EP3265296A2 - System zur fertigung von faser-verbundbauteilen - Google Patents

System zur fertigung von faser-verbundbauteilen

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Publication number
EP3265296A2
EP3265296A2 EP16711153.3A EP16711153A EP3265296A2 EP 3265296 A2 EP3265296 A2 EP 3265296A2 EP 16711153 A EP16711153 A EP 16711153A EP 3265296 A2 EP3265296 A2 EP 3265296A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
laying
workpiece
machine
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16711153.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Boge
Matthias Meyer
Axel Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Broetje Automation GmbH
Original Assignee
Broetje Automation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Broetje Automation GmbH filed Critical Broetje Automation GmbH
Publication of EP3265296A2 publication Critical patent/EP3265296A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/34—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor movable, e.g. to or from the moulding station

Definitions

  • the invention relates to a system for producing composite fiber components with the features of claim 1.
  • the invention additionally relates to a fiber-laying machine for incorporation into a system according to the invention.
  • the invention also relates to a method for laying a fiber bale on a workpiece by means of a fiber laying machine of the system.
  • the fiber spreading machine has a three-axis table, which is rotatable relative to a fiber laying head about a vertical axis of rotation and linearly movable in two directions.
  • a vacuum table is arranged, which serves as a smooth tool surface.
  • the fiber laying head is fixedly mounted on a machine frame above the vacuum table and has guide rails for a sliver, which are displaceable in a vertical direction by means of a linear actuator to deliver the sliver to the tool surface.
  • At least one first fiber laying machine for applying fiber layers to a workpiece
  • a system according to the invention can have a plurality of different types of fiberglass machines in order to optimize the process of workpiece production.
  • the system comprises a second fiber spreading machine which is spatially separated from the first fiber forming machine and connected to the first fiber spreading machine by means of the automated conveying device.
  • the at least two fiber spreading machines are identical.
  • the fiber-forming machines are provided as parallel processing stations which perform the same processing steps on simultaneously machined workpieces. This can increase the throughput and adapt to a possibly higher throughput of other processing stations. In principle, however, it is conceivable that the fiber spreading machines perform different processing steps.
  • the fiber laying machines as sequential processing stations successively perform different processing steps a workpiece.
  • the production of the workpiece can be further optimized and, in particular, other processing steps can be undertaken between the operations in the fiber spreading machines.
  • the system comprises at least one buffer station for receiving, storing and transferring a plurality of workpieces. This allows significantly improved logistics in high-volume automated manufacturing
  • the workpieces remain in the buffer stations each on their pallets.
  • the further processing station comprises at least one selected from the group forming device, in particular pressing device, temperature chamber and / or Lackiervor- direction.
  • a processing station is particularly advantageous for the production of Serien.te.ilen for automobiles or aircraft in automated.! * Mold combined with the fiber lapping machine.
  • the automated conveyor preferably includes a loading device, by means of which loading and unloading of the fiber application machine from only one side is possible. This allows the retraction and extension of the workpiece in the Faserlegeniaschine in the manner of a dead end. Generally, by means of the loading device it is also possible to change a machined workpiece with an unprocessed workpiece.
  • the loading device is designed as a rotary change device which comprises a rotatable holder for receiving at least two workpieces.
  • the invention generally relates to a fiber laying machine, which is combined with a charging device described above, by means of a loading and unloading of the fiber bending plant of. only one side is possible. It is understood that such a fiber applicator may further comprise any of the other features of fiber cloths described herein.
  • a laying head of the fiber spreading machine is movable in a vertical plane, wherein an angle between the plane and a loading path of the fiber lay-up machine is between 0 ° and 30 °.
  • an angle between the plane and a loading path of the fiber lay-up machine is between 0 ° and 30 °.
  • the loading path and the plane are angled at 0 °, ie arranged in parallel or on a line.
  • the laying head can only move in the vertical plane.
  • a laying head of the fiber laying machine is movable in a vertical plane, wherein a fiber bobbin storage of the fiber laying machine comprises a plurality of fiber bobbins with mutually parallel bobbin axes, wherein an angle between the bobbin axes and the vertical plane is between 60 ° and 90 °.
  • the angle is about 90 °, in this way, the loading path, the laying head and the Fasererspuleiilager can be arranged approximately in a line one behind the other.
  • at least two fiber coil bearings are provided, which are each assigned to a group of fiber strands and which are positioned side by side.
  • the invention generally relates to a system for producing composite fiber components, comprising at least a first fiber laying machine for applying fiber layers to a workpiece; and
  • the conveyor device comprises a loading device, by means of which loading and unloading of the fiber-laying system is made possible from only one side.
  • the loading device is designed in a preferred embodiment of the detail as a rotary change device, which comprises a rotatable holder for receiving at least two workpieces includes.
  • the fiber spreading machine may be a fiber spreading machine as described herein.
  • At least one fiber laying machine of the system according to the invention is preferably designed as a fiber-laying machine having the features of claim 11.
  • each pad may be a flat surface, for example in the form of a later removable film or a lubricious surface of a backing from which the fiber fabric is later peeled off.
  • a partially finished fiber fabric or other precursor of a product to be coated with fibers constitutes a workpiece in the sense of the invention.
  • the substrate may be a preformed mold in which a defined shape of a later underside of the fiber fabric is trained.
  • the individual fiber strands are generally precoated already when they are present in the fiber supply unit with a binder which is also referred to as "matrix" in the area of the fiber composite components
  • a heating device for example in the form of a heat radiator, can be provided on the laying head, in particular Therefore, the fiberglass machine embodiment of the present invention can particularly optimize fiber transport for coated fibers, and such binders are also referred to in the art as a matrix.
  • a releasable clamping device is understood to be any device which, in a clamped state, can exert sufficient holding forces on the fiber strands in order to reliably remove them from the fiber-ready element against their resistance that is subject to friction. to pull the ventilation unit
  • a fiber supply unit is understood to mean any storage area for dispensing the fiber strands.
  • the respective fiber strands can be wound on exchangeable spools.
  • the fiber delivery unit also includes deflections of the fiber strands, by means of which a supply to the movable laying head takes place. A positioning of the exchangeable coils or a coil bearing relative to the laying head is thereby largely freely selectable.
  • the coils can be seated on axes of rotation driven counter to an unwinding direction, the drives of the axes of rotation having a torque limitation.
  • the torque limitation can be done for example by a friction clutch or by a torque-dependent control of an electric drive. In this way, the respective fiber strand came when needed, especially during unwinding, be kept in a defined bias.
  • the fiber delivery unit may include one or more dancer magazines to maintain and uniform transport of the fiber strands under a defined tension.
  • the workpiece is pivotably received about an axis in the fiber laying machine, so that the direction of the fibers relative to the fiber is increased.
  • Workpiece is adjustable adjustable.
  • a holder of the workpiece may also have other movements, for example in a plane parallel to the laying direction.
  • the fiber delivery unit is arranged stationary. This allows a large supply of fiber strands with good maintenance access.
  • the laying head can only be moved in exactly one plane relative to the fiber supply unit. Such a limitation of the movement of the Laying head in a plane can be realized with relatively simple means for guiding the fiber strands between the laying head and the fiber-providing unit.
  • Laying the section of fiber web is solved. In doing so, we move a length of the fiber web, which has been advanced by the laying stroke and is located in a storage area between the fiber supply unit and the laying head. The laying head moves predominantly in the opposite direction of the movement, by means of the advancing the fiber web is done.
  • the clamping device comprises at least one, more preferably two cooperating pinch rollers.
  • the use of pinch rolls reduces the build-up of binder and / or fiber abrasion and readily enables the establishment of a breakaway torque to protect the equipment in the event of a malfunction.
  • the pinch rollers can be equipped with a freewheel, contrary to the pregiven tichichg.
  • the clamping rollers can, for example, still be pressed against each other when a conveyor member arranged downwards of the clamping rollers further prefers the fiber strands for laying.
  • the pinch rollers are released only shortly after the start of such further preferred to equalize the fiber guide as a whole.
  • a generally advantageously designed laying head comprises two feeders running at an angle to one another, wherein a first group of fiber strands is guided by means of a first of the feeders and a second group of fiber strands is brought into an intersection area by means of the second feed unit to feed the two groups of fiber strands to the fiber web unite.
  • the groups of fiber strands can be offset perpendicular to the laying direction by a fiber strand width, and the combined groups of fiber strands can be homogenized, for example by means of a compaction roll and applied to the workpiece.
  • Such a laying head with two guides is formed with respect to the orientation of the guides, preferably substantially mirror-symmetrical with respect to a median plane.
  • the fibers can be severed by means of a closing element arranged on the laying head, wherein the closing device comprises a plurality of separately controllable cutting members which can separate different parts of the fibers transversely to the laying direction.
  • the closing device comprises a plurality of separately controllable cutting members which can separate different parts of the fibers transversely to the laying direction.
  • the cutting device has an actuator member for actuating at least one of the cutting members, wherein the
  • Actuator member is formed separately from the cutting member.
  • the actuator member is arranged on a detachable for maintenance upper part of the laying head.
  • Such an upper part may, for example, be formed such that it can be swiveled open relative to a lower part, so that the cutting members subject to wear and optionally further mechanical elements of the laying head are easily accessible in the lower part.
  • a respective upper part is arranged above each of the guides. The fiber strands can in particular run between the upper part and the lower part in the laying head.
  • At least one prefeeding roller for driven advancement is advantageously provided on the laying head, wherein the prefeed roller is arranged between the clamping device and an outlet-side compacting roller of the laying head.
  • the driven feed of the fiber strands serves a particularly uniform application of the fiber web.
  • the prefeed roller serves to feed a cut in the laying head end of the fiber web to the workpiece to start laying a new fiber web.
  • the fiber spreading machine is completely constructed on a machine frame. This allows, where appropriate, a simple transfer or replacement of the entire fiber laying machine in a production plant, without the machine must be disassembled in individual parts. Such a construction also favors the integration of the fiber spreading machine in an automated production plant. In accordance with the invention, this is to be understood as meaning that at least one region of the fiber-forming machine surrounding the workpiece is provided within the housing with controlled air-conditioning. Especially during and immediately after laying fibrous webs, such air conditioning is important for a good result. Air conditioning in the sense of the invention also includes a mere tempering without influencing a humidity.
  • the workpiece is preferably arranged on an automatically transportable pallet.
  • a pallet is to be understood as meaning any replaceable carrier for the workpiece.
  • a workpiece-bearing surface of the pallet to. an angle of less than 30 degrees with respect to a vertical inclined.
  • this includes a vertical orientation of the surface.
  • the laying direction extends in a plane which is inclined at less than 30 degrees relative to the vertical.
  • the object of the invention is also achieved by a method for laying a fiber web on a workpiece, comprising the steps; a. Clamping the fibers to be laid in a clamping device of a laying head:
  • the fibers are pulled out in the course of a first, continuous movement of the laying head, in which there is no contact with the workpiece. Subsequently, the laying head is placed on the workpiece, so that by means of a returning movement, the preferred fibers are deposited on the workpiece.
  • the method is particularly preferably carried out by means of a fiber laying machine described herein.
  • each of the specific features of a described Faserlegemasch ine is suitable as a single feature to improve a method according to the invention.
  • the fibers after step e. trol le by means of a driven Vorvor moved relative to the laying head, wherein the fibers are not pulled out in particular by means of the prefeed from the fiber supply unit.
  • This can be achieved in a simple manner, an initial feed to start the laying process.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system according to the invention for the production of fiber composite components according to a first exemplary embodiment with a plurality of fiber laying machines arranged parallel to one another for the production of fiber layers,
  • Fig. 2 is a perspective view of a fiber laying machine according to the invention, in particular as part of that shown in Fig. 1. System.
  • FIG. 3 is a plan view of the fiber bender of FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 is a perspective sectional view through the Faserlegeniaschi- ne of FIG. 3 along the section line 1V-IV,
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a system according to the invention for producing composite fiber components according to a second embodiment with fiber laying machines arranged in series to produce fiber layers
  • Fig. 6 shows a further Ausm 'hrungsforra the invention in which a one-sided
  • Charging device is provided for a fiber spreading machine
  • FIG. 7 is a perspective view of a laying head according to the invention
  • Fig. 8 shows the laying head of Fig. 7 a of an opened for maintenance purposes
  • Fig. 9 shows the laying head of Fig. 8 from a different perspective
  • FIG. 10 is a sectional view through the laying head of Fig. 7 along the
  • FIG. 6 shows a first modification of the embodiment of FIG. 6,
  • a system for the production of fiber composite components L also referred to as a chafing machine, has several fiber spreading machines 2 for the production of fiber layers 3.
  • the fiber laying machines 2 are identical.
  • the Fasei iegestrom 1 for example, six identical fiber laying machines 2, which are arranged in two groups. Each group has three fiber spreading machines 2, which are arranged parallel to each other.
  • the fiber laying plant 1 a conveyor 4. 5 on.
  • the conveyor has, for example, a plurality of conveyor carriages 4. which are movable on a guide 5.
  • the guide 5 has a loading section 6, which extends from a Aufheahmestdie 7 to a respective loading side 8 of the fiber laying machine 2.
  • the guide 5 further has a discharge section 9, which extends from a respective unloading side 10 of the fiber laying machine 2 to a .Ablegestelle 1 1.
  • the workpieces 12 are arranged on pallets 14.
  • the fiber laying machines 2 are identical, so that «only one of the fiber laying machines 2 is described below.
  • the fiber laying machine 2 has a machine frame 15 with a machine bed 16 and arranged thereon cross members 17, 18.
  • the machine bed 1 6 extends substantially in a horizontal x-direction and a perpendicular thereto horizontal y-direction.
  • the cross members 17, 18 extend parallel to the y-direction and are spaced apart on the machine bed 16 in the x-direction.
  • the cross members 17, 18 are each at both ends by means of longitudinal supports 19 in a z-direction above the machine bed 16 arranged.
  • the z-direction is perpendicular to the x and y directions, so that the x, y, and z directions form a Cartesian coordinate system.
  • two X-guide rails 20 are arranged, which extend in the x-direction and beabstaiidet in the y-direction to each other.
  • an x-Sehlitten 2 1 is mounted, which is movable by means of an x-drive motor 22 along the x-direction between the loading side 8 and the discharge cables 10.
  • the X guide rails 20 extend in the x direction along the
  • a tool table 23 On the x-carriage 2 1 a tool table 23 is arranged, which is pivotable about a vertical pivot axis 25 by means of a c-drive motor 24.
  • the vertical pivot axis 25 is also referred to as c-axis.
  • the c-axis 2 is parallel to the z-direction,
  • the tool table 23 is linearly movable by means of the X-carriage 2 1 exclusively in the x-direction.
  • the tool table 23 serves to position the respective workpiece 12 relative to a fiber laying head 26 (hereinafter called laying head).
  • laying head For mechanical clamping and releasing of the pallets 14 with the respective workpiece 12, the tool table 23 has a plurality of clamping units 27.
  • the clamping units 27 are shown schematically in Fig. 3.
  • the clamping units 27 are basically known and designed, for example, as a zero-point clamp 15.
  • the clamping units 27 are electromechanically, hydraulically or pneumatically actuated.
  • the laying head 26 can be positioned in the z-direction above the tool table 23.
  • the laying head 26 is movable along the y-direction and along the z-direction.
  • a y-carriage 28 is mounted on the crossmembers 17, 18, which can be moved linearly along the y-direction by means of a y-drive motor 29.
  • the y-Sc Ii suffered 28 is mounted on y-guide rails 30, which are arranged on an upper side of the cross member 17, 18.
  • the y-carriage 28 extends between the cross beams. 17, 18.
