ES2895383T3 - Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras - Google Patents

Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras Download PDF

Info

Publication number
ES2895383T3
ES2895383T3 ES18785806T ES18785806T ES2895383T3 ES 2895383 T3 ES2895383 T3 ES 2895383T3 ES 18785806 T ES18785806 T ES 18785806T ES 18785806 T ES18785806 T ES 18785806T ES 2895383 T3 ES2895383 T3 ES 2895383T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
laying
fiber
unwinding
tape
fiber tape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18785806T
Other languages
English (en)
Inventor
Norbert Danninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fill GmbH
Original Assignee
Fill GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fill GmbH filed Critical Fill GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2895383T3 publication Critical patent/ES2895383T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386Automated tape laying [ATL]
    • B29C70/388Tape placement heads, e.g. component parts, details or accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386Automated tape laying [ATL]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205Means for applying layers
    • B29C64/209Heads; Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227Driving means
    • B29C64/236Driving means for motion in a direction within the plane of a layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/228Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being stacked in parallel layers with fibres of adjacent layers crossing at substantial angles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2793/00Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/0027Cutting off
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382Automated fiber placement [AFP]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12Thermoplastic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Instalación de fabricación (1) para la colocación de cintas de fibras (2), comprendiendo la instalación de fabricación (1): - un dispositivo de colocación (6) con un asiento del dispositivo de desenrollado (9) y al menos dos dispositivos de desenrollado (8) dispuestos uno al lado del otro en el asiento del dispositivo de desenrollado (9), comprendiendo cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) un dispositivo de recepción (10) para recibir un rollo de materia prima (11) y una unidad de corte (27) para cortar la cinta de fibras (2); - un dispositivo de colocación (7) con una superficie de colocación (12) para recibir la cinta de fibras (2) desenrollada del rollo de materia prima (11), en donde la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) y el dispositivo de desenrollado (8) del dispositivo de colocación (6) se pueden desplazar entre sí en la dirección de colocación (18), por lo que la cinta (2) puede desenrollarse en tiras sobre la superficie de colocación (12), caracterizada porque los al menos dos dispositivos de desenrollado (8) están acoplados mediante una guía lineal (17) a un asiento de dispositivo de desenrollado (9) del dispositivo de colocación (6) y se pueden desplazar independientemente uno del otro en la dirección de colocación (18) con respecto al asiento de dispositivo de desenrollado (9).

Description

DESCRIPCIÓN
Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras
La invención se refiere a una instalación de fabricación para la colocación de cintas de fibras y a un procedimiento para la colocación de cintas de fibras.
Del documento ES 10 2014 101 445 A1 se conoce un procedimiento para la construcción de un laminado y un dispositivo de colocación de cinta correspondiente. En este proceso, una cinta que hay que colocar, provista de materiales aglutinantes y/o materiales de matriz, es alimentada a un dispositivo de colocación. La cinta alimentada se coloca mediante el dispositivo de colocación hasta que se obtiene la estructura de cinta correspondiente al laminado, formada por cintas depositadas una al lado de la otra y una encima de la otra, por lo que las cintas depositadas una al lado de la otra definen una capa de cinta de una estructura de cinta. La estructura de la cinta se introduce en un dispositivo de excitación por ultrasonidos y con ello se plastifican sucesivamente los materiales del aglutinante y/o los materiales de matriz, uniendo de este modo las distintas capas de la cinta.
Del documento ES 10 2014 201 060 A1 se conoce una máquina de colocación de fibras para la fabricación de estructuras de fibras colocadas. La máquina de colocación de fibras tiene una mesa de herramientas para posicionar una herramienta de formación, que puede moverse linealmente en una dirección X por medio de un deslizador X y puede girar alrededor de un eje de giro vertical. Por encima de la mesa de herramientas se encuentra un cabezal de colocación de fibras que se puede desplazar linealmente y en sentido transversal a la dirección X mediante un deslizador Y.
Los dispositivos conocidos de los documentos ES 10 2014 101 445 A1 y DE 10 2014 201 060 A1 presentan la desventaja de que la colocación de fibras con los dispositivos estructurados de esta manera tiene un tiempo de proceso elevado.
Otros dispositivos para la fabricación de estructuras de fibras colocadas se describen en los documentos WO 2017/084823 A1, US 2010/193103 A1 y US 2014/299266 A1.
Un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce en el documento AT 517938 A4 .
El objetivo de la presente invención era superar las desventajas de la técnica anterior y proporcionar un dispositivo y un procedimiento mediante los cuales se simplifica la colocación de fibras y/o la creación de estructuras de cinta.
Este objetivo se consigue mediante un dispositivo y un procedimiento según las reivindicaciones 1 y 10.
Según la invención, se ha configurado una instalación de fabricación para la colocación de cintas de fibras. La instalación de fabricación incluye:
• un dispositivo de colocación con un asiento de dispositivos de desenrollado y al menos dos dispositivos de desenrollado dispuestos uno al lado del otro, comprendiendo cada uno de los dispositivos de desenrollado un dispositivo de recepción para recibir un rollo de materia prima y una unidad de corte para cortar la cinta de fibras;
• un dispositivo de colocación con una superficie de colocación para recibir la cinta de fibras desenrollada del rollo de materia prima, pudiéndose desplazar la superficie de colocación del dispositivo de colocación y el dispositivo de desenrollado del dispositivo de colocación entre sí en la dirección de colocación, por lo que la cinta de fibras puede desenrollarse en tiras sobre la superficie de colocación. Los al menos dos dispositivos de desenrollado están acoplados cada uno a un asiento de dispositivo de desenrollado del dispositivo de colocación por medio de una guía lineal y se pueden desplazar independientemente el uno del otro en la dirección de colocación con respecto al soporte de dispositivo de desenrollado.
La instalación de fabricación según la invención tiene la ventaja de ser robusta y poco susceptible a los fallos. Además, mediante el sistema de fabricación según la invención, las cintas de fibras individuales pueden colocarse en la superficie de colocación en un tiempo de proceso corto dando lugar a una estructura de colocación.
Además, puede ser conveniente que cada uno de los dispositivos de desenrollado tenga un cabezal de soldadura configurado para soldar dos cintas de fibras colocadas una encima de la otra. La ventaja en este caso es que esta medida permite que las cintas de fibras individuales de las distintas capas de cinta de fibras se adhieran entre sí. En este caso, no es absolutamente necesario que la soldadura tenga una alta durabilidad, pero puede estar previsto que la soldadura sirva puramente para la estabilización.
Además, se puede prever que el cabezal de soldadura presente al menos un patín de prensado y, en particular, un elemento calefactor para calentar el patín de prensado. La ventaja en este caso es que un cabezal de soldadura térmica de este tipo puede tener una configuración sencilla y, además, una unión soldada térmicamente puede tener suficiente estabilidad y puede fabricarse fácilmente.
Alternativamente, se puede prever que el cabezal de soldadura esté configurado para la soldadura por ultrasonidos, en particular mediante sonotrodos ultrasónicos o soldadura por fricción, o también para la soldadura por resistencia con uso de una corriente eléctrica.
Además, se puede prever que la superficie de colocación del dispositivo de colocación sea ajustable en altura en una dirección vertical, de tal modo que se pueda ajustar la distancia de la superficie de colocación a los dispositivos de desenrollado. La ventaja es que esta medida permite adaptar la superficie de colocación a cada una de las capas de cinta de fibras que se va a colocar.
