EP3879018A1 - Textilmaschine und verfahren zum herstellen einer textilstruktur - Google Patents
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D41/00—Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
- D03D41/004—Looms for three-dimensional fabrics
Definitions
- Various exemplary embodiments relate to a textile machine and a method for producing a textile structure.
- textile products can be used in many different fields of application.
- a textile structure can be used as the basis for producing a composite component, wherein the textile structure can define the shape of the composite component to be produced.
- the textile structure can clearly serve as a so-called preform or semi-finished product.
- a textile structure used as a preform can be stiffened or reinforced with a polymer material, for example.
- the textile structure and also the composite component produced from it can have a pronounced three-dimensional shape.
- the efficient production of textile structures with a predefined three-dimensional shape can be a possibility of producing inexpensive composite components so that various new areas of application can be opened up.
- a textile structure that can be deformed by means of a manipulation device.
- the change in shape of the textile structure can be achieved, among other things, by specifically manipulating one or more threads of the textile structure.
- the textile structure can accordingly be formed in such a way that it can also be manipulated accordingly, for example the textile structure can be manufactured in such a way that manipulating (eg by pulling) the one or more threads leads to a change in the shape of the textile structure.
- the extension of the textile structure can increase along a first direction and decrease or decrease along a second direction stay the same.
- the textile structure can be set up, with a position of a first section of the textile structure being changed relative to a position of a second section of the textile structure.
- the textile structure can be pulled in such a way that a diagonal shear of at least one of the textile surfaces occurs and one or more sections of the textile structure are not only manipulated but also reshaped in the sense of a draping process.
- one or more warp and / or weft floats can be provided for changing the shape of the textile structure accordingly by manipulating the one or more warp or weft floats.
- a mechanism in the formation of an initially flat textile structure can be the manipulation of certain threads or thread groups within the textile structure. According to various embodiments, this manipulation is implemented by means of a suitably configured mechanical / mechatronic system (referred to as molding peripherals or manipulating device).
- the molding periphery can be integrated into the textile machine for producing the textile structure in such a way that the manipulation of the threads and the molding of the textile structure can be carried out within the system limits of the textile machine.
- a textile machine which has the following: a thread feeder for feeding threads to a work station; a take-off, the work station being arranged between the thread feed and the take-off; a working device for processing the threads in the work station into a textile structure, wherein the working device is set up the threads in such a way to connect with each other so that a shape of the textile structure can be changed by manipulating one or more predefined threads that are integrated into the textile structure; and a manipulation device which is set up to manipulate (eg to grip and pull) the one or more predefined threads in at least one manipulation area which is arranged between the thread feed and the trigger.
- the textile machine can be designed in such a way that the textile structure is correspondingly precisely positioned during its production and shaping in the textile machine.
- the positions of the threads and the position of the textile structure produced in the textile machine can clearly be predefined or determined in a comparatively simple manner.
- the molding periphery can be integrated into the textile machine, for example, in such a way that the position information, which represents the positions of the threads and the textile structure produced and which is known and / or can be easily determined due to the production of the textile structure, is also used for the automated molding of the textile structure can be.
- the positioning of the threads in the textile machine is used in order to be able to manipulate the predefined threads in a simple manner by means of the shaping periphery or in order to be able to grip the predefined threads in a simple manner by means of the manipulating device.
- a method for producing a textile structure comprising: guiding a plurality of threads to a work site; Connecting the plurality of threads in the workplace to form a textile structure in such a way that a shape of the textile structure can be changed by manipulating one or more predefined threads that are integrated into the textile structure; Changing the shape of the textile structure by manipulating the one or a plurality of predefined threads and thereby creating a shaped textile structure; and severing the formed textile structure.
- a method for producing a textile structure comprising: guiding a plurality of threads to a work site; Connecting the plurality of threads in the workplace to form a textile structure in such a way that a shape of the textile structure can be changed by manipulating one or more predefined threads that are integrated into the textile structure; Changing the shape of the textile structure by manipulating the one or more predefined threads and thereby creating a shaped textile structure; then, relocating a take-off device in such a way that the formed textile structure can be separated; and severing the formed textile structure.
- the extraction device can, for example, define system limits within which a continuous flow of material is ensured.
- several textile structures can be produced in the form of a continuous (e.g. band-shaped) semi-finished product, the respective textile structure being correspondingly shaped by manipulating one or more threads of the textile structure prior to separation (e.g. prior to separation from the continuous semi-finished product).
- Various embodiments relate to an automated combination of a textile manufacturing process (for example a weaving process, knitting process or knitting process) and a shaping process for changing the textile structures produced.
- the textile structures are produced in one piece, for example (also referred to as starting textile or semi-finished product).
- the initial textile is provided with areas in which some of the threads are not connected to the rest of the textile structure with a defined length of difference (also known as floats). At the edge or at the end of the original textile these threads are removed and gripped. Due to the nature of the textile, these threads can, for example, be drawn through the entire structure, with the free thread pieces (ie the floats) becoming smaller and the area of the floats being closed.
- the different lengths of the threads in the float and their arrangement result, for example, in a predefined three-dimensional natural shape of the textile structure.
- This textile structure can then, for example, be used directly as a reinforcement structure (also referred to as a preform), for example for the production of fiber-reinforced high-performance materials.
- Geometries with tubular or other three-dimensional sections are conventionally manufactured in an industrial setting using a sequential procedure, starting with the cutting of an initial textile structure, followed by the construction of overlapping layers and fixing / joining.
- three-dimensional textile structures results, for example, in various technological and economic advantages in component production, such as: high product quality (e.g. due to a direct fiber-based coupling of the structural sub-areas and thus high structural rigidity and strength) and high material efficiency (e.g. overlapping areas can be omitted and a better material utilization can be made). Furthermore, there are low expenditures for material costs and process costs.
- a suitable mechanical / mechatronic system is automated and provided within the system limits of the textile machine in such a way that an initially flat textile structure can be formed by manipulating certain threads or thread groups within the textile structure.
- the Forming peripherals have a multi-axis (with respect to the common translational / rotary axes) controllable device, such as a multi-axis portal system or a suitable multi-axis robot, which can be arranged within the textile machine.
- the threads or groups of threads to be manipulated with corresponding guide elements between a thread feed and a work station of the textile machine or between a work station and a haul-off are presented to the shaping periphery with sufficient accuracy.
- the thread feed can, for example, have a thread supply or a creel.
- the manipulation device (clearly the shaping device) itself can, for example, carry out the desired thread manipulation using suitable components for thread handling (e.g. grippers, clamps, etc.), electronic sensor, control and regulating technology and taking into account the geometry-dependent thread lengths.
- Various embodiments relate to an integration of a molding periphery in a textile machine.
- Various embodiments relate to a manipulation of threads or thread groups of a textile structure. The entire textile structure produced is not manipulated (as is the case with the 3D braiding technique, for example), but only certain threads or thread groups are manipulated, whereby a three-dimensional textile structure is formed.
- Fig. 1 shows a textile machine 100 in a schematic view, according to various embodiments.
- the textile machine 100 can have a working device 110, for example.
- the working device 110 can be set up to process threads 111.
- the working device 110 can be set up to produce a textile structure based on threads 111 that are fed to the working device 110.
- the area 112 in which the threads 111 are processed by means of the work device 110 can be referred to as work site 112, for example.
- the threads 111 can thus be processed into a textile structure in the work station 112.
- the threads 111 can be guided within the textile machine 100 by means of one or more thread guides.
- the threads can be fed to the work device 110 by means of a thread feeder 120 or can be fed into the work station 112.
- the threads 111 can be guided individually or in thread groups to the work device 110 or to the work station 112.
- the threads 111 can be positioned or guided by means of the thread feed 120 in an area in front of the work station 112 in such a way that individual threads can be manipulated.
- the can produced from the threads 111 by means of the working device 110 Textile structure (see initial textile structure 121) can be guided or withdrawn by means of a trigger 130.
- the threads 111 or the textile structure 121 produced by means of the working device 110 can be guided out of the working position 112 by means of the trigger 130.
- the threads 111 or the textile structure produced by means of the work device 110 can be positioned or guided in an area after the work station 112 by means of the trigger 130 and optionally an additional thread guide.
- the textile machine 100 can be designed in such a way that the work station 112 is arranged between the thread feed 120 and the take-off 130.
- the work device 110 can be set up to process the threads 111 in the work station 112 to form a textile structure, the threads 111 being connected to one another by means of the work device 110 in such a way that an initial textile structure 121 is first produced.
- the initial textile structure 121 has one or more predefined threads 123, for example. These one or more predefined threads 123 are, for example, integrated into the initial textile structure 121, or the initial textile structure 121 is produced in such a way that their shape can be changed by manipulating the one or more predefined threads 123.
- the initial textile structure 121 can have at least one section 121f in which one or more floats (e.g. free thread sections) are provided.
- the textile machine 100 has a manipulation device 140 (also referred to as the molding periphery).
- the manipulation device 140 can be set up, for example, in such a way that the one or more predefined threads 123 of the initial textile structure 121 are manipulated by means of the manipulation device 140 can be manipulated (143).
- the initial textile structure 121 can be shaped (140a) by means of the manipulation device 140, so that a shaped, three-dimensional textile structure 131 is produced.
- the manipulation device 140 can be set up, for example, to manipulate the one or more predefined threads 123 of the initial textile structure 121 in at least one manipulation area 141 (143).
- the manipulating device 140 can have at least one gripper movably mounted on a rail system for manipulating (143) individual threads 111 in the textile machine 100.
- One or more rails of the rail system can be parallel to the direction of production or parallel to the threads guided in the manipulating area 141 111 be arranged (see also Figures 2A to 2C ).
- the textile machine 100 can be set up, for example, in such a way that the manipulation area 141 is provided between the thread feed 120 and the take-off 130.
- the initial textile structure 121 can clearly be manipulated in the textile machine 100, i.e. before the trigger 130 is implemented and before the initial textile structure 121 is separated.
- the one or more predefined threads 123 of the initial textile structure 121 can be tensioned (133) and thus, for example, a first section 121a of the initial textile structure 121 can be moved relative to a second section 121b of the initial textile structure 121 (145) and the initial textile structure 121 thus closed the desired three-dimensional textile structure 131 can be formed.
- the formed three-dimensional textile structure 131 can accordingly have the one or more predefined tensioned threads 133.
- the threads 111 can be used in textile technology by means of the working device 112 be connected to each other.
- a fabric structure can be created by means of weaving.
- loop-forming methods such as knitting, warp-knitting and / or crocheting can be used to produce the initial textile structure 121.
- the shaped, three-dimensional textile structure 131 is only separated after it has been shaped (140a).
- the separation of the formed, three-dimensional textile structure 131 can include, for example, the relocation of the trigger 130 as well as a separation of the formed, three-dimensional textile structure 131 from the initial textile structure 121 remaining in the textile machine 100 of the textile machine 100 remaining initial textile structure 121, a further three-dimensional textile structure 131 can be formed.
