FR3019490A1

FR3019490A1 -

Info

Publication number: FR3019490A1
Application number: FR1552878A
Authority: FR
Inventors: Marcus Perner; Matthias Bock; Dirk Rostermundt
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2015-10-09
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: FR3019490B1; DE102014104765A1; DE102014104765B4

Abstract

L'invention concerne une tête de pose de fibres pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres. Le rouleau presseur interagit mécaniquement avec un dispositif actionneur de manière à pouvoir faire osciller ou vibrer mécaniquement le rouleau presseur de façon à empêcher des surépaisseurs de matériau grâce à un compactage accru des fibres.The invention relates to a fiber laying head for laying fiber-based material for the production of a fiber web. The pressure roller mechanically interacts with an actuator device to mechanically oscillate or vibrate the pressure roller so as to prevent excess material thickness through increased compaction of the fibers.

Description

Tête de pose de fibres L'invention concerne une tête de pose de fibres pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres. L'invention concerne également un procédé pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres. En tant que matériau de construction, les matériaux composites renforcés de fibres offrent une possibilité extraordinaire d'obtenir une réduction de poids dans différentes pièces. Les avantages qui en résultent, comme par exemple une consommation de carburant abaissée sur toute la durée de vie de moyens de transport et une usure réduite, ont conduit à une utilisation croissante de ces matériaux même dans des applications critiques sur le plan de la sécurité. Mais par comparaison avec des matériaux isotropes, on ne peut atteindre un potentiel élevé de construction allégée que si les pièces sont produites avec une méthode de fabrication qui convienne aussi bien aux propriétés du matériau à base de fibres qu'à celles de la résine de mise en forme.The invention relates to a fiber laying head for laying fiber-based material in order to manufacture a sheet of fibers for the manufacture of a fiber-reinforced composite part. The invention also relates to a method for laying fiber-based material for manufacturing a fiber web for the manufacture of a fiber-reinforced composite part. As a building material, fiber-reinforced composite materials offer an extraordinary possibility of achieving weight reduction in different rooms. The resulting benefits, such as reduced fuel consumption over the entire service life of the means of transport and reduced wear, have led to an increasing use of these materials even in safety-critical applications. However, compared to isotropic materials, a high lightened construction potential can only be achieved if the parts are produced with a manufacturing method that is suitable both for the properties of the fiber-based material and the resin of the setting resin. in shape.

Actuellement, la fabrication de pièces de grande taille utilisant la technologie du placement de fibres ou la technologie de pose de rubans, comprend la pose d'un composite)à base de fibres et de matière plastique sur un outillage de moulage ou de mise en forme. Le matériau à base de fibres à poser est enroulé sur une bobine, soit sous forme de mèches (tows) (le plus souvent d'une largeur 1/1" ou 1/2"), soit sous forme de rubans (le plus souvent 150 mm ou 300 mm), puis posé en plusieurs bandes côte à côte sur l'outillage de mise en forme. Cela donne la surface complète d'une couche de stratification (pli). Notamment pour la fabrication de structures composites renforcées de fibres, de grande taille, on connaît par exemple d'après le document DE 10 2010 015 027 B1 un dispositif de pose de fibres où les fibres sont posées sur l'outillage à l'aide de têtes de pose de fibres agencées sur des robots. Les robots sont guidés sur un système de rail s'étendant de manière périphérique autour de l'outillage, de sorte que chaque position quelconque sur l'outillage peut être atteinte par les robots. Par ailleurs, on connaît d'après la pratique, des installations à portique dans lesquelles la tête de pose peut être déplacée par-dessus un outillage de mise en forme le plus souvent agencé horizontalement, pour ainsi poser les fibres sur l'outillage de mise en forme.Currently, the manufacture of large parts using fiber placement technology or tape laying technology includes the application of a fiber-based composite and a plastic material to a molding or shaping tool. . The fiber-based material to be laid is wound on a spool, either in the form of tows (most often 1/1 "or 1/2" wide), or in the form of ribbons (most often 150 mm or 300 mm), then laid in several strips side by side on the shaping tool. This gives the entire surface of a layer of lamination (fold). In particular, for example, according to document DE 10 2010 015 027 B1, a fiber-laying device is known for producing fiber-reinforced composite structures of large size, in which the fibers are placed on the tooling with the aid of fiber laying heads arranged on robots. The robots are guided on a rail system extending peripherally around the tooling, so that any position on the tooling can be reached by the robots. Furthermore, it is known from practice, gantry installations in which the laying head can be moved over a shaping tool most often arranged horizontally, so as to put the fibers on the tooling of mise en forme in shape.