De manera alternativa o adicional, se puede prever que los dispositivos de desenrollado se puedan desplazar en la dirección vertical.
También resulta ventajosa una características según la cual se puede prever que la superficie de colocación del dispositivo de colocación sea desplazable en la dirección transversal a la dirección de colocación. La ventaja de esto es que, en un primer paso de colocación, solo hay que colocar una de cada dos cintas de fibrass, en un paso de colocación posterior, y más tarde pueden colocarse las cintas de fibras que faltan.
De acuerdo con un perfeccionamiento, es posible que la superficie de colocación del dispositivo de colocación pueda girar alrededor de un eje de rotación que es normal a la superficie de colocación. Es ventajoso en este caso que las cintas de fibras de las distintas capas de cinta de fibras puedan colocarse en diferentes ángulos entre sí por esta medida, para obtener, por ejemplo, una estructura de colocación en forma de patrón de cuadros.
Además, puede ser conveniente que cada uno de los dispositivos de desenrollado individuales esté acoplado a una unidad de accionamiento, en particular a un motor lineal, mediante el cual los dispositivos de desenrollado puedan moverse independientemente unos de otros en la dirección de colocación. La ventaja de esto es que los dispositivos de desenrollado individuales pueden detenerse en diferentes momentos para fijar la cinta a la superficie de colocación, no resultando frenados los restantes dispositivos de desenrollado por la detención de un dispositivo de desenrollado. Con ello se puede acortar el tiempo del proceso en total. Esto es especialmente ventajoso cuando la capa de cintas de fibras tiene un contorno exterior complejo y el inicio o el final de las cintas de fibras individuales está desplazado entre sí. Además, se puede prever que a cada uno de los dispositivos de desenrollado se le asocie su propio circuito integrado, por lo que los circuitos integrados individuales están acoplados a un control central de nivel superior. La ventaja en este caso es que los actuadores individuales de los dispositivos de desenrollado no tienen que ser controlados por el control central de nivel superior, sino que las tareas de cálculo pueden ser asumidas por el circuito integrado.
Además, se puede prever que en la zona de la unidad de corte se disponga un dispositivo de refrigeración, por medio del cual se pueda enfriar la cinta de fibras. Esta medida permite enfriar la cinta localmente para hacerla más quebradiza para el proceso de corte. Esto es especialmente ventajoso cuando la cinta de fibras está hecha de un material resistente. Según la invención, está previsto un procedimiento para colocar cintas de fibras, en particular usando una instalación de fabricación según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9.
El procedimiento comprende los siguientes pasos de proceso:
• Proporcionar un dispositivo de colocación con al menos dos dispositivos de desenrollado dispuestos uno al lado del otro, comprendiendo cada uno de los dispositivos de desenrollado un dispositivo de recepción para recibir un rollo de materia prima de una cinta de fibras y una unidad de corte para cortar la cinta de fibras, en donde cada uno de los al menos dos dispositivos de desenrollado están acoplados, por medio de una guía lineal, a un asiento del dispositivo de desenrollado del dispositivo de colocación y, de manera independiente uno del otro, se pueden desplazar en la dirección de colocación con respecto al asiento del dispositivo de desenrollado;
• Proporcionar un dispositivo de colocación con una superficie de colocación;
• Aplicar la cinta de fibras de uno de los dispositivos de desenrollado a la superficie de colocación del dispositivo de colocación;
• Fijar la cinta del primer dispositivo de desenrollado en la superficie de colocación del dispositivo de colocación;
• Desenrollar la cinta de fibras del primer dispositivo de desenrollado desplazando el primer dispositivo de desenrollado en la dirección de colocación, en donde la cinta de fibras se desenrolla sobre la superficie de colocación fijándose en la superficie de colocación y se extrae del primer dispositivo de desenrollado desplazándolo;
• Cortar la cinta de fibras a la longitud deseada por medio de la unidad de corte del primer dispositivo de desenrollado;
• Aplicar la cinta de fibras de un segundo de los dispositivos de desenrollado a la superficie de colocación del dispositivo de colocación;
• Fijar la cinta de fibras del segundo dispositivo de desenrollado en la superficie de colocación del dispositivo de colocación;
• Desenrollar la cinta del segundo dispositivo de desenrollado desplazando el segundo dispositivo de desenrollado en la dirección de colocación, en donde la cinta de fibras se desenrolla sobre la superficie de colocación fijándose en la superficie de colocación y se extrae del segundo dispositivo de desenrollado desplazándolo;
• Cortar la cinta de colocación a la longitud deseada por medio de la unidad de corte del segundo dispositivo de desenrollado, en donde los pasos individuales del primer dispositivo de desenrollado y del segundo dispositivo de desenrollado pueden iniciarse en momentos diferentes o al mismo tiempo y el primer dispositivo de desenrollado y el segundo dispositivo de desenrollado pueden moverse independientemente uno del otro.
El procedimiento según la invención tiene la ventaja de que se puede reducir el tiempo de proceso para fabricar una capa de cintas de fibras. En particular, está previsto que los dispositivos de desenrollado individuales puedan ponerse en marcha con un retraso temporal, pero que se muevan independientemente unos de otros para que el proceso de colocación pueda llevarse a cabo individualmente para cada cinta de fibras. Como resultado, los tiempos de inactividad del dispositivo de desenrollado que son necesarios en una cinta no se transfieren a otros dispositivos de desenrollado.
Según un perfeccionamiento ventajoso, se puede prever que las cintas de fibras de una primera capa de cintas de fibras se fijen directamente a una capa intermedia en la superficie de colocación del dispositivo de colocación y que, a continuación, las cintas de fibras de una segunda capa de cintas de fibras se apliquen a las cintas de fibras de la primera capa de cintas de fibras, en donde cada una de las cintas de fibras de la segunda capa de cintas de fibras está unida por arrastre de material, al menos parcialmente, a las cintas de fibras de la primera capa de cintas de fibras mediante un cabezal de soldadura dispuesto en el dispositivo de desenrollado. Esto tiene la ventaja de que las cintas de fibras de cada una de las capas de cinta de fibras se adhieren entre sí, de tal modo que con ello se puede manipular fácilmente la estructura textil plana.
En particular, puede ser ventajoso que el número de dispositivos de desenrollado sea menor que el número de cintas de fibras previstas por capa de cinta de fibras y que en un primer paso del procedimiento solo se coloque cada segunda cinta de fibras de una capa de cintas de fibras, a continuación la superficie de colocación del dispositivo de colocación se desplaza en dirección transversal a la dirección de colocación y, a continuación, en otro paso del procedimiento se colocan las cintas de fibras intermedias que faltan de una capa de cinta de fibras. La ventaja de esto es que el ancho de los dispositivos de desenrollado puede ser mucho mayor que el ancho de las cintas de fibras individuales. De esta manera, los dispositivos de desenrollado pueden estar configurados de manera robusta y tener todos los componentes necesarios. El segundo paso del procedimiento, es decir, la colocación intermedia de las cintas que aún faltan, permite colocar una capa completa de cintas de fibras.
Además, se puede prever que la longitud restante de la cinta de fibras en el rollo de materia prima se controle constantemente y que, antes del inicio de la colocación de las cintas de fibras, se calcule si la longitud restante de la cinta de fibras que se encuentra en el rollo de materia prima es suficiente para el siguiente proceso de colocación, en donde se cambia un rollo de materia prima situado en un almacén de rollos si es necesario. La ventaja es que mediante esta medida se consigue que la cinta del rollo de materia prima no se agote durante el proceso de colocación. La longitud residual de la cinta de fibras puede controlarse, por ejemplo, mediante un sensor. Alternativamente, la longitud restante de la cinta de fibras se puede determinar también calculando el consumo en función de las longitudes de cinta de fibras ya colocadas.