  • a z-slide 3 1 is arranged on the y-carriage 28.
  • the z-Sehiitten 3 1 is mounted on Z guide rails 32 and z by means of drive motors 33 along the z- Direction movable.
  • the z-guide rails 32 are parallel to the z-direction and are spaced apart in the x-direction.
  • the laying head 26 is placed on the z-tube 3 1.
  • the plug-in head 26 is replaceably mounted.
  • the laying head 26 can be moved linearly only in the y direction. A pivoting of the laying head 26 on the z-carriage 3 1 is not possible.
  • the laying head 26 may additionally or alternatively be pivotable about a Schwenkaeh.se extending parallel to the X direction, ie form an a-axis.
  • the laying head 26 can be moved linearly along the z-direction by means of the z-slide 31 by at least 200 mm, in particular by at least 400 mm, and particularly preferably by at least 600 mm.
  • a control unit 34 of the fiber laying machine 2 is designed so that the fiber bending head 26 during the laying of fibers 13 by means of the z-slide .31 over its stroke by at least 50 mm, in particular by at least 1 00 mm, and in particular by at least 1 50 mm linearly movable
  • a first Paletten-handling unit 37 is arranged on the loading side 8
  • a second pallet handling unit 38 is arranged.
  • the handling units 37, 38 are attached to the machine bed 1 6 along the x-direction at the end.
  • the pallet handling units 37, 38 are designed as lifting units, the. Lifting and lowering of pallets 14 serve.
  • the pallet handling units 37, 38 have at least three, in particular at least four, lifting elements 39.
  • the lifting elements 39 have a piston 40 which is displaceable in an associated cylinder 41 along the z-direction.
  • the lifting elements 39 are electromechanically, pneumatically or hydraulically actuated.
  • the lifting elements 39 belonging to the respective pallet handling unit 37, 38 are actuated synchronously by means of the control unit 34 in order to raise or lower a molding tool pallet 14.
  • the fiber laying machine 2 has a fiber supply unit 42 for providing the chamfer 13 to be laid.
  • the fiber supply unit 42 has two fiber coil bearings 43, 44, wherein a first fiber coil 43 is arranged in the x-direction next to the first cross member 1 7 and a second Faserspuleniager 44 adjacent to the second cross member 18.
  • the fiber coil bearings 43, 44 are attached to the machine bed 16 at the end in the y direction.
  • the fiber coil bearings 43, 44 each have a plurality of fiber coil holders 45 for fiber coils 46.
  • the fiber coils 46 are disposed on a respective fiber coil holder 45 and rotatably supported about a respective horizontal rotation axis 47.
  • the respective horizontal axis of rotation 47 runs parallel to the y-direction.
  • the fibers. 13 each guided in the form of a fiber strand to the laying head 26.
  • the individual fiber strands are combined to form a fiber web and homogenized before the fiber web is applied to the workpiece.
  • the axes of rotation 47 of the fiber coil holders are equipped with a drive, so that the coils are seated on axes 47 driven counter to an unwinding direction, the drives of the axes 47 having a torque limitation.
  • the torque limitation can be done for example by a friction clutch or by a torque-dependent control of an electric drive. In this way, the respective fiber strand as needed, in particular during Abspul ens, be kept in a defined bias.
  • the fibers or fiber strands 13 can be supplied via guide elements 50 in the form of guide rollers to a respective dancer magazine 48. 49. that to Compensation of changes of a force acting on the fibers 1 3 tensile stress is used.
  • the respective dancer magazine 48. 49 has deflecting elements 51 in the form of deflection rollers, which are displaceable along the z-directional path and bias the fibers 13 by means of weights.
  • the deflecting elements 51 are also referred to as dancers.
  • the displacement of the deflecting elements 51 dynamic effects are compensated, which are caused on the one hand by the inertia of the fiber spiles 46 and on the other hand by an uneven conveying of the fibers 1 3 in the case of cutting individual fibers 13 during the deposition of fibers 13 are conditional.
  • the fibers 1 3 are deflected by guide elements 53 in the form of guide rollers and from the respective fiber coil bearings 43, 44 feasible.
  • the position of the deflecting elements 51 is controlled during operation of the dancer magazines 48, 49.
  • Serve for this purpose sensors 52 which determine the deflection in the z direction of the deflection 51.
  • the deflection in the z-direction is regulated by a setpoint position in that the fiber-coil holders 45 are equipped with a controllable brake.
  • the brake is preferably a torque-limited drive acting counter to the winding direction.
  • the fibers 13 exit the fiber coil bearings 43, 44 in the x-direction and are deflected by vertically arranged deflection elements 54, which form a vertical deflection axis, in the y-direction.
  • the deflection elements 54 are designed as deflection rollers.
  • the deflection elements 54 are mounted on a support frame 55, which is fastened between the fiber coil bearings 43, 44.
  • On a side facing away from the laying head 26 and the fiber bobbin 43. 44 side of the y-carriage 28 horizontal deflection elements 56 are arranged in the form of pulleys, the fibers 13 first from the y-direction in the z-direction and then from the z-direction turn back in the y direction.
  • the deflection elements 56 form horizontal deflection axes. Between the y-carriage 28 and the fiber coil bearings 43, 44 3 further horizontal deflection elements 7 are arranged above the z-Schltttens.
  • the deflection elements 57 form horizontal deflection axes and deflect the fibers 13 from the y direction in the z direction to the laying head 26.
  • the deflecting elements 57 are designed as deflection rollers.
  • the fiber laying machine 2 has a machine housing 58, which is shown only in Figs. 3 and 4.
  • the machine housing 58 defines an interior 59, in which the longitudinal supports 1 with the cross members 17, 18, the y-slide 28 of the z-carriage 3 1 and the fiber laying head 26 are arranged.
  • the machine housing 58 has the loading side 8 toward a first housing opening 60 and to
  • the housing openings 60, 61 and the associated cover elements 62 are sketched in FIG. 3.
  • the cover elements 62 are formed, for example, as doors or limbs.
  • the fiber laying machine 2 has a conditioning unit 63, which is arranged on the machine bed 16. Overall, thereby a climatically closed housing 58 is formed in the context of the invention.
  • two further Geliäuseöffhuiigen 64, 65 are formed in the machine housing 58, which open into the interior 59 between the respective adjacent longitudinal supports 19.
  • the housing openings 64, 65 are closed by means of doors 66.
  • the fiber laying machines 2 are automatically loaded by means of the conveyor 4. 5 with pallets 14, on which are arranged to be occupied workpieces 12.
  • the at least one conveyor belt 4 passes from the receiving point 7 on the loading section 6 of the guide 5 to the respective loading side 8 of FIG
  • the loading is done in such a way that the conveyor 4, 5, the pallet 14 of the first pallet handling unit 37 leads to.
  • the first pallet guide unit 37 is preferably in a raised position. Unless the first pallet handling unit 37 is in a raised position, it is transferred to a raised position before or after loading.
  • the loading of the respective fiber laying machine 2 takes place in parallel with the laying of fibers 13 and / or for unloading the tool table 23. While the first pallet handling unit 37 provides a workpiece 1 2 to be loaded on the loading side 8, a fiber layer 3 is produced by means of the laying head 26. For this purpose, a pallet 14 with a workpiece 12 arranged thereon is clamped on the tool table 23 by means of the clamping units 27.
  • the tool table 23 is linearly moved along the x-direction during fiber laying by means of the X-slide 2 1 and pivoted about the pivot axis 25 to achieve a desired fiber orientation by means of the e-drive motor 24. Furthermore, the laying head 26 travels along the y-direction during fiber laying by means of the y-slide 28 and along the z-direction by means of the z-slide 3 1,
  • the x-carriage 2 1 is moved in the x direction to the unloading side 10.
  • the second pallet handling unit 38 in a lowered position.
  • the lifting elements 39 of the second pallet handling unit 38 are transferred from the lowered to the raised position, so that the pallet 14 is automatically unloaded from the tool table 23 with the finished workpiece 1 2.
  • the x-carriage 21 moves from the unloading side 10 to the loading side 8 where the first pallet handling unit 37 holds the next pallet 14 in the raised position. If the tool table 23 is below the pallet 14, the lifting elements 39 of the first pallet handling unit 37 are transferred from the raised to the lowered position, whereby the pallet 14 is arranged on the tool table 23. The pallet 14 is then by means of the clamping units 27 on the. Tool table 23 stretched. The tool table 23 is now moved in the x-direction to the laying head 26 for the next fiber laying operation, so that it can start with the new fiber laying process.
  • the lifting elements 39 of the first pallet handling unit 37 are transferred to a new loading again in the raised position.
  • the automatic Unloading the fiber laying machine 2 takes place by means of the conveyor 4. 5 which leads from the respective discharge side 10 to the depositing 1 1.
  • the unloading of the respective fiber spreading machine 2 is carried out in parallel to the loading of the horritteii 4 with a pallet 14 and a workpiece 12 and / or ZUIB occupy the workpiece 12 with fibers 13 for unloading theRONschlitteii 4 takes over the pallet 14 and the workpiece 12 arranged thereon from the second pallet handling unit 38 and moves from the respective unloading side 10 on the unloading section 9 of the guide 5 to the depositing station 11.
  • the lifting elements 39 of the second paper handling unit 38 are transferred over the unloaded i the lowered position, so that the tool table 23 can be discharged again,
  • the housing openings 60, 61 of the air-conditioned machine housing 58 are predominantly closed by means of the cover 62 and are only opened when the tool table 23 is moved from the loading side 8 to the laying head 26 or from the laying head 26 to the unloading side 10 or from the discharge side 10 is moved to the loading side 8,
  • the laying of the fibers 1 3 takes place unidirectionally when the laying head 26 is moved in the y direction to the fiber coil bearings 43. 44 out.
  • the distance between the vertical deflection elements 54 and the horizontal deflection elements 56 is shortened, so that no fibers 13 have to be pulled out of the fiber coil bearings 43, 44 during the fiber laying process.
  • the fibers can be made comparatively quickly.
  • the fibers 13 are then drawn out of the fiber bobbin layers 43, 44 for the next fiber laying operation. Changes in the tension of the fibers 13 are compensated by means of the dancer magazines 48, 49.
  • the fiber laying machines 2 are arranged in two groups in series with each other.
  • the guide 5 is designed such that the conveyor carriages 4 can be moved via a respective loading section 6 and a respective unloading section 9 to the loading side 8 and the unloading side 10 of each of the fiber spreading machines 2.
  • the fiber coil bearings 43, 44 of the respective fiber spreading machine 2 are connected to a arranged in the space 67.
  • the gap 67 is formed by the two rows of fiber laying machine 2, in your Zw ischenraum 67, for example, a stock with fiber spools 46 is arranged to equip the fiber coil bearings 43, 44 new.
  • the further thawing and the further mode of operation of the system 1 and the fiber laying machines 2 reference is made to the preceding Aus collirungsbeispiel.
  • the fiber spreading machines 2 make it possible to lay fiber stacks of tow-preg material and / or slit-tow material and / or dry fibers 13, which may be provided with a binder.
  • Preferred for all embodiments are the fibers. 13 pre-coated according to the invention already in the fiber-providing unit with a binder.
  • the fibers 13 are, preferably carbon fibers and / or glass fibers.
  • the fiber scrims 3 can be made with any fiber orientation and / or contour.
  • the fiber spreading machines 2 are self-sufficient.
  • the system for producing fiber composite parts may have a higher-level control device.
  • the fiber spreading machines 2 are integrated in particular in a tact line in order to achieve high productivity.
  • the respective fiber laying machine 2 is preferably four-axis.
  • the respective fiber laying machine 2 is formed in five times.
  • Both two-dimensional and three-dimensional fiber layers 3 can be produced with the respective fiber laying machine 2.
  • the laying head 26 is linearly movable in two axes.
  • the laying head 26 is linearly movable exclusively in two axes, namely in a horizontal y-axis and a vertical z-axis.
  • the movement of the laying head therefore takes place in exactly one plane, which is here spanned by the y-axis and by the z-axis.
  • the tool table 23 is linearly displaceable in one axis and can be welded around the pivot axis 25.
  • the tool table 23 is linearly displaceable exclusively in an x-axis and can be welded around a vertical z-axis 25. This combination of axes allows a simple, flexible and efficient production of two-dimensional and three-dimensional fiber layers 3 with any fiber orientation and / or contour.
  • the loading of the Faserlegemaschinc 2 and / or the tool table 23 is carried out automatically.
  • Handling unit 37 is provided.
  • the pallet handling unit 38 and the conveyor 4, 5 are provided.
  • the conveyor can also be designed such that by means of the guide itself, the workpieces 12 and the pallets 14 are movable.
  • the guide forms, for example, a roller conveyor or belt conveyor. Sponsors are not required.
  • the pallet handling units 37, 38 are, for example, a pallet changer.
  • the fiber spreading machine 2 is accessible for loading and unloading of two opposite sides. In particular, pallets 14 can be loaded through the fiber laying machine 2. By the conveyor 4, 5, the fiber spreading machine 2 is suitable to be integrated in tact lines.
  • fiber fabric 3 with a size of 1 500 mm x 1500 mm x 100 mm can be produced.
  • Such fiber fabrics 3 are used for example in the automotive industry.
  • the invention is not limited to fiber fabrics of the exemplified size.
  • a fiber spreading machine according to the invention is connected via a loading device 200 to the automated conveying device 4, 5, by means of which loading and unloading of the fiber laying system from only one side is made possible.
  • the loading device 200 forms a T-shaped branch in the conveyor 4, 5, so that a pallet 14 can be moved with the workpiece 12 in the manner of a dead end of the branch in the fiber laying machine in and out of this.
  • the transport takes place between an outer part of the conveying device 4, 5 and a processing position in the fiber spreading machine over at least partially extending within the fiber spreading machine.
  • Ladeweg 202 Ladeweg 202.
  • the loading path 202 may correspond in its technical realization, for example, the above-described leadership of the tool table along the x-axis, in the present case branches the loading path 202 in the right direction! from the conveyor 4. 5 from, however, other angles can be provided.
  • the loading path 202 can also be arranged as a linear continuation of an outer part of the conveying device.
  • the charging device 200 is embodied in detail as a rotation changing device, which comprises a rotatable retaining ring 201 for receiving at least two workpieces 12.
  • the workpieces 12 are each arranged on their pallet 14.
  • the rotatable support 201 is rotatable in the manner of a turntable in a substantially horizontal plane.
  • the rotatable support for Steigerang the throughput can be loaded simultaneously with an unprocessed workpiece 12 from the outer conveyor 4, 5 and with a machined workpiece from the fiber spreading machine. Subsequently, the holder is rotated 180 degrees. Thereafter, the machined workpiece with the conveyor 4, 5 can be further transported, and the unprocessed workpiece can be moved via the loading path 202 in the fiber laying machine 2.
  • the rotatable holder can also be in accordance with requirements in combination with a double-sided feedable fiber laying machine 2, as described above and shown in FIGS. 1 to 5.
  • the fiber laying machine shown in FIG. 6 comprises the laying head 26, which is movable in exactly one plane arranged perpendicular to FIG. 2 to FIG. 4.
  • the laying head 26 is supplied by two fiber coil bearings 43, 44.
  • the electrical control unit 34 and the air conditioning unit 63 are shown schematically in their position.
  • the loading path 202 runs at a right angle of 90 ° to the plane of the movement of the laying head arranged vertically.
  • the coil axes or axes of rotation of the fiber coils 47 extend parallel to the plane arranged vertically.
  • the tool table has been modified so that the loading path 202 is parallel to that of the vertically arranged plane in which the laying head 26 moves.
