EP2327822A1

EP2327822A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer UD-Lage

Info

Publication number: EP2327822A1
Application number: EP10008360A
Authority: EP
Inventors: Hans-Jürgen Heinrich; Frank Vettermann; Astrid Kirchberg; Alexander Wegner; Dietmar Reuschel
Original assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Current assignee: Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: CN102080304B; CN102080304A; US20110146040A1; JP5498352B2; EP2327822B1; DE102009056197A1; ES2410580T3; US8567024B2; JP2011111709A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erzeugen einer UD-Lage (2) aus einer vorbestimmten Lagenbreite aus einer vorbestimmten Anzahl von Filamentsträngen (5) angegeben, bei dem man die Filamentstränge (5) quer zur Längsrichtung der UD-Lage (2) zu Bändchen (16, 17) ausbreitet und nebeneinander anordnet. Man möchte eine UD-Lage (2) mit möglichst gleichförmiger Dicke erzeugen. Hierzu ist vorgesehen, dass man die Bändchen (16, 17) auf eine Breite ausbreitet, die größer ist als eine Teilungsbreite, die sich aus der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge (5) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer UD-Lage mit einer vorbestimmten Lagenbreite aus einer vorbestimmten Anzahl von Filamentsträngen, bei dem man die Filamentstränge quer zur Längsrichtung der UD-Lage zu Bändchen ausbreitet und nebeneinander anordnet.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen einer UD-Lage mit einer vorbestimmten Lagenbreite mit einer Filamentstrang-Spenderanordnung, aus der gleichzeitig eine vorbestimmte Anzahl von Filamentsträngen abziehbar ist, einer Ausbreiteinrichtung für jeden Filamentstrang zum Ausbreiten des Filamentstrangs quer zu seiner Längsrichtung zu einem Bändchen und einer Wickeleinrichtung zum gemeinsamen Aufwickeln der ausgebreiteten und nebeneinander angeordneten Bändchen.
Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel von Filamentsträngen mit Carbonfilamenten beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf Carbonfilamente beschränkt.
Carbonfilamente werden in Filamentsträngen vertrieben, die 12000, 24000, 48000 oder mehr Carbonfilamente enthalten. Je größer die Anzahl der Carbonfilamente ist, desto kostengünstiger sind in der Regel die Filamentstränge. Die Filamentstränge haben im Querschnitt etwa die Form einer Ellipse oder eines Kreises.
Bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen benötigt man vielfach so genannte UD-Lagen. In einer UD-Lage liegen die Fasern oder Filamente alle in der gleichen Hauptrichtung vor. Sie müssen zwar nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet sein. Sie verlaufen jedoch alle in die gleiche Richtung. Ein faserverstärkter Kunststoff hat dann in diese Richtung eine erhöhte Zugfestigkeit.
Um aus den Filamentsträngen eine derartige UD-Lage herstellen zu können, müssen die Filamentstränge nebeneinander angeordnet und zu Bändchen ausgebreitet werden. Die dann in einer Ebene nebeneinander vorliegenden Bändchen werden dann gemeinsam aufgewickelt oder auf andere Weise gemeinsam verarbeitet. Unter Umständen wird eine Querkohäsion zwischen benachbarten Bändchen hergestellt.
Wenn in dem späteren Kunststoffprodukt mit Verstärkungsfasern erhöhte Zugfestigkeiten in mehrere Richtungen gewünscht sind, dann werden mehrere UD-Lagen mit unterschiedlichen Faserrichtungen aufeinander gelegt und dann gemeinsam in einen Kunststoff eingebettet.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus EP 0 972 102 B1 bekannt.
DE 10 2005 008 705 B3 zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen von Faserbändern zu einer Wirkmaschine, bei der Faserbänder mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von Spulen abgezogen, aber mit vorbestimmten Stillstandszeiten weiter verarbeitet werden. Während der Stillstandszeiten werden die Faserbänder in einem gesteuerten Speicher zwischengespeichert.
Aus DE 10 2005 052 660 B3 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbreiten eines Carbonfaserstranges bekannt. Um den Faserstrang besser ausbreiten zu können, wird er erwärmt, indem ein elektrischer Strom hindurchgeleitet wird.