Además, se puede prever que el stock de rollos de materia prima en un almacén de rollos sea supervisado, por lo que cuando se alcanza un mínimo predefinido de rollos de materia prima, se desencadena un proceso de pedido en el que se envía una orden desde el controlador central a un ordenador situado en una red. La ventaja de esta medida es que no es necesario que el operador de la máquina controle las existencias de rollos de materia prima en el almacén de rollos, sino que el proceso de pedido se activa automáticamente. Esta medida reduce el riesgo de que se produzcan paradas de la máquina debido a errores humanos.
También es ventajoso tomar una medida según la cual se pueda prever que, al fijar la cinta de fibras en la superficie de colocación del dispositivo de colocación, los dispositivos de desenrollado se detengan o al menos se frenen con fuerza en su movimiento de desplazamiento. Esto permite determinar con precisión la posición inicial o final de las cintas de fibras.
Se entiende que una estructura textil plana es una disposición de varias capas de cintas de fibras dispuestas una encima de otra, por lo que las cintas de fibras individuales de las capas de cinta de fibras individuales pueden estar dispuestas en la misma y/o en diferentes direcciones. Las capas individuales de la cinta de fibras no tienen que estar necesariamente fijadas entre sí.
Para una mejor comprensión de la invención, se la explica con más detalle con referencia a las siguientes figuras.
En una representación esquemática muy simplificada se muestra:
Fig. 1 una representación esquemática de un ejemplo de realización de una planta de fabricación, en una vista en perspectiva;
Fig. 2 un primer ejemplo de realización de un dispositivo de desenrollado en una vista en perspectiva;
Fig. 3 el primer ejemplo de realización del dispositivo de desenrollado en una vista detallada en perspectiva; Fig. 4 el primer ejemplo de realización del dispositivo de desenrollado en una vista detallada en perspectiva;
Fig. 5 un primer ejemplo de realización de una disposición de dispositivos de desenrollado en una vista en planta; Fig. 6 un segundo ejemplo de realización de una disposición de dispositivos de desenrollado en una vista en planta; Fig. 7 un tercer ejemplo de realización de una disposición de dispositivos de desenrollado en una vista en planta; Fig. 8 otro ejemplo de realización de una instalación de fabricación con un almacén de rollos en una vista lateral; Fig. 9 un ejemplo de realización de una unidad de corte con un dispositivo de refrigeración.
A modo de introducción, cabe señalar que en las diversas formas de realización descritas, las mismas partes están provistas de los mismos símbolos de referencia o las mismas designaciones de componentes, por lo que las divulgaciones contenidas en la descripción completa pueden aplicarse mutatis mutandis a las mismas partes con los mismos signos de referencia o las mismas designaciones de componentes. Asimismo, las indicaciones de posición seleccionadas en la descripción, tales como superior, inferior, lateral, etc., se refieren a la figura directamente descrita y representada y, en caso de cambio de posición, estas indicaciones de posición deben transferirse mutatis mutandis a la nueva posición.
La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de una instalación de fabricación 1 para la colocación de cintas de fibras 2. Mediante la instalación de fabricación 1, las cintas de fibras 2 pueden colocarse en una primera capa de cintas de fibras 3. La capa de cinta de fibras 3 puede tener un borde exterior contorneado adaptado al uso respectivo usando cintas de fibras 2 individuales en la instalación de fabricación 1. Además, puede estar previsto que una segunda capa de cinta de fibras 4 o también capas de cinta de fibras adicionales se superpongan en la instalación de fabricación 1 y, de este modo, se sigan procesando para formar una estructura textil plana 5.
Las cintas de fibras 2 que se procesan en la instalación de fabricación 1 pueden estar configuradas, por ejemplo, en forma de fibras secas. Además, también es posible que las cintas de fibras 2 estén configuradas como fibras preimpregnadas que tienen resinas reactivas que consisten en material de matriz por lo general de plástico termoestable de alta viscosidad pero aún no polimerizada y/o en un material de matriz de plástico termoplástico, u otro material de matriz matriz. Además, las cintas de fibras 2 pueden tener capas adhesivas por medio de las cuales las capas individuales de cinta de fibras 3, 4 pueden adherirse entre sí.
La instalación de fabricación 1 comprende un dispositivo de colocación 6 para colocar la cinta de fibras 2 y un dispositivo de colocación 7 para recibir las cintas de fibras 2 colocadas. Además, puede proporcionarse un dispositivo de manipulación mediante el cual las cintas de fibras 2 o las capas de cintas de fibras 3 colocadas en el dispositivo de colocación 7 se pueden retirarse de éste.
El dispositivo de colocación 6 comprende al menos dos dispositivos de desenrollado 8, que están dispuestos uno al lado del otro en un asiento de dispositivos de desenrollado 9.
Cada uno de los dispositivos de desenrollado 8 tiene uno un dispositivo de recepción 10 para recibir un rollo de materia prima 11.
Como puede verse en la Fig. 1, el dispositivo de colocación 7 tiene una superficie de colocación 12 sobre la cual se puede colocar y posicionar la cinta de fibras 2 desenrollada del dispositivo de desenrollado 8.
Para poder fijar la cinta de fibras 2 a la superficie de colocación 12, se puede prever que se formen varias aberturas de paso 13 en la superficie de colocación 12, en las que se aspira el aire, con lo que se puede aplicar una presión negativa a la superficie de colocación 12. En particular, se puede prever que las aberturas de paso 13 estén conectadas al flujo de un dispositivo para generar presión negativa. Este dispositivo para generar presión negativa se puede realizar, por ejemplo, mediante un soplador axial o radial.
En particular, se puede prever que el dispositivo de colocación 7 comprenda una mesa giratoria sobre la que está formada la superficie de colocación 12. La superficie de colocación 12 se puede desplazar en una dirección vertical 14, de tal modo que puede variar la distancia 15 entre el dispositivo de desenrollado 8 y la superficie de colocación 12. Con esta medida se puede adaptar la superficie de colocación 12 a diferentes cintas de fibras 2 o a la colocación en las respectivas capas de cinta de fibras 3, 4.
Además, se puede prever que la superficie de colocación 12 esté dispuesta de forma giratoria en torno a un eje de rotación 16, de modo que se pueda cambiar la orientación de las cintas de fibras 2, que se colocan en la superficie de colocación 12. Así, es posible que en varias capas superpuestas de cintas de fibras 2, éstas se formen en diferentes direcciones de orientación. Por ejemplo, se puede conseguir un patrón de cuadros o en forma de diamante.
Alternativamente o además del ajuste de la superficie de colocación 12 en la dirección vertical 14, también se puede prever que las guías lineales 17 y, por tanto, los dispositivos de desenrollado 8, se puedan desplazaren la dirección vertical 14.
Cada uno de los dispositivos de desenrollado 8 están dispuestos sobre una guía lineal 17, mediante la cual se los puede desplazar en la dirección de colocación 18. En particular, se puede prever que cada uno de los dispositivos de desenrollado 8 esté dispuesto sobre su propia guía lineal 17. Además, también se puede prever que los dispositivos de desenrollado 8 se puedan desplazar entre sí en la dirección transversal 23. Además, también se puede prever que todos los dispositivos de desenrollado 8 se puedan desplazarjuntos en la dirección transversal 23. Esto permite ajustar la anchura de las bandas o curvar las bandas de fibra 2.