Lors de la fabrication de telles nappes de fibres, il n'est pas rare que le matériau à base de fibres présente différentes orientations de fibres dans le même plan de couche de fibres, ce qui conduit, au niveau des sites d'intersection, à des surépaisseurs d'une hauteur au moins égale à l'épaisseur de couche du matériau à base de fibres. Il a alors été constaté que dans la zone des sites d'intersection, du matériau à base de fibres déjà compacté se détache ou se décolle et constitue ainsi un site défectueux ne pouvant guère être toléré. En outre, de telles surépaisseurs entraînent le problème d'influer négativement sur la surface de la pièce composite renforcée de fibres à fabriquer, puisqu'il peut en résulter io des écarts géométriques. Précisément dans le domaine de la fabrication de corps d'ailes à écoulement laminaire, de telles surépaisseurs peuvent conduire à des écarts sur la surface, qui ne sont plus acceptables en ce qui concerne la capacité à assurer un écoulement laminaire. La surépaisseur produit également une diminution de la rigidité et de la résistance ou stabilité. 15 Aussi, le but de la présente invention consiste à fournir un procédé amélioré de fabrication de nappes de fibres, ainsi qu'une tête de pose de fibres correspondante à cet effet, qui permettent de réduire ou de minimiser des surépaisseurs, notamment au niveau de bandes de matériau à base de fibres qui 20 se croisent avec des orientations de fibres différentes. Le but recherché est atteint, conformément à l'invention à l'aide de la tête de pose de fibres pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, 25 comprenant une unité de pose de fibres conçue pour assurer la pose du matériau à base de fibres fourni à la tête de pose de fibres sur un outillage pour la fabrication de la nappe de fibres, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comporte un dispositif actionneur qui est en liaison d'interaction mécanique avec l'unité de pose de fibres, et qui est conçu de manière à pouvoir faire osciller ou 30 vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres pour produire une excitation mécanique de l'unité de pose de fibres pendant la pose du matériau à base de fibres. Le but recherché est également atteint, conformément à l'invention à l'aide du 35 procédé pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, au moyen d'une tête de pose de fibres, qui possède une unité de pose de fibres pour assurer la pose du matériau à base de fibres fourni à la tête de pose de fibres, caractérisé par une excitation mécanique de l'unité de pose de fibres au moyen 40 d'un dispositif actionneur pendant la pose du matériau à base de fibres dans la zone d'une surépaisseur de matériau à base de fibres du matériau à base de fibres déjà posé, de manière à faire osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres.During the manufacture of such fiber sheets, it is not uncommon for the fiber-based material to have different fiber orientations in the same fiber layer plane, which leads, at the sites of intersection, to overthicknesses of a height at least equal to the layer thickness of the fiber-based material. It was then found that in the area of intersection sites, already compacted fiber-based material comes off or peels off and thus constitutes a defective site that can hardly be tolerated. In addition, such excess thicknesses lead to the problem of negatively influencing the surface of the fiber-reinforced composite part to be manufactured, since this may result in geometric differences. Specifically in the field of laminar flow wing body construction, such oversizes may lead to surface deviations, which are no longer acceptable with respect to the ability to provide laminar flow. The extra thickness also produces a decrease in rigidity and strength or stability. Thus, the object of the present invention is to provide an improved method of manufacturing fiber webs, as well as a corresponding fiber laying head for this purpose, which makes it possible to reduce or minimize thicknesses, especially at the level of strips of fiber-based material which intersect with different fiber orientations. In accordance with the invention, the object of the invention is achieved by means of the fiber laying head for laying fiber-based material in order to manufacture a sheet of fibers for the manufacture of a fiber-reinforced composite part, Comprising a fiber-laying unit designed to ensure the laying of the fiber-based material supplied to the fiber-laying head on a tool for the manufacture of the fiber web, characterized in that the fiber-laying head comprises an actuator device which is mechanically interacting with the fiber-laying unit, and which is designed to be able to mechanically oscillate or vibrate the fiber-laying unit to produce a mechanical excitation of the unit of laying fibers during the laying of the fiber-based material. The object of the invention is also achieved by the method of laying fiber-based material for the manufacture of a fiber web for the manufacture of a fiber-reinforced composite part by means of a fiber-laying head, which has a fiber-laying unit for laying the fiber-based material supplied to the fiber-laying head, characterized by mechanical excitation of the fiber-laying unit by means of 40 of an actuator device during the laying of the fiber-based material in the area of an extra thickness of fiber-based material of the already laid fiber material, so as to mechanically oscillate or vibrate the laying unit. fiber.