DE 197 07 125 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von unidirektionalen Gelegen, bei dem die ausgebreiteten Fasern durch Querverbindungsfäden miteinander verbunden werden, um eine Bahn zu bilden.
Das Ausbreiten der Filamentstränge zu den Bändchen erfolgt einfach dadurch, dass die Filamentstränge mit einer gewissen Spannung über eine Umlenkeinrichtung, beispielsweise eine runde Stange, gezogen werden. Aufgrund der Zugspannung haben alle Filamente oder Fasern die Tendenz, sich der Stange anzunähern. Dabei werden Filamente oder Fasern, die dichter an der Stange angeordnet sind, durch die weiter weg angeordneten Filamente oder Fasern seitlich nach außen verdrängt. Dadurch entsteht automatisch eine Verbreiterung des Filamentstrangs zu den Bändchen.
Allerdings kann man beobachten, dass eine UD-Lage, die mit derartigen Bändchen hergestellt wird, quer zu ihrer Längserstreckung eine gewisse Welligkeit oder Unebenheit aufweist, mit anderen Worten eine ungleichförmige Dicke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine UD-Lage mit möglichst gleichförmiger Dicke zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man die Bändchen auf eine Bändchenbreite ausbreitet, die größer ist als eine Teilungsbreite, die sich aus der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge ergibt.
Für die nachfolgende Erläuterung wird der Begriff "Filamente" verwendet. Die Erfindung ist aber in gleicher Weise auch bei Fasern anwendbar.
Man ist bislang davon ausgegangen, dass man eine UD-Lage mit einer vorbestimmten Lagenbreite dadurch herstellt, dass man alle Filamentstränge auf die Teilungsbreite ausbreitet und dann nebeneinander anordnet. Die Teilungsbreite ist die Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der verwendeten Filamentstränge. Mit derart ausgebreiteten Filamentsträngen erhält man eine UD-Lage mit quer zur Längsrichtung zusammenhängenden oder zusammenstoßenden Bändchen. Man hat nunmehr festgestellt, dass die Ausbreitung der Filamentstränge zu den Bändchen zwar auf einfache Weise möglich ist, wenn diese über eine Umlenkeinrichtung gezogen werden. Es ergibt sich jedoch dort, wo der Filamentstrang ursprünglich dicker war, also in der Regel in der Mitte, eine größere Dicke des Bändchens als in Bereichen, wo der Filamentstrang ursprünglich dünner war. Vereinfacht ausgedrückt ergibt sich eine Dickenverteilung über die Breite des Bändchens, die annähernd einer flachen Glockenkurve entspricht. Wenn man nun derartige Bändchen nebeneinander anordnet, dann ergibt sich dadurch eine gewisse Welligkeit in der UD-Lage quer zu ihrer Längsrichtung. Wenn man die Bändchen weiter ausbreitet als es der Teilungsbreite entspricht, dann ändert sich zwar prinzipiell zunächst nichts am Dickenverlauf jedes einzelnen Bändchens. Man hat jedoch eine große Zahl von Möglichkeiten, wie man entweder den Dickenverlauf eines jeden Bändchens alleine oder den Dickenverlauf der UD-Lage in Querrichtung beeinflussen kann.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, dass man die Bändchen nach dem Ausbreiten quer zur Längsrichtung zusammenschiebt. Das Zusammenschieben erfolgt beispielsweise dadurch, dass man die Bändchen durch eine Führung leitet, die schmaler ist als die ursprüngliche Bändchenbreite. Diese Führung wirkt hauptsächlich auf die äußeren Fasern des Bändchens und verlagert diese nach innen. Die Bändchenmitte (in Querrichtung gesehen) wird durch das Zusammenschieben aber praktisch nicht beeinflusst. Dementsprechend ergibt sich eine Dickenzunahme an den Längskanten des Bändchens, ohne eine entsprechende Dickenzunahme in der Mitte des Bändchens. Hierbei ist bevorzugt, dass man die Bändchen auf eine Bändchenbreite zusammenschiebt, die der Teilungsbreite entspricht. In diesem Fall kann man die nebeneinander angeordneten Bändchen in Querrichtung sozusagen lückenlos nebeneinander anordnen, um eine UD-Lage mit einer geschlossenen Oberfläche zu erzeugen.