unternehmen ausgeführt, und die Halbfertigprodukte werden an das nächste Glied in der Verarbeitungskette geliefert.
Es ist keineswegs klar, dass ein optimales Matrixmaterial für einen Verbundstoff bezüglich Faser-Matrix-Adhäsion zur Erfüllung der anderen Ansprüche an ein Verbundstoff-Teil geeignet ist. Beispielsweise ist es nicht immer der Fall, dass ein typisches Matrixmaterial umweltbeständig ist und tribologisch entspricht. Außerdem hat ein hoher Fasergehalt normalerweise einen negativen Einfluss auf das Oberflächenfinish eines Produkts. Das freie Formungspotential reiner Polymere oder kurzfasriger Systeme ist den Endlosfasermaterialien immer überlegen. Zusätzlich stellt es eine gut bekannte Strategie zur Kostensenkung dar, die Anzahl der Teilkomponenten in komplexen Strukturen zu reduzieren und gleichzeitig eine mehrfache Funktionalität zu integrieren. Mehrere dieser Erfordernisse mit einem Material oder einer Verarbeitungstechnik zu erfüllen, ist vielleicht nicht möglich.
Unter Berücksichtigung dieser Punkte ist es klar, dass in vielen Anwendungen eine höhere Flexibilität der Verbundstoffmaterialien nötig ist, um die Attraktivität der Materialien für die Design-Techniker zu erhöhen. Ein stärker integrierter Ansatz unter Verwendung komplementärer Materialien und Verfahren in der Herstellung des Teils wären wünschenswert.
Als logischer Schritt erschien deshalb die weitest mögliche Integration der einzelnen Verarbeitungsoperationen, wie sie in 9.1 des oben erwähnten Dokuments „Processing of the thermoplastic-based Advanced Composites" dargestellt ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Einführung neuartiger Verarbeitungstechniken und Ausrüstungen, mit denen die Nachteile der bestehenden Techniken beseitigt und insbesondere die Produktionskosten durch Ausschaltung zwischengeschalteter Verarbeitungs- und Montage-Schritte gesenkt werden können.
Die Erfindung betrifft folglich eine Folienimprägniereinheit zur Herstellung von Verbundmaterialprodukten, bestehend aus Matrix- und Verstärkungsmaterial, gemäß Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft zudem eine Kabel-Imprägniereinheit zur Herstellung von Verbundmaterialprodukten, bestehend aus Matrix- und Verstärkungsmaterial, gemäß Anspruch 10.
Wie in 7 dargestellt, bietet diese integrierte Verarbeitungstechnik größere gestalterische Freiheit, die Integration von Fähigkeiten und die Multifunktionalität in komplex geformten Verbundstoffteilen.
Integrierte Verarbeitung ist die Verwendung einer automatisierten Reihe von Formungsoperationen in rascher Folge. Ein Vergleich von Verarbeitungszyklen für die konventionelle und die integrierte Verarbeitung zur Herstellung einer einzelnen komplexen Komponente ist in 5 dargestellt, die auf konventionelle Verarbeitung bezogen ist, und in 3, die sich auf die integrierte Verarbeitung bezieht, wobei 1 einen ersten Verarbeitungsschritt, 2 einen zweiten Verarbeitungsschritt, 3 die Verbindung der ausgegebenen, in den beiden ersten Schritten verarbeiteten Komponenten, T den Transfer zu einer anderen Ausrüstung und F die Abschlussoperationen bezeichnet.
Weitere Möglichkeiten bietet die Kombination von Materialien hoher mechanischer Leistungsfähigkeit mit technischen Kunststoffen in der selben Komponente.
Integriertes Verarbeiten liefert die Mittel zur Verwendung moderner Verbundstoffe für hohe Ansprüche und technischer Kunststoffe für Geometrie und Aussehen in anspruchsvollen strukturellen Komponenten mit gesicherten Designvorteilen und attraktiven Produktionskosten.
Die integrierte Verarbeitung ermöglicht einen automatisierten, konsekutiven Verarbeitungszyklus mit Hoch- und Niederdruck-Formungstechniken. Außerdem ermöglicht eine derartige Anlage vorimprägnierte Vorformlinge, streckformbare Vorformlinge für die Imprägnierung nach der Formung und die Verarbeitung kurzfasriger Verbundstoffe. Es ist offensichtlich, dass die Materialbindung und der Umgang mit der Entstehung innerer Spannungen eine wichtige Rolle in dem Prozess spielen. Erste Arbeiten an klassischen Pressen haben gezeigt, dass durch die sorgfältige Auswahl von Materialien und Verarbeitungsbedingungen eine ausreichende Bindungskraft in Zykluszeiten in der Größenordnung von Minuten erzielt werden kann [G. D. Smith, S. Toll und J.-A. E. Manson, „A Study on Interface Healing in Polypropylene Processing" (Flow Processes in Composite Materials ,94) und G. D. Smith, S. Toll und J.-A. E. Manson, „Integrated Processing of Multi-Functional Composite Structures," (Proceedings of the 39th International SAMPE Symposium, Anaheim, CA, 1994), 2385).
Folgende Ziele wurden in Erwägung gezogen:
Integration von Materialien:

– Untersuchung und Modifizierung der Kompatibilität zwischen integrierten Polymermaterialien (reine Polymere, Vorformlinge und Verbundstoffe);
– Optimierung von Adhäsionsmechanismen während der Sequenzen der integrierten Verarbeitung;
– Evaluierung von Bindefestigkeit und Bearbeitung des Spannungszustands in Mehrkomponenten-Teilen.
– Prognose der Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit integrierter Teile.

Integration von Produktionsprozessen:

– Integration schneller Niederdruckverfahrenstechniken;
– Kombination der Prozessfenster aller integrierter Materialien;
– Integration und Automatisierung von Prozesssequenzen;
– Verbesserte Ausrüstungsflexibilität und höhere Kosteneffizienz.

Die Leistung eines Strukturteils ist nicht nur von geometrischen Parametern abhängig. Bei Verbundstoffen sind mehr als bei anderen traditionellen Materialien die Materialeigenschaften und funktionellen Anforderungen die Parameter jedes optimalen Designs. Gemäß der Erfindung führt die Integration unterschiedlicher Materialtypen zu komplex geformten Teilen neue Perspektiven in die Formteilgestaltung ein.
Bisher wurden Kombinationen unterschiedlicher Polymere von zahlreichen Industrien für unterschiedliche Anwendungen untersucht. Beispielsweise wurde die Multimaterialeinspritzung für Mehrfarbenlinsen in der Automobilindustrie oder für Nahrungsmittelbehälter eingesetzt. Andere Anwendungsgebiete sind die Elektronik- und die Hygiene-/Kosmetikindustrie. Koextrusion ist ein weiteres Beispiel eine Technik, die erfolgreich für Mehrschichtverpackungen entwickelt worden ist.
Die Integrationsverarbeitung gemäß der Erfindung ist ansprechend, und man kann nun verstärkte Polymere und Verbundstoffvorformlinge mit umgebenden reinen Polymeren kombinieren. Durch die überlegte Anordnung hoch individualisierbarer eigensteifer Verbundstoffe wird die Lastübertragung optimiert. Die nicht-strukturellen Komponenten sind so geformt, dass sie den Verbundstoff an seiner Stelle halten und zusätzliche Erfordernisse erfüllen, wie Oberflächeneigenschaften und/oder andere ergänzende Funktionen.
Für die Integration sind unterschiedliche Arten von Materialien vorgesehen – reine und modifizierte thermoplastische und/oder duroplastische Polymere, Verstärkungen, partikel- und faserverstärkte Polymere, Verbundstoffe, Metalle. Anschließend und wie in 4 dargestellt können mehrere Funktionen in einem Teil integriert werden: komplexe Geometrie, Lastübertragung und Steifheit 4, Verbindungen unter Verwendung von Einsätzen und Integration von Teilstrukturen 5 (Kanäle, Türen, Halterungselemente ...), Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, Oberflächenfinish 6 und Wärmeisolierung oder Wärmeleitung.
Folglich werden nach Maßgabe von Materialintegration, Multifunktionalität und Feinabstimmung der Qualitäten durch die entwickelte integrierte Verarbeitung vorgeschlagen:

– Massequalitäten: Steifheit und Festigkeit, Dämpfung;
– Oberflächenqualitäten: Oberflächenschutz, Finish, tribologische Eigenschaften;
– Formqualitäten: kontinuierliche oder diskontinuierliche Form;
– Funktionsqualitäten: Temperaturabschirmung, enge Toleranzen, Mulifunktionalität.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung des Potentials für Steifheitsdesign durch komplexe Formgebung im Vergleich zur Eigensteifheit des Verbundstoffes mittels unterschiedlicher Verarbeitungstechniken.
2 und 3 stellen einen Vergleich der Verarbeitungszyklen von konventioneller und integrierter Verarbeitung dar.
4 ist eine schematische Darstellung, in der die Integration von Funktionen illustriert wird, die in einem einfachen Teil während einer Sequenz der integrierten Verarbeitung erreicht wird.
5 ist eine schematische Draufsicht des Integrierten Verarbeitungssystems (IPS), in der die unterschiedlichen Einheiten und deren zugehörige Verarbeitungsschritte beschrieben sind.
6 ist eine schematische Darstellung der Integrationsverarbeitungseinheit (IPU) und ihrer unterschiedlichen Subeinheiten oder Komponenten, die je eine Polymer- oder Verbundstoffverarbeitungstechnik repräsentieren.
7 ist die Darstellung eines Beispiels einer Anlage für die kontrollierte Vorformlingherstellung für die Folienimprägnierung (SIU).
8 ist ein schematisches Beispiel einer Imprägnierungs- und Verfestigungslinie für eine kontinuierliche Kabelimprägnierung (TIU).
Wir werden nun auf exemplarischem Wege die Ausrüstungen und unterschiedlichen Einheiten beschreiben, die im Zusammenhang mit dem integrierten Verarbeitungssystem zur Anwendung kommen. Darauf folgen eine Beschreibung der Materialverarbeitungsschritte und Beispiele integrierter Herstellungsrouten.
BESCHREIBUNG DER AUSRÜSTUNG
Das Gesamtkonzept der integrierten Verarbeitung von Verbundstoffmaterialien gemäß der Erfindung umfasst sowohl die Prozess- wie auch die Materialintegration wie auch eine Methodologie für die hocheffiziente, qualitätskontrollierte Produktion von Hochleistungspolymer- und Verbundstoffteilen. Um Multifunktionalität, Leistungsintegration und komplexe Formen zu erreichen, ist eine einzigartige integrierte Herstellungsausrüstung entwickelt worden.
Die Option unterschiedlicher Verarbeitungstechniken in einer Maschine erscheint sehr interessant für die Entwicklung einer schnellen, flexiblen und kostengünstigen Produktion. Eine Kombination unterschiedlicher oben erwähnter Verarbeitungstechniken, wie Formpressen, Kaltpressen, Mehrmaterial-Einspritzgießen, Innengasformung und Extrusion wird vorgeschlagen.
Unterschiedliche neuartige Verarbeitungsanlagen, wie die Integrationsverarbeitungseinheit (IPU – Integrated Processig Unit), die Folienimprägnierungseinheit (SIU – Sheet Impregnation Unit), die Kabelimprägnierungseinheit (TIU – Tow Impregnation Unit) und der Multi-Task-Roboter (MTR) werden hier beschrieben und können während eines Produktionszyklus in einheitlicher und kombinierter Weise eingesetzt werden.
Ein grundsätzliches Layout der Anlagen und der zugehörigen Prozessschritte ist in 5 dargestellt.
Das Konzept der Integrierten Verarbeitung ermöglicht unterschiedliche Kombinationen von IPU, SIU, TIU durch Verwendung von MTR für die Herstellung eines spezifischen Teils, je nach den Anforderungen an die Form und an die gewünschten Eigenschaften. Diese unterschiedlichen Prozesskombinationen werden hier definiert als das Robotergestützte Flexible Herstellungskonzept für Verbundstoffe (RAFMAC – Robot Assisted Flexible Manufacturing Concept for Composites).
Die Beschreibung aller Einheiten geht der Präsentation unterschiedlicher möglicher Materialverarbeitungsschritte voraus. Es folgen Beispiele zur Illustration der RAFMAC-Methode.
Die Integrationsverarbeitungseinheit (IPU), die Folienimprägnierungseinheit (SIU) und die Multi-Task-Roboter (MTR) zur Faseranordnung sind originale Konzepte und Maschinensysteme. Obwohl einige Ideen der einzelnen Einheiten nicht vollkommen neu sind, wurde doch eine einzigartige, verbesserte und flexible Produktionslinie verwirklicht und einige Elemente sind selbst entwickelt. Online-Bandverfestigungsanlagen, die Montage-, Finishing- und Qualitätskontrolleinheiten existieren bereits getrennt auf dem Markt. Deren Integration zur Verarbeitungsanlage wird hier unter den Gesichtspunkten der Automatisierung, flexibler Herstellungsstrategien und der Adaptierung in Kombination mit anderen Produktionstechniken betrachtet.
In Tabelle 1 sind die einzelnen Einheiten zusammengefasst, mit denen die Ziele des integrierten Verarbeitungskonzepts erreicht werden sollen.
Tabelle 1:
Die Integrationsverarbeitungseinheit (IPU)
Die Hauptaufgaben dieser Einheit:

– Eine flexible Verarbeitung (Kombination von Verarbeitungstechniken) für integrierte Teile aus mehreren Bestandteilen ermöglichen;
– Die Automatisierung kombinierter Verarbeitungsoperationen realisieren;
– Die Ausführung sequenzieller Operationen in einem Zyklus ermöglichen;
– Abschließenden Verfestigungsdruck und -temperatur für die Material-Form-Integration bereitstellen.

Eine schematische Darstellung der Integrationsverarbeitungseinheit ist in 6 gegeben. Die Maschine umfasst einen unteren Rotationsteller 20, auf dem mindestens eine untere Halbform 21 abnehmbar befestigt werden kann. Die in 6 dargestellte Einheit umfasst drei untere Halbformen 21. Eine obere Schieberplatte 22, die mindestens eine obere Halbform 23 umfasst, die so angeordnet ist, dass sie mit den unteren Halbformen 21 zusammenwirkt, ist mit einer Pressformungseinheit 24 und einer vertikalen Einspritzeinheit 25 verbunden. In dem Beispiel der 6 sind drei obere Halbformen vorhanden. Die Maschine kann des weiteren eine horizontale Einspritzeinheit 26 umfassen, an die ein Schlitzextrusionskopf 27 oder ein Begasungskopf 28 befestigt sein kann. Ein Begasungskopf kann auch auf der vertikalen Einheit 25 montiert sein. Eine Flüssigkeitseinspritzöffnung 29 kann in einer der Halbformen vorgesehen sein. Die Synchronisierung all der unterschiedlichen oben erwähnten Maschinenelemente wird von einem Computer und entsprechender Software gesteuert.
Alle zusammengesetzten Technologien können auch einzeln verwendet werden. Mit den Befehlen können außerdem eine große Zahl automatischer Sequenzen definiert und gesteuert werden. Jede Sequenz kombiniert unterschiedliche Prozesse (Kompression-Einspritzen-Extrusion-usw.), die in einer oder mehreren auswechselbaren Formwerkzeugen ausgeführt werden. Die unterschiedlichen Formwerkzeugkombinationen ermöglichen die Herstellung eines komplex geformten Teils, der aus unterschiedlichen Materialien und/oder unterschiedlichen Vorformlingtypen aufgebaut ist. Die unterschiedlichen Verarbeitungstechniken ermöglichen den Gebrauch der bestgeeigneten Verarbeitungstechnik für den besonderen Material- und/oder Vorformlingtyp.
Die IPU ermöglicht die parallele oder sequentielle Verwendung folgender Verarbeitungstechniken:

a) Horizontales Spritzgießen: Verwendung einer konventionellen Spritzgießanlage;
b) Vertikales Spritzgießen: Verwendung einer konventionellen Spritzgießanlage;
c) Adaptierung für Flüssigspritzgießen (RTM: Harzspritzgießen; LIM: Flüssigkeitsinjektionsverfestigung; RIM: Harzinjektionsverfahren);
d) Innengasformung (Begasungsverfahren): eine spezielle Lufteinspritzvorrichtung wird angepasst;
e) Breitschlitzextrusion: ein speziell entwickelter Extrusionskopf kann an die Spritzgießeinheit angepasst werden, um Grenzflächenkompatibilisierungsschichten oder Oberflächenbeschichtungslagen zu schaffen;
f) Fortgeschrittene Verbundstoff-Pressformung: die schließende Einheit ist so angelegt, dass sie einen hohen Druck auf die auf dem Rotationsteller angeordnete Formungsanordnung ausübt;
g) Multiform-Interaktionen (2 × 3 Formhälften): 6 Formhälften mit unterschiedlichen Geometrien können auf zwei Tellern befestigt sein, die eine automatische Rotation und Übersetzung der Formwerkzeuge ermöglichen;
h) Formtemperaturregelung und schnelle Formtemperaturzyklen zwischen – 20°C und 400°C: konventionelle Heizelemente und Rohre werden zum Heizen, Kühlen und Transportieren des Heiz- und/oder Kühlmediums verwendet.