Además, se puede prever que el asiento del dispositivo de desenrollado 9 presente uno o más pórticos 19, en los cuales se disponen las guías lineales individuales 17. En aras de una mayor claridad, en la Fig. 1 solo se muestra un pórtico 19, que está dispuesto en la zona de un primer extremo de la guía lineal 20. Por supuesto, también se puede prever que un pórtico 19 esté formado en la zona del segundo extremo de la guía lineal 21. Además, entre los dos extremos de la guía lineal 20, 21 pueden estar formados también uno o varios pórticos 19.
En lugar de los pórticos 19, también se pueden realizar, por supuesto, todas las demás posibilidades de fijación para recibir las guías lineales 17.
Una unidad de accionamiento 22 puede estar configurada para desplazar los dispositivos de desenrollado 8 en la dirección de colocación 18 a lo largo de las guías lineales 17. En un primer ejemplo de realización, se puede prever que la unidad de accionamiento 22 esté configurada, por ejemplo, como un motor lineal, por lo que el estator puede estar directamente integrado en la guía lineal 17.
Como alternativa, se puede prever, por ejemplo, que la unidad de accionamiento 22 comprenda un medio de tracción que esté acoplado al dispositivo de desenrollado 8 y sujetado entre los dos extremos de la guía lineal 20, 21 de la guía lineal 17. En la zona de uno de los extremos de la guía lineal 20, 21 puede estar dispuesto un motor de accionamiento.
Por supuesto, la unidad de accionamiento 22 también puede presentar una rueda dentada u otros medios que sirvan para mover los dispositivos de desenrollado.
Además, puede estar previsto que se pueda desplazar la superficie de colocación 12 en una dirección transversal 23, que esté dispuesta transversalmente a la dirección de colocación 18. Para ello se puede formar una guía de dirección transversal 24. La guía de dirección transversal 24 puede estar formada por dos guías lineales tal como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 1.
Además, puede estar previsto que el dispositivo de colocación 7 esté acoplado a una guía de dirección longitudinal 25, mediante la cual la superficie de colocación 12 se pueda desplazar en la dirección de colocación 18. Esta medida permite desplazar el dispositivo de colocación 7 fuera de la zona del dispositivo de colocación 6 para que la estructura textil plana 5 colocada en la superficie de colocación 12 pueda ser retirada de la misma mediante un dispositivo de manipulación. A continuación, la estructura textil plana 5 puede colocarse mediante el dispositivo de manipulación en un molde de prensa, en particular en un molde 3D.
En la Fig. 2, el dispositivo de desenrollado 8 se muestra en una primera vista en perspectiva. Las figuras 3 y 4 muestran otras vistas en perspectiva del dispositivo de desenrollado 8, en las que se pueden ver detalles del dispositivo de desenrollado 8 en las figuras 3 y 4. Para las mismas piezas se usan los mismos símbolos de referencia o designaciones de componentes que en las figuras anteriores. Para evitar repeticiones innecesarias, se hace referencia a la descripción detallada en las respectivas figuras anteriores. El dispositivo de desenrollado 8 se describe a partir de una sinopsis de las figuras 2 a 4.
El dispositivo de desenrollado 8 comprende una unidad de sujeción 26 para fijar la cinta de fibras 2 que se va a desenrollar del rollo de materia prima 11, y una unidad de corte 27 para cortar la cinta de fibras 2. En particular, se puede prever que la unidad de sujeción 26 comprenda una mordaza de sujeción 28 y que la cinta de fibras 2 se sujete entre las mordazas de sujeción 28 y una sufridera 29. La mordaza 28 puede estar montada de forma móvil en un actuador, tal como un cilindro neumático.
Se puede prever además que la unidad de corte 27 esté configurada en forma de una guillotina, en la que la unidad de corte 27 puede comprender una cuchilla de corte 30 y una sufridera 31. La sufridera 31 de la cuchilla de corte 30 puede estar dispuesta directamente junto a la sufridera 29 de la mordaza de sujeción 28, siguiendo a esta última.
Se puede prever además que la cuchilla de corte 30 esté dispuesta sobre un actuador, como por ejemplo un cilindro neumático, mediante el cual se puede mover la cuchilla de corte 30 en relación con la sufridera 31 y se puede realizar de este modo el movimiento de corte.
Además, es posible que la unidad de sujeción 26 esté dispuesta en el dispositivo de desenrollado 8 de tal manera que se la pueda desplazar en la dirección de colocación 18 con respecto a la unidad de corte 27. Esto permite que la unidad de sujeción 26 se mueva hacia adelante y hacia atrás entre una posición de expulsión avanzada 32 y una posición de inicio retraída 33. Esto es particularmente necesario para proporcionar, después de cortar la cinta de fibras 2, una fijación de la cinta de fibras 34 a la que se pueda fijar la cinta de fibras 2 para desenrollar otra cinta de fibras.
De manera alternativa o adicional, se puede prever que se pueda desplazar la unidad de corte 27 en la dirección de colocación 18.
Se puede prever además que en el dispositivo de desenrollado 8 la cinta de fibras 2 desenrollada del rollo de materia prima 11 sea guiada por una disposición de rodillos de desviación 35, que comprende al menos un rodillo de desviación 36. Visto en el curso de la cinta de fibras 2, la unidad de sujeción 26 y la unidad de corte 27 pueden estar dispuestas junto a la disposición de rodillos de desviación 35 y seguir el curso de la cinta 2 de fibra.
La cinta de fibras 2 tiene una anchura 37 que puede estar comprendida entre 2 mm y 200 mm, en particular entre 5 mm y 100 mm, preferentemente entre 10 mm y 50 mm. Además, la cinta de fibras 2 tiene un grosor de cinta 38, que puede estar entre 0,03 mm y 10 mm, en particular entre 0,5 mm y 5 mm, preferentemente entre 0,8 mm y 3 mm.
Tal como se muestra en la Fig. 3, puede estar prevista una unidad óptica 39, que se usa para la detección de bandas. La unidad óptica 39 puede estar dispuesta preferentemente junto a la unidad de corte 27 en el dispositivo de desenrollado 8, de tal modo que la longitud de una cinta de fibras desenrollada pueda determinarse mediante la unidad óptica 39 cuando se desenrolla la cinta de fibras 2. Además, la unidad óptica 39 se puede configurar de forma que se pueda comprobar la calidad y/o las dimensiones de la cinta de fibras 2. Además, la unidad óptica 39 puede usarse para identificar la cinta de fibras 2. Además, la unidad óptica 39 puede usarse para comprobar la anchura de la cinta 2 o para comprobar el recorrido de la cinta 2.
De manera alternativa o adicional, se puede prever la instalación de un sistema de detección o de medición en el rodillo de desviación 36 o en el dispositivo de recepción 10 para el rollo de materia prima 11, mediante el cual se puede detectar la longitud de la tira desenrollada.
Además, se puede prever que se instale una unidad de frenado en el dispositivo de recepción 10 para el rollo de materia prima 11, de tal modo que se pueda frenar el rollo de materia prima 11 y evitar así un desenrollado no deseado de la cinta de fibras 2. Mediante la unidad de frenado, se puede mantener constante la tensión de las cintas de fibras 2. Aquí se puede tener en cuenta la disminución del diámetro de desenrollado de la cinta 2 desde el rollo de materia prima 11.