- three-dimensional textile structure 131 After the formed, three-dimensional textile structure 131 has been separated, it can be partially or completely embedded in a polymer material.
- a composite component can be produced in which the molded, three-dimensional textile structure 131 serves as a preform.
- a work device 110 with a work station 112, a thread feeder 120, a trigger 130 and a manipulation device 140 are shown, which can be configured as described above with reference to the textile machine 100.
- the manipulation of the one or more predefined threads 123, which are also integrated in the initial textile structure 121, can be carried out in one Manipulation area 241 are carried out, which lies between the thread feed 120 and the working device 110. Seen in the production direction 201, the manipulation area 241, in which the one or more predefined threads 123 are manipulated (for example, are gripped and pulled by means of the manipulation device 140), lies in front of the work station 112 of the work device 110.
- the initial textile structure 121 can have or be a woven structure.
- the working device 110 can be a weaving device or the textile machine 100 can be a weaving machine.
- the thread feed 120 can be set up in such a way that warp threads (see threads 111) are fed to the work station 112.
- the working device 110 can be set up in such a way that the warp threads are connected by means of weft threads (not shown) to form an initial fabric structure (see initial textile structure 121).
- a defined subset of the warp threads can be integrated into the starting fabric structure in such a way that the shape of the starting fabric structure can be changed by appropriately manipulating the defined subset of the warp threads.
- the manipulating device 140 can have at least one gripper 240 movably mounted on a rail system 240s for manipulating individual threads 111 (e.g. for manipulating warp threads in an area in front of the work station 112).
- the produced initial textile structure 121 can be set up to form a three-dimensional textile structure 131, as in FIG Fig.2B is illustrated.
- the predefined threads 123 can run through the work station 112 and thus run counter to the manipulation during the manipulation Production direction 201 can be drawn through the work station 112.
- the clearly retracted section of the respective thread is not lost, but is then available again for the production of a further initial textile structure 121.
- there is no need for a reserve section in the initial textile structure which is conventionally provided for making the predefined threads directly accessible in the initial textile structure 121.
- the predefined threads 123 can be gripped securely, for example, since they are guided individually on predefined paths to the work station 112, for example.
- the latter After manipulating the one or more predefined threads 123 and thus after setting up the starting textile structure 121 to form the desired 3D preform 131, the latter can be removed from the textile machine 110, the trigger 130 being able to be implemented accordingly, as in FIG Fig. 2C is illustrated.
- a work device 110 with a work station 112, a thread feeder 120, a trigger 130 and a manipulation device 140 are shown, which can be designed as described above.
- the manipulation of the one or more predefined threads 123, which are also integrated in the initial textile structure 123, can be carried out in one Manipulation area 341 carried out, which lies between the working device 110 and the trigger 130. Seen in the production direction 201, the manipulation area 341, in which the one or more predefined threads 123 are manipulated (for example, are gripped and pulled by means of the manipulation device 140), lies behind the work station 112 of the work device 110.
- the initial textile structure 121 can have or be a woven structure.
- the working device 110 can be a weaving device or the textile machine 100 can be a weaving machine.
- the thread feed 120 can be set up in such a way that warp threads (see threads 111) are fed to the work station 112.
- the working device 110 can be set up in such a way that the warp threads are connected by means of weft threads (not shown) to form an initial fabric structure (see initial textile structure 121).
- a defined subset of the warp threads can be integrated into the starting fabric structure in such a way that the shape of the starting fabric structure can be changed by appropriately manipulating the defined subset of the warp threads.
- a defined subset of the weft threads can be integrated into the starting fabric structure in such a way that the shape of the starting fabric structure can be changed by appropriately manipulating the defined subset of the weft threads.
- a defined subset of the warp threads and a defined subset of the weft threads can be integrated into the starting fabric structure in such a way that the shape of the starting fabric structure is changed by means of a corresponding manipulation of the defined subsets of the warp and weft threads can.
- the manipulating device 140 can have at least one gripper 240 movably mounted on a rail system 240s for manipulating individual threads 111 (e.g. for manipulating warp threads and / or weft threads in an area 341 after the work station 112).
- the produced initial textile structure 121 can be set up to form a three-dimensional textile structure 131, as in FIG Fig.3B is illustrated.
- the predefined threads 123 can be pulled against the production direction 201 during manipulation.
- the section of the respective thread that is clearly withdrawn in each case is not available for the production of a further initial textile structure 121.
- material can be saved, for example, in that no reserve section is necessary in the initial textile structure 121, which is conventionally provided for making the predefined threads 123 accessible directly in the initial textile structure 121 after the job 112 (more precisely between job 112 and fume cupboard 130) can be known at a certain production time.
- the latter After manipulating the one or more predefined threads 123 and thus after setting up the starting textile structure 121 to form the desired 3D preform 131, the latter can be removed from the textile machine 100, the trigger 130 being able to be implemented accordingly, as in Fig. 3C is illustrated.
- the manipulation of the one or more predefined threads 123 can also take place in more than one manipulation area 241, 341, for example in a first manipulation area 241 in front of the work site (such as for example regarding the Figures 2A to 2C is described) and also in a second manipulation area 341 after the job (such as with respect to the Figures 3A to 3C is described).
- the initial textile structure 121 can be a fabric structure, and in the first manipulation area 241 in front of the work site, for example, predefined warp threads can be manipulated and in the second manipulation area 341 after the work place the weft threads can be manipulated.
- Fig. 4 illustrates a schematic flow diagram of a method 400 for producing a textile structure, according to various embodiments.
- a three-dimensional textile structure 131 also referred to as a 3D preform or a molded textile structure or semi-finished product
- the textile structure can be produced by means of the textile machine 100 described herein.
- the method 400 may include: in 410, guiding multiple threads to a work site; in 420, the joining of the plurality of threads in the work place to form a textile structure (clearly to an initial textile structure) in such a way that a shape of the textile structure can be changed by manipulating one or more predefined threads that are integrated into the textile structure; in 430, changing the shape of the textile structure by manipulating the one or more predefined threads and thereby creating a shaped textile structure; subsequently, in 440, the relocation of an extraction device in such a way that the formed textile structure can be separated; and, at 450, severing the formed textile structure.
- the shape of the textile structure can be changed in 430 after the multiple threads have been connected in the work place to form a textile structure in 420.
- the joining of the multiple threads in the job site to form a textile structure in 420 can be considered as Production of a corresponding initial textile structure (see textile structure 121 in Figures 1 , 2A , 2 B , 3A, 3B ), whereby the initial textile structure does not have to be further processed in terms of textile technology (e.g. no further weaving), but only its shape is changed (e.g. set up) by manipulating the one or more predefined threads in 430.
- not all threads of the initial textile structure are manipulated in 430, but only threads of a predefined subset of threads. If the initial textile structure is a woven textile structure, for example, only warp threads of a predefined subset of warp threads and / or only weft threads of a predefined subset of weft threads can be manipulated.
- the initial textile structure in 430 can be manipulated in such a way that a textile structure with a modified shape is formed (see textile structure 131 in FIGS Figures 1 , 2C , 3C ).
- the textile structure formed by manipulating the one or more predefined threads can for example have at least one tubular section.
- the textile structure formed by manipulating the one or more predefined threads can for example have at least one curved or angled section.
- the trigger 130 of the textile machine 100 can be connected by means of a clamp connection to the textile structures produced in each case by means of the working device.
- the trigger 130 can be converted accordingly, so that the trigger 130 is in turn connected to the section of the textile structure produced by the working device that remains in the textile machine 100.
- the working device of the textile machine can be a weaving device and the work station can in this case be or will be referred to as a weaving zone.
- connection of the plurality of threads 111 in the work station 112 to a textile structure 121, 131 described herein can take place by means of a correspondingly configured control for controlling the textile machine 100 or for controlling the working device 110 of the textile machine 110.
- a thread guide in the textile machine 100 can be set up in such a way that the positions or guideways of at least the threads 123 to be manipulated are predefined at least in the manipulation area 141, 241, 341.
- the textile machine 100 can be designed in such a way that each thread guided in the textile machine 100 can be clearly identified or that at least one group of threads 111 guided in the textile machine 100 can be clearly identified.
- the manipulating device 110 can be specified in a simple manner which of the uniquely identifiable threads (in 430) is to be manipulated and how the respective thread is to be manipulated.
- a parameter that represents a pull length can be assigned to each thread. The pull length is the length by which the respective thread is to be pulled.
- the gripper can be set up to grasp individual threads individually and to pull them around a predefined pull length assigned to the thread. Furthermore, the gripper can be set up to grasp several threads at the same time and to pull them by the same predefined pull length.
- a multiplicity of grippers can be used to manipulate the threads.
- exactly one gripper can be assigned to each thread to be manipulated (in a 1-to-1 assignment).
- exactly one gripper can be assigned to a number (n) of threads to be manipulated (in an n-to-1 assignment).
- the manipulation time can be reduced so that the manipulation of the threads does not reduce the production speed that can actually be achieved with the textile machine.
- the manipulating device can have a corresponding control device or can be communicatively coupled to a corresponding control device in order to control the corresponding movements for manipulating the one or more predefined threads.
- the manipulating device can, for example, have an electrical actuator system for executing the corresponding movements for manipulating the one or more predefined threads.
- the manipulation device can, for example, have an electromechanical actuator system for executing the corresponding movements for manipulating the one or more predefined threads.
- the manipulating device can, for example, have a pneumatic actuator system for executing the corresponding movements for manipulating the one or more predefined threads.
- the manipulating device can, for example, have an electropneumatic actuator system for executing the corresponding movements for manipulating the one or more predefined threads.
- the threads can be formed from any suitable material (e.g. from a natural fiber, from glass, from a polymer, from a ceramic, from a metal, from carbon, etc.).
- suitable material e.g. from a natural fiber, from glass, from a polymer, from a ceramic, from a metal, from carbon, etc.
- Example 1 is a textile machine comprising: a thread feeder for feeding threads to a work station; a take-off, the work station being arranged between the thread feed and the take-off; a working device for processing the threads in the work station to form a starting textile structure, the working device being set up to connect the threads to one another in such a way that a shape of the starting textile structure can be created by manipulating (e.g. by pulling) one or more predefined threads which are inserted into the starting textile structure are integrated, can be changed; and a manipulation device which is set up to manipulate (e.g. to pull or to grip and pull) the one or more predefined threads in at least one manipulation area which is arranged between the thread feed and the trigger.
- a thread feeder for feeding threads to a work station
- a take-off the work station being arranged between the thread feed and the take-off
- a working device for processing the threads in the work station to form a starting textile structure, the working device being set up to connect the threads to
- the textile machine according to example 1 can further have that the manipulation device is set up to manipulate the one or more predefined threads: to grip a thread of the one or more predefined threads; to pull the gripped thread by a predefined draw length; and let go of the gripped thread.
- the manipulation device is set up to manipulate the one or more predefined threads: to grip a thread of the one or more predefined threads; to pull the gripped thread by a predefined draw length; and let go of the gripped thread.