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass man die Bändchen auf eine Bändchenbreite zusammenschiebt, die kleiner als die Teilungsbreite ist. In diesem Fall ergeben sich bei der fertigen UD-Lage zwischen den einzelnen Bändchen kleinere Abstände. Dies kann gewünscht sein, um den Durchtritt von Kunststoff zu ermöglichen, wenn die UD-Lage in eine Kunststoffmatrix eingebettet wird. Die Abstände können relativ klein gewählt werden, beispielsweise 0,1 bis 1 mm.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass man die Bändchen quer zur Längsrichtung überlappend anordnet. Das überlappende Anordnen kann erfolgen, nachdem die Bändchen in Querrichtung zusammen geschoben worden sind. Das überlappende Anordnen kann aber auch erfolgen, ohne dass man die Bändchen in Querrichtung zusammenschiebt. In diesem Fall werden jeweils Randbereiche aufeinander abgelegt, die eine, verglichen mit der Mitte des Bändchens, geringere Dicke haben. In der Summe ergibt sich dann eine etwa gleichförmige Dicke über die Breite der Bändchen. Durch das Zusammenschieben der Bändchen vor dem Überlappen kann man die Dicke noch genauer einstellen.
Hierbei ist bevorzugt, dass man die Bändchen auf eine Bändchenbreite ausbreitet, die größer als die Teilungsbreite ist. Es ergeben sich dann Überlappungsbereiche, die in Summe die gewünschte Dicke haben.
Bevorzugterweise erzeugt man beim Zusammenschieben Bändchen mit sich verändernder Breite. Wie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung ausgeführt, kann man auf diese Weise beim Zusammenführen der Bändchen zu einem Flächengebilde dafür sorgen, dass Lücken zwischen benachbarten Bändchen entstehen, durch die später ein Kunststoff treten kann, um ein faserverstärktes Kunststoffteil zu bilden. Die Breitenveränderung kann beispielsweise periodisch erfolgen. Man kann benachbarte Bändchen dann so nebeneinander anordnen, dass sie mit ihren größeren Breiten aneinander stoßen, so dass in den Bereichen mit geringerer Breite eine Lücke im Flächenmaterial verbleibt.
Vorzugsweise bereitet man die Filamentstränge in mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen aus. Dies führt dann dazu, dass sich die Filamentstränge beim Ausbreiten nicht gegenseitig behindern. Man kann also ohne Weiteres die Filamentstränge auf eine Breite ausbreiten, die größer als die Teilungsbreite ist. Auch wenn die Filamentstränge auf eine kleinere Breite ausgebreitet werden oder nach dem Ausbreiten auf eine größere Breite wieder seitlich zusammen geschoben werden, ist es von Vorteil, wenn man für jeden Filamentstrang bzw. das sich daraus ergebende Bändchen genügend Handhabungsraum zur Verfügung hat.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Ausbreiteinrichtungen auf mindestens zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die Gruppen an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und benachbarte Filamentstränge durch unterschiedliche Gruppen geführt sind.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die einzelnen Filamentstränge in Querrichtung über die Teilungsbreite hinaus zu verbreitern, die sich aus der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der verwendeten Filamentstränge ergibt. Dadurch, dass benachbarte Filamentstränge in unterschiedlichen Positionen ausgebreitet werden, behindern sich die Filamentstränge beim Ausbreiten nicht, sondern sie können sich über die Teilungsbreite hinaus verbreitern. Man muss die einzelnen Bändchen nach dem Durchlaufen der Ausbreiteinrichtungen der unterschiedlichen Gruppen dann lediglich in eine Ebene zusammenführen oder auf andere Weise so führen, dass sie später gemeinsam aufgewickelt werden können.