Dans la tête de pose de fibres selon l'invention, il est proposé une tête de pose de fibres pour poser du matériau à base de fibres en vue de fabriquer une nappe de fibres pour la fabrication d'une pièce composite renforcée de fibres, qui possède une unité de pose de fibres configurée pour poser sur un outillage de fabrication de la nappe de fibres le matériau à base de fibres fourni à la tête de pose de fibres. Une telle unité de pose de fibres peut par exemple être un rouleau presseur le long duquel est guidé le matériau à base de fibres à poser. Lors de la pose du matériau à base de fibres, le matériau à base de fibres est guidé longitudinalement entre la surface de mise en forme appartenant à io l'outillage et l'unité de pose de fibres, notamment le rouleau presseur, et posé sur l'outillage à cette occasion. Conformément à l'invention, il est à présent prévu que la tête de pose de fibres comporte un dispositif actionneur, qui est en liaison d'interaction mécanique avec 15 l'unité de pose de fibres, et qui, pour exciter mécaniquement l'unité de pose de fibres pendant la pose du matériau à base de fibres, est conçu de manière à pouvoir faire osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres. En faisant osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres, notamment le rouleau presseur, on permet aux fibres, dans la zone de surépaisseurs de 20 matériau à base de fibres, d'être bien compactées dans cette zone, ce qui réduit la surépaisseur de matériau à base de fibres. Dans la zone des surépaisseurs de matériau à base de fibres il se produit ainsi un élargissement de section transversale des bandes individuelles de fibres, le plus souvent en liaison avec une plus grande teneur volumique en fibres dans ces zones, ce qui conduit à une 25 augmentation de l'adhérence des matériaux à base de fibres qui se croisent, et à une réduction de la probabilité de décollements ou détachements. En outre, en raison de la moindre surépaisseur de matériau avec ce procédé, on améliore la stabilité ou la résistance et la rigidité. 30 Le dispositif actionneur, qui comporte au moins un actionneur, fait osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres de manière telle que le matériau à base de fibres se fait plus fortement compacter dans la zone de surépaisseurs de matériau à base de fibres, pour ainsi réduire, voire éliminer totalement, la différence de hauteur de la surépaisseur. Le dispositif actionneur fait osciller ou 35 vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres de façon telle qu'elle pose les fibres dans cette zone à la manière d'une « plaque vibrante». Le dispositif actionneur fait avantageusement osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres en direction transversale à la direction de pose, notamment dans un plan du produit semi-fini à base de fibres. 40 Il s'avère particulièrement avantageux que le dispositif actionneur fasse osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres pendant la pose du matériau à base de fibres, ce qui permet d'effectuer en une seule étape de processus la pose des matériaux à base de fibres et le compactage des matériaux à base de fibres dans la zone de surépaisseurs de matériau. Une unité de pose de fibres sous la forme d'un rouleau presseur peut présenter notamment une forme ou une section transversale cylindrique ou conique.In the fiber laying head according to the invention, a fiber laying head is proposed for laying fiber-based material in order to manufacture a fiber web for the manufacture of a fiber-reinforced composite part, which has a fiber-laying unit configured to place the fiber-based material supplied to the fiber-laying head on a fiber-ply manufacturing tool. Such a fiber-laying unit may for example be a pressure roller along which the fiber-based material to be laid is guided. During the laying of the fiber-based material, the fiber-based material is guided longitudinally between the forming surface belonging to the tooling and the fiber-laying unit, in particular the pressure roller, and placed on tooling on this occasion. According to the invention, it is now provided that the fiber-laying head comprises an actuator device, which is in mechanical interaction connection with the fiber-laying unit, and which, to mechanically excite the unit during laying of the fiber-based material, is designed to be able to oscillate or vibrate mechanically the fiber laying unit. By mechanically oscillating or vibrating the fiber-laying unit, in particular the pressure roller, the fibers in the zone of fiber-based material thickenings are allowed to be well compacted in this zone, thereby reducing the thickening of fiber-based material. In the area of the extra thicknesses of fiber-based material there is thus a cross-sectional enlargement of the individual fiber strips, most often in connection with a higher fiber content in these areas, which leads to an increase in adhesion of cross-fiber-based materials, and a reduction in the likelihood of detachment or detachment. In addition, because of the smaller thickness of material with this method, one improves the stability or the resistance and rigidity. The actuator device, which comprises at least one actuator, mechanically oscillates or vibrates the fiber-laying unit in such a way that the fiber-based material is more strongly compacted in the zone of excess thicknesses of fiber-based material. , to thereby reduce or eliminate completely, the difference in height of the extra thickness. The actuator device mechanically oscillates or vibrates the fiber-laying unit so that it places the fibers in this area in the manner of a "vibrating plate". The actuator device advantageously oscillates or mechanically vibrates the fiber laying unit in a direction transverse to the laying direction, in particular in a plane of the semi-finished product based on fibers. It is particularly advantageous for the actuator device to mechanically oscillate or vibrate the fiber-laying unit during the laying of the fiber-based material, which enables the laying of the materials to be carried out in a single process step. fiber base and compaction of fiber-based materials in the area of material overthickness. A fiber laying unit in the form of a pressure roller may in particular have a shape or a cylindrical or conical cross section.