En una realización alternativa, se puede prever que el dispositivo de recepción 10 para el rollo de materia prima 11 comprenda una unidad de accionamiento mediante la cual el rollo de materia prima 11 pueda ser accionado o frenado según sea necesario. De este modo, se puede mantener al mínimo la carga de tracción de la cinta de fibras 2 durante el aumento de la velocidad de procesamiento, con lo que se pueden aumentar aún más las velocidades de procesamiento.
Además, se puede prever que el dispositivo de desenrollado 8 comprenda un cabezal de soldadura 40 que se usa para soldar las cintas de fibras individuales 2 de las capas de cintas de fibras individuales 3, 4. En particular, puede estar previsto que el cabezal de soldadura 40 presione en la dirección vertical 14 sobre una superficie de la cinta enrollada desde el rollo de materia prima 11. En este caso, se pueden formar patines de presión 41 en el cabezal de soldadura 40, que aplican a la cinta de fibras 2 una presión superficial localmente mayor. Además, se puede prever que en el cabezal de soldadura 40 esté formado un elemento calefactor 42, mediante el cual se pueden calentar los patines de prensado 41.
El elemento calefactor 42 puede ser, por ejemplo, un calentador de resistencia.
En otra variante de realización, también se puede prever que el cabezal de soldadura 40 esté configurado para la soldadura por ultrasonidos o por fricción de las cintas de fibras 2 individuales.
Además, puede haber un rodillo de sujeción 43 que sirve para presionar la cinta 2 contra la superficie de colocación 12. El rodillo de sujeción 43 se puede usar también para soldar la cinta 2 según los mecanismos descritos en el dispositivo de soldadura.
En la Fig. 5, se muestra una forma de realización adicional y dado el caso independiente del sistema de fabricación 1, usando de nuevo los mismos símbolos de referencia o designaciones de componentes para las mismas partes que en las Figs. 1 a 4 anteriores. Para evitar repeticiones innecesarias, se remite a la descripción detallada de las figuras 1 a 4 anteriores.
Como se puede ver en la Fig. 5, puede estar previsto que los dispositivos de desenrollado 8 individuales estén dispuestos cerca unos de otros de tal manera que las cintas de fibras 2 individuales puedan ser depositadas en la superficie de colocación 12 a una distancia predeterminada entre sí, que corresponde a la distancia final de las cintas de fibras 2 en una de las respectivas capas de cintas de fibras 3, 4. Esto significa que una capa de cinta de fibras 3, 4 puede completarse con una sola operación de colocación.
En la Fig. 6, se muestra una forma de realización adicional y dado el caso independiente del sistema de fabricación 1, usando de nuevo los mismos símbolos de referencia o designaciones de componentes para las mismas partes que en las Figs. 1 a 5 anteriores. Para evitar repeticiones innecesarias, se remite a la descripción detallada de las figuras 1 a 5 anteriores.
Como se puede ver en la Fig. 6, puede estar previsto que los dispositivos de desenrollado 8 individuales tengan una anchura 46 grande o estén dispuestos uno respecto al otro de tal manera que se forme un hueco entre las cintas de fibras de fibra 2 individuales colocadas durante la primera etapa de colocación. Este espacio entre las distintas cintas de fibras 2 puede corresponder al ancho de banda 37 simple o múltiple de las cintas de fibras 2. Por supuesto, también puede haber un espacio entre las cintas de fibras 2 individuales. Después del primer paso de colocación, la superficie de colocación 12 puede moverse en la dirección transversal 23 para que las cintas de fibras 2 puedan colocarse en los huecos en un segundo paso del procedimiento. Si los huecos corresponden a un múltiplo de la anchura de las cintas de fibras 46 más el hueco entre las cintas de fibras individuales, entonces el desplazamiento de la superficie de colocación 12 en la dirección transversal 23 debe repetirse también un número de veces correspondiente.
Con la ayuda de una sinopsis de las Figs. 1 a 6, se explica una posible secuencia de procedimiento para la colocación de cintas de fibras 2.
Como condición inicial, se puede prever que todos los dispositivos de desenrollado 8 estén dispuestos en la zona del primer extremo de la guía lineal 20 de las guías lineales 17 y que la superficie de colocación 12 del dispositivo de colocación 7 esté vacía. Las cintas de fibras 2 pueden alojarse en el dispositivo de desenrollado 8 de tal manera que un accesorio de cinta 34 esté dispuesto al menos debajo del rodillo de sujeción 43.
En un primer paso del procedimiento, los dispositivos de desenrollado 8 individuales pueden moverse independientemente unos de otros en la dirección de colocación 18 hacia el segundo extremo de la guía lineal 21. Cuando los respectivos dispositivos de desenrollado 8 alcanzan su posición inicial predeterminada para el respectivo contorno que hay que crear, se puede detener o reducir su velocidad de desplazamiento.
Para poder fijar ahora el accesorio de cinta 34 a la superficie de colocación 12 de modo que se pueda soltar, el rodillo de sujeción 43 puede ser presionado contra la cinta de fibras 2. De manera alternativa o adicional, se puede aplicar un vacío a la superficie de colocación 12. Este proceso de fijación puede repetirse independientemente en todos los dispositivos de desenrollado 8. Además, también se puede prever que una capa intermedia, por ejemplo una lámina de teflón, esté dispuesta entre la superficie de colocación 12 y la primera capa de cintas de fibras 3.
En un paso posterior del procedimiento, los dispositivos de desenrollado 8 individuales pueden volver a moverse independientemente unos de otros en la dirección del segundo extremo de la guía lineal 21. Debido al desplazamiento relativo de los dispositivos de desenrollado 8 con respecto a la superficie de colocación 12 y debido al hecho de que el accesorio de cinta 34 está fijado a la superficie de colocación 12, la cinta de fibras 2 es separada del rollo de materia prima 11 debido al movimiento relativo entre el dispositivo de desenrollado 8 y la superficie de colocación 12.
Cuando los dispositivos de desenrollado 8 alcanzan sus respectivas posiciones finales individuales, los dispositivos de desenrollado 8 pueden detenerse de nuevo. La unidad de sujeción 26 puede entonces activarse para que la cinta de fibras 2 quede sujeta. A continuación, se puede cortar la cinta 2 mediante la unidad de corte 27. En otro paso del procedimiento, se puede descender la superficie de colocación 12 en la dirección vertical 14. En un proceso posterior, los dispositivos individuales de desenrollado 8 pueden volver a su posición inicial o a la posición de su siguiente inicio de colocación.
Al mismo tiempo, o en un momento posterior, la unidad de sujeción 26 puede moverse desde su posición inicial 33 a una posición de expulsión 32, de tal manera que se pueda introducir un nuevo accesorio de cinta 34 bajo el rodillo de sujeción 43. Además, se puede prever una unidad de fijación para sujetar la cinta en la zona del rodillo de sujeción 43.
El paso posterior del procedimiento depende de la distancia entre los dispositivos de desenrollado 8 individuales. Si los distintos dispositivos de desenrollado 8 están separados entre sí, como se puede ver en la Fig. 5, de tal manera que ya se pueden colocar todas las cintas de fibras 2 de la primera capa de cintas de fibras 3, entonces se puede continuar con el paso del procedimiento para la colocación de la segunda capa de cintas de fibras 4 que se describe con más detalle.