Hierbei ist bevorzugt, dass zumindest einigen Ausbreiteinrichtungen jeweils eine Kalibrierungseinrichtung nachgeschaltet ist, die das Bändchen quer zu seiner Längsrichtung auf eine vorbestimmte Breite zusammenschiebt. Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, ist es auf diese Weise möglich, die Dicke eines Bändchens zu vergleichmäßigen. Beim Ausbreiten des Filamentstrangs zu dem Bändchen ergibt sich ein glockenförmiger Verlauf der Dickenverteilung, d.h. das Bändchen ist in der Mitte dicker als an seinen Randbereichen. Die Kalibrierungseinrichtung schiebt nun die Filamente im Bereich der Längskante wieder in Richtung auf die Mitte des Bändchens, so dass die Randbereiche wieder dicker werden, die Dicke in der Mitte des Bändchens aber praktisch unverändert bleibt. Bevorzugterweise ist die vorbestimmte Breite gleich einer Teilungsbreite, die der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge entspricht. In diesem Fall ergibt sich eine UD-Lage, in der die Fasern lückenlos nebeneinander angeordnet sind.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Breite größer als die Teilungsbreite ist. In diesem Fall überlappen sich die benachbart angeordneten Bändchen, so dass die Summe ihrer Randbereiche sich addiert. Auch bei dünneren Randbereichen ergibt sich dann in Summe eine Dicke, die wesentlich besser der Dicke in der Mitte der Bändchen entspricht.
In einer dritten Alternative kann vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Breite kleiner als die Teilungsbreite ist. In diesem Fall ergeben sich bei der späteren UD-Lage in Querrichtung Lücken zwischen den einzelnen Bändchen, die einen Durchtritt von Kunststoff ermöglichen.
Vorzugsweise weist die Kalibrierungseinrichtung eine Bandbreitenvariationseinrichtung auf. Beim Zusammenschieben der Bändchen quer zu ihrer Laufrichtung kann man dadurch Abschnitte der Bändchen erzeugen, die eine größere Breite haben, und Abschnitte, die eine geringere Breite haben. Wenn die einzelnen Bändchen dann nebeneinander angeordnet werden, entstehen Lücken in dem dadurch gebildeten Flächengebilde, durch die später Kunststoff treten kann. Dies erleichtert es, eine Durchdringung des Geleges mit Kunststoff zu realisieren. Die Bandbreitenvariationseinrichtung kann auf unterschiedliche Weise gebildet sein. Wenn die Kalibrierungseinrichtung eine sich drehende Welle mit Nuten aufweist, die letztendlich die Breite der Bändchen definieren, dann kann man die Breite der Bändchen auf einfache Weise dadurch verändern, dass man Nuten verwendet, die in Umfangsrichtung eine sich verändernde Breite aufweisen. In diesem Fall variiert die Breite der so erzeugten Bändchen periodisch. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Kalibrierungseinrichtung durch auf einer Welle befindliche Bordscheiben zu bilden, zwischen denen die Bändchen hindurchgeführt werden. Durch eine Veränderung der axialen Position der Bordscheiben lässt sich eine Veränderung der Breite der Bändchen bewirken. Man kann die Breitenveränderung von benachbarten Bändchen so aufeinander abstimmen, dass die Bändchen mit ihren größeren Breiten aneinander anstoßen, wenn sie nebeneinander angeordnet werden, so dass an den Bereichen mit geringerer Breite größere Lücken gebildet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer UD-Lage und
Fig. 2: verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung von benachbarten Bändchen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen einer UD-Lage 2, die auf einen Wickel 3 aufgewickelt wird. In nicht näher dargestellter Weise können benachbarte Windungen durch ein Trennpapier oder ein anderes Trennmittel auf dem Wickel 3 voneinander getrennt werden. Statt einer Aufwicklung ist es auch möglich, die UD-Lage 2 sofort weiter zu verarbeiten, beispielsweise um ein Multiaxial-Gelege zu erzeugen oder einen faserverstärkten Kunststoff.
Die Vorrichtung 1 weist eine Filamentstrang-Spenderanordnung 4 auf. Die Filamentstrang-Spenderanordnung 4 kann beispielsweise als Gatter ausgebildet sein, in dem eine Vielzahl von Spulen angeordnet ist, wobei auf jede Spule ein Filamentstrang aufgewickelt ist. Die Filamentstrang- Spenderanordnung kann auch eine Vielzahl von Tonnen oder Kartons aufweisen, wobei in jeder Tonne oder jedem Karton ein Filamentstrang angeordnet ist.