Au sens de la présente invention, un matériau à base de fibres désigne tout produit semi-fini à base de fibres pouvant être posé à l'aide d'une tête de pose de fibres sur un outillage pour la fabrication d'une nappe de fibres. Il peut notamment s'agir de matériaux à base de fibres sous forme de bandes ou d'un matériau quasi sans fin, qui est fourni en continu à la tête de pose de fibres à partir d'une réserve de matériau à base de fibres. Les matériaux à base de fibres peuvent être des matériaux à base de fibres secs ou pré-imprégnés (prepregs), ou des matériaux à base de fibres déjà consolidés. A partir du matériau à base de fibres, on fabrique alors la nappe de fibres.For the purposes of the present invention, a fiber-based material is any semi-finished fiber-based product which can be laid using a fiber-laying head on a tool for the manufacture of a fiber web. . It may in particular be fiber-based materials in the form of strips or a virtually endless material, which is continuously supplied to the fiber-laying head from a stock of fiber-based material. Fiber-based materials may be dry or prepreg-based materials, or already consolidated fiber-based materials. From the fiber-based material, the fiber web is then made.

Les oscillations ou vibrations mécaniques, qui sont produites au moyen du dispositif actionneur sur l'unité de pose de fibres, se situent notamment dans le domaine des hautes fréquences, ou en particulier des ultrasons. Conformément à un mode de réalisation, le dispositif actionneur pour produire une excitation mécanique de l'unité de pose de fibres est conçu de manière à pouvoir faire osciller ou vibrer mécaniquement l'unité de pose de fibres en direction du matériau à base de fibres à poser ou déjà posé. En d'autres termes, le mouvement de l'unité de pose de fibres dû aux oscillations ou vibrations mécaniques engendrées par le dispositif actionneur se produit en direction des matériaux à base de fibres à poser ou déjà posés, l'unité de pose de fibres oscillant ou vibrant en conséquence en direction des matériaux à base de fibres. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, un rouleau presseur et le dispositif actionneur pour l'excitation mécanique du rouleau presseur sont conçus de manière à pouvoir faire osciller ou vibrer mécaniquement le rouleau presseur axialement en direction du matériau à base de fibres à poser ou déjà posé. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, le dispositif actionneur possède au moins un actionneur piézoélectrique pour produire une excitation mécanique de l'unité de pose de fibres, ce qui permet de produire notamment des oscillations ou vibrations à haute fréquence et faible amplitude sur l'unité de pose de fibres. Un tel actionneur piézoélectrique peut être placé de manière peu encombrante, entre le cadre ou l'ossature de la tête de pose et l'unité de pose de fibres, qui y est agencée. D'après un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu un dispositif capteur pour détecter une surépaisseur de matériau à base de fibres sur du matériau à base de fibres déjà posé ou à poser, et une unité de commande, conçue pour activer le dispositif actionneur pour produire une excitation mécanique de l'unité de pose de fibres lors de la détection de la surépaisseur de matériau à base de fibres, lorsque l'unité de pose de fibres pose du matériau à base de fibres dans la zone de la surépaisseur de matériau à base de fibres détectée. Il est ainsi possible que le dispositif actionneur n'assure l'excitation de l'unité de pose de fibres pour produire des oscillations ou vibrations mécaniques, que lorsque cela est effectivement nécessaire en raison d'une surépaisseur de matériau à base de fibres ayant été détectée. Ainsi, le processus de compactage du matériau à base de fibres en raison d'une surépaisseur de matériau à base de fibres, qui est limité localement, peut être régulé en ligne et en temps réel, et ne nécessite pas de programmation préalable de trajectoire. Au contraire, la tête de pose de fibres est ainsi en mesure d'activer ou de désactiver par elle-même les oscillations ou vibrations mécaniques, lorsque des surépaisseurs de matériau à base de fibres correspondantes sont détectées.Oscillations or mechanical vibrations, which are produced by means of the actuator device on the fiber laying unit, are particularly in the high frequency range, or in particular ultrasound. According to one embodiment, the actuator device for producing a mechanical excitation of the fiber-laying unit is designed to be able to mechanically oscillate or vibrate the fiber-laying unit towards the fiber-based material. ask or already laid. In other words, the movement of the fiber-laying unit due to oscillations or mechanical vibrations generated by the actuator device occurs in the direction of the fiber-based materials to be laid or already laid, the fiber-laying unit. oscillating or vibrating accordingly towards fiber-based materials. According to another advantageous embodiment, a pressure roller and the actuator device for the mechanical excitation of the pressure roller are designed to be able to oscillate or mechanically vibrate the pressure roller axially towards the fiber-based material to be laid or already laid. According to another advantageous embodiment, the actuator device has at least one piezoelectric actuator for producing a mechanical excitation of the fiber-laying unit, which makes it possible to produce oscillations or vibrations of high frequency and low amplitude on the beam. unit for laying fibers. Such a piezoelectric actuator can be placed in a space-saving manner, between the frame or the framework of the laying head and the fiber laying unit, which is arranged therein. According to another advantageous embodiment, there is provided a sensor device for detecting an excess thickness of fiber-based material on already laid or laid fiber-based material, and a control unit, designed to activate the device. actuator for producing a mechanical excitation of the fiber-laying unit during the detection of the extra thickness of fiber-based material, when the fiber-laying unit is laying fiber-based material in the area of the extra thickness of the fiber-laying unit. fiber-based material detected. It is thus possible for the actuator device to provide excitation of the fiber-laying unit for producing mechanical oscillations or vibrations only when this is actually necessary because of an extra thickness of fiber material having been detected. Thus, the compacting process of the fiber-based material due to a fiber-based material allowance, which is locally limited, can be regulated online and in real time, and does not require any prior path programming. On the contrary, the fiber-laying head is thus able to activate or deactivate oscillations or mechanical vibrations by itself, when thickenings of material based on corresponding fibers are detected.