  • the arrangement of the fiber buffer bearings 43, 44 and the control unit 34 and the air conditioning unit 63 have remained the same relative to the laying head, but were together with the laying head relative to the automated conveyor 4, 5 rotated by 90 °.
  • the fiber buffer bearings 43, 44 are rotated 90 degrees relative to the laying head 26.
  • the coil axes 47 are now at an angle of 90 degrees to the perpendicular Level, Accordingly, the fiber buffer bearings 43, 44 may be arranged substantially in line with the laying head 26 and with the loading path 202. This allows a particularly narrow construction of the fiber laying machine. 2
  • said components of the fiber spreading machine namely the plurality of fiber buffer bearings 43, 44, the air conditioning unit 63 and the electrical control unit 34, may be arranged in any manner relative to the laying head 26 and / or the loading path 202.
  • an outer dimension, an outline shape, the position of a maintenance access or the like can be adapted to the respective requirement for the fiber laying machine 2,
  • the fiber spreading machines 2 are preferably combined with at least one further processing station (not shown) for modifying the workpiece 12, which is different from the fiber laying machine 2 described above. It can be both a
  • Fasterngemaschine other design act as well as a processing station, which is not designed for laying fibers on the workpiece.
  • the further processing station is connected by means of the automated conveyor 4, 5 with de fiber spreading machine 2.
  • the further processing station may be a circulating device.
  • a pressing device act, by means of which the workpiece 12 is pressed in a subsequent application of the fibers 13 subsequent step.
  • the further processing station is a temperature chamber and / or a painting device. It may also be another processing station, which is used in particular in an automated production of Fiug Wegbau former or automotive components.
  • the system comprises a plurality of identical fiber laying machines 2, which are spatially separated from each other and by means of the automated
  • the arrangement shown can be operated by suitably controlling the conveying device 4, 5, for example, as two parallel rows of respectively three sequentially arranged fiber spreading machines 2 arranged between the removal point 7 and the depositing point 11. In a respective row, three different processing steps can then be carried out on the same workpiece 12 in succession.
  • differently constructed fiber laying machines can be arranged in the respective row. Also, a combination with a different from a fiber laying machine processing station in a row is possible.
  • the removal point 7 and / or the depository 1 1 can each be designed as a buffer station for receiving, storing and transferring a plurality of workpieces 12.
  • the buffer stations 1 1, 12 form a temporary storage for the workpieces 12 on their pallets 14, whereby an integration into an automated overall production with corresponding clock rates ⁇ is improved.
  • a laying head 26 according to the invention which is used in a fiber laying machine described above will be explained in more detail.
  • the laying head 26 is a replaceable module on the other fiber laying machine
  • the laying head 26 can be moved in the y direction, hereinafter also referred to as the laying direction.
  • the laying head 26 can be moved in the perpendicular z-direction to be placed on the workpiece or lifted from it, the total of the laying head 26 therefore moves in exactly one plane, that of the y-axis and the z-axis is spanned.
  • the laying head has two feeders 101, 102 running at an angle to one another, wherein a first group of fiber strands 13 are guided by means of the first feed 101 and a second group of fiber strands 13 are guided by means of the second feed 102 into an intersection region 103, around the two groups of Fiber strands 13 to unite a fiber web.
  • each group comprises eight fiber strands, so that a total of 16 fiber strands 1 3 are combined to form a fiber web
  • the feeders 101, 102 extend at an acute angle of about 15 ° to each other, so that a central region 104 of the laying head 26 is formed approximately wedge-shaped.
  • a detachable upper part 105, 106 is arranged in each case.
  • the upper parts 105, 106 can be swiveled open for purposes of waring with respect to the central region (see FIGS. 8, 9) and can be removed.
  • the fiber strands of the two groups are guided in the transverse direction or, offset perpendicular to the Be egungsebene of the laying head by a strand width, so that in the crossing region 103 in the transverse direction always alternately a yarn serstraog 1 3 of the first group and one. Fiber strand 13 of the second group are guided in the resulting sliver.
  • the crossing region 103 and the compacting roller 1 e 109 are heated by means of a heating device 118 in the form of a heat emitter, so that a pre-coated binder of the fibers is activated.
  • the fiber strands 33 are acted upon in the feeders 101, 102 in each case as described below:
  • the clamping device comprises for each of the fiber strands 13 a lower, arranged at the central region of the pinch roller 1 12 and an upper, arranged on the upper part Kleminrolle 1 13, For each of the fiber strands thus a cooperating pair of pinch rollers 1 12, 1 13 is provided between which the fiber strand can be clamped.
  • the respectively arranged on the upper part pinch rollers 1 13 are connected for the purpose of releasable clamping with an actuator 1 1 4, through which the upper pinch roller 1 1 3 against the fiber strand 13 and the lower pinch roller 1 12 can be pressed.
  • the pinch roller pairs 1 12. 1 13 are also provided with a freewheel in the conveying direction of the fiber strands 1 3, so that even in the clamped state, there is only a clamping action against the conveying direction.
  • F. ine feed roller 1. 1 5 is arranged in the conveying direction behind the clamping device 1 1 1.
  • the pre-feed roller 1 By means of the pre-feed roller 1 15, the fiber strands can be driven driven in the conveying direction.
  • the prefeed roller is between the Clamping device 1 1 1 and the exit-side Kompakt istsrolle 109 of
  • the prefeed roller 1 1 5 is presently designed as pairs of two cooperating, distributed over the entire width of the group of fiber strands 13 rollers 1 16, 1 1 7, the prefeed roller is driven by a rotary drive.
  • a Schneidvomchtung 1 19 is disposed at the laying head between the VorfördeiTolle 1 15 and the outlet-side Kompakt istsrolle 109.
  • the fibers -arch. the group of fiber strands 13 are separable by means of the cutting device.
  • the Sc.hneidvorrichtu.ng 1 19 includes a plurality of separately controllable cutting members 120, which can separate across the laying direction different parts of the fibers.
  • a cutting element 1.20 which can be controlled separately, is provided for each of the eight fiber strands .13 of a group.
  • a corresponding separate control of the cutting elements allows a desired shaping of an end or beginning of the laid fiber web.
  • the cutting device 1 19 also includes an actuator member 12 1 with eight individual actuators for individual. Actuation of the eight cutting elements .120.
  • the actuator member 121 is formed separately from the cutting members 120 and at the respective. Upper part 105, 106 of the laying head 26 is arranged. On the other hand, the cutting members 120 are fixed to the central portion 104. After pivoting the upper part 105. 106, the actuator member 121 is detached from the cutting members 120, so that the Sehneidglieder 120 are accessible in a sinewy and simple way of maintenance.
  • the laying head 26 now works as follows:
  • the fiber strands 13 are separated by the cutting device 1 19 and a front end of the fiber strands 1 3 is located in the region of the cutting device.
  • the laying head 26 is approached in the laying direction in the context of a laying stroke maximum close to a last space fixed deflection 56 of the fiber delivery unit 42.
  • the laying head 26 is then lifted by a small stroke in z-Richtting of the workpiece so that the compaction roller 109, the workpiece 12 is no longer touched. Then there is a pinching of the fiber strands to be laid 1 3 in the
  • the laying head 26 is moved relative to the fiber-providing unit 42 in the y-direction by a laying stroke in a starting position. Due to the clamping, the fibers are pulled out of the fiber supply unit 42 around the laying stroke. Subsequently, the laying head 26 is again moved a bit in the direction of a last deflection 56 of the fiber supply unit, wherein the prefeed roller 1 15 drives the fibers driven, until the fiber web to the ompaktie- rungsrolle 109 arrives. In this case, due to the movement of the laying head 26, no fibers are pulled out of the fiber supply unit 42. In a first section of the advancement of the fibers, the pinch roller can still remain in the clamped state, since it has a freewheel in the conveying direction of the fibers.
  • the laying head 26 is lowered before or subsequently on the workpiece 12 and is thus in a starting position for the laying of the fiber web. If necessary, the workpiece has now been moved to a changed position or orientation.
  • the laying head 26 is moved from the start position to an end position while laying the fibers 13 on the workpiece 12. Since the fiber strands 13 have been previously pulled out of the fiber supply unit 42, no fibers 13 are pulled out of the fiber supply unit 42 during the deposition of the fibers on the workpiece 12.
  • the advancing the fibers according to the invention by the laying hu b independently of a positioning of the coil bearings 43, 44 can be realized.
  • the removal by the laying stroke is carried out in each case by the movement of the laying head relative to a last spatially fixed deflection of the fiber delivery unit 42. Accordingly, the positioning of the coil bearings 43, 44 in particular relative to the laying head 26 is largely freely selectable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Fertigung von Faser-Verbundbauteilen, umfassend zumindest eine erste Faserlegemaschine (2) zur Aufbringung von Fasergelegen auf ein Werkstück (12); und eine weitere, von der Faserlegemaschine (2) verschiedene Bearbeitungsstation zur Modifizierung des Werkstücks, wobei das Werkstück (12) mittels einer automatisierten Fördereinrichtung (4, 5) sowohl zu der Faseriegemaschine (2) als auch zu der weiteren Bearbeitungsstation verbringbar ist.

Description

System zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen
Die Erfindung betrifft ein System zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft zudem eine Faserlege- maschine zur Einbindung in ein erfindungsgemäßes System. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Legun einer Faserbahii auf einem Werkstück mittels einer Faserlegemaschine des Systems.
Aus der Druckschrift WO 2009/042 225 A2 ist eine Faserlegemaschine zur Herstellung von Fasergelegen bekannt. Die Faserlegemaschine weist einen dreiachsigen Tisch auf, der relativ zu einem Faserlegekopf um eine vertikale Drehachse drehbar und in zwei Richtungen linear verfahrbar ist. Auf dem dreiachsigen Tisch ist ein Vakuumtisch angeordnet, der als glatte Werkzeugoberfläche dient. Der Faserlegekopf ist oberhalb des Vakuumtischs fest an einem Maschinengestell angeordnet und weist Führungsschienen für ein Faserband auf, die mittels eines linearen Aktuators in einer vertikalen Richtung verlagerbar sind, um das Faserband zu der Werkzeugoberfläche zuzustellen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein System zur Herstellung von Faser- Verbundbauteilen insbesondere für die Herstellung hoher Stückzahlen anzugeben, das einen schnellen und störungsfreien Herstellungsprozess erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System, zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen, umfassend
zumindest eine erste Faserlegemaschine zur Aufbringung von Fasergelegen auf ein Werkstück; und
eine weitere, von der Faserlegemaschine verschiedene Bearbeitungsstation zur Modifizierung des Werkstücks,
wobei das Werkstück mittels einer automatisierten Fördereinrichtung sowohl zu der Faserlegemaschine als auch zu der weiteren Bearbeitungsstation verbringbar ist.
Bisher wurden Faserlegemaschinen als Einzelmaschinen zur Herstellung von hochgradig individuellen und aufwendigen Bauteilen in geringen Stückzahlen eingesetzt. Um einen hohen Durchsatz von Werkstücken im Rahmen einer Seri- enfertigung zu erzielen, ist die erfmdungsgemäße Anbindung einer Faserlegemaschine an eine automatisierte Fertigung von Werkstücken vorgesehen.
Allgemein kann ein erflndungsgemäßes System mehrere Faserl egeinaschinen verschiedener Bauart aufweisen, um den Prozess der Werkstückfertigung zu optimieren.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das System eine zweite Faserlegemaschine, die räumlich von der ersten Faseriegemaschine separiert und mittels der automatisierten Fördereinrichtung mit der ersten Faserlegemaschine verbunden ist. Bevorzugt, aber nicht notwendig sind die zumindest zwei Faserlegemaschinen dabei baugleich.
Bei einer ersten möglichen Weiterbildung sind die Faseriegemaschinen dabei als parallele Bearbeitungsstationen vorgesehen, die dieselben Bearbeitungsschritte an simultan bearbeiteten Werkstücken durchführen. Hierdurch lässt sich der Durchsatz erhöhen und an einen eventuell höheren Durchsatz anderer Bearbeitungsstationen anpassen. Grundsätzlich ist es jedoch denkbar, dass die Faserlegemaschinen unterschiedliche Bearbeitungsschritte durchführen.
Bei einer hierzu alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Faserlegemaschinen als sequentielle Bearbeitungsstationen nacheinander verschiedene Bearbeitungsschritte einem Werkstück durchführen. Hierdurch ist die Herstellung des Werkstücks weiter optimierbar und es können insbesondere andere Bearbeitungsschritte zwischen den Bearbeitungen in den Faserlegemaschinen vorgenommen werden.
Allgemein vorteilhaft umfasst das System zumindest eine Pufferstation zur Aufnahme, Speicherung und Weitergabe mehrerer Werkstücke. Dies erlaubt eine erheblich verbesserte Logistik in einer automatisierten Fertigung mit hohem
Durchsatz. Bevorzugt verbleiben die Werkstücke in den Pufferstationen jeweils auf ihren Paletten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die weitere Bearbeitungsstation zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe Umformvorrichtung, insbesondere Pressvorrichtung, Temperaturkammer und/oder Lackiervor- richtung. Eine solche Bearbeitungsstation wird besonders für die Herstellung von Serien.te.ilen für Automobile oder Flugzeuge vorteilhaft in automatisierte.!* Form mit der Faserlegeniaschine .kombiniert.
Zur Einsparung von Standfläche und zur allgemein verbesserten Flexibilität um- fasst die automatisierte Fördereinrichtung bevorzugt eine Ladevorrichtung, mittels der eine Beladung und Entladung der Faserlegeniaschine von nur einer Seite ermöglicht ist. Dies erlaubt das Einfahren und Ausfahren des Werkstücks in die Faserlegeniaschine nach Art einer Sackgasse. Allgemein vorteilhaft ist mittels der Ladevorrichtung zugleich ein Wechsel eines bearbeiteten Werkstücks mit einem unbearbeiteten Werkstück möglich.
Dabei ist die Ladevorrichtung in einer bevorzugten Detailgestaltung der Erfindung als Drehwechseleinrichtung ausgebildet, die eine drehbare Halterung zur Aufnahme von zumindest zwei Werkstücken umfasst.
Ferner betrifft die Erfindung allgemein eine Faserlegemaschine, die mit einer vorstehend beschriebenen Ladevon ichtung kombiniert ist, mittels der eine Beladung und Entladung der Faseriegeanlage von. nur einer Seite ermöglicht ist. Es versteht sich, dass eine solche Faserlegeniaschine zudem jedes der weiteren Merkmale von hierin beschriebenen Faserl egemasch i nen umfassen kann.
Allgemein bevorzugt ist ein Legekopf der Faserlegeniaschine in einer senkrechten Ebene bewegbar, wobei ein Winkel zwischen der Ebene und einem Ladeweg der Faserlegeniaschine zwischen 0° und 30° beträgt. Dies erlaubt die Konstruktion einer raumsparenden und insbesondere schmal bauenden Faserlegemaschine. Besonders bevorzugt sind der Ladeweg und die Ebene dabei um 0° gewinkelt, also parallel bzw. auf einer Linie angeordnet. Allgemein vorteilhaft kann sich der Legekopf nur in der senkrechten Ebene bewegen.