Aus der Filamentstrang-Spenderanordnung werden Filamentstränge 5 abgezogen und durch ein erstes Lieferwerk 6 geleitet. Zweckmäßigerweise werden die Filamentstränge 5 hier parallel nebeneinander angeordnet.
In Laufrichtung der Filamentstränge 5 hinter dem Lieferwerk 6 ist eine erste Gruppe 7 von Ausbreiteinrichtungen angeordnet und eine zweite Gruppe 8 von Ausbreiteinrichtungen. Die Ausbreiteinrichtung 7 weist drei Stangen 9-11 auf, über die die Filamentstränge 5 mit einer vorbestimmten Zugspannung gezogen werden. Die Zugspannung wird durch ein zweites Lieferwerk 12 erzeugt, das kurz vor dem Wickel 3 angeordnet ist.
Die zweite Gruppe 8 der Ausbreiteinrichtungen weist drei Stangen 13-15 auf, über die andere Filamentstränge 5 mit der gleichen Spannung gezogen werden. Die gleiche Spannung ergibt sich daraus, dass alle Filamentstränge 5 der Spannung ausgesetzt sind, die sich in Abhängigkeit von der Zugspannung des zweiten Lieferwerks 12 ergibt.
Die Filamentstränge 5 sind nun so geführt, dass benachbarte Filamentstränge 5 abwechselnd der ersten Gruppe 7 und der zweiten Gruppe 8 der Ausbreiteinrichtungen zugeführt werden. Die Ausbreitung oder Ausspreizung benachbarter Filamentstränge 5 erfolgt also in unterschiedlichen Ebenen. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Filamentstränge 5 quasi unabhängig voneinander auszubreiten. Mit anderen Worten können die Filamentstränge 5 zu Bändchen ausgebreitet werden, deren Breite größer ist als eine Teilungsbreite. Die Teilungsbreite entspricht der Lagenbreite der fertigen UD-Lage 2 dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge 5.
Nach dem Durchlaufen der ersten Gruppe 7 bzw. der zweiten Gruppe 8 der Ausbreiteinrichtungen liegen die Filamentstränge 5 in Form von Bändchen 16, 17 vor. Diese Bändchen 16, 17 werden nun gemeinsam durch einen Nip 18 geführt, der zwischen zwei Walzen 19, 20 ausgebildet ist und auch als "Walzenspalt" bezeichnet werden kann. Im Nip 18 wird dann die UD-Lage 2 gebildet, die durch eine weitere Umlenkrolle 22 umgelenkt und dann durch das zweite Lieferwerk 12 geführt werden kann. Andere Führungen sind möglich.
Da die Bändchen 16, 17 eine größere Breite als die Teilungsbreite aufweisen, überlappen sich die Bändchen 16, 17. Die überlappenden Bereiche werden im Nip 18 mit einer hohen Spannung ineinander gedrückt. Man kann den Nip 18 auch weglassen, wenn man auf andere Weise an der Walze 19 eine Zugspannung in den Bändchen 16, 17 erreichen kann, die dazu führt, dass die Randbereiche der Bändchen 16, 17 ineinander gedrückt werden.
Durch diese Vorgehensweise ergibt sich folgender Vorteil:

Nach dem Durchlaufen der ersten Gruppe 7 oder der zweiten Gruppe 8 der Ausbreiteinrichtungen haben die Bändchen 16, 17 in ihrer Mitte (dies ist die Mitte quer zu ihrer Laufrichtung) eine Dicke, die etwas größer ist als die Dicke der Bändchen 16, 17 in ihren Randbereichen. Dies ergibt sich wahrscheinlich daraus, dass die Filamentstränge 5 in ihrer Mitte zuvor ebenfalls dicker waren und ein vollständiger Dickenausgleich in den Ausbreiteinrichtungen mit vertretbarem Aufwand nicht realisierbar ist. Dies führt dazu, dass die Bändchen 16, 17 in Querrichtung eine etwas dickere Mitte und dünnere Randbereiche haben. Der Dickenverlauf folgt einer Art "Glockenkurve". Dies würde bei der fertigen UD-Lage 2 zu einer entsprechend variierenden Dicke führen, was in manchen Fällen ungünstig ist. Durch die Überlappung der dünneren Randbereiche ergeben sich in der Summe aber Dicken, die der Dicke in der Mitte der Bändchen 16, 17 entspricht, so dass man die Dicke der UD-Lage in einem hohen Maße gleichförmig halten kann. Eine absolute Konstanz der Dicke ist in vielen Fällen nicht erforderlich.

