RU2388599C2 - Устройство для изготовления с использованием tfp-технологии волокнистой заготовки, имеющей, по существу, произвольную геометрию поверхности - Google Patents

Устройство для изготовления с использованием tfp-технологии волокнистой заготовки, имеющей, по существу, произвольную геометрию поверхности Download PDF

Info

Publication number
RU2388599C2
RU2388599C2 RU2008101250/12A RU2008101250A RU2388599C2 RU 2388599 C2 RU2388599 C2 RU 2388599C2 RU 2008101250/12 A RU2008101250/12 A RU 2008101250/12A RU 2008101250 A RU2008101250 A RU 2008101250A RU 2388599 C2 RU2388599 C2 RU 2388599C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carrier layer
sewing head
actuators
guide
thread
Prior art date
Application number
RU2008101250/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008101250A (ru
Inventor
Пауль ЙОРН (DE)
Пауль ЙОРН
Ульрих ЭБЕРТ (DE)
Ульрих Эберт
Original Assignee
Эйрбас Дойчланд Гмбх
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 Эйрбас Дойчланд Гмбх filed Critical Эйрбас Дойчланд Гмбх
Publication of RU2008101250A publication Critical patent/RU2008101250A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2388599C2 publication Critical patent/RU2388599C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/382—Automated fiber placement [AFP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • B29L2031/3082—Fuselages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)
  • Manufacturing Of Multi-Layer Textile Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству для изготовления волокнистой заготовки с использованием TFP-технологии, имеющей любую заданную геометрию поверхности. Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства для изготовления волокнистых заготовок, которое позволяет изготавливать волокнистые заготовки, имеющие любую заданную геометрию поверхности, отличающуюся от плоской формы, и требует лишь незначительных изменений в известных устройствах для осуществления TFP-технологии. Технический результат достигается устройством для изготовления с использованием TFP-технологии волокнистой заготовки, имеющей любую заданную геометрию поверхности. При этом устройство осуществляет укладку волокнистой пряди направляющими средствами вдоль любой заданной криволинейной траектории на эластичном и гибком несущем слое. Также устройство осуществляет закрепление волокнистой пряди на несущем слое одной фиксирующей нитью посредством швейной головки. Устройство осуществляет позиционирование несущего слоя в направлении «ху» относительно направляющих средств и швейной головки. Устройство осуществляет позиционирование швейной головки и направляющих средств в направлении «z». Устройство осуществляет изменение геометрии поверхности несущего слоя посредством множества плунжеров, скомпонованных в виде матрицы под несущим слоем и снабженных опорными средствами. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для изготовления с использованием TFP-технологии ("Tailored Fibre Placement" - "Специальное размещение волокон") волокнистой заготовки, имеющей по существу любую заданную геометрию поверхности, в котором волокнистая прядь укладывается на несущий слой при помощи направляющих средств и может быть закреплена на несущем слое посредством швейной головки.
Уровень техники
В облегченных конструкциях, в частности в самолетостроении и авиакосмической промышленности, для несущих конструктивных компонентов все больше и больше используются армированные волокнами композитные компоненты, которые имеют большой потенциал экономии в весе, благодаря их высокой прочности, одновременно сочетающейся с небольшой массой.
Ориентация (направленность) армирующих волокон в конечном композитном компоненте имеет решающее влияние на его жесткость и прочность. Армирующие волокна должны, насколько это возможно, соответствовать направлению нагрузки, не иметь никаких волнообразований и подвергаться равномерному загружению.
Одним из возможных путей удовлетворения требованию в отношении направления волокон в слое в соответствии с нагрузкой является так называемая TFP-технология. Она включает в себя укладку, по меньшей мере, одной волокнистой пряди вдоль какой-либо требуемой криволинейной траектории и закрепление с помощью, по меньшей мере, одной фиксирующей нити на несущем слое, вследствие чего положение и ориентация (направленность) отдельных армирующих волокон в волокнистой заготовке, которая формируется таким способом, может соответствовать по существу идеальным образом направлению действия нагрузки, преобладающему в композитном компоненте.
Изготовление волокнистых заготовок в TFP-технологии выполняется на известных устройствах, в частности на современных автоматических швейных и вышивальных машинах с компьютерным управлением. Обычно устройства этого типа для осуществления TFP-технологии имеют стационарную швейную головку. В пространственном направлении «ху» может быть расположен только несущий слой, на котором посредством укладки и закрепления волокнистых прядей формируется волокнистая заготовка.