Unter einem Ladeweg wird aligemein ein insbesondere gerade verlaufender Abschnitt zum automatisierten Transport des Werkstücks zwischen einem Außenbereich der Faserlegeniaschine und einer Bearbeitungsposition des Werkstücks verstanden. Der Ladeweg ist somit zum einen ein Teil der automatisierten Fördereinrichtung und zum anderen ein Teil der Faserlegeniaschine. Bei einem möglichen Ausführungsbeispiel ist ein Legekopf der Faserlegemaschine in einer senkrechten Ebene bewegbar, wobei ein Faserspuleiilager der Faserlegemaschine eine Mehrzahl von Faserspulen mit zueinander parallelen Spulenachsen umfasst, wobei ein Winkel zwischen den Spulenachsen und der senkrechten Ebene zwischen 60° und 90° beträgt. Dies erlaubt aufgrund der Anordnung der Faserspulenlager und entsprechender Faserruhrungen ebenfalls eine schmal bauende Faserlegemaschine. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel etwa 90°, Auf diese Weise können der Ladeweg, der Legekopf und die Faserspuleiilager annähernd in einer Linie hintereinander angeordnet werden. Insbesondere sind zumindest zwei Faserspuleiilager vorgesehen, die jeweils einer Gruppe von Fasersträngen zugeordnet sind und die nebeneinander positioniert werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Faserlegemaschine bezüglich der Ausrichtung von Bewegungsebene des Legekopfes. Ladeweg und/oder Spulenachsen erlauben weitgehende Freiheiten bei der konstruktiven Ausgestaltung und räumlichen Dimensionierung. Dies betrifft insbesondere die Anordnung von weiteren Komponenten der Faserlegemaschine, insbesondere eine elektrische Steuerungseinheit und eine limatisierungseinheit.
Ferner betrifft die Erfindung allgemein ein System zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen, umfassend zumindest eine erste Faserlegemaschine zur Aufbringung von Fasergelegen auf ein Werkstück; und
eine weitere, baugleiche oder verschiedene Bearbeitungsstation zur Modifizierung des Werkstücks;
wobei das Werkstück mittels einer automatisierten Fördereinrichtung sowohl zu der Faserlegemaschine als auch zu der weiteren. Bearbeitungsstation verbringbar ist,
wobei die Fördereinrichtung eine Lade Vorrichtung umfasst, mittels der eine Beladung und Entladung der Faserlegeanlage von nur einer Seite ermöglicht ist, Besonders bevorzugt ist die Ladevorrichtung dabei in einer bevorzugten Detail- gestaltung der als Drehwechseleinrichtung ausgebildet, die eine drehbare Halterung zur Aufnahme von zumindest zwei Werkstücken umfasst. Ein solches System ist mit sämtlichen individuellen Merkmalen eines vorstehend beschriebenen Systems kombinierbar. Insbesondere kann die Faserlegemaschine eine hierin beschriebene Faserlegemaschine sein. Bevorzugt ist zumindest eine Faserlegemaschine des erfindungsgemäßen Systems als eine Faserl egem a schine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 ausgebildet. Durch das Vorziehen der Fasern um den Vcrlegehub ist eine Verlegung ermöglicht, bei der die Fasern vor dem eigentlichen Aufbringen aus der Bereitstei- lungseinheit gezogen werden, wobei die Fasern meist von Rollen abgewickelt und über mehrere Urnlenker geführt werden. Während des nachfolgenden, unmittelbaren Aufbringens auf das Werkstück müssen die Fasern nicht mehr aus der Faser-Bereitstellungseinheit gezogen werden. Diese Aufteilung des Faservorschubs ermöglicht eine Optimierung des jeweiligen Bewegungsabschnitts des Verlegekopfes.
Unter einem Werkstück ird im Sinne der Erfindung jede Unterlage verstanden. auf die die Fasern planmäßig aufgebracht werden, Insbesondere kann es sich bei einer solchen Unterlage um eine ebene Fläche handeln, zum Beispiel in Form einer später entfernbaren Folie oder einer Gleitbeschichteten Oberfläche einer Trägers, von dem das Fasergelege später abgelöst wird. Ebenso bildet ein teilweise fertiggestelltes Fasergelege oder eine andere Vorstufe eines Produktes, die mit Fasern zu belegen ist, ein Werkstück im Sinne der Erfindung, Ferner kann es sich bei der Unterlage um ein vorgeformtes Formwerkzeug handeln, in dem eine definierte Ausformung einer späteren Unterseite des Fasergeleges ausgebildet ist.
Die einzelnen Faserstränge sind bei einer erfindungsgemäßen Faserlegemaschine allgemein bevorzugt bereits bei ihrem Vorliegen in der Faser-Bereitstellungseinheit mit einem Bindemittel, das im Bereich der Faser- erbundbauteile auch als ..Matrix" bezeichnet wird, vorbeschichtet. Solche vorbeschichteten Fasern erlauben eine besonders kontrollierte Verklebung bzw. Anbiedung an dem. Fasergelege, wobei die Menge an Bindemittel jederzeit optimal dosiert ist. Zur Verbesserung des Bindevorgangs kann an dem Legekopf insbesondere eine Heizvorrichtung, zum Beispiel in Form eines Wärmestrahlers, vorgesehen sein. Grundsätzlich ist die Zuführung von vorbeschichteten Fasern zum Verlegekopf im Vergleich zu unbeschichteten Fasern mit spezifischen Anforderungen verbunden. Daher kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Faserlegemaschine den Fasertransport für beschichtete Fasern besonders optimieren. Solche Bindemittel werden in Fachkreisen auch als Matrix bezeichnet. Unter einer lösbaren Klemmvorrichtung wird jede Vorrichtung verstanden, die in einem geklemmten Zustand ausreichende Haltekräfte auf die Faserstränge ausüben kann, um diese gegen ihren reibuiigsbediiigten Widerstand zuverlässig aus der Faser-Bereitste! lungseinheit zu ziehen,
Unter einer Faser-Bereitstellungeinheit wird im Sinne der Erfindung jeder Vorratsbereich zur Ausgabe der Faserstränge verstanden. Insbesondere können die jeweiligen Faserstränge auf wechselbaren Spulen aufgewickelt sein. Die Faser- Bereitstellungeinheit umfasst auch Umlenkungen der Faserstränge, mittels derer eine Zuführung zu dem beweglichen Legekopf erfolgt. Eine Positionierung der wechselbaren Spulen bzw. eines Spulenlagers relativ zu dem Legekopf ist hierdurch weitgehend frei wählbar.
Die Spulen können bei allgemein bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung auf entgegen einer Abspulrichtung angetriebenen Drehachsen sitzen, wobei die Antriebe der Drehachsen eine Drehmomentbegrenzung aufweisen. Die Drehmomentbegrenzung kann zum Beispiel durch eine Reibkupplung oder auch durch eine drehmomentabhängige Ansteuerung eines elektrischen Antriebs erfolgen. Auf diese Weise kam der jeweilige Faserstrang bei Bedarf, insbesondere während des Abspulens, in einer definierten Vorspannung gehalten werden.
Weiterhin allgemein bevorzugt kann die Faser-Bereitstellungseinheit ein, oder mehrere Tänzerniagazine aufweisen, um den Transport der Faserstränge unter definierter Spannung zu halten und zu vergleichmäßigen.
Allgemein vorteilhaft ist das Werkstück in der Faserlegemaschine um eine Achse schwenkbar aufgenommen, so dass die Verfegerichtung der Fasern relativ zu dein. Werkstück einstellbar veränderbar ist. Je nach Bedarf kann eine Halterung des Werkstücks auch andere Bewegungen aufweisen, zum Beispiel in einer zu der Verlegerichtung parallelen Ebene.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsfonn der Erfindung ist die Faser-Bereitstellungeinheit ortsfest angeordnet. Dies erlaubt einen großen Vorrat an Fasersträngen bei gutem Wartungszugang. Besonders bevorzugt, aber nicht notwendig ist der Legekopf nur in genau einer Ebene relativ zu der Faser- Bereitstellungseinheit verfahrbar. Eine solche Begrenzung der Bewegung des Legekopfes in einer Ebene ist mit relativ einfachen Mitteln zur Führung der Faserstränge zwischen dem Legekopf und der Faser-Bereitstellungseinheit realisierbar.
Allgemein bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Klemmvorrichtung während des
Verlegens des Abschnitts der Faserbahn gelöst ist. Dabei wir eine um den Verleghub vorgezogene Länge der Faserbahn, die sieh in einem Speicherbereich zwischen der Faser-Bereitstellungeirdieit und dem Legekopf befindet, verlegt. Der Legekopf fährt dabei überwiegend in die Gegenrichtung der Bewegung, mittels das Vorziehen der Faserbahn erfolgt ist.
Bei einer allgemein bevorzugten Detailgestaltung der Erfindung umfasst die Klemmvorrichtung zumindest eine, besonders bevorzugt zwei miteinander zusammenwirkende Klemmrollen. Die Verwendung von Klemnirollen verringert die Ansammlung von Abrieb aus Bindemittel und/oder Fasern und ermöglicht auf einfache Weise die Etablierung eines Losbrechmoment zum Schutz der Anlage bei einer Fehlfunktion. Besonders bevorzugt können die Klemmrollen entgegen der Vorzieftrichhmg mit einem Freilauf ausgestattet sein. Hierdurch können die Klemnirollen zum Beispiel noch gegeneinander gedrückt werden, wenn ein abwärts der Klemnirollen angeordnetes Förderglied die Faserstränge bereits zum Verlegen weiter vorzieht. In bevorzugter Detailgestaltung werden die Klemmrollen erst kurz nach Beginn eines solchen weiteren Vorziehens gelöst um die Faserführung insgesamt zu vergleichmäßigen..
Ein allgemein vorteilhaft ausgebildeter Legekopf umfasst zwei gewinkelt zueinander verlaufende Zuführungen, wobei mittels einer ersten der Zuführungen eine erste Gruppe von Fasersträngen und mittels der zweiten der Zuführung eine zweite Gruppe von Fasersträngen in einen Kreuzungsbereich geführt werden, um die beiden Gruppen von Fasersträngen zu der Faserbahn zu vereinigen. Die Gruppen von Fasersträngen können dabei senkrecht zu der Verlegerichtung um eine Faserstrangbreite versetzt angeordnet sein, und die vereinigten Gruppen, von Fasersträngen können zum Beispiel mittels einer Kompaktierungsrolle homogenisiert und auf das Werkstück aufgebracht werden. Ein solcher Legekopf mit zwei Führungen ist hinsichtlich der Ausrichtung der Führungen, bevorzugt im Wesentlichen spiegelsymmetrisch gegenüber einer Mittelebene ausgebildet. Allgemein bevorzugt sind die Fasern mittels einer an dem Legekopf angeordneten Scliiieidvoniclitung abtrennbar, wobei die Scliiieidvorrichtung eine Mehrzahl von separat ansteuerbaren Schneidgliedern umfasst, die quer zu der Verlegerichtung verschiedene Teile der Fasern abtrennen können. Hierdurch können allgemein der Anfang und/oder das Ende der jeweils verlegten Bahn in seiner Form gestaltet werden, so dass auch bei beliebig geformten Werkstücken allenfalls ein geringer randseitiger Überstand oder Fehlstand der Faserbahn vorliegt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat die Schneidvorrichtung dabei ein Aktuatorglied zur Betätigung zumindest eines der Schneidglieder, wobei das
Aktuatorglied von dem Schneidglied getrennt ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Aktuatorglied an einem zu Wartungszwecken ablösbaren Oberteil des Legekopfes angeordnet. Ein solches Oberteil kann zum Beispiel gegenüber einem Unterteil aufschwenkbar ausgebildet sein, so dass die einem Verschleiß unterliegenden Schneidglieder und gegebenenfalls weitere mechanische Elemente des Legekopfes auf einfache Weise in dem Unterteil zugänglich sind. Es versteht sich, dass bei einer Ausbildung des Legekopfes mit zwei gewinkelt zueinander verlaufenden Führungen vorzugsweise über jeder der Führungen ein jeweiliges Oberteil angeordnet ist. Die Faserstränge können insbesondere zwischen dem Oberteil und dem Unterteil in dem Legekopf verlaufen.
Vorteilhaft ist an dem Legekopf zumindest eine VorfördeiTolle zum angetriebenen Vorschub vorgesehen, wobei die Vorförderrolle zwischen der Klemmvorrichtung und einer austrittsseitigen Kompaktierungsrolle des Legekopfes angeordnet ist. Der angetriebene Vorschub der Faserstränge dient einem besonders gleichmäßigen Aufbringen der Faserbahn. Zudem dient die Vorförderrolle einer Zuführung eines im Legekopf abgeschnittenen Endes der Faserbahn zu dem Werkstück, um das Legen einer neuen Faserbahn zu beginnen.
Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Faserlegemaschine vollständig auf einem Maschinengestell aufgebaut. Dies erlaubt gegebenenfalls ein einfaches Versetzen oder einen Austausch der gesamten Faserlegemaschine in einer Produktionsanlage, ohne dass die Maschine in Einzelteilen demontiert werden muss. Ein solcher Aufbau begünstigt zudem die Integration der Faserlegemaschine in eine automatisierte Produktionsanlage. Weiterhin vorteilhaft hat die Faserlegeniaschine ein klimatisch geschlossenes Gehäuse, Dies ist im Sinne der Erfindung so zu verstehen, dass zumindest ein das Werkstück umgebender Bereich der Faseriegemaschine innerhalb des Gehäuses mit einer kontrollierten Klimatisierung versehen ist. Besonders während und unmittelbar nach dem Legen von Faserbahnen ist eine solche Klimatisierung für ein gutes Ergebnis wichtig. Eine Klimatisierung im Sinne der Erfindung uin- fasst auch eine bloße Temperierung ohne Beeinflussung einer Luftfeuchte.
Um die Faserlegeniaschine einfach bedienen zu können und um einer Integration in eine automatisierte Produktionsanlage zu begünstigen, ist das Werkstück bevorzugt auf einer automatisiert transportierbaren Palette angeordnet. Unter einer Palette ist im Sinne der Erfindung jeder austauschbare Träger für das Werkstück zu verstehen. Bei einer möglichen Weiterbildung kann dadurch Transportraum eingespart; werden, dass eine das Werkstück tragende Oberfläche der Palette um. einen Winkel von weniger als 30 Grad gegenüber einer Senkrechten geneigt ist. Die schließt insbesondere eine senkrechte Ausrichtung der Oberfläche ein. Auf diese Weise kann eine große Raumhöhe einer Produktionshalle genutzt werden, ohne dass bei Transport und Zuführung der Palette mit dem Werkstück zu viel Platz in der Breite eingenommen wird. In diesem Sinne kann es auch zudem vorgesehen sein, dass die Verlegerichtung in einer Ebene verläuft, die weniger als 30 Grad gegenüber der Senkrechten geneigt ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Legen einer Faserbahn auf einem Werkstück, umfassend die Schritte; a. Einklemmen der zu verlegenden Fasern in einer Klemmvorrichtung eines Legekopfes:
b. Verfahren des Legekopfes relativ zu einer Faser-Bereitstellungseinheit in eine Startposition, wobei die Fasern um einen Verlegehub aus der Faser- Bereitsteilungseinheit ausgezogen werden;
c. Lösen der Klemmvorrichtung;
d. Verfahren des Legekopfes von der Startposition in eine Endposition unter Verlegung der Fasern auf dem Werkstück, so dass während des Aufbringens der Fa- sern ( 13) auf dem Werkstück ( 1 2) keine Fasern ( 13) aus der Faser- Bereitstellungseinheit (42) gezogen werden.