Die spezifischen Fähigkeiten der IPU:

– Multi-Injektion/Kompression: Kombination unterschiedlicher Polymer- und Verbundstoff-Vorformlingtypen zum Einsatz in der Herstellung komplex geformter Polymer- und Verbundstoffteile.
– Materialintegration und Reduzierung der Zykluszeit durch integrierte Verarbeitungsschritte: Zuverlässige Materialintegration durch optimale Verbindungs-(Heilungs)-Bedingungen wird erreicht durch geregelte und abgestimmte Druck-, Temperatur- und Zeitzyklen. Durch Einspritzen der Schmelze in ein Gesenk, das bereits mit dem Vorformling beschickt ist, wird eine zusätzliche Verfestigung des Verbundstoff-Vorformlings erreicht. Die zusätzliche Schmelze eliminiert auch harzarme Bereiche, die durch das Streckformen des Vorformlings während der Formungsdeformation entstanden sind.
– Breitschlitzextrusion: Die Extrusion von Zwischenschichten wird eingesetzt, um die In-situ-Verbindung von Materialien (Teilen) mit beschränkter Kompatibilität zu ermöglichen. Die extrudierte Zwischenschicht dient als Adhäsionsförderer zur Verbindung der beiden Materialien. Oberflächenschichten wurden mittels Extrusion aufgebracht, um eine besondere Oberflächenqualität zu erreichen (Beschichtungen).
– Flüssigspritzgießen: Die IPU ermöglicht die Verbindungen für die Flüssigkeitsinjektion (RTM, LIM, RIM). Diese Fähigkeit ermöglicht die Verwendung reaktiver Polymere im Formungsprozess.
– Innengasformung (Begasungsverfahren): Der Einsatz der Begasungsinjektion ermöglicht die Kontrolle der Restspannungsableitung zur Regelung der Dimensionsstabilität. Dies kann die Integration von Materialien mit unterschiedlichen thermomechanischen Eigenschaften und/oder Material, das in sequentiellen Temperaturschritten geformt worden ist, erleichtern.
– Formung von Hohlteilen durch Innengasformung (Begasungsverfahren): Die Begasungseinheit ermöglicht die Innendruckformung von Hohlstrukturen. Die Begasung ermöglicht die Deformierung des Vorformlings an den Außenwänden des Formwerkzeugs und bei beibehaltener Hohlstruktur.

Die Folienimprägnierungseinheit (SIU)
Die Hauptfunktionen dieser Einheit:

– Aufbau individuell gestalteter Verbundstoffvorformlinge;
– Regelung der Orientierungsverteilung des Faser-Layouts;
– Kombination mehrerer Verstärkungstypen und Geometrien;
– Kombination mehrerer Materialtypen;
– Herstellung von Vorformlingen mit Gradienteigenschaften.

Die SIU umfasst mehrere Stationen zur Herstellung von Verbundstoffvorformlingen (7).
Die unterschiedlichen Komponenten und Funktionen der SIU:

a) Mehrere Stationen 40 für Harz- und Faserbeschickung;
b) Ein oder mehrere Amplituden- und/oder Frequenz-gesteuerte Kollimatoren 41 können dazu benützt werden, die Faserorientierung in den Vorformling zu kontrollieren;
c) Ein bewegliches Element 42, das an einer Schiene 43 montiert ist. Das Element 42 ist in 7 in drei Positionen dargestellt;
d) Eine elektronische Waage 44 auf der bewegten Unterlage wird zur Kontrolle der Gewichtsfraktion (volumetrischen Fraktion) während der Faser- und Harzbeschickung verwendet; die Waage 44 ist mit einer kontrolliert rotierenden Vorformlingunterlage 48 versehen, die die Herstellung eines orientierungskontrollierten Schichtenaufbaus ermöglicht (räumliche oder kontinuierliche Orientierungsverteilung);
e) Die Anordnung gestattet die Wiederholung sequentieller Auflagen zum Aufbau der Vorformlingstruktur 45;
f) Eine Vorformling-Verfestigungseinheit, umfassend eine Heizvorrichtung 46 (zum Beispiel einen Infrarotheizer) und eine Pressvorrichtung 97, ist in 7 ebenfalls dargestellt.

Die spezifischen Fähigkeiten der SIU:

– Freiheit in der Vorformlinggestaltung: Die Kombination mehrerer Verstärkungstypen und Verstärkungsaspektverhältnisse (einschließlich Endlosfasern) zu einem Vorformling ist ein wichtiger Abschnitt des Materialintegrationskonzepts, weil Struktur und Gehalt der Verstärkung die Endqualität des Formteils bestimmen. Diskrete oder kontinuierliche Variationen der Verstärkungsausorientierung lassen sich über die Dicke des Vorformlings hinweg erzielen. Die Variation der Schichtenreihenfolge, die Verstärkungsorientierung, der Verstärkungstyp und der Verstärkungsgehalt sowie die Materialtypen können in einem Vorformling variiert werden.
– Steuerung nachfolgender Verarbeitungsschritte: Ein individuell angepasster Vorformling kann für Fließ und/oder Werfungskontrolle gestaltet werden. Die Vorformlingvariation von Stück zu Stück kann direkt und einfach für direkte Änderungen nach besonderen Bedürfnissen geändert werden.

Es folgt ein Beispiel einer Vorformlingherstellung unter Anwendung einer SIU.
Eine leere, bewegliche Unterlage 92, auf der der Vorformling aufgebaut werden soll, wird auf die elektronische Waage 44 gesetzt. Die Unterlage bewegt sich unter einer Beschickungseinheit 40. Die Beschickungseinheit enthält beispielsweise einen Vorrat diskontinuierlicher Glasfasern oder jede beliebige Art anderer Fasern, die durch ein belüftetes Rohr zur Verteilung der Fasern herabfallen. Am unteren Rohrende gehen die Fasern durch den Kollimator 41, wo sie orientiert werden, ehe sie die Unterlage erreichen. Die orientierten Fasern bilden auf der Unterlage die erste Verstärkungsschicht. Wenn das gewählte Fasergewicht erreicht ist, bewegen sich die Waage und die Auflage zu einer zweiten Beschickungsstation, die mit Polymerpulver gefüllt ist. Das Pulver wird durch ein belüftetes Rohr herabgeleitet und auf der Faserschicht verteilt. Wenn die Waage anzeigt, dass das gewählte Polymergewicht erreicht ist, bewegt sich die Auflage zu einer drittem Station, der Vorformlingverfestigungseinheit, die hier mit einem Infrarotheizer 96 und einer Presse 47 ausgestattet ist. Das Polymerpulver schmilzt und wird komprimiert, um eine Vorverfestigung des Vorformlings zu bewirken. Das Steuersystem der SIU ermöglicht die Wiederholung jedes oder einzelner der sequenziellen Materialaufbau- und Vorverfestigungsschritte, um die Vorformlingstruktur aufzubauen. Mit dieser Technik wird ein mehrschichtiger Vorformling mit Polymer und diskontinuierlich orientierten Verstärkungen hergestellt. Die Vorformlinge werden dann von anderen Einheiten, wie MTR oder IPU, für die abschließende Verfestigung und die Integration in ein integriertes Verbundstoff-Formteil benützt.
Natürlich können auch andere Arten von Verstärkungen und Polymeren verwendet und/oder kombiniert werden. Das Beispiel illustriert die Herstellung eines flachen Vorformlings, doch es sind auch komplexere, gebogene Vorformlinge möglich, indem die Geometrie der Pressplatten geändert wird. Die SIU-Einheit ermöglicht auch die Einführung von Endlosfaser-Prepregs in die Abfolge der Vorformlinglagen.
Die Kabelimprägnierungseinheit (TIU)
Die Hauptfunktionen dieser Einheit:

– Produktion imprägnierter und vorverfestigter Vorformlingkabel im Endlosverfahren;
– Lieferung von Vorformlingen mit bestimmten Materialzuständen (Temperatur, Verfestigungsmaß, ...) an die IPU.