Mais il est également envisageable que le dispositif capteur calcule les surépaisseurs de matériau à base de fibres à partir d'une programmation de trajectoire hors ligne, et produise ainsi l'excitation correspondante de l'unité de pose de fibres par le dispositif actionneur, en position prédéterminée de la tête de pose de fibres. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux à cet effet, l'unité de commande est en outre conçue pour augmenter, lors de la détection de la surépaisseur de matériau à base de fibres, la force pressante de la tête de pose de fibres pendant la pose du matériau à base de fibres, lorsque l'unité de pose de fibres pose du matériau à base de fibres dans la zone de la surépaisseur de matériau à base de fibres détectée. Il est ainsi possible, dans la zone de la surépaisseur de matériau à base de fibres, de prévoir en plus d'une oscillation ou vibration mécanique de l'unité de pose de fibres, une augmentation de la force pressante en direction des matériaux à base de fibres à poser ou posés, ce qui procure un meilleur compactage des matériaux à base de fibres. Il s'est avéré qu'on pourrait ainsi, pour partie, éliminer totalement les surépaisseurs de matériau à base de fibres. Avantageusement, le dispositif capteur comporte un capteur de force, configuré pour détecter la force pressante pendant la pose du matériau à base de fibres, le dispositif capteur étant conçu pour identifier une surépaisseur de matériau à base de fibres en fonction de la force pressante détectée. Il a ainsi été constaté que par analyse de la force pressante instantanée, il était possible de détecter une surépaisseur de matériau à base de fibres, lorsque la force pressante instantanée augmente dans une zone pendant la pose du matériau à base de fibres. Selon un autre développement avantageux, le dispositif capteur comporte un capteur optique, notamment un capteur de coupe optique, configuré pour détecter un profil de hauteur du matériau à base de fibres déjà posé, le dispositif capteur étant conçu pour identifier une surépaisseur de matériau à base de fibres en fonction du profil de hauteur détecté. Un tel capteur de coupe optique peut par exemple être agencé en avance de la tête de pose de fibres et identifie ainsi une surépaisseur de matériau à base de fibres déjà posé, qui peut alors être réduite par compactage et élargissement de section transversale à l'aide des oscillations ou vibrations mécaniques de l'unité de pose de fibres. Conformément à un autre mode de réalisation, la tête de pose de fibres comporte une source de chaleur destinée à échauffer le matériau à base de fibres, pendant que le matériau à base de fibres est posé sur l'outillage. Si l'on utilise par exemple des systèmes de résines thermoplastiques, il est possible de faire varier au point d'intersection l'état du matériau d'un état solide ou résistant à un état plus labile, par un échauffement ciblé au moyen de la source de chaleur, ce qui permet d'obtenir un meilleur compactage et une meilleure adhérence des matériaux à base de fibres posés, en particulier lorsque l'on pose des matériaux à base de fibres déjà consolidés. En conséquence, il s'avère particulièrement avantageux que l'échauffement produit par la source de chaleur pour échauffer le matériau à base de fibres s'effectue en fonction d'une surépaisseur de matériau à base de fibres détectée par le dispositif capteur, dans la zone de la surépaisseur de matériau à base de fibres. L'invention va être explicitée sous forme d'exemple, au regard des dessins annexés. Ceux-ci montrent : Figure 1 une représentation schématique d'une surépaisseur de Figure 2 matériau en des sites d'intersection ; Figure 3 une représentation schématique d'un dispositif de pose de fibres ; une représentation schématique de la tête de pose de fibres conforme à l'invention. La figure 1 montre schématiquement l'apparition de surépaisseurs de matériau en des sites d'intersection. Cela est produit par la pose de deux bandes de matériau à base de fibres 2 et 3 sur un outillage de mise en forme 1. La bande de matériau à base de fibres 2 a été posée avant la pose de la bande de matériau à base de fibres 3. Il en résulte une surépaisseur de matériau dans la zone d'intersection 4 des deux bandes de matériau à base de fibres 2 et 3. Comme les deux bandes de matériau à base de fibres 2 et 3 sont posées dans le même plan de matériau à base de fibres, il en résulte dans la zone d'intersection une surépaisseur qui présente une hauteur correspondant au moins à l'épaisseur de la bande de matériau à base de fibres 3. La figure 2 montre schématiquement un dispositif de pose de fibres 10 comprenant une unité de fabrication robotisée 11, sur laquelle est agencée une tête de pose de fibres 12 en guise d'effecteur terminal. A l'aide de l'unité