Man kann die Bändchen 16, 17 nach dem Durchlaufen ihrer jeweiligen Ausbreiteinrichtungen noch durch Kalibrierungseinrichtungen 22, 23 leiten. Die Kalibrierungseinrichtungen 22, 23 sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Es handelt sich im einfachsten Fall um Stangen 24, 25, die abwechselnd umlaufende Nuten 26, 27 und Vorsprünge 28, 29 aufweisen.
Wenn das Bändchen 16 durch die Kalibrierungseinrichtung 22 geführt wird, dann hat es nach dem Verlassen der Kalibrierungseinrichtung 22 eine Breite, die dem Abstand zwischen zwei Vorsprüngen 28a, 28b entspricht. In gleicher Weise hat ein Bändchen 17, das die Kalibrierungseinrichtung 23 durchläuft, eine Breite, die einem Abstand zwischen zwei Vorsprüngen 29a, 29b entspricht.
Die beiden Kalibrierungseinrichtungen 22, 23 sind jeweils um eine Bändchenbreite quer zur Laufrichtung oder Längsrichtung der UD-Lage 2 versetzt, so dass ein Vorsprung 28a, 28b etwa in Lücke zu einer Nut 27a, 27b angeordnet ist.
Man kann nun durch eine relative Abstimmung der Breite der Nut 27a zur Breite des gegenüberliegenden Vorsprungs 28a unterschiedliche Ausgestaltungen der fertigen UD-Lage erzeugen.
In Fig. 2a ist eine Situation dargestellt, in der die Nut 27c eine Breite hat, die geringer ist als der gegenüberliegende Vorsprung 28c. Dementsprechend ergibt sich zwischen benachbarten Bändchen 16, 17 nach dem Durchlaufen der Kalibrierungseinrichtungen 22, 23 ein Abstand 30 quer zur Längsrichtung. Diesen Abstand kann man beispielsweise auf eine Größe im Bereich von 0,2 bis 1 mm einstellen. In der UD-Lage 2 besteht dann die Möglichkeit für den Kunststoff, durch die UD-Lage hindurch zu treten.
In Fig. 2b ist eine Situation dargestellt, in der die Breite der Nut 27a der einen Kalibrierungseinrichtung 23 genau der Breite des Vorsprungs 28a in der anderen Kalibrierungseinrichtung 22 entspricht. Dementsprechend kann man hier eine UD-Lage erzeugen, bei der die einzelnen Bändchen 16, 17 lückenlos und ohne Überlappung nebeneinander liegen.
Die Dicke der UD-Lage wird in diesen beiden Fällen dennoch gleichmäßig gehalten. Man kann nämlich beobachten, dass die Kalibrierungseinrichtungen 22, 23 hauptsächlich auf die Filamente einwirken, die an den Randbereichen der Bändchen 16, 17 angeordnet sind, und diese Filamente in Richtung auf die Mitte der Bändchen 16, 17 schieben. Dadurch ergibt sich in den Randbereichen eine Verdickung der Bändchen 16, 17. Die Mitte der Bändchen 16, 17 bleibt durch dieses Verlagern der Filamente in den Randbereichen aber praktisch unbeeinflusst.
In Fig. 2c ist eine Situation dargestellt, in der die Nut 26 eine größere Breite hat als der gegenüberliegende Vorsprung 29c. Dementsprechend ergibt sich eine Überlappung 31 zwischen benachbarten Bändchen 16, 17. Da man auch hier zuvor die etwas breiteren Bändchen 16, 17 quer zur Längsrichtung zusammengeschoben hat, kann man die Dicke der Randbereiche relativ gut so einstellen, dass die Summe der Dicken der Randbereiche später der Dicke der Bändchen 16, 17 in ihrer Mitte entspricht. Eine geringfügig größere Dicke ist hierbei unschädlich.