Durch diesen Vorgang wird ein gleichmäßiges Ablegen der Fasern auf dem Werkstück sichergestellt, ohne dass durch ein gleichzeitiges Ausziehen aus der Faser-Bereitstellungeinheit ungewollte Kräfte eingeleitet werden. Zudem lassen sich die Geschwindigkeit des Vorzugs der Fasern und die Geschwindigkeit des Ablegens unabhängig voneinander einstellen, so dass der Gesamtvorgang optimiert ist. Im Regelfall erfolgt das Ausziehen der Fasern im Zuge einer ersten, hinlaufenden Bewegung des Legekopfes, bei der kein Kontakt zum Werkstück besteht. Nachfolgend wird der Legekopf auf das Werkstück aufgesetzt, so dass mittels einer rücklaufenden Bewegung die vorgezogenen Fasern auf dem Werkstück abgelegt werden.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren mittels einer hierin beschriebenen Faserlegemaschine durchgeführt. Dabei ist insbesondere jedes der spezifischen Merkmale einer beschriebenen Faserlegemasch ine als einzelnes Merkmal zur Verbesserung eines erfindungsgemäßen Verfahrens tauglich.
Vorzugsweise werden die Fasern nach Schritt e. mittels einer angetriebenen Vor- förde trol le gegenüber dem Legekopf bewegt, wobei die Fasern insbesondere nicht mittels der Vorförderrolle aus der Faser-Bereitstellungseinheit ausgezogen werden. Damit kann auf einfache Weise ein anfänglicher Vorschub zum Start des Legevorgangs erzielt werden.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass in Abhängigkeit von der konstruktiven Auslegung der Faserlegemaschine eine beliebige Anzahl von Zwischenschritten zwischen den oben genannten Verfahrensschritten vorgesehen sein kann. Im Rahmen aller insgesamt vorgesehenen Schritte muß insbesondere gewährleistet sein, dass ständig irgendeine Fixierung der fasern vorliegt um zu v erhindern, dass die Fasern den Faserlegekopf unkontrolliert verlassen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen, Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert. In der Zeidmiing zeigt
Fig, 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur Fertigung von Faser-Verbundbauteilen gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel mit mehreren parallel zueinander angeordneten Faserlegemaschinen zur Herstellung von Fasergelegen,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Faserlegemaschine, insbesondere als Teil des in Fig. 1 dargestellten. Systems.
Fig, 3 eine Draufsicht auf die Faseriegemaschine aus Fig, 2,
Fig. 4 eine perspektivische Schnittdarstellung durch die Faserlegeniaschi- ne aus Fig. 3 entlang der Schnittlinie 1V-IV,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur Fertigung von Faser-Verbundbauteilen gemäß einem zweiten Äusführungsbeispiel mit in Reihe zueinander angeordneten Faserlegemaschinen zur Herstellung von Fasergelegen,
Fig. 6 eine weitere Ausm'hrungsforra der Erfindung, bei der eine einseitige
Ladevorrichtung für eine Faserlegemaschine vorgesehen ist,
Fig. 7 eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Legekopfes der
Faserlegemaschine aus Fig. 2,
Fig. 8 den Legekopf aus Fig, 7 ein einer zu Wartungszwecken geöffneten
Position,
Fig. 9 den Legekopf aus Fig. 8 aus einer anderen Perspektive und
Fig. 10 eine Schnittansicht durch den Legekopf aus Fig. 7 entlang der
Schnittlinie X-.X,
Fig. 1 1 eine erste Abwandlung der Ausfuhrungsform aus Fig. 6,
Fig. 12 eine zweite Abwandlung der Ausfülirungsforni aus Fig. 6. Nachfolgend ist anhand der Fig. 1 bis 4 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Ein System zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen L nachfolgend auch Faseiiegeanlage genannt, weist mehrere Faserlegemaschinen 2 zur Herstellung von Fasergelegen 3 auf. Die Faserlegemaschinen 2 sind baugleich. In Fig. 1 weist die Fasei iegeanlage 1 beispielsweise sechs baugleiche Faserlegemaschinen 2 auf, die in zwei Gruppen angeordnet sind. Jede Gruppe weist drei Faserlegemaschinen 2 auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Zum automatischen Be- und Entladen der Faserlegemaschinen 2 weist die Faserlegeanlage 1 eine Fördereinrichtung 4. 5 auf. Die Fördereinrichtung weist beispielsweise mehrere Förderschlitten 4 auf. die auf einer Führung 5 verfahrbar sind. Die Führung 5 weist einen Beladeabschnitt 6 auf, der von einer Aufiiahmestdie 7 bis zu einer jeweiligen Beladeseite 8 der Faserlegemaschinen 2 verläuft.
Auf dem Beladeabsclmitt 6 ist mindestens ein Förderschlitten 4 verfahrbar angeordnet. Die Führung 5 weist weiterhin einen Entladeabschnitt 9 auf, der von einer jeweiligen Entladeseite 10 der Faserlegemaschinen 2 bis zu einer .Ablegestelle 1 1 verläuft. Auf dem Fntladeabschnitt 9 ist mindestens ein Förderschlitten 4 verfahrbar angeordnet.
Mittels der Fördereinrichtung 4, 5 sind Werkstücke 12. also mit Fasern 13 zu belegende Objekte, von der Aufnahmestelle 7 bis zu den Beladeseiten 8 verfahrbar und mit Fasern 13 belegte Werkstücke 1 2 sind von den Entladeseiten 10 zu der Ablegestelle 1 1 verfahrbar.
Die Werkstücke 12 sind auf Paletten 14 angeordnet. Die Faserlegemaschinen 2 sind baugleich, so das« nachfolgend lediglich eine der Faserlegemaschinen 2 beschrieben ist.
Die Faserlegemaschine 2 weist ein Maschinengestell 15 mit einem Maschinenbett 16 und daran angeordneten Querträgern 17, 18 auf. Das Maschinenbett 1 6 erstreckt sich im Wesentlichen in einer horizontalen x-Richtung und einer senkrecht dazu verlaufenden horizontalen y-Richtung. Die Querträger 17, 18 verl ufen parallel zu der y-Richtung und sind in der x-Richtung beabstandet auf dem Maschinenbett 16 angeordnet. Die Querträger 17, 18 sind jeweils an beiden Enden mittels Längsstützen 19 in einer z-Richtung oberhalb des .Maschinenbetts 16 angeordnet. Die z-Richtung verläuft senkrecht zu der x-und der y-Richtung, so dass die x-, y- und z-Richtung ein kartesisches Koordinatensystem bilden.
An dem Maschinenbett 16 sind zwei X-Führungsschienen 20 angeordnet, die sich in der x-Richtung erstrecken und in der y-Richtung zueinander beabstaiidet sind. An den x-Führungsschienen 20 ist ein x-Sehlitten 2 1 gelagert, der mittels eines x-Antriebsmotors 22 entlang der x-Richtung zwischen der Beladeseite 8 und der Entladeseile 10 verfahrbar ist. Hierzu erstrecken sich die X- Führungsschienen 20 in der x-Richtung entlang des
gesamten Maschinenbetts 16. An dem x-Schlitten 2 1 ist ein Werkzeugtisch 23 angeordnet, der mittels eines c- Antriebsmotors 24 um eine vertikale Schwenkachse 25 verschwenkbar ist. Die vertikale Schwenkachse 25 wird auch als c- Achse bezeichnet. Die c-Achse 2 verläuft parallel zu der z-Richtung,
Der Werkzeugtisch 23 ist mittels des X-Schlittens 2 1 ausschließlich in der x- Richtung linear verfahrbar. Der Werkzeugtisch 23 dient zum Positionieren des jeweiligen Werkstücks 12 relativ zu einem Faser-Legekopf 26 (nachfolgend Legekopf genannt). Zum mechanischen Spannen und Lösen der Paletten 14 mit dem jeweiligen Werkstück 12 weist der Werkzeugtisch 23 mehrere Spanneinhei- ten 27 auf. Die Spanneinheiten 27 sind in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Spanneinheiten 27 sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise als Nullpunktspanner 15 ausgebildet. Die Spanneinheiten 27 sind elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Zum Legen von Fasern 13 auf eine zweidimensionale oder dreidimensionale Oberfläche S des jeweiligen Werkstücks 12 ist der Legekopf 26 in der z-Richtung oberhalb des Werkzeugtischs 23 positionierbar.
Der Legekopf 26 ist entlang der y-Richtung und entlang der z-Richtung verfahrbar. Hierzu ist an den Querträgem 17, 18 ein y-Schlitten 28 gelagert, der entlang der y-Richtung mittels eines y-Antriebsmotors 29 linear verfahrbar ist. Der y- Sc Ii litten 28 ist an y-Führungsschienen 30 gelagert, die an einer Oberseite der Querträger 17, 18 angeordnet sind. Der y-Schlitten 28 erstreckt sich zwischen den Querträgem. 17, 18. Zum Verfahren des Legekopfs 26 in der z-Richtung ist an dem y-Schlitten 28 ein z-Schlitten 3 1 angeordnet. Der z-Sehiitten 3 1 ist an z- Führungsschienen 32 gelagert und mittels z- Antriebsmotoren 33 entlang der z- Richtung verfahrbar. Die z-Führungsschienen 32 verlaufen parallel zu der z- Richtung und sind in der x-Richtung zueinander beabstandet.
Der Legekopf 26 ist an dem z- Sc ütten 3 1 angeordnet. Vorzugsweise ist der Le- gekopf 26 auswechselbar befestigt. Der Legekopf 26 ist ausschließlich in y- Richtung linear verfahrbar. Ein Verschwenken des Legekopfs 26 an dem z- Schlitten 3 1 ist nicht möglich.
Bei einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform kann der Legekopf 26 zusätzlich oder alternativ um eine parallel zu der X-Richtung verlaufende Schwenkaeh.se verschwenkbar sein, also eine a-Achse ausbilden. Hierdurch können vergleichsweise stärker gekrümmte dreidimensionale Fasergelege 3 tiergestellt werden, Der Legekopf 26 ist entlang der z-Richtung mittels des z-Schlittens 31 um mindestens 200 mm, insbesondere um mindestens 400 mm, und besonders bevorzugt um mindestens 600 mm linear verfahrbar.. Zur Herstellung von dreidimensionalen Fasergelegen 3 ist eine Steuereinheit 34 der Faserlegemaschine 2 derart ausgebildet, dass der Faseriegekopf 26 während des Legens von Fasern 13 mittels des z-Schlittens .31 über seinen Hub um mindestens 50 mm, insbesondere um mindestens 1 00 mm, und insbesondere um mindestens 1 50 mm linear verfahrbar ist
Zum Verfahren des Werkzeugtisehs 23 entlang der x-Richtung sind unterhalb der Querträger 17, 18 und zwischen den jeweils zugehörigen Längsstützen 19 Durchfahröffnungen 35, 36 für den Werkzeugtisch 23 ausgebildet. Zum automatischen Beiaden des Werkzeugtisehs 23 mit Paletten 14 ist an der Beladeseite 8 eine erste Paletten-Handhabungsetnheit 37 angeordnet, wohingegen zum automatischen Entladen von Formwerkzeug- Paletten 14 von dem Werkzeugtisch 23 an der Entladeseite 10 eine zweite Paletten-Handhabungseinheit 38 angeordnet ist. Die Handhabungseinheiten 37, 38 sind, entlang der x-Richtung endseitig an dem Maschinenbett 1 6 befestigt. Die Paletten-Handhabungseinheiten 37, 38 sind als Hubeinheiten ausgebildet, die zum. Anheben und Absenken von Paletten 14 dienen. Hierzu weisen die Paletten-Handhabungseinheiten 37, 38 mindestens drei, insbesondere mindestens vier Hubelemente 39 auf. Die Hubelemente 39 weisen einen Kolben 40 auf, der in einem zugehörigen Zylinder 41 entlang der z- R ichtung verlagerbar ist. Die Hubelemente 39 sind elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar. Insbesondere werden die zu der jeweiligen Paletten- Handhabungseinheit 37. 38 gehörigen Hubelemente 39 mittels der Steuereinheit 34 synchron betätigt, um eine Formwerkzeug-Palette 14 anzuheben oder abzusenken. Die Faserlegemaschine 2 weist zum Bereitstellen der zu legenden Faseni 13 eine Faser-Bereitstellungseinheit 42 auf. Die Faser-Bereitstellungseinheit 42 weist zwei Faserspulenlager 43, 44 auf, wobei ein erstes Faserspuleniager 43 in der x- ichtung neben dem ersten Querträger 1 7 und ein zweites Faserspuleniager 44 neben dem zweiten Querträger 18 angeordnet ist. Die Faserspuleniager 43, 44 sind in der y- Richtung endseitig an dem Maschinenbett 16 befestigt. Die Faserspuleniager 43. 44 weisen jeweils mehrere Faserspulenhalter 45 für Faserspulen 46 auf. Die Faserspulen 46 sind an einem jeweiligen Faserspulenhalter 45 angeordnet und um eine jeweilige horizontale Drehachse 47 drehbar gelagert. Die jeweilige horizontale Drehachse 47 verläuft parallel zu der y- Richtung.
Von den Faserspulen werden die Fasern. 13 jeweils in Form eines Faserstrangs zu dem Legekopf 26 geführt. An dem Lege köpf werden die einzelnen Faserstränge zu einer Faserbahn zusammengeführt und homogenisiert, bevor die Faserbahn auf das Werkstück aufgebracht wird.
Die Drehachsen 47 der Faserspulenhalter sind vorliegend mit einem Antrieb ausgestattet, so dass die Spulen auf entgegen einer Abspulrichtung angetriebenen Achsen 47 sitzen, wobei die Antriebe der Achsen 47 eine Drehmomentbegrenzung aufweisen. Die Drehmomentbegrenzung kann zum Beispiel durch eine Reibkupplung oder auch durch eine drehmomentabhängige Ansteuerung eines elektrischen Antriebs erfolgen. Auf diese Weise kann der jeweilige Faserstrang bei Bedarf, insbesondere während des Abspul ens, in einer definierten Vorspannung gehalten werden.
Die Fasern bzw. Faserstränge 13 sind über Führungselemente 50 in Form von Führungsrollen einem jeweiligen Tänzermagazin 48. 49 zuführbar. das zur Kompensation von Änderungen einer auf die Fasern 1 3 wirkenden Zugspannung dient. Das jeweilige Tänzermagazin 48. 49 weist Umlenkelemente 51 in form von Umlenkrollen auf, die entlang der z-Richtueg verlagerbar sind und mittels Gewichten die Fasern 13 vorspannen. Die Umlenkelemente 51 werden auch als Tänzer bezeichnet. Durch die Verlagerung der Umlenkelemente 51 sind dynamische Effekte kompensierbar, die einerseits durch die Trägheit der Faserspiilen 46 hervorgerufen sind und andererseits durch ein ungleichmäßiges fördern der Fasern 1 3 im Falle des Schneidens einzelner Fasern 13 während des Ablegens von Fasern 13 bedingt sind. Die Fasern 1 3 sind über Führungselemente 53 in Form von Führungsrollen umlenkbar und aus dem jeweiligen Faserspulenlager 43, 44 führbar. Die Position der Umlenkelemente 51 wird im Betrieb der Tänzermagazine 48, 49 geregelt. Hierzu dienen Sensoren 52, die die Auslenkung in z- Richtung der Umlenkelemente 51 ermitteln. Die Auslenkung in z-Richtung wird um eine Sollposition geregelt, indem die Faserspulenhalter 45 mit einer regelba- ren Bremse ausgestattet sind. Bevorzugt handelt es sich bei der Bremse um einen entgegen der Wickelrichtung wirkenden, drehmomentbegrenzten Antrieb.