Si los dispositivos de desenrollado 8, como se muestra en la Fig. 6, están separados entre sí de tal manera que, por ejemplo, solo se puede colocar una de cada dos cintas de fibras 2, entonces en un paso posterior del procedimiento la superficie de colocación 12 debe desplazarse en la dirección transversal 23 para que las cintas de fibras 2 que aún faltan puedan colocarse en la superficie de colocación 12. El proceso de colocación propiamente dicho puede llevarse a cabo según los pasos del procedimiento ya descritos.
Para colocar la segunda capa de cintas de fibras 4, se puede girar la superficie de colocación 12 en torno al eje de rotación 16, de modo que las cintas de fibras 2 de la segunda capa de cintas de fibras 4 puedan desplazarse en ángulo con respecto a las cintas de fibras 2 de la primera capa de cintas de fibras 3. Además, la superficie de colocación 12 puede desplazarse hacia abajo en la dirección vertical 14, correspondiendo la cantidad de desplazamiento preferentemente al grosor de cinta 38.
El proceso de colocación propiamente dicho de la segunda capa de cintas de fibras 4 puede proceder como ya se ha descrito, por lo que, además del rodillo de sujeción 43, el cabezal de soldadura 40 puede ser presionado contra el accesorio de cinta 34 para que las cintas de fibras 2 de la segunda capa de cintas de fibras 4 puedan ser soldadas a las cintas de fibras 2 de la primera capa de cintas de fibras 3.
De acuerdo con las secuencias de procedimiento descritas anteriormente, se puede construir cualquier número de capas de cintas de fibras.
A continuación, el dispositivo de colocación 7 puede desplazarse fuera de la zona del dispositivo de colocación 6 en la dirección de colocación 18, de tal modo que, mediante el dispositivo de manipulación, puede retirarse de la superficie de colocación 12 la estructura textil plana 5 formada por las capas individuales de cintas de fibras 3, 4, A continuación, el dispositivo de colocación 7 puede volver a su posición de colocación.
La Fig. 7 muestra otro ejemplo de realización de la instalación de fabricación 1. Como se puede ver en la Fig. 7, se puede prever que los dispositivos de desenrollado 8 individuales estén dispuestos en una primera fila 44 y en una segunda fila 45, respectivamente, que están desplazadas entre sí en la dirección de colocación 18. En este caso, la distancia entre los dispositivos de desenrollado 8 individuales de una fila 44, 45 adyacentes entre sí puede ser grande, por lo que los espacios pueden ser llenados por los dispositivos de desenrollado 8 de la fila 44, 45 adicional. En otras palabras, los dispositivos de desenrollado 8 de la primera fila 44 y de la segunda fila 45 pueden superponerse vistos en la dirección de colocación 18. Mediante una configuración de este tipo se puede conseguir que ya en un primer paso de colocación se pueda colocar cada una de las cintas de fibras 2, aunque los dispositivos de desenrollado 8 tengan una anchura 46 mayor que la anchura 47 de las cintas de fibras 2.
Al comienzo de la operación de colocación, los dispositivos de desenrollado 8 de la primera fila 44 y los dispositivos de desenrollado 8 de la segunda fila 45 pueden estar dispuestos en el mismo extremo de guía lineal 20 o 21 y pueden moverse en la misma dirección de colocación 18. Alternativamente, también es concebible que al inicio del proceso de colocación los dispositivos de desenrollado 8 de la primera fila 44 y los dispositivos de desenrollado 8 de la segunda fila 45 estén dispuestos en un extremo de guía lineal opuesto 20, 21 y se muevan en la dirección de colocación 18 contraria.
Además, se puede prever que dos dispositivos de desenrollado 8 mutuamente adyacentes de diferentes filas 44, 45 se fijen o guíen en la misma guía lineal 17.
De manera análoga a la variante de realización de la Fig. 7, también se puede prever, por supuesto, que los dispositivos de desenrollado 8 estén divididos en varias filas.
La Fig. 8 muestra una vista lateral de otro ejemplo de realización del sistema de fabricación 1. Como se puede ver en la Fig. 8, se puede prever que se forme un almacén de rollos 47, que está configurado para cambiar los rollos de materia prima 11. En particular, pueden almacenarse varios rollos de materia prima 11 en el almacén de rollos 47 y, según sea necesario, se pueden intercambiar en los dispositivos de desenrollado 8 individuales.
Además, se puede prever que cada uno de los dispositivos de desenrollado 8 comprenda un circuito integrado 48 mediante el cual se pueden controlar los actuadores dispuestos en el dispositivo de desenrollado 8. Mediante el circuito integrado 48, también se puede controlar la cantidad de llenado actual en el rollo de materia prima 11 de los dispositivos de desenrollado 8 individuales.
Se puede prever además que los circuitos integrados 48 individuales de los dispositivos de desenrollado 8 individuales estén acoplados a un control central 49. Por ejemplo, también es concebible que los comandos de control se transmitan entre el control central 49 y los circuitos integrados 48 por medio de una transmisión de datos inalámbrica.
El control central 49 puede servir para el control de nivel superior de la instalación de fabricación 1. Además, se puede prever que el almacén de rollos 47 tenga también un circuito integrado 48 que esté acoplado al control central 49. Con el circuito integrado 48 del almacén de rollos 47, se puede supervisar el nivel de llenado de los rollos de materia prima 11 disponibles en el almacén de rollos 47 o se pueden controlar los actuadores del almacén de rollos 47.
Se puede prever además que el control central 49 esté acoplado a un ordenador 51 por medio de una red 50. La red 50, por ejemplo, puede ser interna de la empresa o estar conectada a Internet. Aquí es concebible, por ejemplo, que los procesos de pedido de rollos de materia prima 11 sean activados automáticamente por la instalación de fabricación 1 si el almacén de rollos 47 queda por debajo de un stock mínimo de rollos. Además, se puede prever que las nuevas órdenes de fabricación puedan ser importadas al control central 49 de la instalación de fabricación 1 por medio de la red 50. Además, también es concebible que los estados actuales o el proceso de fabricación actual en la instalación de fabricación 1 se consulten por medio de la red 50. Además, la secuencia de las operaciones de colocación puede optimizarse para que las cantidades de llenado de los rollos de materia prima 11 se usen de la mejor manera posible.
La Fig. 9 muestra otro ejemplo de realización del dispositivo de desenrollado 8, en el que la unidad de corte 27 se muestra en una vista lateral esquemática. Como se puede ver en la Fig. 9, se puede prever que esté formado un dispositivo de refrigeración 52, que sirve para enfriar la cinta de fibras 2 en la zona de la unidad de corte 27. El dispositivo de enfriamiento 52 puede aumentar localmente la fragilidad de la cinta 2 en la zona donde se va a cortar. Esto facilita el corte de la cinta de fibras 2. El dispositivo de refrigeración 52 puede, por ejemplo, estar configurado para dispensar un refrigerante tal como el nitrógeno líquido.
Los ejemplos de realización muestran posibles variantes de realización, por lo que debe señalarse en este punto que la invención no se limita a las variantes de realización específicamente representadas, sino que también son posibles diversas combinaciones entre sí de las variantes de realización individuales, y esta posibilidad de variación se encuentra dentro de la capacidad de la persona experta que trabaja en este campo técnico debido a la enseñanza para la actividad técnica por la presente invención.
El alcance de la protección viene determinado por las reivindicaciones. No obstante, la descripción y los dibujos deben consultarse para la interpretación de las reivindicaciones. Las características individuales o las combinaciones de características de los diferentes ejemplos de realización mostrados y descritos pueden representar soluciones inventivas independientes. La tarea que subyace a las soluciones inventivas independientes puede extraerse de la descripción.