Волокнистая заготовка, формируемая таким способом, может быть пропитана отверждаемым полимерным материалом или смолистой системой, которая для формирования конечного композитного компонента может отверждаться путем структурирования, например, посредством RTM-технологии ("Resin Transfer Molding" - "Трансферное Формование Пластмасс").
Недостаток известных устройств для осуществления TFP-технологии заключается в том, что волокнистая прядь укладывается только в одной плоскости, например в плоскости «ху». В результате изготовленная волокнистая заготовка имеет, как правило, плоскую геометрию поверхности. Поверхностная геометрия, отличающаяся от плоской формы, может быть придана волокнистой заготовке только с помощью дополнительных последующих технологических операций, например повторного формирования, драпирования или им подобных. Однако дополнительная обработка первоначально плоской волокнистой заготовки может вызвать нежелательные волнообразования и смещения армирующих волокон, поэтому намеченная направленность армирующих волокон в волокнистой заготовке, в частности направленность, соответствующая нагрузке, либо не достигается, либо достигается только частично.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для изготовления волокнистых заготовок, которое позволяет изготавливать волокнистые заготовки, имеющие по существу любую заданную геометрию поверхности, отличающуюся от плоской формы. В соответствии с изобретением, устройство требует лишь незначительных изменений в известных устройствах для осуществления TFP-технологии.
Эта задача решается благодаря устройству, соответствующему отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Благодаря тому, что несущий слой может быть позиционирован относительно направляющих средств и швейной головки в пространственном направлении «ху», тогда как швейная головка и/или направляющие средства могут быть позиционированы в пространственном направлении z, имеется возможность посредством устройства, соответствующего изобретению, и TFP-технологии изготавливать волокнистую заготовку, которая имеет по существу любую заданную геометрию поверхности, в частности геометрию поверхности, отличающуюся от плоской формы; при этом в заготовке армирующие волокна по существу ориентированы в соответствии с действием нагрузки. В этом случае для устройства, соответствующего изобретению, необходимо обеспечить лишь подвижность швейной головки в пространственном направлении «z», так что известные устройства для осуществления TFP-технологии можно относительно легко модифицировать.
Например, посредством устройства, соответствующего изобретению, можно изготавливать волокнистую заготовку, которая имеет по существу куполообразную геометрию поверхности и одновременно фактически идентичную направленность армирующих волокон, в частности направленность, соответствующую действию нагрузки. После пропитки отверждаемым полимерным материалом и последующего отверждения полимерного материала заготовка может, помимо прочего, использоваться в качестве герметической перегородки для отсека фюзеляжа воздушного судна.
В соответствии с дополнительным полезным усовершенствованием предусматривается, что для изготовления волокнистой заготовки, имеющей произвольную геометрию поверхности, геометрию поверхности несущего слоя можно изменять с помощью плунжера. Это позволяет укладывать на универсальном основании большое количество вариантов волокнистых заготовок с различными геометриями поверхности. Изменение геометрии поверхности несущего слоя выполняется множеством плунжеров, которые расположены под несущим слоем и которые можно перемещать с помощью исполнительных механизмов. Несущий слой перемещается относительно стационарных плунжеров, двигаясь над ними.
Дополнительное полезное усовершенствование предусматривает размещение несущего слоя в зажимной раме. Благодаря этому удается перемещать несущий слой в направлении «ху» простым способом, т.е. путем соответствующего перемещения зажимной рамы посредством исполнительных механизмов, управляемых с помощью устройства с разомкнутой и замкнутой системой управления. При необходимости, в частности, когда эластичность несущего слоя недостаточна, может оказаться необходимым изменить геометрию зажимной рамы посредством исполнительных механизмов, с тем чтобы содействовать изменению геометрии поверхности, осуществляемому плунжерами.
Дополнительное полезное усовершенствование устройства, соответствующего изобретению, предусматривает формирование несущего слоя пластинчатым трикотажным полотном, в частности тканым материалом или ему подобным, для закрепления волокнистой пряди обычным способом закрепления верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью.
Это позволяет использовать обычные устройства для осуществления TFP-технологии с верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью после соответствующего конструктивного изменения, в частности, в виде дополнительной возможности позиционирования швейной головки и направляющей нижней нити в направлении «z».
В соответствии с дополнительным полезным усовершенствованием, несущий слой формируется эластичной и гибкой пластинчатой конструкцией, в частности резиновым листом для закрепления волокнистых прядей с помощью процесса "простегивания". Использование резинового листа или резинового коврика позволяет выполнять закрепление волокнистых прядей в так называемом процессе "простегивания" только посредством верхней фиксирующей нити, так что можно вообще обойтись и без направляющей нижней нити, и без самой нижней фиксирующей нити. Это позволяет получить значительно более простую конструкцию устройства, соответствующего изобретению. Таким образом, верхняя фиксирующая нить вводится, по меньшей мере, в поверхность резинового листа и благодаря большой эластичности остается закрепленной в нем, так что при вытаскивании игла образует петлю, которая фиксируется в поверхности резинового листа и обеспечивает достаточно надежное закрепление волокнистой пряди даже без несущего слоя в смысле обычного способа закрепления верхней и нижней фиксирующими нитями.