de fabrication robotisée, la tête de pose de fibres 12 peut être déplacée par rapport à un outillage de mise en forme 13 en position fixe, de sorte que la tête de pose de fibres 12 permet de poser du matériau à base de fibres sur l'outillage de mise en forme 13.But it is also conceivable that the sensor device calculates the extra thicknesses of fiber-based material from an off-line trajectory programming, and thus produces the corresponding excitation of the fiber-laying unit by the actuator device, predetermined position of the fiber laying head. According to another advantageous embodiment for this purpose, the control unit is furthermore designed to increase, during the detection of the extra thickness of fiber-based material, the pressing force of the fiber-laying head during the laying the fiber-based material, when the fiber-laying unit is laying fiber-based material in the area of the detected fiber-material-material allowance. It is thus possible, in the area of the extra thickness of fiber-based material, to provide in addition to oscillation or mechanical vibration of the fiber-laying unit, an increase of the pressing force towards the materials based on of laid or laid fibers, which provides better compaction of fiber-based materials. It has been found that one could thus partially eliminate the extra thicknesses of fiber-based material. Advantageously, the sensor device comprises a force sensor, configured to detect the pressing force during the laying of the fiber-based material, the sensor device being designed to identify an excess thickness of fiber-based material as a function of the detected pressing force. It has thus been found that by instantaneous pressing force analysis, it was possible to detect an extra thickness of fiber-based material when the instantaneous pressing force increases in an area during the laying of the fiber-based material. According to another advantageous development, the sensor device comprises an optical sensor, in particular an optical cutting sensor, configured to detect a height profile of the fiber-based material already laid, the sensor device being designed to identify an excess thickness of material based on of fibers according to the detected height profile. Such an optical cutting sensor may for example be arranged in advance of the fiber-laying head and thus identify an already-applied fiber-based material thickness, which can then be reduced by compacting and widening the cross-section using oscillations or mechanical vibrations of the fiber-laying unit. According to another embodiment, the fiber-laying head has a heat source for heating the fiber-based material, while the fiber-based material is placed on the tool. If, for example, thermoplastic resin systems are used, it is possible to vary at the point of intersection the state of the material of a solid state or resistant to a more labile state, by a targeted heating by means of the heat source, which results in better compaction and adhesion of settled fiber-based materials, particularly when applying already consolidated fiber-based materials. Accordingly, it is particularly advantageous that the heating produced by the heat source to heat the fiber-based material is effected as a function of an overthickening of fiber-based material detected by the sensor device, in the area of the extra thickness of fiber-based material. The invention will be explained in the form of an example, with reference to the appended drawings. These show: Figure 1 a schematic representation of an extra thickness of Figure 2 material at intersection sites; Figure 3 a schematic representation of a fiber laying device; a schematic representation of the fiber laying head according to the invention. Figure 1 shows schematically the appearance of material thicknesses at intersecting sites. This is produced by laying two strips of fiber-based material 2 and 3 on a forming tool 1. The strip of fiber-based material 2 was laid prior to laying the strip of material based on the fibers. fibers 3. This results in a thickening of material in the intersection zone 4 of the two strips of fiber-based material 2 and 3. Since the two strips of fiber-based material 2 and 3 are laid in the same plane of fiber-based material, there results in the intersection zone an excess thickness which has a height corresponding at least to the thickness of the strip of fiber-based material 3. FIG. 2 schematically shows a fiber-laying device 10 comprising a robotized manufacturing unit 11, on which is arranged a fiber laying head 12 as a terminal effector. With the aid of the robotic manufacturing unit, the fiber laying head 12 can be moved relative to a forming tool 13 in a fixed position, so that the fiber laying head 12 can fiber material on the shaping tool 13.