Die unterschiedlichen Komponenten der hier präsentierten Imprägnierungslinie sind in 8 schematisch dargestellt. Die Einheit umfasst Spulen 51 für die Faserzufuhr. Ein Faserverteiler 52 und eine Einheit für die Faseroberflächenbehandlung 53 sind vorgesehen. Die verteilten und schließlich oberflächenbehandelten Fasern werden mit Polymer in einer Wirbelbetteinheit 54 imprägniert. Die Benetzung der Fasern mit dem Polymer und die Vorverfestigung des Kabels finden im Ofen 55 statt. Das Kabel wird kontinuierlich in einen Beschickungsschrank 56 gezogen, von wo es in die Materialaufbaudüse 57 getrieben wird, die einen erwärmten Endkanal 58 und einen Arm 59 für die Verbindung mit dem Robotergreifer umfasst, wobei die gesamte Einheit speziell für die Kabelanordnung in die Form durch den Roboter (MTR Einheit) ausgelegt ist. Ein beweglicher und flexibler erwärmter Kanal 60 ist für die Führung des Kabels und die Regelung von dessen Temperatur vom Ofenauslass zur abschließenden Freiposition 61 ausgelegt, wo das Kabel 67 verwendet werden wird. Nach der Kabelanordnung bewegt sich die Kneifzange 64 oder andere am Arm 59 befestigte, geeignete Schneidwerkzeuge und schneiden das Kabel 67 ab. Die unterschiedlichen Produktionsparameter werden ununterbrochen und automatisch mittels der Antriebsvorrichtungen 65, 65' und der Führungsvorrichtungen 66 von mehreren Steuerungseinheiten 62, 63 angepasst: Polymergehalt des Kabels, Zugstärke, Temperaturen in den Ofenelementen, im Beschickungskasten und in den zwei Kanälen usw.
Die spezifischen Fähigkeiten der TIU:

– Ermöglichung aufeinanderfolgender Verarbeitungsschritte: Die Imprägnierung ist ein kritischer und vielfach kostspieliger Schritt in der Herstellung von Verbundstoffen. Die Anlieferung vorverfestigter Vorformlinge vor Ort ermöglicht weitere Verarbeitungsphasen (vgl. Beschreibung von RAFMAC).
– Onlinekontrolle der Vorformlingqualität: Unterschiedliche Arten von Fasern und Polymeren können am Anfang der Linie verwendet werden, und alle unterschiedlichen Teileinheiten sind auf maximale Flexibilität in der Kontrolle der unterschiedlichen Verarbeitungsparameter ausgelegt. Die Steuerung der Verteilungsbreite, des Pulvergehalts, der Verfestigungstemperatur, der Liniengeschwindigkeit usw. werden an jedes spezifische Materialsystem und die gewünschte Kabelqualität angepasst.
– Präparation bestehender Vorformlinge: Vorformlinge, die mit Verstärkungsfasern kombinierte Polymerfasern oder Pulver enthalten, wie FIT („Fibres Imprégnées de Thermoplastiques" = thermoplastische, pulverimprägnierte Fasern) oder co-vermengte Kabel können an jedem Punkt in die entwickelte Produktionslinie eintreten, um vorverfestigt und dann für die integrierte Verarbeitung angeordnet zu werden.

Die Handverfestigungseinheit (TCU)
Die Hauptfunktionen dieser Einheit:

– Anordnung und Verfestigung von Verbundstoffbändern (Prepregs);
– Produktion von Verbundstoffkomponenten mit konkaven und konvexen Formen, die in der Folge in die IPU und/oder in die SOU integriert werden sollen.

Wie bei bestehenden Anlagen, sind mehrere Komponenten (Heizelemente, Einrichtung zur Anwendung von lokalem Druck, Bandspule) auf einer Unterlage angeordnet, die von einem Roboter betrieben wird. Hitze und Druck werden lokal angewendet, um das Verbundstoffband zu schmelzen und zu verfestigen, während es vom Roboter auf einem komplex geformten Werkzeug oder Dorn aufgebracht wird. Diese Operation wird vom Multifunktionsroboter ausgeführt (vgl. Beschreibung der MTR-Einheit).
Die Unterstützungsoperationseinheit (SOU)
Die Unterstützungsoperationseinheit ist eine Postoperationseinheit, auf der mehrere unterschiedliche Arbeitsgänge ausgeführt werden können:

– Montage
– Finishing
– Qualitätskontrolle

a) Die Montageeinheit (AU):
Die Hauptfunktionen der AU sind bei Bedarf die Anwendung von Wärme und Druck zur Verbindung unterschiedlicher Komponenten.
Auch wenn die Integrationsverarbeitungseinheit (IPU) die Produktion von „In-situ"-Verbindungen zwischen unterschiedlichen Komponenten eines integrierten Teils gestattet, ist es mit der SOU möglich, verschiedene Teile unter Verwendung eines Aufschmelzverfahrens zusammen zu fügen. Ein Roboter der MTR Einheit kann beispielsweise Heizelemente wie einen Brenner oder eine Spule bewegen, um auf die zu verbindende Oberfläche Wärme aufzubringen. Die Aufbringung von Klebstoffen ist ebenfalls ein vollständig roboterisierter Arbeitsgang. Roboter können dazu verwendet werden, Einsätze oder Verbindungselemente anzuordnen und zu fixieren.
b) Die Finishing-Einheit (FU):
Die Hauptfunktionen der FU sind die Ausführung von Nachbearbeitungen (wenn nötig) des Teils (Entgratung, Verbesserung der Endform, der Oberflächenerscheinung, usw.) und die Anordnung des Formteils in einer Abkühlvorrichtung zur Dimensionskontrolle.
Bezüglich der Montageeinheit stellt die Finishing-Einheit einen Mehrwert dar, zumal der Vorteil der integrierten Verarbeitung in der Bereitstellung fertiger Produkte liegt. Dennoch kann ein Roboter der MTR Einheit dazu verwendet werden, unterschiedliche Teile wie Wasserstrahl- oder Laserschneider, Poliermaschinen usw. zu manipulieren. Diese Arbeitsgänge lassen sich während der Vorformlingpräparation ebenso ausführen wie auf entformten Teilen.
Nach dem Entformen bei hohen Temperaturen kann es erforderlich sein, das Teil in eine Auskühlvorrichtung zu legen, um die Endabmessungen zu kontrollieren.
c) Die Qualitätskontrolleinheit (QCU):
Die Hauptfunktion der Qualitätskontrolleinheit ist die Kontrolle der Komponentenqualität in unterschiedlichen Phasen der Verarbeitungsroute.
Ein Roboter der Multifunktionseinheit kann einen Vorformling oder ein integriertes Teil selektieren und unter eine spezifische Qualitätsprüfungsanlage legen (C-Scan, IR-Kamera, polarisiertes Licht usw.).
Die Multifunktions-Robotereinheit (MTR):
Die Hauptfunktionen der MTR Einheit:

– Einrichtung und Steuerung der automatischen Synchronisierung zwischen allen Verarbeitungseinheiten;
– Manipulation und Anordnung sowie (wenn nötig) Schneiden unterschiedlicher Vorformlinge und verarbeiteter Teil-Komponenten;
– Benützung und Bedienung unterschiedlicher Werkzeuge für TCU, SOU, FU und QCU-Einheiten.