- the textile machine according to example 1 can furthermore have the manipulation device set up for manipulating the one or more predefined threads: to grip a group of threads of the plurality of predefined threads; the gripped threads of the group of threads, preferably simultaneously, in order to pull a predefined draw length; and to let go of the gripped threads of the group of threads.
- the textile machine according to one of examples 1 to 3 can furthermore have: a thread guide for guiding the one or more predefined threads in the manipulation area.
- the textile machine according to example 4 can have the thread guide set up to guide each thread of the plurality of predefined threads individually in the manipulation area.
- the textile machine according to example 4 can have the thread guide set up to individually guide groups of threads of the plurality of predefined threads in the manipulation area.
- the textile machine according to one of examples 4 to 6 can have the thread guide set up in such a way that the one or more predefined threads can be manipulated individually or in groups.
- the textile machine according to one of examples 1 to 7 can have the one or more predefined threads being pulled by more than 30 mm.
- the textile structure can have a fabric structure
- the thread feed of the textile machine according to one of examples 1 to 8 can be set up to feed warp threads to the work station.
- the working device can also be set up to connect the warp threads to the fabric structure by means of weft threads.
- the textile machine according to one of examples 1 to 9 can have the one or more predefined threads being one or more predefined warp threads.
- the initial textile structure is already positioned with sufficient accuracy in order to be able to grip the desired predefined threads securely in the manipulation area, for example. Since the predefined threads can be securely gripped in the manipulation area, according to various embodiments, there is also no need for a reserve area in the initial textile structure to make it accessible predefined threads. This has the consequence, for example, that material can be saved.
- the textile machine according to one of examples 1 to 10 can have the manipulation area arranged between the thread feed and the work station. If the predefined threads are manipulated (e.g. withdrawn) before the work site, material can be saved, since the manipulated threads can continue to be used to produce the next initial textile structure.
- the textile machine according to one of examples 1 to 11 can have the manipulation area arranged between the work station and the fume cupboard.
- Example 13 the textile machine according to one of Examples 1 to 12 can have a first manipulation area arranged between the thread feed and the workstation and that a second manipulation area is arranged between the workstation and the take-off, with at least one thread of the plurality of predefined threads using the manipulation device is manipulated in the first manipulation area and wherein at least one thread of the plurality of predefined threads is manipulated by means of the manipulation device in the second manipulation area.
- the textile machine according to one of examples 1 to 13 can have the one or more predefined threads being one or more predefined weft threads. Based on a weft thread manipulation, shapes other than pure warp thread manipulation can be created. Based on a warp and weft thread manipulation, more complex three-dimensional shapes can be generated than by means of a pure warp thread manipulation or pure weft thread manipulation.
- partial areas of a single-layer or multi-layer starting textile structure can be connected to one another by means of a warp and / or weft thread manipulation.
- the manipulation area for weft thread manipulation is arranged after the work station, for example between the work station and the trigger.
- the textile machine according to one of examples 1 to 14 can have the manipulation device set up such that at least a first of the plurality of predefined threads are drawn with a first pull length and a second of the plurality of predefined threads with a second pull length, the first Train length is different from the second train length.
- the textile machine according to one of examples 1 to 15 can have the manipulation device set up in such a way that at least one group of predefined threads can be gripped and pulled at the same time, preferably that all predefined threads of the group of predefined threads have the same pull length can be drawn.
- travel distances can be reduced and, for example, time can be saved or the respective threads can be manipulated in a time-efficient manner.
- the textile machine according to one of examples 1 to 16 can have the manipulation device having a plurality of independently adjustable grippers for the simultaneous manipulation of the plurality of predefined threads in an individual manner.
- the textile machine according to one of examples 1 to 17 can have the manipulation device for each thread that is guided to the work station by means of the thread feeder, one of the respective thread has associated gripper for individual manipulation of the thread.
- Example 19 is a method of making a textile structure, the method comprising: leading a plurality of threads to a job; Connecting the multiple threads in the work place to form a basic textile structure in such a way that a shape of the basic textile structure can be changed by manipulating (e.g. by means of pulling or by means of gripping and pulling) of one or more predefined threads that are integrated into the basic textile structure; Changing the shape of the initial textile structure by manipulating (e.g. by means of pulling or by means of gripping and pulling) the one or more predefined threads and thereby creating a shaped textile structure; and then, severing the formed textile structure.
- the method can furthermore comprise: relocating a take-off device in such a way that the formed textile structure can be separated.
- the method according to example 19 can further include: during the severing and / or after severing the shaped textile structure, connecting the multiple threads in the work place to form a further textile structure in such a way that a shape of the further textile structure is created by manipulating one or more of the several predefined threads that are integrated into the further textile structure can be changed; and changing the shape of the further textile structure by manipulating the one or more predefined threads and thereby producing a further shaped textile structure.
- the method according to example 19 or 20 can further include changing the shape of the textile structure by manipulating the one or more predefined threads: setting up the textile structure to a predefined three-dimensional shape.
- the predefined three-dimensional shape can, for example, have or be a tubular shape.
- the predefined three-dimensional shape can, for example, have or be a cylindrical shape.
- the predefined three-dimensional shape can, for example, have or be an angled shape.
- the predefined three-dimensional shape can, for example, have or be a curved shape.
- the method according to one of examples 19 to 21 can further comprise changing the shape of the textile structure by manipulating the one or more predefined threads: drawing a first thread of the plurality of predefined threads with a first draw length and drawing a second thread of the plurality of predefined threads with a second draw length different from the first draw length.
- the method according to one of examples 19 to 22 can furthermore include that the shaped textile structure has at least one tubular section.
- the method according to any one of examples 19 to 23 can further comprise the shaped textile structure having at least one angled section.
- the method according to any one of examples 19 to 24 can further include that the shaped textile structure has at least one curved section.
- the method according to one of examples 19 to 25 can further comprise: after separating the shaped textile structure, forming a composite component using the shaped textile structure (e.g. as a preform) and at least one composite material.
- the at least one composite material can comprise or be a polymer material, for example.
- the method according to one of examples 19 to 26 can further comprise: after the shaped textile structure has been separated, embedding the shaped textile structure (for example as a preform) in a polymer material.
- a choice of material for the threads can make it possible to form a composite material from the threads themselves.
- reinforcing fibers or reinforcing yarns can be used, but also hybrid yarns which have at least two parts, namely on the one hand reinforcement material and on the other hand a polymer material (e.g.
- the method according to one of examples 19 to 27 can further include guiding the multiple threads and connecting the multiple threads at the work site in such a way that multiple textile structures are formed in the form of a continuous (eg band-shaped) semi-finished product, wherein separating the shaped textile structure comprises separating the shaped textile structure (for example separating the shaped textile structure from the continuous semi-finished product).
- Example 29 is a textile machine comprising: a thread feeder for feeding threads to a work station; a working device for processing the threads in the work station to form a starting textile structure, the working device being set up to connect the threads to one another in such a way that a shape of the starting textile structure can be created by manipulating (e.g. by pulling) one or more predefined threads which are inserted into the starting textile structure are integrated, can be changed; and a manipulation device which is set up to manipulate the one or more predefined threads in at least one manipulation area (for example to pull or to grip and pull).
- a thread feeder for feeding threads to a work station
- a working device for processing the threads in the work station to form a starting textile structure, the working device being set up to connect the threads to one another in such a way that a shape of the starting textile structure can be created by manipulating (e.g. by pulling) one or more predefined threads which are inserted into the starting textile structure are integrated, can be changed; and a manipulation device
- the manipulation device can, if necessary, be equipped with a cutting device instead of or in addition to the gripping system described herein, so that, for example, individual threads or groups of threads can be separated in the woven structure.
- the cutting process can be used, for example, to adapt the deformability and to reduce internal stresses in the material when manipulating partial surfaces and performing draping operations (shearing between the threads).
- the cutting device can be connected to the manipulation device, for example, by means of a standardized coupling device such as is commercially available in automation technology.
- the manipulation device can furthermore be set up in such a way that individual threads and / or thread groups of the textile structure can be separated (e.g. cut through).
- the textile machine can clearly be equipped with a cutting function which is also carried out by means of a corresponding manipulating device or which is carried out by means of the same manipulating device that is used for gripping and pulling the predefined threads.
- the individual threads and / or thread groups can be separated selectively. For example, it can be ensured that each warp thread and / or each weft thread of the textile structure can be separated if necessary.
- the manipulation device can furthermore be set up in such a way that one or more sections of the textile structure can be gripped and reshaped.
- the reshaping of the textile structure can include or be, for example: folding the textile structure, bending the textile structure, distorting the textile structure, shearing the textile structure, changing the angle between threads of the textile structure, stretching threads of the textile structure, or the like.
Landscapes
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Abstract
Description
- Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Textilmaschine und ein Verfahren zum Herstellen einer Textilstruktur.
- Im Allgemeinen können textile Erzeugnisse in vielen verschiedenen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann eine Textilstruktur als Basis zum Herstellen eines Verbundbauteils verwendet werden, wobei die Textilstruktur die Form des herzustellenden Verbundbauteils definieren kann. Anschaulich kann die Textilstruktur als sogenannte Preform bzw. Halbzeug dienen. Eine Textilstruktur in der Verwendung als Preform kann beispielsweise mit einem Polymermaterial versteift bzw. verstärkt werden. Dabei kann die Textilstruktur und auch das daraus hergestellte Verbundbauteil eine ausgeprägte dreidimensionale Form aufweisen. Das effiziente Herstellen von Textilstrukturen mit einer vordefinierten dreidimensionalen Form kann eine Möglichkeit sein, kostengünstige Verbundbauteile herzustellen, so dass verschiedene neue Einsatzgebiete erschlossen werden können.
- Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf eine Textilstruktur, die mittels einer Manipuliervorrichtung verformt werden kann. Dabei kann die Formänderung der Textilstruktur unter anderem dadurch erreicht werden, dass ein oder mehrere Fäden der Textilstruktur gezielt manipuliert werden. Die Textilstruktur kann entsprechend so gebildet sein, dass diese auch entsprechend manipuliert werden kann, z.B. kann die Textilstruktur derart gefertigt sein, dass das Manipulieren (z.B. mittels Ziehens) der ein oder mehreren Fäden dazu führt, dass sich die Form der Textilstruktur verändert. Beispielsweise kann sich die Ausdehnung der Textilstruktur entlang einer ersten Richtung vergrößern und entlang einer zweiten Richtung verkleinern oder gleichbleiben. Beispielsweise kann die Textilstruktur aufgestellt werden, wobei eine Position eines ersten Abschnitts der Textilstruktur relativ zu einer Position eines zweiten Abschnitts der Textilstruktur verändert wird.
- Gemäß einigen Ausführungsformen kann an der Textilstruktur in der Art gezogen werden, dass eine diagonale Scherung zumindest einer der textilen Fläche auftritt und ein oder mehrere Abschnitte der Textilstruktur im Sinne eines Drapierprozesses nicht nur manipuliert, sondern auch umgeformt werden.