La figure 3 montre schématiquement une tête de pose de fibres 20 comportant un rouleau presseur 21 permettant la pose de matériau à base de fibres 22. Le rouleau presseur 21 est ici agencé sur la tête de pose de fibres 20 par l'intermédiaire d'un dispositif actionneur 23 configuré pour produire une excitation mécanique du rouleau presseur 21 de manière à faire osciller ou vibrer mécaniquement le rouleau presseur pendant la pose du matériau à base de fibres 22. La direction de l'oscillation ou de la vibration mécanique est ici avantageusement transversale à la direction de pose.FIG. 3 schematically shows a fiber laying head 20 comprising a pressure roller 21 allowing the laying of fiber-based material 22. The pressing roller 21 is here arranged on the fiber-laying head 20 via a actuator device 23 configured to produce a mechanical excitation of the pressure roller 21 so as to oscillate or mechanically vibrate the pressure roller during the laying of the fiber-based material 22. The direction of the oscillation or the mechanical vibration here is advantageously transverse to the laying direction.

Sur la tête de pose de fibres 20 peuvent être prévus, en outre, des capteurs de force 24, qui sont en liaison avec une unité de commande 25 et par ailleurs conçus pour détecter la force pressante instantanée lors de la pose des matériaux à base de fibres 22. Un accroissement de la force pressante instantanée lors de la pose des matériaux à base de fibres 22 permet ainsi d'identifier l'existence de surépaisseurs de matériau à base de fibres 26, qui peuvent par exemple représenter des points d'intersection de bandes de matériau à base de fibres se croisant dans le même plan de matériau à base de fibres. Si une telle surépaisseur de matériau à base de fibres 26 est détectée, l'unité de commande 25 peut piloter le dispositif actionneur 23 de façon qu'il se produise une excitation du rouleau presseur 21 pour faire osciller ou vibrer mécaniquement le rouleau presseur 21. Il est également envisageable de prévoir un capteur de coupe optique 27, agencé en avance de la tête de pose de fibres 20 et générant un profil de hauteur du contour de surface, des surélévations caractéristiques à l'intérieur des matériaux à base de fibres déjà posés permettant également de détecter une surépaisseur 26 correspondante. Si à présent on fait osciller ou vibrer mécaniquement le rouleau presseur 21 en raison de la surépaisseur de matériau 26 détectée, l'unité de commande 25 peut en outre piloter la tête de pose de fibres 20 de manière à augmenter la force pressante dans la zone de la surépaisseur de matériau à base de fibres 26, pour améliorer ainsi l'effet de compactage du matériau à base de fibres par les oscillations ou vibrations mécaniques.On the fiber-laying head 20 may further be provided force sensors 24, which are connected to a control unit 25 and furthermore designed to detect the instantaneous pressing force during the laying of the fibers 22. An increase in the instantaneous pressing force during the laying of the fiber-based materials 22 thus makes it possible to identify the existence of extra thicknesses of fiber-based material 26, which may, for example, represent points of intersection of fiber material webs intersecting in the same plane of fiber material. If such an excess thickness of fiber-based material 26 is detected, the control unit 25 can drive the actuator device 23 so that an excitation of the pressure roller 21 occurs to oscillate or mechanically vibrate the pressure roller 21. It is also conceivable to provide an optical cutting sensor 27, arranged in advance of the fiber laying head 20 and generating a height profile of the surface contour, characteristic elevations inside the already laid fiber-based materials. also making it possible to detect a corresponding excess thickness 26. If the pressure roller 21 is now oscillated or mechanically vibrated by virtue of the excess material thickness 26 detected, the control unit 25 can also control the fiber laying head 20 so as to increase the pressing force in the zone the extra thickness of fiber material 26, to thereby improve the compacting effect of the fiber-based material by mechanical oscillations or vibrations.