Die Fasern 13 treten aus den Faserspulenlagern 43, 44 in der x-Richtung aus und werden durch vertikal angeordnete Umlenkelemente 54. die eine vertikale Umlenkachse ausbilden, in die y-Richtung umgelenkt. Die Umlenkelemente 54 sind als Umlenkrollen ausgebildet. Die Umlenkelemente 54 sind an einem Traggestell 55 gelagert, das zwischen den Faserspulenlagern 43, 44 befestigt ist. An einer dem Legekopf 26 und den Faserspulenlagern 43. 44 abgewandten Seite des y- Schlittens 28 sind horizontale Umlenkelemente 56 in Form von Umlenkrollen angeordnet, die die Fasern 13 zunächst von der y-Richtung in die z-Richtung und anschließend von der z-Richtung wieder in die y-Richtung umlenken. Die Umlenkelemente 56 bilden horizontale Umlenkachsen aus. Zwischen dem y- Schlitten 28 und den Faserspulenlagern 43, 44 sind oberhalb des z-Schltttens 3 1 weitere horizontale Umlenkelemente 7 angeordnet. Die Umlenkelemente 57 bilden horizontale Umlenkachsen aus und lenken die Fasern 13 von der y- Richtung in die z-Richtung zu dem Legekopf 26 um. Die Umlenkelemente 57 sind als Umlenkrollen ausgebildet.
Die Faserlegemaschine 2 weist ein Maschinengehäuse 58 auf, das lediglich in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Das Maschinengehäuse 58 begrenzt einen Innenraum 59, in dem die Längsstützen 1 mit den Querträgem 17, 18, der y- Schlitten 28. der z-Schlitten 3 1 und der Faserlegekopf 26 angeordnet sind. Das Maschi- nengehäuse 58 weist zur Beladeseite 8 hin eine erste Gehäuseöffnung 60 und zur
Entladeseite 10 hin eine zweite Gehäuseöffnung 60, 61 auf. die durch jeweilige Abdeckelemente 62 dicht verschlossen und geöffnet werden können, Die Gehäu- seöffnungen 60, 61 und di zugehörigen Abdeckelemente 62 sind in Fig. 3 lediglic skizziert. Die Abdeckelemente 62 sind beispielsweise als Türen oder Gliederschürzen ausgebildet.
Zur Klimatisierung des Innenraums 59 weist die Faserlegemaschine 2 eine Kli- matisierungseinheit 63 auf, die auf dem Maschinenbett 16 angeordnet ist. Insgesamt ist hierdurch ein klimatisch geschlossenes Gehäuse 58 im Sinne der Erfindung ausgebildet.
Zum Betreten des Innenraums 59 sind zwei weitere Geliäuseöffhuiigen 64, 65 in dem Maschinengehäuse 58 ausgebildet, die zwischen den jeweils benachbarten Längsstützen 19 in den Innenraum 59 münden. Die Gehäuseöffnungen 64, 65 sind mittels Türen 66 verschließbar.
Die Betriebsweise des Systems zur Herstellung von Faserverbundbauteilen 1 und der Faseriegemaschine 2 ist wie folgt:
Die Faserlegemaschinen 2 werden mittels der Fördereinrichtung 4. 5 automatisch mit Paletten 14 beladen, auf denen zu belegende Werkstücke 12 angeordnet sind. Hierzu verfahrt der mindestens eine Fördersehl itten 4 von der Aufnahmestelle 7 auf dem Beladeabschnitt 6 der Führung 5 bis zu der jeweiligen Beladeseite 8 der
Faserlegemaschinen 2.
Das Beiaden erfolgt derart, dass die Fördereinrichtung 4, 5 die Palette 14 der ersten Paletten-Handhabungseinheit 37 zu ührt. Die erste Paletten- I i a n d Ii a b u n g e i n h e i t 37 befindet sich vorzugsweise in. einer angehobenen Position. Sofern sich die erste Paletten-Handhabungseinheit 37 nicht in einer angehobenen Position befindet, so wird diese vor oder nach dem Beladen in eine angehobene Position überführt. Das Beladen der jeweiligen Faserlegemaschine 2 erfolgt zeitlich parallel zum Legen von Fasern 13 und/oder zum Entladen des Werkzeugtischs 23. Während die erste Paletten-Handhabungseinheit 37 an der Beladeseite 8 ein zu belegendes Werkstück 1 2 bereitstellt, wird mittels des Legekopfes 26 ein Fasergelege 3 hergestellt. Hierzu ist eine Palette 14 mit einem darauf angeordneten Werkstück 12 auf dem Werkzeugtisch 23 mittels der Spanneinheiten 27 ge- spannt. Der Werkzeugtisch 23 wird während dem Faserlegen mittels des X- Schlittens 2 1 entlang der x-Richtung linear verfahren und zum Erzielen einer gewünschten Faserorientierung mittels des e-Antriebsmotors 24 um die Schwenkachse 25 verschwenkt. Weiterhin verfährt der Legekopf 26 beim Faserlegen mittels des y-Schlittens 28 entlang der y- Richtung und mittels des z- Schlittens 3 1 entlang der z-Richtung,
Durch Verfahren des Legekopfes 26 in der z-Richtung ist bei Bedarf auch ein. dreidimensionales Fasergelege 3 herstellbar.
Nach der Fertigstellung des Fasergeleges 3 wird der x-Schlitten 2 1 in der x- Richtung zu der Entladeseite 10 verfahren. Dort befindet sich die zweite Paletten- Handhabungseinheit 38 in einer abgesenkten Position. Zum automatischen Entladen der Palette 14 wird diese mittels der Spanneinheiten 27 von dem Werk- zeugtisch 23 gelöst. Anschließend werden die Hubelemente 39 der zweiten Paletten-Handhabungseinheit 38 von der abgesenkten in die angehobene Position überführt, so dass die Palette 14 mit dem fertig belegten Werkstück 1 2 automatisch von dem Werkzeugtisch 23 entladen wird.
Anschließend verfährt der x-Schlitten 21 von der Entladeseite 10 zu der Beladeseite 8, wo die erste Paletten-Handhabungseinheit 37 in der angehobenen Position die nächste Palette 14 bereithält. Befindet, sich der Werkzeugtisch 23 unterhalb der Palette 14, werden die Hubelemente 39 der ersten Paletten- Handhabungseinheit 37 von der angehobenen in die abgesenkte Position überführt, wodurch die Palette .14 auf dem Werkzeugtisch 23 angeordnet wird. Die Palette 14 wird anschließend mittels der Spanneinheiten 27 auf dem. Werkzeugtisch 23 gespannt. Der Werkzeugtisch 23 wird nun für den nächsten Faserlegevorgang in der x-Richtung zu dem Legekopf 26 verfahren, so dass dieser mit dem neuen Faserlegevorgang beginnen kann.
Die Hubelemente 39 der ersten Paletten-Handhabungseinheit 37 werden für ein neues Beladen wieder in die angehobene Position überführt. Das automatische Entladen der Faserlegemaschine 2 erfolgt mittels der Fördereinrichtung 4. 5 die von der jeweiligen Entladeseite 10 zu der Ablegestelle 1 1 führt. Das Entladen der jeweiligen Faserlegemaschine 2 erfolgt zeitlich parallel zu dem Beladen des Werkzeugt ischs 23 mit einer Palette 14 und einem darauf angeordneten und zu belegenden Werkstück 12 und/oder ZUIB Belegen des Werkstücks 12 mit Fasern 13. Zum Entladen übernimmt der Förderschlitteii 4 die Palette 14 und das darauf angeordnete Werkstück 12 von der zweiten Paletten-Handhabungseinheit 38 und verfährt von der jeweiligen Entladeseite 10 auf dem Entladeabschnitt 9 der Führung 5 zu der Ablegestelle 1 1 . Die Hubelemente 39 der zweiten Paietten- Handhabungseinheit 38 werden nach dem Entladen i die abgesenkte Position überfuhrt, so dass der Werkzeugtisch 23 wieder entladen werden kann,
Die Gehäuseöffnungen 60, 61 des klimatisierten Maschinellgehäuses 58 sind überwiegend mittels der Abdeckel emeete 62 verschlossen und werden nur ge- öffnet, wenn der Werkzeugtisch 23 von der Beladeseite 8 zu dem Legekopf 26 oder von dem Legekopf 26 zu der Entladeseite 10 oder von der Entladeseite 10 zu der Beladeseite 8 verfahren wird,
Das Legen der Fasern 1 3 erfolgt unidirektional, wenn der Legekopf 26 in der y- Richtung zu den Faserspulenlagern 43. 44 hin verfahren wird. Bei diesem Verfahrvorgang verkürzt sich der Abstand zwischen den vertikalen Umlenkelementen 54 und den horizontalen Umlenkelementen 56, so dass während des Faserlegevorgangs keine Fasern 13 aus den Faserspulenlagern 43, 44 gezogen werden müssen. Hierdurch kann das Faserl egen vergleichsweise schnell erfolgen. Bei dem Rückwärtsverfahren des Faserlegekopfes 2 von den Faserspulenlagern 43, 44 weg werden dann die Fasern 13 für den nächsten Faserlegevorgang aus den Faserspulenlagem 43, 44 gezogen. Änderungen in der Zugspannung der Fasern 13 werden mittels der Tänzermagazine 48, 49 ausgeglichen.
Nachfolgend ist anhand von Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Faserlegemaschinen 2 in zwei Gruppen in Reihe zueinander angeordnet. Die Führung 5 ist derart ausgebildet, dass die Förderschlitten 4 über einen jeweiligen Beladeabschnitt 6 und einen jeweiligen Entladeabschnitt 9 zu der Beladeseite 8 und der Entladeseite 10 jeder der Faserlegemaschinen 2 verfahrbar sind. Die Faserspulenlager 43, 44 der jeweiligen Faserlegemaschine 2 sind zu einem Zwi- schenraum 67 hin angeordnet. Der Zwischenraum 67 wird durch die zwei Reihen von Faserlegemaschinen 2 gebildet, in dein Zw ischenraum 67 ist beispielsweise ein Vorratslager mit Faserspulen 46 angeordnet, um die Faserspulenlager 43, 44 neu zu bestücken. Hinsichtlich des weiteren Auftaus und der weiteren Funkti- onsweise des Systems 1 und der Faserlegemaschinen 2 wird auf das vorangegangene Ausfülirungsbeispiel verwiesen.
Allgemein gilt Folgendes: Die Faserlegemaschinen 2 ermöglichen das Legen von Faserstacks aus Tow-Preg-Material und/oder Slit-Tow-Material und/oder trocke- nen Fasern 13, die mit einem Binder versehen sein können. Für sämtliche Ausführungsbeispiele bevorzugt sind die Fasern. 13 im Sinne der Erfindung bereits in der Faser-Bereitstellungseinheit mit einem Bindemittel vorbeschichtet..
Die Fasern 13 sind, vorzugsweise Kohlenstofffasern und oder Glasfasern.
Die Fasergelege 3 können, mit einer beliebigen Faserorientierung und/oder Kontur hergestellt werden. Die Faserlegemaschinen 2 funktionieren autark.
Zum Be- und Entladen der Faserlegemaschinen 2 kann das System zur Herstellung von Faserverbundteilen eine übergeordnete Steuereinrichtung aufweisen. Die Faserlegemaschinen 2 sind zur Erzielung einer hohen Produktivität insbesondere in eine Taktstraße eingebunden. Die jeweilige Faserlegemaschine 2 ist bevorzugt vierachsig ausgebildet.
Falls der Faserlegekopf 26 um eine zusätzliche a- Achse verschwenkbar ausgebildet ist (nicht dargestellt ), ist die jeweilige Faserlegemaschine 2 fiinfachsig ausgebildet.
Mit der jeweiligen Faserlegemaschine 2 können sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale Fasergelege 3 hergestellt werden. Der Legekopf 26 ist in zwei Achsen linear verfahrbar. Insbesondere ist der Legekopf 26 ausschließlich in zwei Achsen, linear verfahrbar, nämlich in einer horizontalen y- Achse und eine vertikalen z- Achse. Die Bewegung des Legekopfes erfolgt daher in genau einer Ebene, welche hier von der y- Achse und von der z- Achse aufgespannt wird. Der Werkzeugtisch 23 ist in einer Achse linear verfahrbar und um die Schwenkachse 25 verschweiikbar. Insbesondere ist der Werkzeugtisch 23 ausschließlich in einer x- Achse linear verfahrbar und UM eine vertikale z-Achse 25 verschweiikbar. Diese Achskombination erlaubt eine einfache, flexible und effiziente Herstellung von zweidimensionalen und dreidimensionalen Fasergelegen 3 mit beliebiger Faserorientierung und/oder Kontur.
Das Beladen der Faserlegemaschinc 2 und/oder des Werkzeugtischs 23 erfolgt automatisch. Hierzu sind die Fördereinrichtung 4, 5 und die Paletten-
Handhabungseieheit 37 vorgesehen.
Entsprechend erfolgt das Entladen des Werkzeugtischs 23 und/oder der Faserle- gemaschine 2 automatisch. Hierzu sind die Paletten-Handhabungseinheit 38 und die Fördereinrichtung 4, 5 vorgesehen. Die Fördereinrichtung kann auch derart ausgebildet sein, dass mittels der Führung selbst die Werkstücke 12 bzw. die Paletten 14 verfahrbar sind. Hierzu bildet die Führung beispielsweise einen Rollenförderer oder Bandförderer aus. Förderse l litten sind dann nicht erforderlich. Die Paletten-Handhabungseinheiten 37. 38 sind beispielsweise ein Palettenwechsler. Die Faserlegemaschine 2 ist zum Be- und Entladen von zwei gegenüberliegenden Seiten zugänglich. Insbesondere können Paletten 14 durch die Faserlegemaschine 2 durchgeladen werden. Durch die Fördereinrichtung 4, 5 ist die Faserlegemaschine 2 geeignet, in Taktstraßen integriert zu werden.
Mit der Faserlegemaschine 2 können beispielsweise Fasergelege 3 mit einer Größe von 1 500 mm x 1500 mm x 100 mm hergestellt werden. Derartige Fasergelege 3 werden beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Erfindung ist auf Fasergelege der beispielhaft genannten Größe nicht beschränkt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist eine erfin- dungsgemäße Faserlegemaschine über eine Ladevorrichtung 200 mit der automatisierten Fördereinrichtung 4, 5 verbunden, mittels der eine Beladung und Entladung der Faserlegeanlage von nur einer Seite ermöglicht ist. Die Ladevorrichtung 200 bildet dabei einen T- förmigen Abzweig in der Fördereinrichtung 4, 5, so dass eine Palette 14 mit dem Werkstück 12 nach Art einer Sackgasse von dem Abzweig in die Faserlegemaschine hinein und aus dieser heraus bewegt werden kann. Dabei erfolgt der Transport zwischen einem äußeren Teil der Fördereinrichtung 4, 5 und einer Bearbeitungsposition in der Faserlegemaschine über einen zumni- dest teilweise innerhalb der Faserlegemaschine verlaufenden. Ladeweg 202. Der Ladeweg 202 kann in seiner technischen Realisierung zum Beispiel der vorstehend beschriebenen Führung des Werkzeugtisches entlang der x-Achse entsprechen, Vorliegend zweigt der Ladeweg 202 im rechten Winke! von der Fördereinrichtung 4. 5 ab, jedoch können auch andere Winkel vorgesehen sein. Der Lade - weg 202 kann bei einer allgemeinen Ausführungsform auch als lineare Fortsetzung eines äußeren Teils der Fördereinrichtung angeordnet sein.