- Bei einer gewebten Textilstruktur können beispielsweise ein oder mehrere Kett- und/oder Schussflottungen vorgesehen sein zum entsprechenden Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren Kett- bzw. Schussflottungen.
- Ein Mechanismus in der Ausformung einer zunächst flachen Textilstruktur kann die Manipulation bestimmter Fäden oder Fadengruppen innerhalb der Textilstruktur sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird diese Manipulation mittels eines geeignet ausgestalteten mechanischen/mechatronischen Systems (als Ausformperipherie oder Manipuliervorrichtung bezeichnet) realisiert. Die Ausformperipherie kann derart in die Textilmaschine zur Herstellung der Textilstruktur integriert sein, dass die Manipulation der Fäden und die Ausformung der Textilstruktur innerhalb der Systemgrenzen der Textilmaschine ausgeführt werden können.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Textilmaschine bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Fadenzuführung zum Zuführen von Fäden zu einer Arbeitsstelle; einen Abzug, wobei die Arbeitsstelle zwischen der Fadenzuführung und dem Abzug angeordnet ist; eine Arbeitsvorrichtung zum Verarbeiten der Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur, wobei die Arbeitsvorrichtung eingerichtet ist die Fäden derart miteinander zu verbinden, dass eine Form der Textilstruktur mittels einer Manipulation von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; und eine Manipuliervorrichtung, welche eingerichtet ist, die ein oder mehreren vordefinierten Fäden in mindestens einem Manipulierbereich, welcher zwischen der Fadenzuführung und dem Abzug angeordnet ist, zu manipulieren (z.B. zu greifen und zu ziehen).
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Textilmaschine derart ausgestaltet sein, dass die Textilstruktur während deren Herstellung und Ausformung in der Textilmaschine entsprechend genau positioniert ist. Anschaulich können die Positionen der Fäden sowie die Position der hergestellten Textilstruktur in der Textilmaschine vordefiniert sein bzw. vergleichsweise einfach ermittelt werden. Die Ausformperipherie kann beispielsweise derart in die Textilmaschine integriert sein, dass die Positionsinformationen, welche die Positionen der Fäden und der hergestellten Textilstruktur repräsentieren und die aufgrund der Herstellung der Textilstruktur bekannt sind und/oder einfach ermittelt werden können, zusätzlich auch zur automatisierten Ausformung der Textilstruktur verwendet werden können. Beispielsweise wird die Positionierung der Fäden in der Textilmaschine verwendet, um die vordefinierten Fäden mittels der Ausformperipherie auf einfache Weise manipulieren zu können bzw. um die vordefinierten Fäden auf einfache Weise mittels der Manipuliervorrichtung greifen zu können.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Textilstruktur bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Führen mehrerer Fäden zu einer Arbeitsstelle; Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur derart, dass eine Form der Textilstruktur mittels einer Manipulation von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer geformten Textilstruktur; und Abtrennen der geformten Textilstruktur.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Textilstruktur bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Führen mehrerer Fäden zu einer Arbeitsstelle; Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur derart, dass eine Form der Textilstruktur mittels einer Manipulation von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer geformten Textilstruktur; anschließend, Versetzen einer Abzugsvorrichtung derart, dass die geformte Textilstruktur abgetrennt werden kann; und Abtrennen der geformten Textilstruktur. Die Abzugsvorrichtung kann beispielsweise Systemgrenzen definieren, innerhalb derer ein kontinuierlicher Materialfluss sichergestellt ist.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Textilstrukturen in Form eines kontinuierlichen (z.B. bandförmigen) Halbzeugs hergestellt werden, wobei die jeweilige Textilstruktur vor dem Vereinzeln (z.B. vor dem Abtrennen von dem kontinuierlichen Halbzeug) mittels Manipulierens ein oder mehrerer Fäden der Textilstruktur entsprechend ausgeformt wird.
- Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
- Es zeigen
-
Figur 1 eine Textilmaschine in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
Figuren 2A bis 2C jeweils Arbeitsschritte zum Herstellen einer ausgeformten Preform in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; -
Figuren 3A bis 3C jeweils Arbeitsschritte zum Herstellen einer Preform in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und -
Figur 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Preform, gemäß verschiedener Ausführungsformen. - In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
- Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf eine automatisierte Kombination aus einem textilen Herstellungsprozess (z.B. ein Webprozess, Strickprozess oder Wirkprozess) und einem Ausformungsprozess zum Verändern der hergestellten textilen Strukturen. Die textilen Strukturen werden beispielsweise an einem Stück hergestellt (auch als Ausgangstextil oder Halbzeug bezeichnet). Das Ausgangstextil wird mit Bereichen versehen, in denen mit definiert unterschiedlicher Länge ein Teil der Fäden nicht mit dem Rest der textilen Struktur verbunden sind (auch als Flottungen bezeichnet). Am Rand bzw. am Ende des Ausgangstextils können diese Fäden entnommen und gegriffen werden. Aufgrund der Beschaffenheit des Textils können diese Fäden beispielsweise durch die gesamte Struktur gezogen werden, wobei die freien Fadenstücke (d.h. die Flottungen) kleiner werden und der Bereich der Flottungen geschlossen wird.
- Aus den unterschiedlichen Längen der Fäden in der Flottung und deren Anordnung ergibt sich beispielsweise eine vordefinierte dreidimensionale Eigenform der textilen Struktur. Diese textile Struktur kann dann beispielsweise direkt als eine Verstärkungsstruktur (auch als Preform bezeichnet) verwendet werden, beispielsweise für die Herstellung faserverstärkter Hochleistungs-Werkstoffe. Geometrien mit rohrförmigen oder anderen dreidimensional ausgeformten Abschnitten werden im industriellen Rahmen herkömmlicherweise mittels einer sequentiellen Vorgehensweise gefertigt, begonnen mit dem Zuschnitt einer Ausgangstextilstruktur, gefolgt von dem Aufbau aus sich überlappenden Lagen sowie der Fixierung/Fügung.
- Aus der Verwendung dreidimensionaler Textilstrukturen ergeben sich beispielsweise diverse technologische und wirtschaftliche Vorteile in der Bauteilfertigung, wie beispielsweise: eine hohe Produktqualität (z.B. aufgrund einer direkten faserbasierten Kopplung der Strukturteilbereiche und dadurch einer hohen Struktursteifigkeit und Strukturfestigkeit) und eine hohe Materialeffizienz (z.B. können Überlappungsbereiche entfallen und eines bessere Materialausnutzung kann erfolgen). Ferner ergeben sich niedrige Aufwendungen für Materialkosten und Prozesskosten.
- Bei derzeit bekannten Textilstrukturen erfolgt die Ausformung aufwändig und rein manuell, z.B. mit folgenden, wiederholt auszuführenden Arbeitsschritten:
- 1) Abschneiden des Gewebeteilstückes,
- 2) Aufziehen des Gewebes auf einen Ausformkern,
- 3) Fixieren auf einem Ausformkern,
- 4) Ziehen der flottierenden Fäden am Rand der Textilstruktur durch die Fläche bis die Flottungen geschlossen sind.
- Die vorangehend genannte herkömmliche Vorgehensweise kann beispielsweise verfahrenstechnisch zu verschiedenen Nachteilen führen:
- Es sind mehrere voneinander entkoppelte Prozessschritte notwendig (z.B. Weben und Ausformen), was ein zusätzliches Materialhandling mit sich bringt,
- Manuell durchgeführte Prozesse können in einer geringeren Reproduzierbarkeit resultieren als automatisierte Prozesse,
- Manuell durchgeführte Prozesse können in einer geringeren Maßhaltigkeit resultieren als automatisierte Prozesse,
- Manuell durchgeführte Prozesse können in einer geringeren Prozesssicherheit resultieren als automatisierte Prozesse,
- Der Materialeinsatz für Fäden kann ineffizient sein (z.B. kann es zu einem Verschnitt von gezogenen Fäden kommen),
- Aufgrund der voneinander entkoppelten Prozessschritte kann es zu einer niedrigen Produktivität kommen, z.B. aufgrund des hohen manuellen Aufwands.
- Somit können in herkömmlichen Prozessen die hohe und reproduzierbare Produktqualität und die niedrigen Fertigungszeiten in der reinen textiltechnischen Herstellung nicht auf die herzustellende dreidimensionale Textilstruktur bzw. die Preform übertragen werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein geeignetes mechanisches/mechatronisches System automatisiert und innerhalb der Systemgrenzen der Textilmaschine derart bereitgestellt, dass eine Ausformung einer zunächst flachen Textilstruktur mittels einer Manipulation bestimmter Fäden oder Fadengruppen innerhalb der Textilstruktur erfolgen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausformperipherie eine mehrachsig (in Bezug auf die gängigen translatorischen/rotatorischen Achsen) ansteuerbare Vorrichtung aufweisen, wie beispielsweise ein mehrachsiges Portalsystem oder ein geeigneter Mehrachsroboter, welche innerhalb der Textilmaschine angeordnet sein kann. Der Ausformperipherie werden, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die zu manipulierenden Fäden oder Fadengruppen mit entsprechenden Leitelementen zwischen einer Fadenzuführung und einer Arbeitsstelle der Textilmaschine bzw. zwischen einer Arbeitsstelle und einem Abzug hinreichend genau vorgelegt. Die Fadenzuführung kann beispielsweise einen Fadenvorrat bzw. ein Spulengatter aufweisen. Die Manipuliervorrichtung (anschaulich die Ausformvorrichtung) selbst kann beispielsweise die gewünschte Fadenmanipulation unter Nutzung geeigneter Komponenten zum Fadenhandling (z.B. Greifer, Klemmen, etc.), elektronischer Sensor-, Steuer-, und Regeltechnik sowie unter Berücksichtigung der geometrieabhängigen Fadenlängen ausführen.
- Verschiedenen Ausführungsformen beziehen sich auf eine Integration einer Ausformperipherie in eine Textilmaschine. Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf eine Manipulation von Fäden oder Fadengruppen einer Textilstruktur. Dabei wird nicht die gesamte erzeugte Textilstruktur selbst manipuliert (wie z.B. bei in der 3D-Flechttechnik), sondern es werden nur bestimmte Fäden oder Fadengruppen manipuliert, wodurch eine dreidimensionale Textilstruktur ausgeformt wird.
- Mit der Erweiterung eines textilen Herstellungsprozesses (z.B. eines Webprozesses) und der gemäß verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen integrierten automatisierten Ausformung können beispielsweise folgende Vorteile erzielt werden:
- eine vollständige Eliminierung der bisher verwendeten manuellen Ausformung,
- eine hohe Prozesssicherheit aufgrund der Eliminierung manueller Prozesse,
- eine Produktivitätssteigerung für die Herstellung und Ausformung dreidimensionaler Preformen,
- eine Steigerung der Produktqualität, und
- eine höhere Materialeffizienz, da bei der Ausformung kein Abfall mehr anfällt oder weniger Abfall anfällt.
- Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen einer Textilmaschine und eines entsprechenden Verfahrens zum Herstellen einer Textilstruktur beschrieben.
-
Fig.1 zeigt eine Textilmaschine 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. - Die Textilmaschine 100 kann beispielsweise eine Arbeitsvorrichtung 110 aufweisen. Die Arbeitsvorrichtung 110 kann eingerichtet sein zum Verarbeiten von Fäden 111. Die Arbeitsvorrichtung 110 kann eingerichtet sein zum Herstellen einer Textilstruktur basierend auf Fäden 111, die der Arbeitsvorrichtung 110 zugeführt werden. Der Bereich 112, in dem die Fäden 111 mittels der Arbeitsvorrichtung 110 verarbeitet werden, kann beispielsweise als Arbeitsstelle 112 bezeichnet werden. Mittels der Arbeitsvorrichtung 110 können somit in der Arbeitsstelle 112 die Fäden 111 zu einer Textilstruktur verarbeitet werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fäden 111 innerhalb der Textilmaschine 100 mittels einer oder mehrerer Fadenführungen geführt sein oder werden. Beispielsweise können die Fäden mittels einer Fadenzuführung 120 der Arbeitsvorrichtung 110 zugeführt werden bzw. in die Arbeitsstelle 112 hineingeführt werden. Die Fäden 111 können einzeln oder in Fadengruppen zu der Arbeitsvorrichtung 110 bzw. zu der Arbeitsstelle 112 geführt werden. Die Fäden 111 können mittels der Fadenzuführung 120 in einem Bereich vor der Arbeitsstelle 112 derart positioniert bzw. geführt werden, dass einzelne Fäden manipuliert werden können.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die aus den Fäden 111 mittels der Arbeitsvorrichtung 110 hergestellte Textilstruktur (siehe Ausgangstextilstruktur 121) mittels eines Abzugs 130 geführt bzw. abgezogen werden. Die Fäden 111 bzw. die mittels der Arbeitsvorrichtung 110 erzeugte Textilstruktur 121 können mittels des Abzugs 130 aus der Arbeitsstelle 112 herausgeführt werden. Die Fäden 111 bzw. die mittels der Arbeitsvorrichtung 110 erzeugte Textilstruktur können mittels des Abzugs 130 und optional einer zusätzlichen Fadenführung in einem Bereich nach der Arbeitsstelle 112 positioniert bzw. geführt werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Textilmaschine 100 derart ausgestaltet sein, dass die Arbeitsstelle 112 zwischen der Fadenzuführung 120 und dem Abzug 130 angeordnet ist.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Arbeitsvorrichtung 110 zum Verarbeiten der Fäden 111 in der Arbeitsstelle 112 zu einer Textilstruktur eingerichtet sein, wobei die Fäden 111 mittels der Arbeitsvorrichtung 110 derart miteinander verbunden werden, dass zunächst eine Ausgangstextilstruktur 121 hergestellt wird. Die Ausgangstextilstruktur 121 weist beispielsweise ein oder mehreren vordefinierte Fäden 123 auf. Diese ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 sind beispielsweise derart in die Ausgangstextilstruktur 121 integriert, bzw. die Ausgangstextilstruktur 121 ist derart hergestellt, dass deren Form mittels einer Manipulation der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 verändert werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausgangstextilstruktur 121 zumindest einen Abschnitt 121f aufweisen, in dem eine oder mehrere Flottungen (z.B. freie Fadenabschnitte) bereitgestellt sind.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Textilmaschine 100 eine Manipuliervorrichtung 140 (auch als Ausformperipherie bezeichnet) auf. Die Manipuliervorrichtung 140 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass die ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 der Ausgangstextilstruktur 121 mittels der Manipuliervorrichtung 140 manipuliert werden können (143). Anschaulich kann eine Ausformung (140a) der Ausgangstextilstruktur 121 mittels der Manipuliervorrichtung 140 erfolgen, so dass eine ausgeformte, dreidimensionale Textilstruktur 131 erzeugt wird.
- Die Manipuliervorrichtung 140 kann beispielsweise eingerichtet sein, die ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 der Ausgangstextilstruktur 121 in mindestens einem Manipulierbereich 141 zu manipulieren (143). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipuliervorrichtung 140 mindestens einen auf einem Schienensystem beweglich gelagerten Greifer aufweisen zum Manipulieren (143) individueller Fäden 111 in der Textilmaschine 100. Dabei können ein oder mehrere Schienen des Schienensystems parallel zur Produktionsrichtung bzw. parallel zu den im Manipulierbereich 141 geführten Fäden 111 angeordnet sein (siehe auch
Figuren 2A bis 2C ). - Die Textilmaschine 100 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass der Manipulierbereich 141 zwischen der Fadenzuführung 120 und dem Abzug 130 bereitgestellt ist. Anschaulich kann die Ausgangstextilstruktur 121 noch in der Textilmaschine 100 manipuliert werden, d.h. bevor der Abzug 130 umgesetzt und bevor die Ausgangstextilstruktur 121 separiert wird.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 der Ausgangstextilstruktur 121 gespannt werden (133) und somit kann beispielsweise ein erster Abschnitt 121a der Ausgangstextilstruktur 121 relativ zu einem zweiten Abschnitt 121b der Ausgangstextilstruktur 121 bewegt werden (145) und die Ausgangstextilstruktur 121 somit zu der gewünschten dreidimensionalen Textilstruktur 131 ausgeformt werden. Die ausgeformte dreidimensionale Textilstruktur 131 kann entsprechend die ein oder mehreren vordefinierten gespannten Fäden 133 aufweisen.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fäden 111 mittels der Arbeitsvorrichtung 112 textiltechnisch miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann eine Gewebestruktur erzeugt werden mittels Webens. Alternativ oder zusätzlich dazu können beispielsweise maschenbildende Verfahren wie Stricken, Wirken, und/oder Häkeln zum Herstellen der Ausgangstextilstruktur 121 verwendet werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die ausgeformte, dreidimensionale Textilstruktur 131 erst nach deren Ausformung (140a) separiert. Das Separieren der ausgeformten, dreidimensionalen Textilstruktur 131 kann beispielsweise das Umsetzen des Abzugs 130 aufweisen sowie ein Abtrennen der ausgeformten, dreidimensionalen Textilstruktur 131 von der in der Textilmaschine 100 verbleibenden Ausgangstextilstruktur 121. Das Umsetzen des Abzugs 130 kann beispielsweise derart erfolgen, dass ausgehend von der in der Textilmaschine 100 verbleibenden Ausgangstextilstruktur 121 eine weitere dreidimensionale Textilstruktur 131 ausgeformt werden kann.
- Nach dem Separieren der ausgeformten, dreidimensionalen Textilstruktur 131 kann diese teilweise oder vollständig in ein Polymermaterial eingebettet werden. Somit kann beispielsweise ein Verbundbauteil hergestellt werden, bei dem die ausgeformte, dreidimensionale Textilstruktur 131 als Preform dient.
- In
Fig.2A, Fig.2B, und Fig.2C sind verschiedene Arbeitsschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Textilstruktur oder eines Verfahrens zum Betreiben einer Textilmaschine 100 veranschaulicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Zur Veranschaulichung sind eine Arbeitsvorrichtung 110 mit einer Arbeitsstelle 112, eine Fadenzuführung 120, ein Abzug 130 und eine Manipuliervorrichtung 140 dargestellt, welche derart ausgestaltet sein können, wie es vorangehend mit Bezug auf die Textilmaschine 100 beschrieben ist. - Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipulation der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123, die auch in der Ausgangstextilstruktur 121 integriert sind, in einem Manipulierbereich 241 durchgeführt werden, der zwischen der Fadenzuführung 120 und der Arbeitsvorrichtung 110 liegt. In Produktionsrichtung 201 gesehen liegt somit der Manipulierbereich 241, in dem die ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 manipuliert werden (z.B. mittels der Manipuliervorrichtung 140 gegriffen und gezogen werden), vor der Arbeitsstelle 112 der Arbeitsvorrichtung 110.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausgangstextilstruktur 121 eine Gewebestruktur aufweisen oder sein. Mit anderen Worten kann die Arbeitsvorrichtung 110 eine Webvorrichtung sein bzw. die Textilmaschine 100 kann eine Webmaschine sein. In diesem Fall kann die Fadenzuführung 120 derart eingerichtet sein, dass der Arbeitsstelle 112 Kettfäden (siehe Fäden 111) zugeführt werden. Die Arbeitsvorrichtung 110 kann derart eingerichtet sein, dass die Kettfäden mittels Schussfäden (nicht dargestellt) zu einer Ausgangsgewebestruktur (siehe Ausgangstextilstruktur 121) verbunden werden. Dabei kann eine definierte Untermenge der Kettfäden (siehe ein oder mehrere vordefinierte Fäden 123) derart in die Ausgangsgewebestruktur integriert sein, dass die Form der Ausgangsgewebestruktur mittels entsprechender Manipulation der definierten Untermenge der Kettfäden verändert werden kann.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipuliervorrichtung 140 mindestens einen auf einem Schienensystem 240s beweglich gelagerten Greifer 240 aufweisen zum Manipulieren individueller Fäden 111 (z.B. zum Manipulieren von Kettfäden in einem Bereich vor der Arbeitsstelle 112).
- Mittels Ziehens 243 der vordefinierten Fäden 123 kann die hergestellte Ausgangstextilstruktur 121 zu einer dreidimensionalen Textilstruktur 131 aufgestellt werden, wie in
Fig.2B veranschaulicht ist. Dabei können die vordefinierten Fäden 123 durch die Arbeitsstelle 112 hindurch verlaufen und somit während des Manipulierens entgegen der Produktionsrichtung 201 durch die Arbeitsstelle 112 gezogen werden. - Der anschaulich jeweils zurückgezogene Abschnitt des jeweiligen Fadens geht nicht verloren, sondern steht dann wieder für die Herstellung einer weiteren Ausgangstextilstruktur 121 zur Verfügung. Dies hat beispielsweise zur Folge, dass Material eingespart werden kann, da die Fäden noch vor der Arbeitsstelle zurückgezogen werden und somit zum Herstellen einer weiteren Ausgangstextilstruktur 121 verwendet werden können. Ferner ist kein Vorhalteabschnitt in der Ausgangstextilstruktur nötig, der herkömmlicherweise vorgesehen ist zum Zugänglichmachen der vordefinierten Fäden direkt in der Ausgangstextilstruktur 121. Ferner sind die vordefinierten Fäden 123 beispielsweise sicher zu greifen, da diese beispielsweise einzeln auf vordefinierten Bahnen zu der Arbeitsstelle 112 geführt werden.