Nomenclature des repères : 1 Outillage de mise en forme 2 Bande de matériau à base de fibres 3 Bande de matériau à base de fibres 4 Site d'intersection Dispositif de pose de fibres 11 Unité de fabrication robotisée 12 Tête de pose de fibres 10 13 Outillage de mise en forme 20 Tête de pose de fibres 21 Rouleau presseur 22 Matériau à base de fibres 23 Dispositif actionneur 24 Capteurs de force 25 Unité de commande 26 Surépaisseur de matériau 27 Capteur de coupe optiqueMarking nomenclature: 1 Formatting tool 2 Fiber-based material web 3 Fiber-based material web 4 Intersection site Fiber laying device 11 Robotic manufacturing unit 12 Fiber laying head 10 13 Tools Shaping head 20 Fiber laying head 21 Pressing roller 22 Fiber-based material 23 Actuator device 24 Force transducer 25 Control unit 26 Material overlay 27 Optical cutting sensor

Claims

Claims: 1. Fiber laying head (20) for laying fiber-based material (22) for manufacturing a fiber web for manufacturing a fiber-reinforced composite part, comprising a fiber-laying unit (21) designed to ensure the laying of the fiber-based material (22) supplied to the fiber-laying head on a tool (13) for the manufacture of the fiber web, characterized in that the fiber-laying head (20) comprises an actuator device (23) which is mechanically interacting with the fiber-laying unit (21) and which is designed to be able to mechanically oscillate or vibrate the fiber-laying unit (21) for producing mechanical excitation of the fiber-laying unit (21) during laying of the fiber-based material (22).

2. Fiber laying head (20) according to claim 1, characterized in that the actuator device (23) for producing a mechanical excitation of the fiber-laying unit is designed to be able to oscillate or vibrate mechanically. fiber laying unit in the direction of the fiber-based material to be laid or already laid.

Fiber laying head (20) according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber-laying unit (21) is a pressure roller, and the actuating device (23) for producing a mechanical excitation of the roller The presser is designed to be able to mechanically oscillate or vibrate the pressure roller axially towards the fiber-based material to be laid or already laid.

4. Fiber laying head (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator device (23) has at least one piezoelectric actuator for producing a mechanical excitation of the fiber laying unit.

5. Fiber laying head (20) according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor device is provided for detecting an excess thickness of fiber-based material (26) on fiber-based material ( 22) already installed or to be laid, and a control unit (25) designed to activate the actuator device (23) to produce a mechanical excitation of the fiber-laying unit during the detection of the excess thickness of fiber-based material when the fiber-laying unit is laying fiber-based material in the area of the detected fiber-material-material allowance.

Fiber-laying head (20) according to claim 5, characterized in that the control unit (25) is furthermore designed to increase the pressing force of the fiber-laying head (20) during laying. of the fiber-based material in the case of detection of fiber-fiber material thickness, when the fiber-laying unit is laying fiber-based material in the area of the detected fiber-material-material allowance.

Fiber laying head (20) according to claim 5 or 6, characterized in that the sensor device comprises a force sensor (24) configured to detect the pressing force during the laying of the fiber-based material, the device sensor being designed to identify an extra thickness of fiber-based material depending on the detected pressing force.

8. Fiber laying head (20) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sensor device comprises an optical sensor (27) configured to detect a height profile of fiber-based material already laid , the sensor device being designed to identify an extra thickness of fiber-based material according to the height profile detected.

9. Fiber laying head (20) according to one of the preceding claims, characterized in that there is provided a heat source for heating the fiber-based material.

10. Fiber laying device (10) comprising a robot (11) and, as end effector, a fiber laying head (20, 12) according to one of the preceding claims.

A process for laying fiber-based material (22) for manufacturing a fiber web for manufacturing a fiber-reinforced composite part by means of a fiber-laying head which has a fiber-forming unit. laying fibers to ensure the laying of the fiber-based material supplied to the fiber-laying head, characterized by mechanical excitation of the fiber-laying unit by means of an actuator device during laying of the fiber-based material fibers in the area of an extra thickness of fiber-based material of the already laid fiber material, so as to mechanically oscillate or vibrate the fiber-laying unit.

Method according to claim 11, characterized in that a thickening of fiber-based material is detected by means of a sensor device during the laying of the fiber-based material, and by means of a control unit activates the actuator device to produce a mechanical excitation of the fiber-laying unit as a function of the detection of the extra thickness of fiber-based material, when the fiber-laying unit lays the material based on fibers in the area of the fiber material allowance detected.

Method according to claim 12, characterized in that by means of the control unit the pressing force of the fiber-laying head is increased during the laying of the fiber-based material, upon detection of the fiber material thickness, when the fiber-laying unit places the fiber-based material in the area of the detected fiber material allowance.

14. The method of claim 12 or 13, characterized in that by means of a force sensor, it detects the pressing force during the laying of the fiber-based material, and is identified an excess thickness of material based of fibers according to the detected pressing force.

15. Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that by means of an optical sensor is detected a height profile of fiber-based material already laid, and is identified an extra thickness of material to fiber base according to the detected height profile.