Дополнительные варианты охарактеризованы в дальнейших зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежа
Чертеж представляет в перспективе изображение устройства, соответствующего данному изобретению.
Осуществление изобретения
Устройство, помимо прочего, содержит направляющие средства 1, швейную головку 2 и направляющую 3 нижней нити. Для формирования волокнистой заготовки 7 волокнистая прядь 4 разматывается с подающего ролика 5 и укладывается направляющими средствами 1 на несущем слое 6, по существу вдоль произвольной криволинейной траектории. Затем волокнистая прядь крепится на несущем слое 6 с помощью иглы 8, установленной на швейной головке 2. Это подразумевает использование верхней фиксирующей нити и нижней фиксирующей нити, которые здесь не изображены. Верхняя фиксирующая нить и нижняя фиксирующая нить под несущим слоем 6 образуют множество петель, посредством которых волокнистая прядь 4 закрепляется на несущем слое 6. Верхняя фиксирующая нить через иглу 8 направляется в область швейной головки 2, тогда как нижнюю фиксирующую нить пропускают через направляющую 3 нижней нити под несущим слоем 6. Для того чтобы игла 8 могла протыкать несущий слой 6 вместе с нижней фиксирующей нитью с целью соединения и сцепления с нижней фиксирующей нитью, используется полотняный тканый материал с относительно невысокой прочностью.
Несущий слой 6 размещается в зажимной раме 9. С помощью исполнительных механизмов, которые здесь не изображены, зажимная рама 9 относительно направляющих средств 1, швейной головки 2 и направляющей 3 нижней нити может быть позиционирована исключительно в пространственном направлении «ху», как это показано системой координат 10. В примере осуществления, показанном на чертеже, направляющие средства 1 и швейная головка 2 могут быть позиционированы с помощью исполнительных механизмов, которые здесь также не изображены, в пространственном направлении «z», как это показано стрелками 11, 12. Направляющая 3 нижней нити также может быть позиционирована в направлении стрелки 13.
Более предпочтительно, чтобы перемещение швейной головки 2 и направляющей 3 нижней нити выполнялись параллельно. В результате разделения перемещений удается получить более простую конструкцию устройства. В частности, известные устройства могут быть изменены путем добавления возможности позиционирования швейной головки 2 и направляющей 3 нижней нити в направлении «z», поскольку в этих устройствах изготовителем обычно уже предусмотрена возможность позиционирования зажимной рамы 9 в направлении «ху». Все, что требуется добавить, это предусмотреть ряд плунжеров для изменения геометрии поверхности несущего слоя 6.
Для обеспечения возможности укладки волокнистой заготовки 7 с поверхностной геометрией, которая отличается от плоской формы, геометрия поверхности несущего слоя 6 может изменяться с помощью трех плунжеров 14, 15, 16. С этой целью плунжеры 14, 15, 16 позиционируются с помощью исполнительных механизмов, которые более детально не изображены, параллельно направлению z, в направлении маленьких черных двунаправленных стрелок. Плунжеры 14, 15, 16, как показано, жестко присоединены к основанию. Кроме того, плунжеры 14, 15, 16 имеют опорные элементы 17, 18, 19, которые облегчают скольжение несущего слоя 6 по стационарным плунжерам 14, 15, 16. Опорные элементы 17, 18, 19 могут быть сформированы, например, в виде грибовидных поддерживающих пластин. Поддерживающие пластины могут дополнительно покрываться материалом со скользящими свойствами или состоять из такого материала с тем, чтобы облегчить перемещение несущего слоя 6 в направлении «ху». Чтобы еще больше улучшить скольжение несущего слоя 6, опорные элементы 17, 18, 19 могут также формироваться в виде роликового люнета или подобного элемента. Позиционирование плунжеров 14, 15, 16 в направлении маленьких черных двунаправленных стрелок позволяет придавать несущему слою 6 фактически любую желаемую поверхностную геометрию, отличающуюся от плоской формы. В дополнение к возможности перемещения в направлении «z» плунжеры 14, 15, 16 могут при необходимости устанавливаться с возможностью поворота посредством исполнительных механизмов вокруг осей, расположенных в нижней области люнета, с тем, чтобы увеличить число возможностей позиционирования, а следовательно, и диапазон изменений при изменении геометрии поверхности несущего слоя 6.