Todas las indicaciones de intervalos de valores en la presente descripción deben entenderse que incluyen todos y cada uno de los subintervalos de los mismos, por ejemplo, la indicación 1 a 10 debe entenderse que incluye todos los subintervalos a partir del límite inferior 1 y el límite superior 10, es decir, todos los subintervalos que comienzan con un límite inferior de 1 o mayor y terminan en un límite superior de 10 o menor, por ejemplo, 1 a 1,7, o 3,2 a 8,1, o 5,5 a 10.
Por último, en aras del orden, cabe señalar que para una mejor comprensión de la estructura, los elementos se han mostrado parcialmente sin escala y/o ampliados y/o reducidos en tamaño.
Lista de símbolos de referencia
1 Instalación de fabricación 31 Sufridera
2 Cinta de fibras 32 Posición de expulsión
3 Primera capa de cintas de fibras 33 Posición inicial
4 Segunda capa de cintas de fibras 34 Accesorio de cinta
5 Estructura textil plana 35 Disposición de desviación
6 Dispositivo de colocación 36 Rodillo de desviación
7 Dispositivo de colocación 37 Ancho de la cinta de fibras
8 Dispositivo de desenrollado 38 Grosor de la cinta
9 Asiento del dispositivo de desenrollado 39 unidad óptica
10 Dispositivo de recepción 40 Cabezal de soldadura
11 Rollo de materia prima 41 Patín de prensado
12 Superficie de colocación de dispositivo de colocación 42 Elemento calefactor
13 Abertura del acceso 43 Rodillo de sujeción
14 Dirección vertical 44 Primera fila
15 Distancia 45 Segunda fila
16 Eje de rotación 46 Dispositivo de desenrollado ancho
17 Guía lineal 47 Almacén de rollos
18 Dirección de colocación 48 Circuito integrado
Pórtico 49 Control central Primer extremo de la guía lineal 50 Red
Segundo extremo de la guía lineal 51 Ordenador
Unidad de accionamiento 52 Dispositivo de refrigeración Dirección transversal
Guía de dirección transversal
Guía de dirección longitudinal
Unidad de sujeción
Unidad de corte
Mordazas de sujeción
Sufridera
Cuchilla de corte

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Instalación de fabricación (1) para la colocación de cintas de fibras (2), comprendiendo la instalación de fabricación (1):
- un dispositivo de colocación (6) con un asiento del dispositivo de desenrollado (9) y al menos dos dispositivos de desenrollado (8) dispuestos uno al lado del otro en el asiento del dispositivo de desenrollado (9), comprendiendo cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) un dispositivo de recepción (10) para recibir un rollo de materia prima (11) y una unidad de corte (27) para cortar la cinta de fibras (2);
- un dispositivo de colocación (7) con una superficie de colocación (12) para recibir la cinta de fibras (2) desenrollada del rollo de materia prima (11), en donde la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) y el dispositivo de desenrollado (8) del dispositivo de colocación (6) se pueden desplazar entre sí en la dirección de colocación (18), por lo que la cinta (2) puede desenrollarse en tiras sobre la superficie de colocación (12),
caracterizada porque
los al menos dos dispositivos de desenrollado (8) están acoplados mediante una guía lineal (17) a un asiento de dispositivo de desenrollado (9) del dispositivo de colocación (6) y se pueden desplazar independientemente uno del otro en la dirección de colocación (18) con respecto al asiento de dispositivo de desenrollado (9).
2. Instalación de fabricación según la reivindicación 1, caracterizada porque cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) tienen un cabezal de soldadura (40) que está configurado para soldar dos cintas de fibras (2) colocadas una encima de la otra.
3. Instalación de fabricación según la reivindicación 2, caracterizada porque el cabezal de soldadura (40) tiene al menos un patín de prensado (41) y, en particular, un elemento calefactor (42) para calentar el patín de prensado (41).
4. Instalación de fabricación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) se puede ajustar en altura en una dirección vertical (14), de tal modo que se puede adaptar la distancia (15) de la superficie de colocación (12) con respecto a los dispositivos de desenrollado (8).
5. Instalación de fabricación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) se puede desplazar en la dirección transversal (23) a la dirección de colocación (18).
6. Instalación de fabricación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) puede girar alrededor de un eje de rotación (16) que es normal a la superficie de colocación (12).
7. Instalación de fabricación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) individuales está acoplado en cada caso a una unidad de accionamiento (22), en particular a un motor lineal, mediante el cual los dispositivos de desenrollado (8) pueden desplazarse independientemente unos de otros en la dirección de colocación (18).
8. Instalación de fabricación según la reivindicación 7, caracterizada porque cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) tiene asignado su propio circuito integrado (48), estando los circuitos integrados (48) individuales acoplados a un control central de nivel superior (49).
9. Instalación de fabricación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la región de la unidad de corte (27) está dispuesto un dispositivo de refrigeración (52), mediante el cual se puede enfriar la cinta de fibras (2).
10. Procedimiento de colocación de cintas de fibras (2), en particular usando una instalación de fabricación (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes etapas del procedimiento:
- Proporcionar un dispositivo de colocación (6) con al menos dos dispositivos de desenrollado (8) dispuestos uno al lado del otro, comprendiendo cada uno de los dispositivos de desenrollado (8) un dispositivo de recepción (10) para recibir un rollo de materia prima (11) de una cinta de fibras (2) y una unidad de corte (27) para cortar la cinta de fibras (2), en donde los al menos dos dispositivos de desenrollado (8) están acoplados cada uno de ellos mediante una guía lineal (17) a un asiento de dispositivo de desenrollado (9) del dispositivo de colocación (6) y se pueden desplazar, independientemente el uno del otro, en la dirección de colocación (18) con respecto al asiento del dispositivo de desenrollado (9);
- Proporcionar un dispositivo de colocación (7) con una superficie de colocación (12);
- Aplicar la cinta de fibras (2) de un primer dispositivo de desenrollado (8) sobre la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7);
- Fijar la cinta de fibras (2) del primer dispositivo de desenrollado (8) en la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7);
- Desenrollar la cinta de fibras (2) del primer dispositivo de desenrollado (8) desplazando el primer dispositivo de desenrollado (8) en la dirección de colocación (18), en donde la cinta de fibras (2) se desenrolla en la superficie de colocación (12) al ser fijada en la superficie de colocación (12) y ser extraída del primer dispositivo de desenrollado (8) por medio del desplazamiento del mismo;
- Cortar la cinta de fibras (2) a la longitud deseada mediante la unidad de corte (27) del primer dispositivo de desenrollado (8);
- Colocar de la cinta de fibras (2) de un segundo de los dispositivos de desenrollado (8) en la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7);
- Fijar la cinta de fibras (2) del segundo dispositivo de desenrollado (8) en la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7);
- Desenrollar la cinta de fibras (2) del segundo dispositivo de desenrollado (8) desplazando el segundo dispositivo de desenrollado (8) en la dirección de colocación (18), en donde la cinta (2) se desenrolla en la superficie de colocación (12) al ser fijada en la superficie de colocación (12) y ser extraída del segundo dispositivo de desenrollado (8) por medio del desplazamiento del mismo;
- Cortar la cinta de fibras (2) a lo largo mediante la unidad de corte (27) del segundo dispositivo de desenrollado (8),
En donde los pasos individuales del primer dispositivo de desenrollado (8) y del segundo dispositivo de desenrollado (8) pueden iniciarse en momentos diferentes o al mismo tiempo.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque las cintas de fibras (2) de una primera capa de cintas de fibras (3) se fijan directamente a la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) o a una capa intermedia y, a continuación, las cintas de fibras (2) de una segunda capa de cintas de fibras (4) se aplican a las cintas de fibras (2) de la primera capa de cintas de fibras (3), estando cada una de las cintas de fibras (2) de la segunda capa de cintas de fibras (4) unida por arrastre de materia, al menos parcialmente, a las cintas de fibras (2) de la primera capa de cintas de fibras (3) por medio de un cabezal de soldadura (40) dispuesto en el dispositivo de desenrollado (8).