Die Implementierung verschiedener Maschinen und Werkzeuge ist notwendig, um die wichtigsten aufgeführten Funktionen der Bearbeitung und „Orchestrierung" der unterschiedlichen Einheiten zu erreichen.

a) Synchronisierung und Steuerungen mit Hilfe von Computern und elektronischer Ausrüstung;
b) Ein Multifunktionsroboter, beispielsweise ein Winkelroboter, mit Zugriff auf alle unterschiedlichen Einheiten und mit hoher Präzision für Faserkabel- und Vorformling-Materialaufbau in das Formwerkzeug.
c) Wie in 5 dargestellt, ist der Roboter in der Lage, oben beschriebene Spezialwerkzeuge für Bandverfestigung (TCU), Montage (SOU), Finishing (FU) und Qualitätskontrolle (QCU) zu manipulieren.

Diese Mehrfunktionseinheit wird entwickelt, um eines der Hauptziele des integrierten Verarbeitungskonzepts zu realisieren, das im Angebot einer kompletten Verarbeitungslinie von der Faser und dem Harz bis zum abgeschlossenen, fertigen Formteil, besteht. Dementsprechend ist diese Einheit das Schlüsselglied für das, was wir in der Verarbeitungsstrategie als RAFMAC beschreiben werden.
Die besonderen Fähigkeiten des MTR:

– Kabelanordnung: Ein Roboter wird ausgewählt, die von der Imprägnierungslinie (TIU) gelieferten Kabel präzise in vorbestimmten Richtungen in die Formen der Integrationsverarbeitungseinheit (IPU) anzuordnen. Auch kommerzielle Kabel wie FIT oder co-vermengte Kabel können verwendet werden.
– Verbundstoffzubereitung: Die Einheit ermöglicht die CAD-gesteuerte Gestaltung kontinuierlicher, vorverfestigter Verbundstoffe.
– Kombination von Vorformlingen: Besondere Vorformlinge mit gegebenen Formen können in Formwerkzeugen angeordnet und von diesen entfernt werden, um die gestalterische Freiheit und die Anzahl der verfügbaren Endformen zu erhöhen.
– Flexibilität für potentielle neue Fähigkeiten: Einstellbare Düse für die „Pultrusion" unterschiedlicher Vorformlingdurchmesser und Formen in die Formwerkzeuge.
– Manipulation von Werkzeugen, Vorformlingen und verarbeiteten Teilen.

BESCHREIBUNG DER MATERIALVERARBEITUNGSSCHRITTE
Einige der verschiedenen Herstellungsrouten von Polymeren und Verbundstoffen werden kombiniert, um die im Konzept der integrierten Verarbeitung definierten Parameter der Formteil-Geometrie, Qualität und Multifunktionalität zu erfüllen. Einige Prozesse wie Spritzgießen und Pressformung sind gut erforscht und derzeit weltweit in Anwendung. Die neuartigen Aspekte beziehen sich auf einige neue Ausrüstungsdesigns, neue Herstellungskonzepte (Verarbeitungskonzepte) und die Abfolge der integrierten Arbeitsgänge. Folglich erfordert deren Integration spezifische Adaptierungen und Prozessoptimierungen. Alle unterschiedlichen Verarbeitungsschritte und Methoden werden in 5 beschrieben.
Das Pressformungsverfahren
Dieser Prozess ist in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Ein vielseitiges Formungsverfahren, das die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Material-/Verbundstoffformen und/oder Verarbeitungskonzepte ermöglicht;
– Die Pressformung kann im Prägeverfahren durchgeführt werden (Spritzprägen);
– Die Pressformungseinheit ist auf die Bedingungen ausgelegt, die vom Prägeverfahren (GMT) verlangt werden;
– Das Formwerkzeug kann als Formstanzkonzept gebaut werden, was die Durchführung von Spritzgießen und Formpressen im selben Formwerkzeug ermöglicht;
– Die Form kann während eines Verarbeitungszyklus Temperaturzyklen unterzogen werden, um die Materialintegration unter optimalen thermischen Bedingungen durchzuführen.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Die Pressformungstechnik dient als universelles Konzept zur Vereinigung der Formhälften und zur Bereitstellung des erforderlichen Kontaktdrucks;
– Das Prägeverfahren ermöglicht die volumetrische Injektion der Schmelze in ein halboffenes Formwerkzeug. Dieses Verfahren senkt die Scherkräfte auf das eingelegte Faserbett beträchtlich. Die Schmelzanordnung im Formwerkzeug könnte entweder direkt durch die Einspritzeinheit erfolgen oder durch Breitschlitzdüsenextrusion einer Folie, welche die Form mittels der Breitschlitzdüse bedeckt. Dies führt zudem zu einer Reduzierung der Kräfte, die auf das Faserbett wirken.
– Die Pressformungsfähigkeiten können dazu verwendet werden, den erforderlichen Kontaktdruck zwischen den während der Formung zu integrierenden (verbindenden) Teilen herzustellen.

Das Multi-Spritzgießverfahren
Dieses Verfahren ist in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Mehrere unterschiedliche Materialien können im selben Zyklus eingespritzt werden;
– Die Möglichkeiten für die Materialintegration durch kombiniertes Einspritzen aus zwei unterschiedlichen Einheiten werden geschaffen;
– Selektion der geeigneten Einspritzstelle gemäß Formteil- und Formwerkzeugbeschränkungen.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Schaffung von Möglichkeiten für sequentielle Formungen vor und nach Verbundstoffformung. In diesem Verfahren kann die Materialintegration in den Vorformling unmittelbar nach der Formung des Verbundstoff-Vorformlings möglich sein. Die horizontale und vertikale Positionierung der Einspritzeinheit ermöglicht die Einspritzung durch zentralen Anguss von oben oder der Seite der Form;
– Im Falle reaktiver Harze kommen die RTM, RIM oder LIM Einspritzfähigkeiten zur Anwendung.

Die Imprägnierung
Dieses Verfahren ist in der TIU und SIU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Einen Vorformling mit gut verteiltem Polymer (Pulver, Faser) und Verstärkungsfasern schaffen. Eine homogene Verteilung des Polymers und des Verstärkungsmaterials ermöglicht die Vorverfestigung und Endverfestigung, die in späteren Prozessphasen durchzuführen sind. Eine homogene Harz-/Verstärkungsmaterialverteilung minimiert die Polymerfließwege und damit die benötigte Verfestigungszeit und den Druck.
– Einen lose verbundenen Vorformling mit Potential für verstärkte spontane Benetzung der Fasern schaffen. Der benetzte, aber lose verfestigte Vorformling bietet ein günstiges Maß an Streckformfähigkeit des Vorformlings zur Beschickung des Formwerkzeugs. Außerdem wird die wichtige Benetzungsstufe während der folgenden Endverfestigung verkürzt.

Pulver: Es ist allgemein bekannt, dass Feinpulver (10–300 μm) des Matrixpolymers in das Faserbündel eingeführt werden könnte, um die Verfestigung und Kompaktierung des Vorformlings zu erleichtern. Das Feinpulver verkürzt den Fließweg beträchtlich und damit die erforderliche Verfestigungszeit und den Druck, wie sich aus dem Darcy'schen Gesetz ableiten lässt. Diese Technik wird heute kommerziell genützt und wird weiter entwickelt und modifiziert, um der Integration in die RAFMAC-Zusammensetzung gerecht zu werden.
Polymerfasern: Eine Alternativmethode zur Pulverroute ist die Verwendung von co-vermengten Fasern der Polymerfasern und Verstärkungsfasern. Die Technik bietet ähnliche Vorteile wie die Pulverroute hinsichtlich der Reduzierung des Fließweges während der Imprägnierung.
Die Vorteile sowohl der Pulver- wie der Fasertechniken bestehen darin, dass maßgeschneiderte Vorformlingkabel hergestellt werden können, indem beispielsweise geflochtene und unidirektionale Fasern im Kabel kombiniert werden, das im Formwerkzeug angeordnet werden soll. Außerdem können gewebte oder geflochtene Vorformfolien produziert werden, wodurch die Möglichkeit einer Produktion von multidirektionalen Vorformlingen gegeben ist.
Flüssigkeiten: Reaktive Polymere mit geringer Viskosität können direkt in Kabel- Und Folienvorformlinge eingespritzt werden. In diesem Fall werden die Imprägnierung und Vorverfestigung im selben Verarbeitungsschritt realisiert.
Spezifikationen in bezug auf integrierte Verarbeitung:

– Die Folien von der SIU oder der TIU sind geeignet für die Einführung in die IPU für weitere Formungsoperationen und Endverfestigung.
– Die Verknüpfung des Imprägnierungsschrittes mit der kompletten Herstellung erlaubt potentielle Materialänderungen sowie Änderungen des Fasergehalts in der Verarbeitungslinie.