Под несущим слоем 6 расположены скрытые этим слоем дополнительные плунжеры, которые здесь не изображены, однако выполнены аналогично плунжерам 14, 15, 16. Предпочтительно, чтобы плунжеры 14, 15, 16 располагались в виде матрицы, предпочтительно на равных расстояниях друг от друга под участком несущего слоя 6, на который должна укладываться волокнистая заготовка 7.
Деформация несущего слоя 6 с целью создания произвольной геометрии поверхности обусловлена определенной эластичностью несущего слоя 6. Если эластичность материала, который используется для несущего слоя 6, окажется недостаточной для того, чтобы получить заданную геометрию поверхности, то дополнительно может потребоваться слегка изменить геометрию зажимной рамы 9 посредством исполнительных механизмов, которые здесь более детально не изображены.
Кроме того, в примере осуществления показанного устройства направляющие средства 1, швейная головка 2 и направляющая 3 нижней нити установлены с возможностью поворота вокруг осей 20, 21, 22, чтобы увеличилось число степеней свободы для позиционирования. Кроме того, можно устанавливать направляющие средства 1, швейную головку 2 и направляющую 3 нижней нити таким образом, чтобы они могли соответственно поворачиваться вокруг дополнительной оси, расположенной по существу перпендикулярно осям 20, 21, 22 для дополнительного увеличения числа степеней свободы. При необходимости подающий ролик 5 перемещается параллельно направляющим средствам 1, швейной головке 2 и направляющей 3 нижней нити посредством исполнительных механизмов, которые здесь не изображены. Поворот направляющих средств 1, швейной головки 2 и направляющей 3 нижней нити вокруг осей 20, 21, 22 выполняется соответствующими исполнительными механизмами, которые здесь более детально не изображены. Положения всех исполнительных механизмов регулируются посредством устройства с разомкнутой и замкнутой системой управления, которое здесь более детально не изображено.
Благодаря обширным возможностям позиционирования направляющих средств 1, швейной головки 2 и направляющей 3 нижней нити относительно плунжеров 14, 15, 16, а также зажимной рамы 9, посредством устройства, соответствующего изобретению, можно формировать волокнистые заготовки 7, имеющие произвольную геометрию поверхности. Например, как это показано в примере осуществления по чертежу, волокнистая заготовка 7 может быть уложена и сформирована, по существу, с волнистой геометрией поверхности.
Устройство с разомкнутой и замкнутой системой управления активирует соответствующие исполнительные механизмы для направляющих средств 1 и швейной головки 2 таким образом, чтобы направляющие средства 1 с волокнистой прядью 4, швейная головка 2 и направляющая 3 нижней нити были на оптимальном расстоянии от несущего слоя 6 (соответственно локальной поверхностной кривизне или поверхностной геометрии волокнистой заготовки 7), а укладка пряди выполнялась при этом вдоль заданной криволинейной траектории, в частности, с ориентацией в направлении действия нагрузки. Кроме того, посредством устройства, соответствующего изобретению, для формирования волокнистых заготовок с большей толщиной материала несколько слоев волокнистых прядей 4 можно укладывать поверх друг друга. Возможное количество слоев, располагаемых поверх друг друга, зависит, по существу, от длины иглы 8.
Волокнистая прядь 4 образована множеством армирующих волокон, расположенных по существу параллельно друг другу. В качестве армирующих волокон используются, например, углеродные волокна, стеклянные волокна, арамидные волокна или им подобные. Чтобы изготовить из волокнистой заготовки 7 конечный композитный компонент, ее вынимают из устройства, соответствующего изобретению, и пропитывают отверждаемым полимерным материалом (например, в соответствии с известной RTM-технологией) в закрывающейся и, предпочтительно, нагреваемой форме, а в дальнейшем отверждают. В качестве отверждаемого полимерного материала или смолистой системы, которая может отверждаться структурированием, предпочтительно используется эпоксидная смола, полиэфирная смола, бис-малеимидная смола или им подобная.
Путем надлежащей активации исполнительных механизмов направляющих средств 1, исполнительных механизмов швейной головки 2, исполнительных механизмов направляющей 3 нижней нити, исполнительных механизмов плунжеров 14, 15, 16 для изменения геометрии поверхности несущего слоя 6 и исполнительных механизмов для позиционирования зажимной рамы 9 в направлении «ху» посредством устройства с разомкнутой и замкнутой системой управления дополнительно можно изготавливать волокнистые заготовки, которые искривлены в двух пространственных измерениях, то есть, например, сферически искривленные волокнистые заготовки с куполообразной поверхностной геометрией или им подобные. После пропитки отверждаемым полимерным материалом и последующего процесса отверждения такие волокнистые заготовки могут, помимо прочего, использоваться для изготовления цельных герметических перегородок для герметических кабин отсеков фюзеляжа воздушного судна и т.п.