- Nach dem Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 und somit nach dem Aufstellen der Ausgangstextilstruktur 121 zu der gewünschten 3D-Preform 131 kann diese aus der Textilmaschine 110 entnommen werden, wobei der Abzug 130 entsprechend umgesetzt werden kann, wie in
Fig.2C veranschaulicht ist. - In
Fig.3A, Fig.3B, und Fig.3C sind verschiedene Arbeitsschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Textilstruktur oder eines Verfahrens zum Betreiben einer Textilmaschine veranschaulicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Zur Veranschaulichung sind eine Arbeitsvorrichtung 110 mit einer Arbeitsstelle 112, eine Fadenzuführung 120, ein Abzug 130 und eine Manipuliervorrichtung 140 dargestellt, welche derart ausgestaltet sein können, wie es vorangehend beschrieben ist. - Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipulation der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123, die auch in der Ausgangstextilstruktur 123 integriert sind, in einem Manipulierbereich 341 durchgeführt, der zwischen der Arbeitsvorrichtung 110 und dem Abzug 130 liegt. In Produktionsrichtung 201 gesehen liegt somit der Manipulierbereich 341, in dem die ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 manipuliert werden (z.B. mittels der Manipuliervorrichtung 140 gegriffen und gezogen werden), hinter der Arbeitsstelle 112 der Arbeitsvorrichtung 110.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausgangstextilstruktur 121 eine Gewebestruktur aufweisen oder sein. Mit anderen Worten kann die Arbeitsvorrichtung 110 eine Webvorrichtung sein bzw. die Textilmaschine 100 kann eine Webmaschine sein. In diesem Fall kann die Fadenzuführung 120 derart eingerichtet sein, dass der Arbeitsstelle 112 Kettfäden (siehe Fäden 111) zugeführt werden. Die Arbeitsvorrichtung 110 kann derart eingerichtet sein, dass die Kettfäden mittels Schussfäden (nicht dargestellt) zu einer Ausgangsgewebestruktur (siehe Ausgangstextilstruktur 121) verbunden werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine definierte Untermenge der Kettfäden (siehe ein oder mehrere vordefinierte Fäden 123) derart in die Ausgangsgewebestruktur integriert sein, dass die Form der Ausgangsgewebestruktur mittels entsprechender Manipulation der definierten Untermenge der Kettfäden verändert werden kann. In anderen Ausführungsformen kann eine definierte Untermenge der Schussfäden (siehe ein oder mehrere vordefinierte Fäden 123) derart in die Ausgangsgewebestruktur integriert sein, dass die Form der Ausgangsgewebestruktur mittels entsprechender Manipulation der definierten Untermenge der Schussfäden verändert werden kann. In noch anderen Ausführungsformen können eine definierte Untermenge der Kettfäden und eine definierte Untermenge der Schussfäden (siehe ein oder mehrere vordefinierte Fäden 123) derart in die Ausgangsgewebestruktur integriert sein, dass die Form der Ausgangsgewebestruktur mittels entsprechender Manipulation der definierten Untermengen der Kett- und Schussfäden verändert werden kann.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipuliervorrichtung 140 mindestens einen auf einem Schienensystem 240s beweglich gelagerten Greifer 240 aufweisen zum Manipulieren individueller Fäden 111 (z.B. zum Manipulieren von Kettfäden und/oder Schussfäden in einem Bereich 341 nach der Arbeitsstelle 112).
- Mittels Ziehens 243 der vordefinierten Fäden 123 kann die hergestellte Ausgangstextilstruktur 121 zu einer dreidimensionalen Textilstruktur 131 aufgestellt werden, wie in
Fig.3B veranschaulicht ist. Dabei können die vordefinierten Fäden 123 während des Manipulierens entgegen der Produktionsrichtung 201 gezogen werden. - Der anschaulich jeweils zurückgezogene Abschnitt des jeweiligen Fadens steht in diesem Fall nicht für die Herstellung einer weiteren Ausgangstextilstruktur 121 zur Verfügung. Material kann allerdings beispielsweise dadurch eingespart werden, dass kein Vorhalteabschnitt in der Ausgangstextilstruktur 121 nötig ist, der herkömmlicherweise vorgesehen ist zum Zugänglichmachen der vordefinierten Fäden 123 direkt in der Ausgangstextilstruktur 121. Die vordefinierten Fäden 123 sind beispielsweise sicher zu greifen, da die Position der Ausgangstextilstruktur 121 nach der Arbeitsstelle 112 (genauer gesagt zwischen Arbeitsstelle 112 und Abzug 130) zu einer gewissen Produktionszeit bekannt sein kann.
- Nach dem Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 und somit nach dem Aufstellen der Ausgangstextilstruktur 121 zu der gewünschten 3D-Preform 131 kann diese aus der Textilmaschine 100 entnommen werden, wobei der Abzug 130 entsprechend umgesetzt werden kann, wie in
Fig.3C veranschaulicht ist. - Es versteht sich, dass das Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden 123 auch in mehr als einem Manipulierbereich 241, 341 erfolgen kann, z.B. in einem ersten Manipulierbereich 241 vor der Arbeitsstelle (wie beispielsweise bezüglich der
Figuren 2A bis 2C beschrieben ist) und auch in einem zweiten Manipulierbereich 341 nach der Arbeitsstelle (wie beispielsweise bezüglich derFiguren 3A bis 3C beschrieben ist). Beispielsweise kann die Ausgangstextilstruktur 121 eine Gewebestruktur sein, und in dem ersten Manipulierbereich 241 vor der Arbeitsstelle können beispielsweise vordefinierte Kettfäden manipuliert werden und in dem zweiten Manipulierbereich 341 nach der Arbeitsstelle können die Schussfäden manipuliert werden. -
Fig.4 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Herstellen einer Textilstruktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Beispielsweise kann eine dreidimensionalen Textilstruktur 131 (auch als 3D-Preform oder als ausgeformte Textilstruktur oder Halbzeug bezeichnet) mittels des Verfahrens 400 hergestellt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Textilstruktur mittels der hierin beschriebenen Textilmaschine 100 hergestellt werden. - Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 Folgendes aufweisen: in 410, das Führen mehrerer Fäden zu einer Arbeitsstelle; in 420, das Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur (anschaulich zu einer Ausgangstextilstruktur) derart, dass eine Form der Textilstruktur mittels einer Manipulation von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; in 430, das Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer ausgeformten Textilstruktur; anschließend, in 440, das Versetzen einer Abzugsvorrichtung derart, dass die ausgeformte Textilstruktur abgetrennt werden kann; und, in 450, das Abtrennen der ausgeformten Textilstruktur.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verändern der Form der Textilstruktur in 430 nach dem Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur in 420 erfolgen. Das Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur in 420 kann als Herstellen einer entsprechenden Ausgangstextilstruktur (siehe Textilstruktur 121 in den
Figuren 1 ,2A ,2B ,3A, 3B ) verstanden werden, wobei die Ausgangstextilstruktur nicht weiter textiltechnisch verarbeitet werden muss (z.B. nicht weiter gewebt wird), sondern nur noch in deren Form verändert wird (z.B. aufgestellt wird) mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden in 430. - Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden auch nicht alle Fäden der Ausgangstextilstruktur in 430 manipuliert, sondern nur Fäden einer vordefinierten Untermenge von Fäden. Wenn die Ausgangstextilstruktur beispielsweise eine gewebte Textilstruktur ist, können beispielsweise nur Kettfäden einer vordefinierten Untermenge von Kettfäden und/oder nur Schussfäden einer vordefinierten Untermenge von Schussfäden manipuliert werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausgangstextilstruktur in 430 derart manipuliert werden, dass eine Textilstruktur mit einer geänderten Form gebildet wird (siehe Textilstruktur 131 in den
Figuren 1 ,2C ,3C ). Die mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden gebildete Textilstruktur kann beispielsweise mindestens einen rohrförmigen Abschnitt aufweisen. Die mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden gebildete Textilstruktur kann beispielsweise mindestens einen gewölbten oder gewinkelten Abschnitt aufweisen. - Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abzug 130 der Textilmaschine 100 mittels einer Klemmverbindung mit der jeweils mittels der Arbeitsvorrichtung erzeugten Textilstrukturen verbunden sein. Zum Entnehmen einer beispielsweise ausgeformten Textilstruktur aus der Textilmaschine 100 kann der Abzug 130 entsprechend umgesetzt werden, so dass der Abzug 130 wiederum mit dem in der Textilmaschine 100 verbleibenden Abschnitt der jeweils mittels der Arbeitsvorrichtung erzeugten Textilstruktur verbunden ist.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Arbeitsvorrichtung der Textilmaschine eine Webvorrichtung sein und die Arbeitsstelle kann in diesem Fall als Webzone bezeichnet sein oder werden.
- Es versteht sich, dass das Verbinden der mehreren Fäden 111 in der Arbeitsstelle 112 zu einer entsprechend hierin beschriebenen Textilstruktur 121, 131 mittels einer entsprechend eingerichteten Steuerung zum Ansteuern der Textilmaschine 100 bzw. zum Ansteuern der Arbeitsvorrichtung 110 der Textilmaschine 110 erfolgen kann. Dabei kann eine Fadenführung in der Textilmaschine 100 so eingerichtet sein, dass die Positionen bzw. Führungsbahnen zumindest der zu manipulierenden Fäden 123 zumindest in dem Manipulierbereich 141, 241, 341 vordefiniert sind.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Textilmaschine 100 derart ausgestaltet sein, dass jeder in der Textilmaschine 100 geführte Faden eindeutig identifizierbar ist oder dass zumindest eine Gruppe von in der Textilmaschine 100 geführten Fäden 111 eindeutig identifizierbar ist. Somit kann beispielsweise der Manipuliervorrichtung 110 auf einfache Weise vorgegeben werden, welcher der eindeutig identifizierbaren Fäden (in 430) zu manipulieren ist und wie der jeweilige Faden zu manipulieren ist. Beispielsweise kann jeweils einem Faden ein Parameter, welcher eine Zuglänge repräsentiert, zugeordnet sein. Die Zuglänge ist die Länge, um die der jeweilige Faden gezogen werden soll.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Greifer zum Manipulieren der Fäden zu verwenden. Dabei kann der Greifer eingerichtet sein, einzelne Fäden individuell zu greifen und um eine dem Faden zugeordnete vordefinierte Zuglänge zu ziehen. Ferner kann der Greifer eingerichtet sein, mehrere Fäden gleichzeitig zu greifen und diese um die gleiche vordefinierte Zuglänge zu ziehen.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Greifern verwendet werden zum Manipulieren der Fäden.
- Beispielsweise kann jedem zu manipulierenden Faden genau ein Greifer zugeordnet sein (in einer 1-zu-1-Zuordnung). Beispielsweise kann einer Anzahl (n) von zu manipulierenden Fäden genau ein Greifer zugeordnet sein (in einer n-zu-1-Zuordnung). Somit kann beispielsweise die Manipulationsdauer reduziert werden, so dass die Manipulation der Fäden nicht die eigentlich mit der Textilmaschine erreichbare Produktionsgeschwindigkeit reduziert.