Wenn man die Nuten 26 der Kalibrierungseinrichtungen 23 in Umfangsrichtung mit einer sich verändernden Breite vorsieht, dann entstehen auch Bändchen 16, 17 mit einer Breite, die sich in Laufrichtung fortlaufend und periodisch verändert. Wenn man später die Bändchen 16, 17 zu einem Flächengebilde zusammenführt, dann entstehen in den Bereichen der Bändchen 16, 17, die eine geringere Breite haben, Lücken oder Ausnehmungen zwischen benachbarten Bändchen 16, 17, durch die später ein Kunststoff treten kann, wenn ein faserverstärktes Kunststoffelement erzeugt wird. Alternativ dazu kann man auch Kalibrierungseinrichtungen 23 verwenden, bei denen die Bändchen 16, 17 zwischen Bordscheiben hindurchgeführt werden, deren axiale Position veränderbar ist. Wenn die Bordscheiben dichter zusammen geschoben werden, ergeben sich Bandbereiche mit einer geringeren Breite. Wenn die Bordscheiben weiter auseinander gefahren werden, ergeben sich Bandbereiche mit einer größeren Dicke. In allen Fällen ist die Breitenvariation relativ gering. Es reicht aus, wenn die Bandbreite um wenige Prozent verändert wird, beispielsweise 3,5 % oder 10 %.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer UD-Lage (2) mit einer vorbestimmten Lagenbreite aus einer vorbestimmten Anzahl von Filamentsträngen (5), bei dem man die Filamentstränge (5) quer zur Längsrichtung der UD-Lage (2) zu Bändchen (16, 17) ausbreitet und nebeneinander anordnet, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) auf eine Breite ausbreitet, die größer ist als eine Teilungsbreite, die sich aus der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge (5) ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) nach dem Ausbreiten quer zur Längsrichtung zusammenschiebt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) auf eine Bändchenbreite zusammenschiebt, die der Teilungsbreite entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) auf eine Bändchenbreite zusammenschiebt, die kleiner als die Teilungsbreite ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) quer zur Längsrichtung überlappend anordnet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bändchen (16, 17) auf eine Bändchenbreite ausbreitet und gegebenenfalls wieder zusammenschiebt, die größer als die Teilungsbreite ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Zusammenschieben von Bändchen (16, 17) mit sich verändernder Breite erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Filamentstränge (5) in mindestens zwei unterschiedlichen Ebenen ausbreitet.
Vorrichtung zum Erzeugen einer UD-Lage (2) mit einer vorbestimmten Lagenbreite mit einer Filamentstrang-Spenderanordnung (4), aus der gleichzeitig eine vorbestimmte Anzahl von Filamentsträngen (5) abziehbar ist, eine Ausbreiteinrichtung (9-11; 13-15) für jeden Filamentstrang (5) zum Ausbreiten des Filamentstrangs (5) quer zu seiner Längsrichtung zu einem Bändchen (16, 17) und einer Wickeleinrichtung (3) zum gemeinsamen Aufwickeln der ausgebreiteten und nebeneinander angeordneten Bändchen (16, 17), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbreiteinrichtung (9-11; 13-15) auf mindestens zwei Gruppen (7, 8) aufgeteilt sind, wobei die Gruppen (7, 8) in unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und benachbarte Filamentstränge (5) durch unterschiedliche Gruppen (7, 8) geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einigen Ausbreiteinrichtungen (9-11; 13-15) jeweils eine Kalibrierungseinrichtung (22, 23) nachgeschaltet ist, die das Bändchen (16, 17) quer zu seiner Längsrichtung auf eine vorbestimmte Breite zusammenschiebt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Breite gleich einer Teilungsbreite ist, die der Lagenbreite dividiert durch die Anzahl der Filamentstränge (5) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Breite größer als die Teilungsbreite ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Breite kleiner als die Teilungsbreite ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierungseinrichtung (22, 23) eine Bandbreitenveränderungseinrichtung aufweist.