Kabel:

– Mittels der speziell konzipierten Düse der TIU-Linie, die vom Roboter gesteuert und manipuliert wird, wird das vorimprägnierte Kabel über die Schmelztemperatur gebracht und im Formwerkzeug angeordnet. Die Kabelform des Vorformlings dient als geeignete Form für die Anordnung im Formwerkzeug.
– Um die Endlosproduktion der TIU-Linie mit der diskontinuierlichen Faseranordnung in der IP-Ausrüstung zu kombinieren, wird eine Zwischenspeichereinheit zwischen der Imprägnierungsstufe und der Kabelanordnungsdüse eingelegt.

Folie:

– Der lose vorverfestigte Vorformling bietet die geeignete Streckformbarkeit der Folien.
– Der Folien-Vorformling, der eine Kombination unterschiedlicher Faserorientierungen und/oder Faserlängen zeigt, ermöglicht die Fließformung gemäß dem GMT-Verfahren.
– Die vorerwärmte Folie wird vom MTR aufgegriffen und in die IPU zur Formung und Verfestigung bewegt.

Die Vorverfestigung
Dieses Verfahren ist in TIU, SIU und TCU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:
Auf die anfängliche Imprägnierungsstufe folgt die Vorverfestigungsstufe. Es ist das Ziel dieser Verarbeitungsstufe, eine spontane Benetzung des Faserbetts durch das Polymer auszulösen und zu verstärken, ohne die erforderliche Drapierbarkeit des Vorformlings zu verringern.
Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Die Vorverfestigung sollte durchgeführt werden, bis gerade eben eine leichte Interaktion zwischen den Fasern erreicht wird, um ein gewisses Maß an Drapierbarkeit des Faserkabel- oder des Folienvorformlings zu gewährleisten. Es ist allerdings das Ziel der Vorverfestigung, eine Erstbenetzung der Fasern zu erreichen, um die spätere Endkompaktierung und Verfestigung zu verringern.
– In der TIU wird die Vorverfestigung kontinuierlich durchgeführt, wodurch konstante Bedingungen erreicht werden können. Die folgende Kabelanordnung erfolgt auf diskontinuierliche Weise in der Formbeschickungsphase, was bedeutet, dass eine Zwischenspeichereinheit zu benützen ist.
– Im Falle eines Flüssigkeitseinspritzverfahrens (LIM, RIM und RTM) werden Imprägnierung und Verfestigung im selben Arbeitsgang erledigt.

Die Kabelanordnung
Dieses Verfahren ist in MTR und IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Eine kostengünstige Art zur Einführung kontinuierlicher Faserverstärkungen in ein komplex geformtes Formwerkzeug;
– Einführung von Verstärkungen in das Formwerkzeug bei hoher Anordnungskontrolle und erhöhter Temperatur;
– Hohes Ausmaß an Freiheit zur Änderung der Faseranordnung zwischen aufeinanderfolgenden Formungen, um maximale Effizienz der Faserverstärkung zu erreichen.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Das nicht vollständig verfestigte Kabel zeigt ein hohes Maß an Flexibilität, was eine weitreichende Freiheit bei der Anordnung im Formwerkzeug durch den MTR erlaubt.
– Das von der TIU-Einheit gelieferte, vorverfestigte Kabel wird durch eine erwärmte, flexible Röhre in eine erwärmte Düse geleitet, die von dem MTR gesteuert wird (Position, Geschwindigkeit, Druck).
– Der MTR ordnet das Kabel gemäß einem vorbestimmten Muster im Formwerkzeug an, das von den Leistungserfordernissen bestimmt wird (Festigkeit, Steifheit).
– Die Anordnung des MTR-Arms und damit die Anordnung des Kabels wird vom Steuerungs-Computer des Roboters gesteuert. Diese Daten werden direkt von den CAD-Informationen bezogen.
– Wenn das erwärmte Kabel von der Düse der TIU-Ausrüstung geliefert und in das Formwerkzeug angeordnet wird, kommt es zu einem losen Kontakt (Schmelzbindung) zwischen den verschiedenen Wicklungen. Die folgende Injektion der Schmelze liefert die erforderliche Temperatur und den Druck für die Endverfestigung des Kabelinneren, zwischen den Kabeln und zwischen den Kabeln und der eingespritzten Schmelze.

Das Lofting (Volumenerweiterung)
Dieses Verfahren ist in der SIU und in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:
Während der Herstellung des SIU-Vorformlings sind elastische Kräfte im Faserbett gespeichert und durch die verfestigte Schmelze in dieser Position fixiert. Die elastischen Kräfte werden von dem hohen Maß an Faser/Faser-Interaktion bestimmt, die vom Vorverfestigungsdruck ausgelöst wird, der für Kompaktierung und Benetzung des Faserbetts aufgebracht wird.

– Die Ausdehnung des SIU-Vorformlings als Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen dem Vorformling und der eingespritzten Schmelze benützen;
– Die durch das Lofting erhöhte Porosität dazu benützen, der eingespritzten Schmelze die Penetration in den SIU-Vorformling zu erlauben;
– Eine Gradientengrenzfläche zwischen dem Folien-Vorformling und der eingespritzten Polymerschmelze bereitstellen.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:
Aufgrund der elastischen Kräfte, die im Faserbett des SIU-Vorformlings gespeichert sind, findet eine Erweiterung (Lofting) nach dem erneuten Schmelzen des Matrixmaterials statt. Dieses Phänomen führt zu einer drastischen Vergrößerung der Vorformlingoberfläche. Außerdem erlaubt die Zunahme der Vorformlingporosität der eingespritzten Schmelze die Penetration in das Innere des Vorformlings, wodurch eine stärkere mechanische Verriegelung sowie eine Gradientenzwischenphase zwischen den beiden Materialformen zustande kommen.
Vereinigung/Verbindung
Dieses Verfahren ist in IPU, SOU und TCU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Die Grenzflächenfestigkeit ist eine der Schlüsselqualitäten, die ein integriertes Teil, in dem mehrere Bestandteile kombiniert werden, besitzen muss. Thermoplastische Polymere und Verbundstoffe können geschmolzen und neu verarbeitet werden, folglich ist das Aufschmelzen hier die hauptsächlich verwendete Technik. Heilung und Grenzflächenkristallisierung werden untersucht, um für jedes Materialsystem die Verarbeitungsparameter zu definieren, mit denen sich eine starke und dauerhafte Bindung erzielen lässt. Beide Grenzflächen werden geschmolzen und dann im Zuge der Abkühlung des Teils verfestigt.

Mechanische Befestigungs- und Bindungstechniken unter Verwendung von Klebemitteln (Klebstoff, Heißschmelzfolien ...) werden ebenfalls in Betracht gezogen.
Spezifikationen bezüglich integrierter Verarbeitung:

– Das Aufschmelzverfahren wird angewendet und „in situ" kontrolliert während der Verarbeitung in der IPU oder als ein Bindungsverfahren während der Montageschritte (SOU);
– Die IPU kann benützt werden, um eine Adhäsivschicht zu extrudieren oder einzuspritzen;
– LIM kann zur Anordnung von adhäsivem Polymer verwendet werden;
– Die MTR Einheit ermöglicht die Anordnung von Einlagen, Anschlüssen usw. für eine mechanische Befestigung.