12. Procedimiento según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el número de dispositivos de desenrollado (8) es menor que el número de cintas de fibras (2) previstas por capa de cintas de fibras (3, 4) y porque en una primera etapa del procedimiento se coloca solo cada segunda cinta de fibras (2) de una capa de cintas de fibras (3, 4), a continuación se desplaza la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7) en la dirección transversal (23) con respecto a la dirección de colocación (18) y, a continuación, en un paso adicional del procedimiento, se colocan las cintas de fibras (2) intermedias que faltan de una capa de cintas de fibras (3, 4).
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque se controla constantemente la longitud residual de la cinta fibra (2) situada en el rollo de materia prima (11) y porque, antes del inicio de la colocación de las cintas de fibras (2), se calcula si la longitud residual de la cinta de fibras (2) situada en el rollo de materia prima (11) es suficiente para la siguiente operación de colocación, cambiándose en caso necesario un rollo de materia prima (11) situado en un almacén de rollos (47).
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque se monitoriza el stock de rollos de materia prima (11) situado en un almacén de rollos (47) y/o las longitudes de cinta situadas en los rollos de materia prima (11), en donde cuando se alcanza un mínimo predefinido de rollos de materia prima (11) o de longitudes de cinta, se activa un proceso de pedido en el que se envía un comando desde el control central (49) a un ordenador (51) situado en una red (50).
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque los dispositivos de desenrollado (8) son detenidos o al menos fuertemente frenados en su movimiento de desplazamiento al fijar la cinta de fibras (2) en la superficie de colocación (12) del dispositivo de colocación (7).
ES18785806T 2017-09-08 2018-09-04 Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras Active ES2895383T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50754/2017A AT519766B1 (de) 2017-09-08 2017-09-08 Fertigungsanlage zum Legen von Faserbändern
PCT/AT2018/060199 WO2019046875A1 (de) 2017-09-08 2018-09-04 Fertigungsanlage zum legen von faserbändern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2895383T3 true ES2895383T3 (es) 2022-02-21

Family

ID=63787543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18785806T Active ES2895383T3 (es) 2017-09-08 2018-09-04 Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200215767A1 (es)
EP (1) EP3678851B1 (es)
CN (1) CN111201125B (es)
AT (1) AT519766B1 (es)
ES (1) ES2895383T3 (es)
WO (1) WO2019046875A1 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7316132B2 (ja) * 2019-07-17 2023-07-27 津田駒工業株式会社 溶着装置を備えた自動積層装置
CN112277338B (zh) * 2020-09-30 2022-04-26 陕西科技大学 高效任意角度连续纤维增强复合材料的装置和方法
GB2600118A (en) * 2020-10-21 2022-04-27 Mclaren Automotive Ltd Tape deposition system
CN113334764B (zh) * 2021-07-08 2023-07-04 上海交通大学 一种纤维横向铺带3d打印方法
CN114889133B (zh) * 2022-04-22 2023-07-25 清华大学 一种用于fdm3d打印的多轮驱动同步带进丝机构
CN114834067B (zh) * 2022-04-25 2024-05-17 哈尔滨工业大学 一种用于纤维铺放的导纱装置
CN114986931B (zh) * 2022-06-07 2023-08-25 陕西科技大学 高精度宏微操作制备长纤维增强复合材料的装置和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3331494A1 (de) * 1983-09-01 1985-03-21 Rudolf 8900 Augsburg Güthler Mehrband-legemaschine
US20100193103A1 (en) 2009-01-31 2010-08-05 The Boeing Company Automated fiber placement using networked autonomous vehicles
DE102010015027B4 (de) * 2010-04-13 2011-11-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Faser-Legevorrichtung
DE102010039955A1 (de) * 2010-08-30 2012-03-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fertigungsanlage zur Herstellung von Faserverbundmaterial-Bauteilen
DE112014000004A5 (de) 2013-03-12 2014-12-31 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Verfahren und Systeme zur Herstellung fortschrittlicher Verbundbauteile
DE102014201060A1 (de) 2014-01-22 2015-07-23 Broetje-Automation Gmbh Faserlegemaschine und Verfahren zur Herstellung von Fasergelegen
DE102014101445A1 (de) 2014-02-05 2015-08-06 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Tapelegevorrichtung sowie Verfahren zum Aufbau eines Laminats
AT517938B1 (de) 2015-11-16 2017-06-15 Fill Gmbh Fertigungsanlage zum Legen von Faserbändern
US10059067B2 (en) * 2016-01-18 2018-08-28 Fives Machining Systems, Inc. Small 4-axis fiber placement machine
CN105904744B (zh) * 2016-04-19 2018-04-10 浙江大学 一种基于碳纤维的复杂敏感元自动化制造装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111201125B (zh) 2021-11-30
CN111201125A (zh) 2020-05-26
US20200215767A1 (en) 2020-07-09
AT519766A4 (de) 2018-10-15
EP3678851A1 (de) 2020-07-15
EP3678851B1 (de) 2021-08-04
AT519766B1 (de) 2018-10-15
WO2019046875A1 (de) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2895383T3 (es) Instalación de fabricación y procedimiento de colocación de cintas de fibras
KR101814409B1 (ko) 로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위한 시스템 및 방법
ES2778931T3 (es) Instalación de fabricación para la colocación de bandas de fibra
ES2708576T3 (es) Sistema y método para la creación automática, rápida, de preformas a medida de compuestos avanzados
ES2734184T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la fabricación de preformas para la fabricación de una pala de rotor
ES2598489T3 (es) Un aparato y un método para la preparación de una preforma
ES2715006T3 (es) Material intermedio de anchura constante para la realización de piezas compuestas mediante procedimiento directo
ES2388009T3 (es) Aparato de alimentación de cinta de grafito y de recogida de papel de soporte
ES2684324T3 (es) Dispositivo y procedimiento para la creación de preformas fibrosa, las cuales, en particular, representan un precursor para la creación de componentes de plástico reforzados con fibra
ES2963998T3 (es) Un sistema de colocación de cinta de fibra
WO2008073191A1 (en) Backing film removal system and method using a passive (non powered) take up roller for fiber placement machine
JP2013505155A5 (es)
CN104640687A (zh) 用于分配复合带条的装置
ES2503940B1 (es) Un método para formar un artículo
ES2386092T3 (es) Procedimiento y dispositivo para depositar un material enrollado
EP3277868B1 (en) Apparatus for controllably cutting fibers and related methods
ES2812600B2 (es) Maquina de fabricacion de bandas depilatorias y metodo de control de dicha maquina
CN212217752U (zh) 一种皮带封边机
ES2764799T3 (es) Un aparato y procedimiento para plegar y enrollar una banda de tela no tejida de una longitud predeterminada
CN111098145A (zh) 一种皮带封边机
JP5732518B2 (ja) 組織体の製造方法及び製造装置