Исполнительные механизмы могут иметь механический, электрический, пневматический, гидравлический привод или активироваться любым другим способом, или же комбинацией упомянутых приводов. В особо преимущественном способе исполнительные механизмы могут быть реализованы с помощью электрических шпиндельных приводов и т.п., которые обеспечивают легкое активирование посредством устройства с разомкнутой и замкнутой системой управления и в то же время высокую точность позиционирования, а кроме того, в отличие от пневматических цилиндров и т.п. они могут принимать промежуточные положения. Более того, наряду с относительно простой конструкцией электрические шпиндельные приводы имеют большую скорость регулировки с достаточно высокой точностью воспроизведения.
В варианте устройства, который здесь не представлен, несущий слой 6 может быть образован эластичным и гибким материалом, в частности эластомером или ему подобным. Например, несущий слой 6 может формироваться в виде резинового коврика или резинового листа с относительно небольшой толщиной материала. Предпочтительно, чтобы резиновый лист размещался в зажимной раме 9. При условии достаточной собственной устойчивости резинового листа без зажимной рамы 9 можно и обойтись.
Этот вариант имеет огромное преимущество, которое заключается в том, что при закреплении волокнистой пряди 4 можно обойтись без нижней фиксирующей нити, а следовательно, и без направляющей 3 нижней нити. Предпочтительным является то обстоятельство, что уложенная волокнистая прядь 4 в процессе "простегивания" фиксируется на резиновом листе только посредством верхней фиксирующей нити. При этом игла 8 протыкает резиновый лист не полностью, проходя только в его поверхность. Однако благодаря определенной эластичности резинового листа верхняя фиксирующая нить закрепляется внутри него, вследствие чего в области прокалывания образуется зафиксированная в механическом отношении петля верхней фиксирующей нити. Благодаря этим петлям верхней фиксирующей нити, образующимся на верхней стороне резинового листа, достигается достаточное закрепление волокнистых прядей 4 на резиновом листе. Поскольку закрепление осуществляется только с помощью образования петли верхней фиксирующей нити в резиновом листе, то конечную волокнистую заготовку 7 можно относительно легко поднять с резинового листа без возникновения каких-либо повреждений. Следовательно, под волокнистой заготовкой 7 после ее завершения не остается никакого тканевого несущего слоя 6. Вместо резинового листа можно использовать, например, лист эластичного пенопласта или что-либо в этом роде.
Поэтому при выполнении процесса "простегивания" на устройстве, соответствующем изобретению, можно вообще обойтись без несущего слоя, который формируется из ткани или текстильного материала, с тем, чтобы обеспечить протыкание иглой для укладки и закрепления волокнистой пряди 4, а возможно, и области преимущественного отслаивания, в частности, в многослойных волокнистых заготовках 7. Кроме того, при закреплении волокнистых прядей посредством процесса "простегивания" нижняя фиксирующая нить и направляющая 3 нижней нити необязательны, поэтому сложность конструкции устройства, соответствующего изобретению, существенно уменьшается.
Следовательно, изобретение предлагает устройство для изготовления с использованием TFP-технологии волокнистой заготовки 7, имеющей по существу любую заданную геометрию поверхности, выполненное с возможностью укладки волокнистой пряди 4 направляющими средствами 1 вдоль по существу любой заданной криволинейной траектории на несущем слое 6; закрепления волокнистой пряди 4 на несущем слое 6, по меньшей мере, одной фиксирующей нитью посредством швейной головки 2; позиционирования несущего слоя 6 в направлении «ху» относительно направляющих средств 1 и швейной головки 2; позиционирования швейной головки 2 и/или направляющих средств 1 в направлении «z».
Для изготовления волокнистой заготовки 7, имеющей по существу любую заданную геометрию поверхности, поверхностная геометрия несущего слоя 6 может изменяться плунжерами 14, 15, 16.
Может быть предусмотрена зажимная рама 9 для размещения несущего слоя 6.
Несущий слой 6 предпочтительно сформирован пластинчатым полотном, в частности тканым материалом, для закрепления волокнистой пряди 4 способом закрепления верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью.
В области швейной головки 2 под несущим слоем 6 может быть расположена направляющая 3 нижней нити для направления нижней нити.