Die Ladevorrichtung 200 ist im Einzelnen als Drehwechseleinrichtung ausgebildet, die eine drehbare Halterang 201 zur Aufnahme von zumindest zwei Werkstücken 12 umfasst. Die Werkstücke 12 sind dabei jeweils auf ihrer Palette 14 angeordnet. Die drehbare Halterung 201 ist nach Art eines Drehtellers in einer im Wesentlichen waagerechten Ebene drehbar. Dabei kann die drehbare Halterung zur Steigerang des Durchsatzes zugleich mit einem unbearbeiteten Werkstück 12 seitens der äußeren Fördereinrichtung 4, 5 sowie mit einem bearbeiteten Werkstück, aus der Faserlegemaschine beladen werden. Nachfolgend ird die Halterung um 180 Grad gedreht. Danach kann das bearbeitete Werkstück mit der Fördereinrichtung 4, 5 weiter transportiert werden, und das unbearbeitete Werkstück kann über den Ladeweg 202 in die Faserlegemaschine 2 verfahren werden.
Es versteht sich, dass die drehbare Halterang ja nach Anforderungen auch in Kombination mit einer beidseitig beschickbaren Faserlegemaschine 2, wie sie vorstehend beschrieben und in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigt ist, vorliegen kann, .
Die in Fig. 6 gezeigte Faserlegemaschine umfasst wie vorstehend, zu Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben den Legekopf 26. der i genau einer, senkrecht angeordneten Ebene bewegbar ist. Der Legekopf 26 wird von zwei Faserspulenlagern 43, 44 versorgt. Als weitere Komponenten sind die elektrische Steuerungseinheit 34 und die Klimatisierungseinheit 63 in ihrer Position schematisch dargestellt. Vorliegend verläuft der Ladeweg 202 in rechtem Winkel von 90° zu der senkrecht angeordneten Ebene der Bewegung des Legekopfes. Die Spulenachsen bzw. Drehachsen der Faserspulen 47 verlaufen parallel zu der senkrecht angeordneten Ebene. Bei der in Fig. 1 1 gezeigten, ersten Abwandlung wurde der Werkzeugtisch so modifiziert« dass der Ladeweg 202 parallel zu der der senkrecht angeordneten Ebene verläuft, in der sieh der Legekopf 26 bewegt. Insbesondere verläuft eine Mittelachse des Ladeweges 202 in der senkrecht angeordneten Ebene, Die Anordnung der Faserspuienlager 43, 44 sowie der Steuerungseinheit 34 und der Klimatisierungseinheit 63 sind entsprechend relativ zu dem Legekopf gleich geblieben, wurden aber zusammen mit dem Legekopf relativ zu der automatisierten Fördereinrichtung 4, 5 um 90° gedreht.
Bei der in Fig. 12 gezeigten, zweiten Abwandlung wurden zusätzlich zu den Änderungen in Fig. 1 1 die Faserspuienlager 43, 44 relativ zu dem Legekopf 26 um 90° gedreht, Hierdurch verlaufen die Spulenachsen 47 nunmehr im Winkel von 90° zu der senkrecht angeordneten Ebene, Entsprechend können die Faserspuienlager 43, 44 im Wesentlichen in einer Linie mit dem Legekopf 26 und mit dem Ladeweg 202 angeordnet werden. Dies erlaubt eine besonders schmale Bauweise der Faserlegemaschine 2.
Allgemein können die genannten Komponenten der Faserlegemaschine, nämlich die mehreren Faserspuienlager 43, 44, die Klimatisierungseinheit 63 und die elektrische Steuerungeinheit 34, auf beliebige Weise relativ zu dem Legekopf 26 und/oder dem Ladeweg 202 angeordnet werden. Hierdurch können für die Faserlegemaschine 2 eine äußere Abmessung, eine Umrissform, die Position eines Wartungszugangs oder Ähnliches an eine jeweilige Anforderung angepasst werden,
Bei dem in Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigten System sind die Faserlegemaschinen 2 bevorzugt mit wenigstens einer weiteren Bearbeitungsstation (nicht dargestellt) zur Modifizierung des Werkstücks 12 kombiniert, die von der vorstehend beschriebenen Faserlegemaschine 2 verschieden ist. Dabei kann es sich sowohl um eine
Faserlegemaschine anderer Bauart handeln als auch um eine Bearbeitungsstation, die nicht zur Verlegung von Fasem auf dem Werkstück ausgebildet ist. Die weitere Bearbeitungsstation ist dabei mittels der automatisierten Fördereinrichtung 4, 5 mit de Faserlegemaschine 2 verbunden. Insbesondere kann es sich bei der weiteren Bearbeitungsstation um eine Um- fonnvorrichtung. insbesondere eine Pressvorrichtung, handeln, mittels der das Werkstück 12 in einem dem Aufbringen der Fasern 13 nachfolgenden Arbeitsschritt gepresst wird.
Alternativ oder ergänzend ist die weitere Bearbeitungsstation eine Temperatur- kammer und/oder eine Lackiervorrichtung. Es kann sich auch um eine sonstige Bearbeitungsstation handeln, die insbesondere bei einer automatisierten Fertigung von Fiugzeugbauteilen oder von Automobilbauteilen Anwendung findet.
Bei der in Fig. 1 exemplarisch gezeigten Ausfuhrungsform ist insbesondere eine parallele Bearbeitung von mehreren Werkstücken 12 auf ihren jeweiligen Paletten 14 begünstigt. Dabei umfasst das System mehrere baugleiche Faserlegemaschinen 2, die räumlich voneinander separiert und mittels der automatisierten
Fördereinrichtung 4, 5 verbunden sind. Die an den Werkstücken 12 vorgenommenen Modifizierungen sind dabei jeweils identisch.
Bei der in Fig. 5 exemplarisch gezeigten Ausfuhrungsform ist insbesondere begünstigt, dass mehrere Faserlegemaschinen 2 als sequentielle Bearbeitungsstationen nacheinander verschiedene Bearbeitungsschritte an einem Werkstück 12 durchführen. Die gezeigte Anordnung kann durch geeignete Steuerung der Fördeneinrichtung 4, 5 zum Beispiel als zwei parallele, zwischen Entnahmestelle 7 und Ablegestelle 1 1 angeordnete Reihen von jeweils drei sequentiell nacheinander angeordneten Faserlegemaschinen 2 betrieben werden. In einer jeweiligen Reihe können dann drei verschiedene Bearbeitungsschritte an demselben Werkstück 12 hintereinander vorgenommen werden. Hierzu können auch verschieden aufgebaute Faserlegemaschinen in der jeweiligen Reihe angeordnet sein. Auch eine Kombination mit einer von einer Faserlegemaschine verschiedenen Bearbeitungsstation in einer Reihe ist möglich.
Die Entnahmestelle 7 und/oder die Ablegestelle 1 1 können jeweils als eine Pufferstation zur Aufnahme, Speicherung und Weitergabe mehrerer Werkstücke 12 ausgebildet sein. Auf diese Weise bilden die Pufferstationen 1 1 , 12 einen Zwischenspeicher für die Werkstücke 12 auf ihren Paletten 14, wodurch eine Einbindung in eine automatisierte Gesamtfertigung mit entsprechenden Taktraten ■verbessert ist. Nachfolgend wird ein erfindiingsgemäßer Legekopf 26, der in einer vorstehend beschriebenen Faserlegemaschine verwendet wird, genauer erläutert. Der Legekopf 26 ist als wechselbares Modul an der weiteren Faserlegemaschine
2 angeordnet, Wie vorstehend beschrieben, kann der Legekopf 26 in der y- Richtung, nachfolgend auch Verlegelichtung genannt, bewegt werden. Zudem kann der Legekopf 26 in der dazu senkrechten z-Richtung bewegt werden, um auf dem Werkstück aufgesetzt oder von ihm abgehoben zu werden, insgesamt bewegt sich der Legekopf 26 daher in genau einer Ebene, die von der y-Achse und der z- Achse aufgespannt wird.
Der Legekopf hat zwei gewinkelt zueinander verlaufende Zuführungen 101 , 102, wobei mittels der ersten Zuführung 101 eine erste Gruppe von Fasersträngen 13 und mittels der zweiten der Zuführung 102 eine zweite Gruppe von Fasersträngen 13 in einen Kreuzungsbereich 103 geführt werden,, um die beiden Gruppen von Fasersträngen 13 zu einer Faserbahn zu vereinigen. Vorliegend umfasst jede Gruppe acht Faserstränge, so dass insgesamt 16 Faserstränge 1 3 zu einer Faserbahn vereinigt werden,
Die Zuführungen 101 , 102 verlaufen in einem spitzen Winkel von etwa 15° zueinander, so dass ein zentraler Bereich 104 des Legekopfes 26 etwa keilförmig ausgeformt ist. Auf jeder Seite des keilförmigen Bereichs 104 ist jeweils ein ablösbares Oberteil 105, 106 angeordnet. Die Oberteile 105, 106 sind zu Warrungs- zwecken gegenüber dem zentralen Bereich aufschwenkbar {siehe Fig. 8, Fig. 9) und abnehmbar.
Die beiden Gruppen von Fasersträngen .13 werden eingangsseitig des Legekopfes über Rollenfuhrungen 107, J OS auf die beiden Zuführungen 101 , 102 verteilt. In jeder der Zuführungen 10 L 102 wird auf gleiche Weise mit der Gruppe aus Fasersträngen 1 verfahren, so dass der Legekopf bezüglich der beiden Zuführungen 101 , 102 im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist.
Die Faserstränge der beiden Gruppen, sind in Querrichtung bzw., senkrecht zu der Be egungsebene des Legekopfes um eine Strangbreite versetzt geführt, so dass in dem Kreuzungsbereich 103 in der Querrichtung immer abwechselnd ein Fa- serstraog 1 3 der ersten Gruppe und ein. Faserstrang 13 der zweiten Gruppe in das resultierende Faserband gefuhrt werden.
Unmittelbar nach dieser Zusammenfährung läuft das Faserband über eine endsei- tig des Legekopfes angeordnete Kompaktierungsrolle 1 09, mittels der das Faserband beim Ablegen auf dem Werkstück 1 2 angedrückt wird.
Der Kreuzungsbereich 103 und die Kompakt ierungsrol 1 e 109 werden mittels einer Heizvorrichtung 1 18 in Form eines Wämiestrahlers erwärmt, so dass ein vorbeschichteter Binder der Fasern aktiviert wird.
Auf die Faserstränge 33 wird in den Zuführungen 101 , 102 dabei jeweils wie nachfolgend beschrieben eingewirkt:
Die Faserstränge 13 einer Zu uhrung laufen in parallelen Führungsnuten 1 10, die auf der Seite des zentralen Bereichs 104 angeordnet sind, In Förderrichtung überqueren die Faserstränge zunächst eine Klemmvorrichtung I I I , mittels der die Faserstränge 13auf kontrollierte Weise festklemmbar und wieder lösbar sind. Die Klemmvorrichtung umfasst für jeden der Faserstränge 13 eine untere, an dem zentralen Bereich angeordnete Klemmrolle 1 12 und eine obere, an dem Oberteil angeordnete Kleminrolle 1 13, Für jeden der Faserstränge ist somit ein miteinander zusammenwirkendes Paar von Klemmrollen 1 12, 1 13 vorgesehen, zwischen denen der Faserstrang einklemmbar ist.
Die jeweils an dem Oberteil angeordneten Klemmrollen 1 13 sind zum Zweck der lösbaren Klemmung mit einem Aktuator 1 1 4 verbunden, durch den die obere Klemmrolle 1 1 3 gegen den Faserstrang 13 und die untere Klemmrolle 1 12 gedrückt werden kann.
Die Klemmrollenpaare 1 12. 1 13 sind zudem mit einem Freilauf in Förderrichtung der Faserstränge 1 3 versehen, so dass auch im geklemmten Zustand nur eine Klemmwirkung entgegen der Förderrichtung vorliegt.
F. ine Vorförderrolle 1. 1 5 ist in Förderrichtung hinter der Klemmvorrichtung 1 1 1 angeordnet. Mittels der Vorförderrolle 1 15 können die Faserstringe angetrieben in der Förderrichtung vorgeschoben werden. Die Vorförderrolle ist zwischen der Klemmvorrichtung 1 1 1 und der austrittsseitigen Kompaktierungsrolle 109 des
Legekopfes 26 angeordnet.
Die Vorförderrolle 1 1 5 ist vorliegend als Paare von zwei zusammenwirkenden, über die gesamte Breite der Gruppe von Fasersträngen 13 verteilte Rollen 1 16, 1 1 7 ausgebildet, Die Vorförderrolle ist mittels eines Drehantriebs angetrieben.
Eine Schneidvomchtung 1 19 ist an dem Legekopf zwischen der VorfördeiTolle 1 15 und der austrittseitigen Kompaktierungsrolle 109 angeordnet. Die Fasern -bzw. die Gruppe von Fasersträngen 13 sind mittels der Schneidvorrichtung abtrennbar. Hierzu umfasst die Sc.hneidvorrichtu.ng 1 19 eine Mehrzahl von separat ansteuerbaren Schneidgliedern 120, die quer zu der Verlegerichtung verschiedene Teile der Fasern abtrennen können. Vorliegend ist für jeden der acht Faserstränge .13 einer Gruppe ein jeweils separat ansteuerbares Schneidglied 1.20 vor- gesehen. Eine entsprechende separate Ansteuerung der Schneidglieder erlaubt eine gewünschte Formgebung eines Ende bzw. Anfangs der verlegten Faserbahn.
Die Schneidvorrichtung 1 19 umfasst zudem ein Aktuatorglied 12 1 mit acht einzelnen Aktuatoren zur individuellen. Betätigung der acht Schneidglieder .120. Dabei ist das Aktuatorglied 121 von den Schneidgliedern 120 getrennt ausgebildet und an dem jeweiligen. Oberteil 105, 106 des Legekopfes 26 angeordnet. Die Schneidglieder 120 sind dagegen an dem zentralen Bereich 104 festgelegt. Nach einem Aufschwenken des Oberteils 105. 106 ist das Aktuatorglied 121 von den Schneidgliedern 120 abgelöst, so dass die Sehneidglieder 120 auf sehneile und einfache Weise einer Wartung zugänglich sind.
Der Legekopf 26 funktioniert nun wie folgt:
Nach dem Verlegen eines Abschnitts einer Faserbahn auf einem Werkstück 12 sind die Faserstränge 13 durch die Schneidvorrichtung 1 19 abgetrennt und ein vorderes Ende der Faserstränge 1 3 befindet sich im Bereich der Schneidvorrichtung. Der Legekopf 26 ist in Verlegerichtung im Rahmen eines Verlegehubs maximal nahe an eine letzte raumfeste Umlenkung 56 der Faser- Bereitstellungseinheit 42 herangefahren. Der Legekopf 26 wird dann um einen kleinen Hub in z-Richtting von dem Werkstück abgehoben, damit die Kompaktierungsrolle 109 das Werkstück 12 nicht mehr berührt. Sodann erfolgt ein Einklemmen der zu verlegenden Faserstränge 1 3 in der
Klemmvorrichtung 1 1 1 des Legekopfes 26, Nachfolgend wird der Legekopf 26 relativ zu der Faser-Bereitstellungseinheit 42 in der y-Richtung um einen Verlegehub in eine Startposition verfahren. Aufgrund der Klemmung werden dabei die Fasern um den Verlegehub aus der Faser- Bereitstellungseinheit 42 ausgezogen. Nachfolgend wird der Legekopf 26 wieder ein Stück in Richtung einer letzten Umlenkung 56 der Faser-Bereitstellungeinheit verfahren, wobei die Vorförder- rolle 1 15 die Fasern angetrieben fördert, bis die Faserbahn an der ompaktie- rungsrolle 109 ankommt. Hierbei werden aufgrund der Bewegung des Legekopfes 26 keine Fasem aus der Faser-Bereitstellungeinheit 42 gezogen. Bei einem ersten Abschnitt der Vorförderung der Fasem kann die Klemmrolle noch im geklemmten Zustand verbleiben, da sie einen Freilauf in Förderrichtung der Fasem aufweist.