Die Konsolidierung
Dieses Verfahren ist in TCU und IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Bereitstellung vollständig benetzter Fasern und eines lunkerfreien Formteils.
– Verwendung des eingespritzten Polymers zur Erzeugung von Hitze und Druck in Kombination mit der Pressformungseinheit für die Endverfestigung.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Verwendung der durch eine der zwei Einspritzeinheiten eingespritzten Schmelze als Druckmedium zur Erzielung eines nahezu hydrostatischen Verfestigungsdrucks für die eingelegten Verbundstoffvorformlinge (von SIU-Ausrüstung und/oder TUI). Durch Verwendung der Schmelze selbst als Druckmedium lässt sich ein enger Kontakt erzielen. Des weiteren kann ein maßgeschneidert kompatibles Material verwendet werden, das einen integrierten Teil der geformten Struktur bildet. Ein identisches Konzept ist anwendbar, wenn Flüssigeinspritzung verwendet wird.
– Direktes Formstanzen ergibt lokale Druckspitzen an Faserbündelkreuzungen und insgesamt Druckvariationen infolge von Formwerkaeugwinkeln bezüglich der aufgebrachten Druckrichtung. Dieser Nachteil wird durch Aufbringen des Drucks durch die injizierte Schmelze selbst eliminiert.

Die Lösung innerer Spannungen
Dieses Verfahren ist in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:
Die Integration von Materialien mit unterschiedlichen thermomechanischen Eigenschaften führt in den meisten Fällen ein beträchtliches Maß an Restspannungen in die Struktur ein. Diese Spannungen müssen eliminiert oder verringert werden, um die gewünschte Qualität des Produkts zu erreichen. Spannungslösungen können erreicht werden durch:

– Den Temperaturzyklus des Formwerkzeugs, der eine Entspannung bei erhöhter Temperatur erlaubt.
– Reduzierung der Volumenkontraktion. Dies kann durch eine kontrollierte Auslösung und Vergrößerung von Lunkern während der Verfestigung erzielt werden.

Spezifikationen bezüglich der integrierten Verarbeitung:

– Das Formwerkzeug in der IPU ist mit Temperaturzyklusfähigkeiten ausgestattet, die zur Optimierung der Heilungsbedingungen und zur Reduzierung der Spannungen nach der Verfestigung nutzbar gemacht werden können.
– Die Innengas-(Begasungs-)Fähigkeiten der Ausrüstung ermöglichen die Erzeugung und Entwicklung kontrollierter Lunker. Dadurch kann der Unterschied in der Volumenkontraktion während der Verfestigung und Abkühlung minimiert werden.

Die Extrusion von Zwischenschichten und Oberflächenschichten
Dieses Verfahren ist in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Eine Zwischenschicht zwischen unterschiedlichen Materialien (Materialformen) zu schaffen, um deren Integration und Heilung zu steigern. Diese Zwischenschicht kann ein speziell maßgeschneidertes Material sein, das die Heilung zwischen unterschiedlicher. Materialtypen fördert.
– Eine Oberflächenschicht (Beschichtung) auf das Endprodukt aufbringen.
– Eine Schicht zwischen Materialien mit unterschiedlichen thermomechanischen Eigenschaften zur Entspannung schaffen.
– Die Fähigkeiten für eine Gradientengrenzfläche zwischen unterschiedlichen Materialformen schaffen.

Spezifikationen bezüglich integrierten Verfahren:

– Wie oben beschrieben, stellt die Technik der integrierten Verarbeitung Potential zur Verwendung unterschiedlicher Materialien und Verfahrenskombinationen zur Verfügung. Durch die Extrusion einer Zwischenschicht zwischen unterschiedlichen Formwerkzeugen könnte ein Material eingefügt werden, das die Adhäsion zwischen den Materialien erhöht.
– Die Schmelzfolie könnte auch so betrachtet werden, dass sie die thermische Trägheit beibringt, die für eine erfolgreiche Heilung benötigt wird.
– Wenn ein trockener Faser-Vorformling in das Formwerkzeug eingefügt wird, muss die folgende Einführung der Schmelze bei niedrigen Scherkräften vorgenommen werden, um die Integrität des Faserbetts nicht zu zerstören. Die Extrusion der Zwischenschicht auf dem Faserbett reduziert die Scherkräfte beträchtlich im Vergleich mit der konventionellen Einspritzung der Schmelze. Außerdem wird die Imprägnierungsdistanz (vertikal zum Faserbett) reduziert im Vergleich zur Einspritzung, wenn eine Imprägnierung längs dem Faserbett durchgeführt werden muss.
– Wenn Materialien unterschiedlicher thermomechanischer Eigenschaften integriert werden, ist es vorteilhaft, einen Grenzflächenbereich mit Gradienteneigenschaften für die Reduzierung von Spannungskonzentrationen in den Grenzflächenbereichen zu schaffen.

Die Innendruckformung (Begasung)
Dieses Verfahren ist in der IPU lokalisiert.
Beschreibung und Ziele:

– Die Begasungsfähigkeiten der Ausrüstung eröffnen die Möglichkeit, die Schmelze gemeinsam mit einem Gas zu injizieren, was eine Hohlformung ergibt. Der Gasdruck liefert den nötigen Druck zur Verfestigung und Formung eines Teils mit hohen Ansprüchen an das Oberflächenfinish.
– Die Fähigkeiten zur Herstellung von hohl strukturierten Formteilen mit und ohne Faservorformling schaffen.
– Potential schaffen für Restspannungslösung durch Kompensierung der Volumenkontraktion mittels kontrollierter Erzeugung und Vermehrung innerer Lunker.

Spezifikationen bezüglich integriertem Verfahren:

– Wie bereits beschrieben, kann die Verbindung von Materialien mit unterschiedlichen thermomechanischen Eigenschaften während des Verarbeitungszyklus' Restspannungen in der Struktur verursachen. Der Unterschied in der volumetrischen thermischen Kontraktion kann durch die Vermehrung von inneren Lunkern kompensiert werden. Die Begasungsfähigkeit der IPU hält diese Funktion bereit.
– Durch die Innendrucktechnik kann ein geringerer Formungsdruck verwendet werden, was die Formung bei sensibleren Bedingungen hinsichtlich der potentiellen Zerstörung des Faserbetts möglich macht.
– Durch die Innendrucktechnik können unterschiedliche Teilelemente des integrierten Formteils mittels Schmelz-Gas-Blase kombiniert und zusammengefügt werden.
– Des weiteren könnte die Expansion gewebter Trockenfaserröhren auf die Formwerkzeugoberfläche für die Produktion hohler Verbundstoffstrukturen erwogen werden.