Швейная головка 2 и/или направляющая 3 нижней нити предпочтительно установлены с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси 21, 22.
Могут быть предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования швейной головки 2, направляющей 3 нижней нити и направляющих средств 1.
Предпочтительно предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования зажимной рамы 9 и плунжеров 14, 15, 16.
Предпочтительно предусмотрено устройство с разомкнутой и замкнутой системой управления для управления исполнительными механизмами.
Несущий слой может быть также сформирован эластичной и гибкой пластинчатой конструкцией, в частности резиновым листом, для закрепления волокнистых прядей посредством простегивания.
В этом случае также предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования швейной головки 2 и/или направляющих средств 1, а также исполнительные механизмы для позиционирования зажимной рамы 9 и плунжеров 14, 15, 16.
Также предпочтительно предусмотрено устройство с разомкнутой и замкнутой системой управления для управления этими исполнительными механизмами.
Перечень ссылочных номеров:
1 - направляющей средства; 2 - швейная головка; 3 - направляющая нижней нити; 4 - волокнистая прядь; 5 - подающий ролик; 6 - несущий слой; 7 - волокнистая заготовка; 8 - игла; 9 - зажимная рама; 10 - система координат; 11-13 - стрелки; 14-16 - плунжеры; 17-19 - опорные элементы; 20-22 - оси.

Claims (12)

1. Устройство для изготовления с использованием TFP-технологии волокнистой заготовки (7), имеющей, по существу, любую заданную геометрию поверхности, выполненное с возможностью:
a) укладки волокнистой пряди (4) направляющими средствами (1) вдоль, по существу, любой заданной криволинейной траектории на эластичном и гибком несущем слое (6),
b) закрепления волокнистой пряди (4) на несущем слое (6), по меньшей мере, одной фиксирующей нитью посредством швейной головки (2),
c) позиционирования несущего слоя (6) в направлении «ху» относительно направляющих средств (1) и швейной головки (2),
d) позиционирования швейной головки (2) и направляющих средств (1) в направлении «z»,
e) изменения геометрии поверхности несущего слоя (6) посредством множества плунжеров (14, 15, 16), скомпонованных в виде матрицы под несущим слоем (6) и снабженных опорными средствами (17, 18, 19), для изготовления волокнистой заготовки (7), имеющей, по существу, любую заданную геометрию поверхности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрена зажимная рама (9) для размещения несущего слоя (6).
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что несущий слой (6) сформирован тканым материалом для закрепления волокнистой пряди (4) способом закрепления верхней фиксирующей нитью и нижней фиксирующей нитью.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в области швейной головки (2) под несущим слоем (6) расположена направляющая (3) нижней нити для направления нижней нити.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что швейная головка (2) и/или направляющая (3) нижней нити установлены с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси (21, 22).
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования швейной головки (2), направляющей (3) нижней нити и направляющих средств (1).
7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования зажимной рамы (9) и плунжеров (14, 15, 16).
8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрено устройство с разомкнутой и замкнутой системой управления для управления исполнительными механизмами.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что несущий слой (6) сформирован эластичной и гибкой пластинчатой конструкцией, в частности резиновым листом для закрепления волокнистых прядей посредством простегивания.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования швейной головки (2) и/или направляющих средств (1).
11. Устройство по п.2, отличающееся тем, что предусмотрены исполнительные механизмы для позиционирования зажимной рамы (9) и плунжеров (14, 15, 16).
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что предусмотрено устройство с разомкнутой и замкнутой системой управления для управления исполнительными механизмами.