- Es versteht sich, dass die Manipuliervorrichtung eine entsprechende Steuervorrichtung aufweisen kann oder mit einer entsprechenden Steuervorrichtung kommunikativ gekoppelt sein kann, um die entsprechenden Bewegungen zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden zu steuern. Die Manipuliervorrichtung kann beispielsweise ein elektrisches Aktorsystem aufweisen zum Ausführen der entsprechenden Bewegungen zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden. Die Manipuliervorrichtung kann beispielsweise ein elektromechanisches Aktorsystem aufweisen zum Ausführen der entsprechenden Bewegungen zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden. Die Manipuliervorrichtung kann beispielsweise ein pneumatisches Aktorsystem aufweisen zum Ausführen der entsprechenden Bewegungen zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden. Die Manipuliervorrichtung kann beispielsweise ein elektropneumatisches Aktorsystem aufweisen zum Ausführen der entsprechenden Bewegungen zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Fäden aus jedem beliebigen geeigneten Material (z.B. aus einer Naturfaser, aus Glas, aus einem Polymer, aus einer Keramik, aus einem Metall, aus Kohlenstoff, etc.) gebildet sein.
- Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, welche sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
- Beispiel 1 ist eine Textilmaschine, aufweisend: eine Fadenzuführung zum Zuführen von Fäden zu einer Arbeitsstelle; einen Abzug, wobei die Arbeitsstelle zwischen der Fadenzuführung und dem Abzug angeordnet ist; eine Arbeitsvorrichtung zum Verarbeiten der Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Ausgangstextilstruktur, wobei die Arbeitsvorrichtung eingerichtet ist, die Fäden derart miteinander zu verbinden, dass eine Form der Ausgangstextilstruktur mittels einer Manipulation (z.B. mittels Ziehens) von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Ausgangstextilstruktur integriert sind, verändert werden kann; und eine Manipuliervorrichtung, welche eingerichtet ist, die ein oder mehreren vordefinierten Fäden in mindestens einem Manipulierbereich, welcher zwischen der Fadenzuführung und dem Abzug angeordnet ist, zu manipulieren (z.B. zu ziehen oder zu greifen und zu ziehen).
- In Beispiel 2 kann die Textilmaschine gemäß Beispiel 1 ferner aufweisen, das die Manipuliervorrichtung zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden eingerichtet ist: einen Faden der ein oder mehreren vordefinierten Fäden zu greifen; den gegriffenen Faden um eine vordefinierte Zuglänge zu ziehen; und den gegriffenen Faden wieder loszulassen.
- In Beispiel 3 kann die Textilmaschine gemäß Beispiel 1 ferner aufweisen, das die Manipuliervorrichtung zum Manipulieren der ein oder mehreren vordefinierten Fäden eingerichtet ist: eine Gruppe von Fäden der mehreren vordefinierten Fäden zu greifen; die gegriffenen Fäden der Gruppe von Fäden, vorzugsweise gleichzeitig, um eine vordefinierte Zuglänge zu ziehen; und die gegriffenen Fäden der Gruppe von Fäden wieder loszulassen.
- In Beispiel 4 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 ferner aufweisen: eine Fadenführung zum Führen der ein oder mehreren vordefinierten Fäden in dem Manipulierbereich.
- In Beispiel 5 kann die Textilmaschine gemäß Beispiel 4 aufweisen, dass die Fadenführung eingerichtet ist jeden Faden der mehreren vordefinierten Fäden einzeln in dem Manipulierbereich zu führen.
- In Beispiel 6 kann die Textilmaschine gemäß Beispiel 4 aufweisen, dass die Fadenführung eingerichtet ist, jeweils Gruppen von Fäden der mehreren vordefinierten Fäden einzeln in dem Manipulierbereich zu führen.
- In Beispiel 7 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 4 bis 6 aufweisen, dass die Fadenführung derart eingerichtet ist, dass die ein oder mehreren vordefinierten Fäden individuell oder in Gruppen manipuliert werden können.
- In Beispiel 8 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 7 aufweisen, dass die ein oder mehreren vordefinierten Fäden um mehr als 30 mm gezogen werden.
- In Beispiel 9 kann die Textilstruktur eine Gewebestruktur aufweisen, und die Fadenzuführung der Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 kann eingerichtet sein, der Arbeitsstelle Kettfäden zuzuführen. Die Arbeitsvorrichtung kann ferner eingerichtet sein, die Kettfäden mittels Schussfäden zu der Gewebestruktur zu verbinden.
- In Beispiel 10 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 aufweisen, dass die ein oder mehreren vordefinierten Fäden ein oder mehrere vordefinierte Kettfäden sind.
- Die Ausgangstextilstruktur ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, bereits ausreichend genau positioniert, um die gewünschten vordefinierten Fäden beispielsweise sicher in dem Manipulierbereich greifen zu können. Da die vordefinierten Fäden sicher in dem Manipulierbereich gegriffen werden können, ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, auch kein Vorhaltebereich in der Ausgangstextilstruktur notwendig zum Zugänglichmachen der vordefinierten Fäden. Dies hat beispielsweise zur Folge, dass Material eingespart werden kann.
- In Beispiel 11 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 aufweisen, dass der Manipulierbereich zwischen der Fadenzuführung und der Arbeitsstelle angeordnet ist. Sofern die vordefinierten Fäden noch vor der Arbeitsstelle manipuliert (z.B. zurückgezogen) werden, kann Material eingespart werden, da somit die manipulierten Fäden weiterhin zum Herstellen der nächsten Ausgangstextilstruktur verwendet werden können.
- In Beispiel 12 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 11 aufweisen, dass der Manipulierbereich zwischen der Arbeitsstelle und dem Abzug angeordnet ist.
- In Beispiel 13 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 aufweisen, dass ein erster Manipulierbereich zwischen der Fadenzuführung und der Arbeitsstelle angeordnet ist und dass ein zweiter Manipulierbereich zwischen der Arbeitsstelle und dem Abzug angeordnet ist, wobei mindestens ein Faden der mehreren vordefinierten Fäden mittels der Manipuliervorrichtung in dem ersten Manipulierbereich manipuliert wird und wobei mindestens ein Faden der mehreren vordefinierten Fäden mittels der Manipuliervorrichtung in dem zweiten Manipulierbereich manipuliert wird.
- In Beispiel 14 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 13 aufweisen, dass die ein oder mehreren vordefinierten Fäden ein oder mehrere vordefinierte Schussfäden sind. Basierend auf einer Schussfadenmanipulation können entweder andere Formen als mittels einer reinen Kettfadenmanipulation erzeugt werden. Basierend auf einer Kett- und Schussfadenmanipulation können komplexere dreidimensionale Formen erzeugt werden als mittels einer reinen Kettfadenmanipulation oder reinen Schussfadenmanipulation.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mittels einer Kett- und/oder Schussfadenmanipulation beispielsweise Teilflächen einer einlagigen oder mehrlagigen Ausgangstextilstruktur miteinander verbunden werden.
- Es versteht sich, dass der Manipulierbereich für eine Schussfadenmanipulation nach der Arbeitsstelle angeordnet ist, beispielsweise zwischen der Arbeitsstelle und dem Abzug.
- In Beispiel 15 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 14 aufweisen, die Manipuliervorrichtung derart eingerichtet ist, dass zumindest ein erster der mehreren vordefinierten Fäden mit einer ersten Zuglänge und ein zweiter der mehreren vordefinierten Fäden mit einer zweiten Zuglänge gezogen werden, wobei die erste Zuglänge verschieden von der zweiten Zuglänge ist.
- In Beispiel 16 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 aufweisen, dass die Manipuliervorrichtung derart eingerichtet ist, dass zumindest eine Gruppe von vordefinierten Fäden gleichzeitig gegriffen und gezogen werden können, vorzugsweise dass alle vordefinierten Fäden der Gruppe von vordefinierten Fäden mit der gleichen Zuglänge gezogen werden können. Somit können beispielsweise Stellwege verringert sein und es kann beispielsweise Zeit eingespart werden bzw. das Manipulieren der jeweiligen Fäden kann zeiteffizient erfolgen.
- In Beispiel 17 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 16 aufweisen, dass die Manipuliervorrichtung mehrere voneinander unabhängig stellbare Greifer aufweist zum gleichzeitigen Manipulieren der mehreren vordefinierten Fäden auf individuelle Weise.
- In Beispiel 18 kann die Textilmaschine gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 aufweisen, dass die Manipuliervorrichtung für jeden Faden, der mittels der Fadenzuführung zu der Arbeitsstelle geführt wird, einen dem jeweiligen Faden zugeordneten Greifer aufweist zum individuellen Manipulieren des Fadens.
- Beispiel 19 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Textilstruktur, das Verfahren aufweisend: Führen mehrerer Fäden zu einer Arbeitsstelle; Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Ausgangstextilstruktur derart, dass eine Form der Ausgangstextilstruktur mittels einer Manipulation (z.B. mittels Ziehens oder mittels Greifens und Ziehens) von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Ausgangstextilstruktur integriert sind, verändert werden kann; Verändern der Form der Ausgangstextilstruktur mittels Manipulierens (z.B. mittels Ziehens oder mittels Greifens und Ziehens) der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer geformten Textilstruktur; und anschließend, Abtrennen der geformten Textilstruktur. Vor dem Abtrennen der Textilstruktur kann das Verfahren ferner aufweisen: Versetzen einer Abzugsvorrichtung derart, dass die geformte Textilstruktur abgetrennt werden kann.
- In Beispiel 20 kann das Verfahren gemäß Beispiel 19 ferner aufweisen: während des Abtrennens und/oder nach dem Abtrennen der geformten Textilstruktur, Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer weiteren Textilstruktur derart, dass eine Form der weiteren Textilstruktur mittels einer Manipulation von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die weitere Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; und Verändern der Form der weiteren Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer weiteren geformten Textilstruktur.
- In Beispiel 21 kann das Verfahren gemäß Beispiel 19 oder 20 ferner aufweisen, dass das Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden aufweist: Aufstellen der Textilstruktur zu einer vordefinierten dreidimensionalen Form. Die vordefinierte dreidimensionale Form kann beispielsweise eine Rohrform aufweisen oder sein. Die vordefinierte dreidimensionale Form kann beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen oder sein. Die vordefinierte dreidimensionale Form kann beispielsweise eine gewinkelte Form aufweisen oder sein. Die vordefinierte dreidimensionale Form kann beispielsweise eine gekrümmte Form aufweisen oder sein.
- In Beispiel 22 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 21 ferner aufweisen, dass das Verändern der Form der Textilstruktur mittels Manipulierens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden aufweist: Ziehen eines ersten Fadens der mehreren vordefinierten Fäden mit einer ersten Zuglänge und Ziehen eines zweiten Fadens der mehreren vordefinierten Fäden mit einer von der ersten Zuglänge verschiedenen zweiten Zuglänge.
- In Beispiel 23 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 22 ferner aufweisen, dass die geformte Textilstruktur mindestens einen rohrförmigen Abschnitt aufweist.