Nachfolgend wird die KlemmvoiTichtung gelöst. Der Legekopf 26 wird zuvor oder nachfolgend auf das Werkstück 12 abgesenkt und befindet sich so in einer Startposition für das Verlegen der Faserbahn. Das Werkstück wurde gegebenenfalls zwischenzeitlich in eine geänderte Position bzw. Orientierung verbracht.
Dann wird der Legekopf 26 von der Startposition in eine Endposition unter Verlegung der Fasern 13 auf dem Werkstück 12 verfahren. Da die Faserstränge 13 zuvor aus der Faser-Bereitstellungseinheit 42 vorgezogen wurden, werden während des Ablegens der Fasem auf dem Werkstück 12 keine Fasern 13 aus der Faser-Bereitstellungseinheit 42 gezogen.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Vorziehen der Fasern um den Verlege hu b unabhängig von einer Positionierung der Spulenlager 43, 44 realisierbar ist. Das Ausziehen um den Verlegehub erfolgt jeweils durch die Bewegung des Legekopfes relativ zu einer letzten raumfesten Umlenkung der Faser- Bereitstellungeinheit 42. Entsprechend ist die Positionierung insbesondere der Spulenlager 43, 44 relativ zu dem Legekopf 26 weitgehend frei wählbar.

Claims

Patentansprüche
1 . System zur Fertigung von Faser- Verbundbauteilen, umfassend
zumindest eine erste Faserlegemaschine (2) zur Aufbringung von Fasergelegen auf ein Werkstück ( 12); und
eine weitere, von der Faserlegemaschine (2) verschiedene Bearbeitungsstation zur Modifizierung des Werkstücks,
wobei das Werkstück ( 12) mittels einer automatisierten Fördereinrichtung (4, 5) sowohl zu der Faserlegemaschine (2) als auch zu der weiteren Bearbeitungsstation verbringbar ist.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das System eine zweite, insbesondere zu d r ersten Faserlegemaschine (2) baugleiche Faserlegemaschine (2) umfasst, die räumlich von der ersten Faserlegemaschine (2) separiert und mittels der automatisierten Fördereinrichtung (4, 5) mit der ersten Fa- serlegemaschine (2) verbunden ist.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserlegemaschinen (2) als parallele Bearbeitungsstationen vorgesehen sind, die dieselben Bearbeitungsschritte an simultan bearbeiteten Werkstücken ( 12) durchführen.
4. System nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserlegemaschinen (2) als sequentielle Bearbeitungsstationen nacheinander verschiedene Bearbeitungsschritte an einem Werkstück (12) durchführen.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System zumindest eine Pufferstation (7, 10) zur Aufnahme, Speicherung und Weitergabe mehrerei" Werkstücke (12) umfasst.
6. System nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bearbeitungsstation zumiedest eines ausgewählt aus der Gruppe Um- formvorrichtung, Temperaturkammer und/oder Lackiervomehrung, umfasst.
7. System nach einem der Anspräche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, dass die automatisierte Fördereinrichtung (4, 5) eine Ladevorrichtung (200) umfasst, mit- tels der eine Beladung und Entladung der Faserlegemaschine (2) von nur einer Seite ermöglicht ist.
8. System nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung
(200) als Drehwechseleinrichtung ausgebildet ist, die eine drehbare Haltemng
(201 ) zur Aufnahme von zumindest zwei Werkstücken umfasst.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Legekopf (26) der Faserlegemaschine (2) in einer senkrechten Ebene bewegbar ist, wobei ein Winkel zwischen der senkrechten Ebene und einem Ladeweg (202) der Faseriegemaschine (2) zwischen 0° und 30° beträgt,
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Legekopf (26) der Faserlegemaschine (2) in einer senkrechten Ebene bewegbar ist, wobei ein Faserspulenlager (43, 44) der Faserlegemaschine (2) eine Mehrzahl von FaserspuJen mit zueinander parallelen Spulenachsen (47) umfasst, wobei ein Winkel zwischen den Spulenachsen (47) und der senkrechten Ebene zwischen 60° und 90° beträgt.
1 1 . Faserlegemaschine (2) zur Herstellung von Fasergelegen mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
einen Werkzeugtisch (23) zur Zufuhrung eines Werkstücks ( 12) entlang einer Zuführrichtung (x);
einen Legekopf (26) zum Aufbringen von Fasern ( 13) auf das Werkstück ( 12): und
eine Faser-Bereitstellungseinheit (42 ) zur Zuführung von mehreren Fasersträngen (13) zu dem Legekopf (26);
wobei die mehreren Faserstränge ( 13) an dem Legekopf (26) zu einer auf das
Werkstück ( 12) aufzubringenden Faserbahn vereinigt werden;
wobei der Legekopf (26) relativ zu der Faser-Bereitstellungseinheit (42) in einer
Verlegerichtung (y) bewegbar ist;
wobei an dem Legekopf (26) eine Klemmvorrichtung ( 1 1 1 ) zur lösbaren Klemmung der Faserstränge ( 13) angeordnet ist, wobei eine Verlegung eines Abschnitts der Faserbahn ( 13) auf dem Werkstück ( 12) erfolgt, nachdem die Faserstränge ( 1 3) mittels des Legekopfes (26) um einen Verlegehub vorgezogen wurden, so dass während des Aufbringens der Fasem ( 1 3) auf dem Werkstück ( 12) keine Fasern ( 13) aus der Faser-Bereitstellungseinheit (42) gezogen werden.
12. Faseriegemaschine nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, dass die Fa- ser-Bereitstellungeinheit (42) ortsfest angeordnet ist, wobei insbesondere der Legekopf (26) nur in genau einer Ebene relativ zu der Faser-Bereitstellungseinheit (42) verfahrbar ist.
13. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (III) während des Verlegens des Abschnitts der Faserbahn (13) gelöst ist.
14. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (111) zumindest eine, insbesondere zwei miteinander zusammenwirkende Klemmrollen (112, 113) umfasst.
15. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Legekopf (26) zwei gewinkelt zueinander verlaufende Zufuhrungen (101, 102) umfasst, wobei mittels einer ersten der Zuführungen (101) eine, erste Gruppe von Fasersträngen (13) und mittels de zw eiten der Zuführungen
(102) eine zweite Gruppe von Fasersträngen (13) in einen Kreuzungsbereich
(103) geführt werden, um die beiden Gruppen von Fasersträngen (13) zu der Faserbahn zu vereinigen.
16. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (13) mittels einer an dem Legekopf (26) angeordneten Schneidvorrichtung (119) abtrennbar sind, wobei die Schneidvorrichtung (119) eine Mehrzahl von separat ansteuerbaren Schneidgliedern (120) umfasst, die quer zu der Verlegerichtung verschiedene Teile der Fasern. (13) abtrennen können.
17. Faserlegemaschine nach Ansprach 16, dadurch gekennzeichnet dass die Schneidvorrichtung (119) ein Aktuatorglied (121) zur Betätigung zumindest eines der Schneidglieder (120) umfasst, wobei das Aktuatorglied (121) von dem Schneidglied (120) getrennt ausgebildet und insbesondere an einem zu W rtungszwecken ablösbaren Oberteil (105, 106) des Legekopfes (26) angeordnet ist.
1 8. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche I I bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Legekopf (26) zumindest eine Vorförderrolle (1 15) zum angetriebenen Vorschub vorgesehen ist, wobei die Vorförderrolle ( 1 5) zwischen der Klemmvorrichtung (1 1 1 ) und einer austrittsseitigen Kompaktierungs-
5 rolle ( 109) des Legekopfes (26) angeordnet ist.
19. Faserlegemaschme nach einem der Ansprüche 1 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlegemaschine (2) vollständig auf einem Maschinengestell ( 15) aufgebaut ist.
o
20. Faserlegemaschme nach einem der Ansprüche 1 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlegemaschine (2) ein klimatisch geschlossenes Gehäuse (58) umfasst.
21 , Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ( 12) au einer automatisiert transportierbaren Palette ( 14) angeordnet ist,
22. Faserlegemaschine nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine das Werkstück ( 12) tragende Oberfläche der Palette ( 14) um einen Winkel von weniger als 30 Grad gegenüber einer Senkrechten geneigt ist.
23. Faserlegemaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegerichtung in einer Ebene verläuft, die weniger als 30 Grad gegenüber der Senkrechten geneigt ist
24. Faserlegemaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen. Faserstränge (13) auf wechselbaren Spulen (46) aufgewickelt sind, wobei die Spulen (46) auf entgegen einer Abspulrichtung angetriebenen Drehachsen (47) sitzen, wobei die Antriebe der Drehachsen (47) eine Drehmomentbegrenzun aufweisen.
25. Verfahren zum Legen einer Faserbahn auf einem Werkstück ( 12), insbesondere mittels einer Faserlegemaschine nach einem der nach Ansprüche 9 bis 24, umfassend die Schritte: a. Einklemmen der zu verlegenden Fasern ( 13) in einer Klemmvorrichtung ( I I I ) eines Legekopfes (26);
b. Verfahren des Legekopfes (26) relativ zu einer Faser-Bereitstellungseinheit (42) in eine Startposition, wobei die Fasern ( 13) um einen Verlegehub aus der Faser-Bereitstellungseinheit (42) ausgezogen werden;
c. Lösen der Klemmvorrichtung ( 1 1 1 ):
d. Verfahren des Legekopfes (26) von der Startposition in eine Eodposition unter Verlegung der Fasern ( 13) auf dem Werkstück ( 12), so dass während des Aufbringens der Fasern ( 13) auf dem Werkstück ( 12) keine Fasern ( 1 3) aus der Fa- ser-Bereitstellungseinheit (42) gezogen werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern ( 13) nach Schritt c. mittels einer angetriebenen Vorförderrolle (1 15) gegenüber dem Legekopf (26) bewegt werden, wobei die Fasern ( 13) insbesondere nicht mittels der Vorförderrolle (1 1 5) aus der Faser-Bereitstellungseinheit (42 ) ausgezogen werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20170316147A1 (en) 2014-10-27 2017-11-02 King Abdullah University Of Science And Technology Methods and systems for identifying ligand-protein binding sites
DE102015002775A1 (de) 2015-03-06 2016-09-08 Brötje-Automation GmbH System zur Fertigung von Faser-Verbundbauteilen
DE102015002777A1 (de) 2015-03-06 2016-09-08 Broetje-Automation Gmbh Faserlegemaschine
DE202017106345U1 (de) * 2017-10-19 2019-01-25 Broetje-Automation Gmbh Endeffektor
GB2567684B (en) * 2017-10-20 2022-03-30 Mclaren Automotive Ltd Composite manufacturing
DE102018115392B4 (de) * 2018-06-26 2022-09-22 Azl Aachen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Produktion von Faserverbundwerkstoff aufweisenden Werkstücken
GB2600118A (en) * 2020-10-21 2022-04-27 Mclaren Automotive Ltd Tape deposition system
EP4000844A1 (de) * 2020-11-18 2022-05-25 The Boeing Company Verbundflügelplatten und herstellungsverfahren
NL2027396B1 (en) * 2021-01-26 2022-08-12 Boeing Co Composite wing panels and fabrication method
US11986917B2 (en) * 2020-11-18 2024-05-21 The Boeing Company Indexing apparatus and method of indexing

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3574040A (en) 1967-06-29 1971-04-06 Gen Dynamics Corp Apparatus for making laminated structural shapes by the controlled detrusive placement and polymerization of tectonic filamentous tapes
US5110395A (en) 1989-12-04 1992-05-05 Cincinnati Milacron Inc. Fiber placement head
FR2686080B1 (fr) 1992-01-14 1994-11-10 Aerospatiale Procede de depose au contact a chaud de materiau composite fibre a matrice vitreuse et dispositif pour la mise en óoeuvre du procede.
GB9510046D0 (en) 1995-05-18 1995-07-12 Ecole Polytechnique Fudurale D Process for the manufacture of polymer and composite materials and related equipment
US7208219B2 (en) * 1997-12-18 2007-04-24 Lrm Industries, Llc Thermoplastic molding process and apparatus
FR2785623B1 (fr) 1998-11-10 2001-01-26 Aerospatiale Procede et dispositif de depose au contact de fils de fibres pre-impregnees notamment pour la realisation de structures complexes en materiau composite polymerise par ionisation
DE10005202B4 (de) * 2000-02-03 2007-03-01 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen bauteil- und prozessorientierten Herstellung von Verstärkungsstruktur-Halbzeugen für Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe
DE10035237C1 (de) 2000-07-20 2001-09-06 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Produktionsanlage zum Herstellen von schalenförmigen, fasermatten-verstärkten Kunststoffteilen
EP2324999A1 (de) * 2000-07-28 2011-05-25 Hypercar, Inc. Verfahren und Herstellungsgerät für eine Verbundstruktur
EP1570977A1 (de) * 2004-03-05 2005-09-07 Alcan Technology & Management Ltd. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Kunststoffplatten
US7134629B2 (en) 2004-04-06 2006-11-14 The Boeing Company Structural panels for use in aircraft fuselages and other structures
US7527222B2 (en) 2004-04-06 2009-05-05 The Boeing Company Composite barrel sections for aircraft fuselages and other structures, and methods and systems for manufacturing such barrel sections
US7836931B2 (en) 2004-06-22 2010-11-23 Slyne William J Tape laying apparatus and method
FR2913365B1 (fr) * 2007-03-06 2013-07-26 Coriolis Composites Attn Olivier Bouroullec Tete d'application de fibres avec systemes de coupe de fibres particuliers
DE102007037072B4 (de) 2007-08-06 2017-12-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochflexible Schäumzelle
US8048253B2 (en) 2007-09-26 2011-11-01 Fiberforge Corporation System and method for the rapid, automated creation of advanced composite tailored blanks
US8752293B2 (en) * 2007-12-07 2014-06-17 The Boeing Company Method of fabricating structures using composite modules and structures made thereby
EP2230070A1 (de) 2009-03-06 2010-09-22 Lm Glasfiber A/S Verfahren und Produktionslinie zur Herstellung von Windturbinenblättern
FR2950285A1 (fr) * 2009-09-21 2011-03-25 Airbus Operations Sas Dispositif de drapage automatise
DE102010013131A1 (de) * 2009-12-21 2011-06-22 REHAU AG + Co., 95111 Verfahren zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff sowie Kraftfahrzeugformteil
DE102010015199B9 (de) * 2010-04-16 2013-08-01 Compositence Gmbh Faserführungsvorrichtung und Vorrichtung zum Aufbau eines dreidimensionalen Vorformlings
US9193140B2 (en) * 2013-03-15 2015-11-24 Composite Technology & Applications Limited Composite material lay-up equipment
ES2758199T3 (es) 2013-05-31 2020-05-04 Lm Wp Patent Holding As Sistema y método de asistencia en la fabricación de una carcasa de pala de turbina eólica
FR3006938B1 (fr) 2013-06-18 2015-10-02 Coriolis Composites Tete d application de fibres bi directionnelle a deux rouleaux
DE102015002777A1 (de) 2015-03-06 2016-09-08 Broetje-Automation Gmbh Faserlegemaschine
DE102015002775A1 (de) 2015-03-06 2016-09-08 Brötje-Automation GmbH System zur Fertigung von Faser-Verbundbauteilen
CN105109060A (zh) * 2015-09-17 2015-12-02 江苏恒神股份有限公司 一种制备纤维复合材料的真空导入成型工艺

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