RU2008101250/12A 2005-07-22 2006-07-24 Устройство для изготовления с использованием tfp-технологии волокнистой заготовки, имеющей, по существу, произвольную геометрию поверхности RU2388599C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005034400.3 2005-07-22
DE102005034400A DE102005034400B4 (de) 2005-07-22 2005-07-22 Vorrichtung zur Herstellung eines Faservorformlings mit einer nahezu beliebigen Oberflächengeometrie im TFP-Verfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008101250A RU2008101250A (ru) 2009-08-27
RU2388599C2 true RU2388599C2 (ru) 2010-05-10

Family

ID=37000067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101250/12A RU2388599C2 (ru) 2005-07-22 2006-07-24 Устройство для изготовления с использованием tfp-технологии волокнистой заготовки, имеющей, по существу, произвольную геометрию поверхности

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7954440B2 (ru)
EP (1) EP1912770B1 (ru)
JP (1) JP4874335B2 (ru)
CN (1) CN101304860B (ru)
BR (1) BRPI0613673A2 (ru)
CA (1) CA2615873A1 (ru)
DE (2) DE102005034400B4 (ru)
RU (1) RU2388599C2 (ru)
WO (1) WO2007010050A1 (ru)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005024408A1 (de) 2005-05-27 2006-11-30 Airbus Deutschland Gmbh Verstärkung von Schaumwerkstoffen
DE102006031491B4 (de) * 2005-07-19 2010-09-30 Eurocopter Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional gekrümmten Faserverbundwerkstoff-Strukturbauteils
DE102005034395B4 (de) * 2005-07-22 2008-04-10 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen im TFP-Verfahren
DE102005034393B4 (de) * 2005-07-22 2009-04-02 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen im TFP-Verfahren
US20100096063A1 (en) * 2006-11-13 2010-04-22 Friddell S Douglas Inspectability of composite items
DE102007055684A1 (de) 2007-11-21 2009-06-10 Airbus Deutschland Gmbh Vorrichtung zur Herstellung eines verstärkten Schaumwerkstoffes
DE102008026161B4 (de) * 2008-05-30 2014-03-20 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils
KR100922080B1 (ko) * 2009-02-16 2009-10-16 김태기 자수기
US20100284810A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 General Electric Company Process for inhibiting delamination in a bend of a continuous fiber-reinforced composite article
DE102009041177A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-24 Rwth Aachen Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Faserverbundbauteilen und Halterung hierfür
DE102010002844A1 (de) * 2010-03-13 2011-09-15 Dieffenbacher Gmbh + Co. Kg Verfahren, Anlage und Harzmatte zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen in einer Formpresse
RU2583017C2 (ru) 2010-12-02 2016-04-27 Тохо Тенакс Ойропе Гмбх Содержащая однонаправленные волокнистые ленты волокнистая заготовка из пучков армирующих волокон и конструктивный элемент из композитного материала
DE102011075374B9 (de) * 2011-05-05 2020-03-19 J. Finck Gmbh & Co. Kg Wärmedämmstoffmatte, insbesondere für den Gebäudebau
EP2599614B1 (fr) * 2011-12-01 2016-03-02 Techspace Aero S.A. Procédé de réalisation d'une préforme et son utilisation dans la fabrication d'une pièce composite
CN102555316B (zh) * 2011-12-12 2015-04-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 具有高抗屈曲能力的纤维织物及具有高抗屈曲能力的纤维复合材料制件的制备方法
CN102529115B (zh) * 2011-12-31 2014-04-02 哈尔滨工业大学 非可展曲面零件自动纤维铺放变角度轨迹规划方法
US8939099B2 (en) * 2012-06-06 2015-01-27 General Electric Company Methods and systems for stitching composite materials
DE102012211570A1 (de) * 2012-07-04 2013-08-29 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Lochverstärkung
DE102012019705B4 (de) 2012-09-28 2017-02-23 Tajima GmbH Zuführvorrichtung zum Zuführen einer Faserverstärkung und Verfahren
DE102012219578B4 (de) * 2012-10-25 2016-09-15 DIGEL STICKTECH GmbH & Co. KG Faserlegemaschine zum gleichzeitigen Verlegen und Vernähen mehrerer Faserstränge
DE102012023815B4 (de) 2012-12-05 2016-04-28 Airbus Operations Gmbh Vielnadelmaschine und Verfahren zur Herstellung von verstärkten Materialien
DE102013215332A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels einer Trägerschicht
DE102014201278A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Fügen einer Verstärkungslage mit einer Trägerlage
DE102014014961A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Airbus Defence and Space GmbH Vorrichtung sowie Verfahren
DE102015100438B3 (de) * 2015-01-13 2016-03-24 Technische Universität Dresden Herstellung von Fertigteilen aus Textilbeton
DE102016100455B4 (de) 2015-01-13 2020-11-19 Technische Universität Dresden Textile Bewehrung und deren Herstellung