- In Beispiel 24 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 23 ferner aufweisen, dass die geformte Textilstruktur mindestens einen gewinkelten Abschnitt aufweist.
- In Beispiel 25 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 24 ferner aufweisen, dass die geformte Textilstruktur mindestens einen gekrümmten Abschnitt aufweist.
- In Beispiel 26 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 25 ferner aufweisen: nach dem Abtrennen der geformten Textilstruktur, Bilden eines Verbundbauteils unter Verwendung der geformten Textilstruktur (z.B. als Preform) und mindestens eines Verbundmaterials. Das mindestens eine Verbundmaterial kann beispielsweise ein Polymermaterial aufweisen oder sein.
- In Beispiel 27 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 26 ferner aufweisen: nach dem Abtrennen der geformten Textilstruktur, Einbetten der geformten Textilstruktur (z.B. als Preform) in ein Polymermaterial. Alternativ oder zusätzlich dazu kann es eine Materialauswahl der Fäden ermöglichen, aus den Fäden selbst ein Verbundmaterial auszubilden. Beispielsweise können nicht nur Verstärkungsfasern oder Verstärkungsgarne verwendet werden, sondern auch hybride Garne, welche mindestens zwei Anteile aufweisen, nämlich zum einen Verstärkungsmaterial und zum anderen ein Polymermaterial, (z.B. eine Verstärkungsfaser und eine Polymerfasern für die Matrix), so dass im Sinne einer thermoplastischen Prozesskette eine separate Zugabe von polymeren Matrixmaterial nicht notwendig ist, und stattdessen der Anteil des Polymermaterials in den Garnen selbst aufgeschmolzen wird, so dass das aufgeschmolzene Polymermaterials die Verstärkungsfasern imprägniert und gemeinsam mit diesen einen Verbund ausbildet.
- In Beispiel 28 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 19 bis 27 ferner aufweisen, dass das Führen der mehreren Fäden und das Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle derart erfolgen, dass mehrere Textilstrukturen in Form eines kontinuierlichen (z.B. bandförmigen) Halbzeugs gebildet werden, wobei das Abtrennen der geformten Textilstruktur ein Vereinzeln der geformten Textilstruktur (z.B. das Abtrennen der geformten Textilstruktur von dem kontinuierlichen Halbzeug) aufweist.
- Beispiel 29 ist eine Textilmaschine, aufweisend: eine Fadenzuführung zum Zuführen von Fäden zu einer Arbeitsstelle; eine Arbeitsvorrichtung zum Verarbeiten der Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Ausgangstextilstruktur, wobei die Arbeitsvorrichtung eingerichtet ist, die Fäden derart miteinander zu verbinden, dass eine Form der Ausgangstextilstruktur mittels einer Manipulation (z.B. mittels Ziehens) von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Ausgangstextilstruktur integriert sind, verändert werden kann; und eine Manipuliervorrichtung, welche eingerichtet ist, die ein oder mehreren vordefinierten Fäden in mindestens einem Manipulierbereich zu manipulieren (z.B. zu ziehen oder zu greifen und zu ziehen).
- In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann die Manipulationseinrichtung bedarfsweise mit einer Schneidvorrichtung anstatt oder in Ergänzung zu dem hierin beschriebenen Greifsystem ausgestattet sein oder werden, so dass beispielsweise einzelne Fäden oder Fadengruppen in der gewebten Struktur getrennt werden können. Der Schneidvorgang kann dabei beispielsweise einer möglichen Anpassung der Umformbarkeit und dem Abbau von Eigenspannungen im Material bei der Manipulation von Teilflächen und auszuführende Drapier-Operationen (Scherung zwischen den Fäden) dienen. Die Schneidvorrichtung kann beispielsweise mittels einer standardisierten Kupplungsvorrichtung, wie sie kommerziell in der Automatisierungstechnik verfügbar ist, mit der Manipulationsvorrichtung verbunden sein.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipuliervorrichtung ferner derart eingerichtet sein, dass einzelne Fäden und/oder Fadengruppen der Textilstruktur getrennt (z.B. durchgeschnitten) werden können. Anschaulich kann die Textilmaschine mit einer Schneidfunktion ausgestattet sein, die ebenfalls mittels einer entsprechenden Manipuliervorrichtung durchgeführt wird oder die mittels der selben Manipuliervorrichtung durchgeführt wird, die für das Greifen und Ziehen der vordefinierten Fäden verwendet wird. Das Trennen der einzelnen Fäden und/oder Fadengruppen kann selektiv erfolgen. Beispielsweise kann sichergestellt sein, dass jeder Kettfaden und/oder jeder Schussfaden der Textilstruktur bei Bedarf getrennt werden kann.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Manipuliervorrichtung ferner derart eingerichtet sein, dass ein oder mehrere Abschnitte der Textilstruktur gegriffen und umgeformt werden können. Das Umformen der Textilstruktur kann beispielsweise aufweisen oder sein: ein Falten der Textilstruktur, ein Biegen der Textilstruktur, ein Verzerren der Textilstruktur, eine Scherung der Textilstruktur, eine Winkeländerung zwischen Fäden der Textilstruktur, eine Dehnung von Fäden der Textilstruktur, oder Ähnliches.
- Es versteht sich, dass Funktionen, konstruktive Ausgestaltungen, Materialeigenschaften, etc., die hierin mit Bezug auf eine Textilstruktur beschrieben sind, auch in gleicher Weise in einem entsprechenden Herstellungsverfahren implementiert sein können und vice versa.
- Es versteht sich, dass Funktionen und konstruktive Ausgestaltungen, die hierin mit Bezug auf eine Textilmaschine beschrieben sind, auch in gleicher Weise in einem entsprechenden Herstellungsverfahren implementiert sein können und vice versa.
Claims (15)
- Textilmaschine (100), aufweisend:eine Fadenzuführung (120) zum Führen von Fäden (111) zu einer Arbeitsstelle (112);einen Abzug (130), wobei die Arbeitsstelle (112) zwischen der Fadenzuführung (120) und dem Abzug (130) angeordnet ist;eine Arbeitsvorrichtung (110) zum Verarbeiten der Fäden (111) in der Arbeitsstelle (112) zu einer Textilstruktur (121), wobei die Arbeitsvorrichtung (110) eingerichtet ist die Fäden (111) derart miteinander zu verbinden, dass eine Form der Textilstruktur (121) mittels Ziehens (143, 243) von ein oder mehreren vordefinierten Fäden (123), die in die Textilstruktur (121) integriert sind, verändert werden kann (145); undeine Manipuliervorrichtung (140), welche eingerichtet ist, die ein oder mehreren vordefinierten Fäden (123) in mindestens einem Manipulierbereich (141, 241, 341), welcher zwischen der Fadenzuführung (120) und dem Abzug (130) angeordnet ist, zu greifen und zu ziehen.
- Textilmaschine (100) gemäß Anspruch 1,
wobei die Textilstruktur (121) eine Gewebestruktur aufweist oder ist, wobei die Fadenzuführung (120) eingerichtet ist, der Arbeitsstelle (112) Kettfäden zuzuführen und wobei die Arbeitsvorrichtung (110) eingerichtet ist, die Kettfäden mittels Schussfäden zu der Gewebestruktur zu verbinden. - Textilmaschine (100) gemäß Anspruch 2,
wobei die ein oder mehreren vordefinierten Fäden (123) ein oder mehrere vordefinierte Kettfäden sind. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der Manipulierbereich (141, 241) zwischen der Fadenzuführung (120) und der Arbeitsstelle (112) angeordnet ist; und/oder
wobei der Manipulierbereich (141, 341) zwischen der Arbeitsstelle (112) und dem Abzug (130) angeordnet ist. - Textilmaschine (100) gemäß Anspruch 2 oder 3,
wobei die ein oder mehreren vordefinierten Fäden (123) ein oder mehrere vordefinierte Schussfäden sind, und
wobei der Manipulierbereich (141, 241) zwischen der Arbeitsstelle (112) und dem Abzug (130) angeordnet ist. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Manipuliervorrichtung (140) derart eingerichtet ist, dass zumindest ein erster der mehreren vordefinierten Fäden (123) mit einer ersten Zuglänge gezogen wird und dass ein zweiter der mehreren vordefinierten Fäden (123) mit einer zweiten Zuglänge gezogen wird, wobei die erste Zuglänge verschieden von der zweiten Zuglänge ist. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Manipuliervorrichtung (140) derart eingerichtet ist, dass Fäden eine Gruppe der mehreren vordefinierten Fäden (123) gleichzeitig gegriffen und gezogen werden können. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Manipuliervorrichtung (140) mehrere voneinander unabhängig stellbare Greifer (240) aufweist zum, vorzugsweise gleichzeitigen, Manipulieren der mehreren vordefinierten Fäden (123) auf individuelle Weise. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Manipuliervorrichtung (140) ferner derart eingerichtet ist, dass einzelne Fäden und/oder Fadengruppen der Textilstruktur getrennt werden können. - Textilmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Manipuliervorrichtung (140) ferner derart eingerichtet ist, dass ein oder mehrere Abschnitte der Textilstruktur gegriffen und umgeformt werden können. - Verfahren (400) zum Herstellen einer Textilstruktur, das Verfahren aufweisend:Führen mehrerer Fäden zu einer Arbeitsstelle (410);Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer Textilstruktur derart, dass eine Form der Textilstruktur mittels Greifens und Ziehens von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann (420);Verändern der Form der Textilstruktur mittels Ziehens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer geformten Textilstruktur (430); und anschließend,Abtrennen der geformten Textilstruktur (450).
- Verfahren (400) gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend:während des Abtrennens und/oder nach dem Abtrennen der geformten Textilstruktur,Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle zu einer weiteren Textilstruktur derart, dass eine Form der weiteren Textilstruktur mittels Ziehens von ein oder mehreren vordefinierten Fäden, die in die weitere Textilstruktur integriert sind, verändert werden kann; undVerändern der Form der weiteren Textilstruktur mittels Ziehens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden und dadurch Erzeugen einer weiteren geformten Textilstruktur.
- Verfahren (400) gemäß Anspruch 11 oder 12,
wobei das Verändern der Form der Textilstruktur mittels Ziehens der ein oder mehreren vordefinierten Fäden aufweist:
Aufstellen der Textilstruktur zu einer vordefinierten dreidimensionalen Form. - Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner aufweisend:
nach dem Abtrennen der geformten Textilstruktur, Bilden eines Verbundbauteils unter Verwendung der geformten Textilstruktur und mindestens eines Verbundmaterial, wobei das mindestens eine Verbundmaterial vorzugsweise ein Polymermaterial aufweist oder ist. - Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14,
wobei das Führen der mehreren Fäden und das Verbinden der mehreren Fäden in der Arbeitsstelle derart erfolgen, dass mehrere Textilstrukturen in Form eines kontinuierlichen Halbzeugs gebildet werden, wobei das Abtrennen der geformten Textilstruktur ein Vereinzeln der geformten Textilstruktur aufweist.
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