BEISPIELE INTEGRIERTER HERSTELLUNGSROUTEN UNTER VERWENDUNG DES ROBOTERGESTÜTZTEN FLEXIBLEN PRODUKTIONSKONZEPTS FÜR VERBUNDSTOFFE (RAFMAC)
Das integrierte Verarbeitungssystem führt die Integration verschiedener (oben beschriebener) Materialverarbeitungsschritte mittels kombinierter Verwendungen aller voranstehend beschriebener Einheiten ein. Im folgenden wird beschrieben, wie unterschiedliche Einheiten sequenziell kombiniert werden können, um Materialprozesse zu schaffen, die für die Herstellung integrierter Verbundstoffteile erforderlich sind.
Die Integration verschiedener Halbfertigprodukte und kommerzieller Vorformlinge (Polymere, Trockenvorformlinge, imprägnierte Vorformlinge, Verbundstoffe, Einsätze) wird realisiert durch die Verwendung des MTRs für Vorformlinge und Formteil-Manipulationen im Zusammenhang mit der IPU, in der die jeweiligen Verarbeitungsschritte ausgeführt werden. Alle diese kombinierten Integrationen werden als Typ A Verarbeitungsrouten für die Formteilherstellung definiert.
Die unterschiedlichen Verarbeitungsrouten zur Herstellung von Vorformlingen (SIU, TIU, IPU, TCU) werden als Typ B Routen bezeichnet. Die Verarbeitungsrouten der Typen B + A eröffnen einen größeren Horizont für das Konzept der integrierten Verarbeitung, da sie Freiheit in der Vorformlinggestaltung und Produktion schaffen. Die Routen von Typ B + A integrieren die Herstellung von Vorformling und fertigem Teil.
Folglich wird das Konzept der robotergestützten Produktion (RAFMAC) hier definiert als die Gruppe aller Kombinationen integrierter Verarbeitungsrouten. Jede Route wird beschrieben als Serie von Materialverarbeitungsschritten und -techniken (Ausrüstungseinheiten). Zusätzliche Arbeitsgänge können an jeder Stelle aller Verarbeitungsrouten unter Berücksichtigung der Anwendungserfordernisse integriert werden: Anordnung eines Einsatzes, Montage, usw. Die MTR Einheit ermöglicht auch die Anordnung von Vorformlingen, Halbfertigprodukten oder Komponenten, die auf dem Markt erhältlich sind, wie beispielsweise FIT, GMT usw.
Die Integrationsverarbeitungseinheit (IPU) kombiniert: verschiedene Gestaltungs- und Formungseinheiten, die gemeinsam oder sequenziell verwendet und somit Verarbeitungsrouten nach Typ A definieren können. Im folgenden sind Beispiele der wichtigsten sich daraus ergebenden Verarbeitungsrouten aufgelistet:
Mit der Kombination aller verfügbaren Einheiten für die Online-Direktpräparation und Herstellung unterschiedlicher Vorformlinge erhöht sich die Zahl der Verarbeitungsrouten erheblich. Beispiele dieser Routen des Typs B + A, in denen Vorformling und Formteil-Herstellung integriert werden, sind im folgenden aufgelistet:
Beispiel eines integrierten Teils, der unter Anwendung einer der Routen B + A (TIU + MTR + IPU) hergestellt worden ist:
Der erste Schritt ist die Auswahl der Verstärkungsfasern als Verstärkungsmaterial und deren Präparierung zur Einführung in eine Vorformlingherstellungseinheit, hier beispielsweise die TIU. Die Filamente der Fasern werden in der Verteilervorrichtung 52 (vgl. 8) verteilt, bevor sie in das fluidisierte Bad 54 kommen, welches das ausgewählte Polymer als Pulver enthält. Das Polymer penetriert das Filamentkabel. Das Kabel wird dann in einen vorgeheizten Ofen 55 geführt, wo Pulverpartikel schmelzen und an den Filamenten haften. Das Kabel ist jetzt teilweise imprägniert und bereit für die Behandlung durch die MTR-Einheit. Ein Kanal 60 führt das präimprägnierte Kabel an die Spitze eines Arms 59, der am Robotergreifer befestigt ist. Dieser Arm ist mit einer heißen Düse 57, 58 und Kneifzangen 69 ausgerüstet. Das Kabel geht in die Düse hinein, welche seine Temperatur und seinen Zustand regelt, um die Ablagerung und Anordnung des Kabels im Formwerkzeug zu gestatten und zu erleichtern. Die MTR Einheit ordnet das Verstärkungskabel in einem der Formwerkzeuge 21 an (vgl. 5 und 6), und zwar präzise in Richtungen, die einem Pfad folgen, der auf die Optimierung des mechanischen Widerstands des zukünftigen Formteils angelegt ist. Der dreidimensionale Pfad wird berechnet und auf den Robotercomputer übertragen, mit dem die Bewegungen des Roboterarms im Arbeitsbereich der IPU kontrolliert werden. Auf diese Weise werden mehrere Kabel im Inneren eines der Formwerkzeuge des Rotationstellers 20 der IPU angeordnet. Das Kabel wird von den Kneifzangen geschnitten, das vorerwärmte Formwerkzeug wird daraufhin geschlossen und die vertikale Einspritzeinheit 25 wird von der Befehlseinheit der IPU automatisch ausgewählt und vorbereitet. Die Einspritzeinheit liefert ein Polymer mit einer für dieses Teil optimierten Temperatur und einem ebensolchen Druck. Das eingespritzte Polymer füllt die Kavität um die imprägnierten, von der MTR Einheit angeordneten Kabel und bringt gleichzeitig den Druck für die Endverfestigung der Kabel auf. Dadurch wird der Einspritzdruck gleichzeitig dazu verwendet, das Formwerkzeug zu füllen und das Verstärkungskabel zu verfestigen. Wenn das Formwerkzeug eine Temperatur erreicht hat, die eine Ausgabe des Teils ermöglicht, wird das Formwerkzeug geöffnet, und die IPU gibt das Teil aus dem Formwerkzeug aus. Die Sequenzen können nun in demselben oder in einem anderen Formwerkzeug wiederholt werden.
Für dieses Beispiel eines integrierten Teils bietet das injizierte Polymer eine externe komplexe Form und Oberflächenfinish. Die Innenstruktur von imprägnierten Verstärkungsfasern bietet direktionale mechanische Eigenschaften. Bei Bedarf können andere Funktionen und/oder Leistungsmerkmale durch die automatische Nutzung anderer verfügbarer Einheiten der integrierten Ausrüstung oder durch Integration anderer Polymer- und/oder Verstärkungstypen hinzugefügt werden.

Claims

Folienimprägnierungseinheit für die Herstellung von Verbundstoffprodukten aus Matrix- und Verstärkungsmaterial, umfassend mindestens eine Imprägnier- und eine Vorverfestigungs-Subeinheit, wobei die Subeinheiten zur Bildung eines vorverfestigten Folienvorformlings zusammen wirken, der geeignet ist, an eine weitere Produktionseinheit zur Herstellung der Verbundstoffprodukte geliefert zu werden, wobei die weitere Einheit für eine endgültige Verfestigung des vorverfestigten Folienvorformlings ausgelegt ist, wobei die Imprägnierungs-Subeinheit mindestens eine Verstärkungsmaterial-Aufbaustation und mindestens eine Matrixmaterial-Aufbaustation umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsmaterial-Aufbaustation mindestens eine Aufbaustation (40) für diskontinuierliche Verstärkungsfasern umfasst, welche Verteilungsmittel zum Streuen und Verteilen von Verstärkungsfasermaterial und Kollimatormittel (41) zur Steuerung der Ausrichtung der Verstärkungsfasern besitzt, und dadurch, dass die Folienimprägniereinheit des weiteren ein Unterlagselement (42) umfasst, das sich zwischen allen genannten Stationen bewegt und das Matrixmaterial und die Verstärkungsfasern aufnimmt, und dadurch, dass die Folienimprägniereinheit des weiteren Rotationsmittel umfasst, die den diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Ausrichtungsvariationen der Verstärkungsfasern dienen.
Folienimprägniereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterlagselement an einer Schiene befestigt und so angeordnet ist, dass es unter allen genannten Stationen bewegt wird und eine gesteuerte rotierende Vorformlingunterlage (48) umfasst.
Folienimprägniereinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Waage (44) besitzt, die auf dem beweglichen Unterlagselement (42) vorgesehen ist.
Folienimprägniereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollimatormittel (41) zur Steuerung der Faserausrichtung mindestens einen Amplituden- und/oder Frequenz-gesteuerten Kollimator umfasst und das Verteilungsmittel ein belüftetes Rohr besitzt.
Folienimprägniereinheit gemäß einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnier-Subeinheit mindestens eine Pulveraufbaustation besitzt.
Folienimprägniereinheit gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverfestigungs-Subeinheit eine Presse (97) besitzt.
Folienimprägniereinheit gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverfestigungs-Subeinheit des weiteren eine Lofting-Station umfasst.
Folienimprägniereinheit gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Kombination mehrerer Typen und Geometrien von Verstärkungen umfasst.
Folienimprägniereinheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kombination mehrerer Verstärkungstypen die Einführung kontinuierlicher Faser-Prepregs ermöglichen.
Kabelimprägniereinheit für die Herstellung von Verbundstoffprodukten aus Matrix- und Verstärkungsmaterial, mindestens umfassend eine Imprägnierungs-Subeinheit und eine Vorverfestigungs-Subeinheit, wobei die Subeinheiten zur Bildung eines Kabelvorformlings und Lieferung des Kabelvorformlings an eine weitere Produktionseinheit zusammen wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverfestigungs-Subeinheit einen Ofen, einen beheizten Kanal und eine gelenkte, Temperatur- und Positionsgeregelte Düse umfasst, dass der beheizte Kanal flexibel und so angeordnet ist, dass er den Kabelvorformling vom Ofenauslass zur gelenkten Düse führt und dabei seine Temperatur regelt.