JP6439528B2 (ja) * 2015-03-23 2018-12-19 東レ株式会社 強化繊維基材の製造方法
DE102015109103B3 (de) * 2015-06-09 2016-09-29 Benteler Automobiltechnik Gmbh Anordnung sowie Verfahren zum Vernähen eines Faserwerkstoffrohlings
DE102015216260A1 (de) 2015-08-26 2017-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Großserientaugliche in-situ Aktivierung und Konsolidierung von Polymerwerkstoffen zur Herstellung von CF-Preforms und CFK-Bauteilen
DE102016212044A1 (de) * 2016-07-01 2018-01-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteils und hiermit hergestelltes Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteil
CN106584701B (zh) * 2016-12-08 2019-08-30 上海复合材料科技有限公司 缝纫体增强复合材料舵机护板成型方法
GB2561914B (en) * 2017-04-28 2022-04-27 Hexcel Reinforcements Uk Ltd Apparatus for and method of fibre placement for the formation of fibre preforms
US20210140084A1 (en) * 2018-03-30 2021-05-13 Honda Motor Co., Ltd. Sewing device, workpiece holding jig, and sewing method
CN108859177A (zh) * 2018-06-21 2018-11-23 江苏恒神股份有限公司 折边区域的自动铺丝轨迹后处理方法
JP7015924B2 (ja) * 2018-08-02 2022-02-03 本田技研工業株式会社 縫製装置及び縫製方法
RU2718789C1 (ru) * 2019-10-11 2020-04-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ изготовления волокнистых заготовок плоской формы
WO2021075122A1 (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 本田技研工業株式会社 縫製方法及びその装置
CN111016219A (zh) * 2019-10-21 2020-04-17 广东亚太新材料科技有限公司 一种连接柔性材料的方法
DE102019128650A1 (de) * 2019-10-23 2021-04-29 Universität Paderborn System zur Formgebung eines Faser-Kunststoff-Verbundbauteiles
CN111070805A (zh) * 2019-11-28 2020-04-28 广东亚太新材料科技有限公司 一种具有任意纤维方向的多层多向柔性材料及其固结方法
JP6982055B2 (ja) * 2019-12-25 2021-12-17 本田技研工業株式会社 縫製装置
FR3109551B1 (fr) * 2020-04-28 2022-04-29 Inst De Rech Tech Jules Verne Procédé de fabrication d’une préforme tridimensionnelle
CN112590241B (zh) * 2020-11-17 2022-07-22 海鹰空天材料研究院(苏州)有限责任公司 一种适用于z型结构复合材料的热隔膜预成型方法
US11932174B2 (en) * 2022-01-24 2024-03-19 Ford Global Technologies, Llc Fiber composite with stitched structural image

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US826764A (en) * 1905-10-21 1906-07-24 Robert Cornely Sewing and embroidering machine.
US1286703A (en) * 1918-03-08 1918-12-03 Agnes G Maynard Braid-applying attachment.
US2687703A (en) * 1951-03-22 1954-08-31 Hersch Zauderer Apparatus in a multiple-needle automatic quilting machine
US4515097A (en) * 1982-08-30 1985-05-07 Herman Rovin Drapery pleat hemming method
US4495231A (en) * 1982-09-29 1985-01-22 Avco Corporation Fiber composite
DE3312317C2 (de) * 1983-04-06 1985-02-07 Dürkoppwerke GmbH, 4800 Bielefeld Nähmaschine mit einer Spannvorrichtung für schlauchförmiges Nähgut
US4512835A (en) * 1983-06-06 1985-04-23 Hercules Incorporated Method of making a curved composite beam
US4594122A (en) * 1985-02-26 1986-06-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Apparatus for preparing a contoured preform
FR2591240B1 (fr) * 1985-12-05 1988-04-01 Brochier Sa Article textile multicouches pour la realisation de materiaux stratifies; procede et dispositif pour son obtention
FR2612950B1 (fr) * 1987-03-25 1989-06-09 Aerospatiale Procede de fabrication d'elements d'armature composites tisses en trois dimensions, machine pour sa mise en oeuvre et produit obtenu
FR2658841B1 (fr) * 1990-02-26 1993-06-11 Aerospatiale Procede et dispositif pour la realisation d'elements d'armature composes de fibres resistantes.
CA2057201C (en) * 1990-12-19 1998-05-19 Vernon M. Benson Multiple axes fiber placement machine
FR2687173B1 (fr) * 1992-02-11 1995-09-08 Aerospatiale Procede pour la realisation d'une armature de fibres pour piece de matiere composite, et piece composite comportant une telle armature.
GB9212697D0 (en) * 1992-06-15 1992-07-29 Short Brothers Plc Composite structure manufacture
GB2268699B (en) * 1992-07-16 1996-09-18 British Aerospace Forming fibre reinforced plastics laminates
DE19527620A1 (de) * 1995-07-28 1997-01-30 Berger Johann Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Airbag-Hohlkörpers
US5915317A (en) * 1997-12-22 1999-06-29 Thrash; Patrick J. Automated gantry-type stitching system
DE19903516A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-03 Abb Research Ltd Vorrichtung sowie Verfahren zum Anordnen und Verbinden einer Faseranordnung auf eine 2- oder 3-dimensionale Oberfläche
DE10123064B4 (de) * 2001-05-11 2005-10-27 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen einer TFP-Preform
US6799619B2 (en) * 2002-02-06 2004-10-05 The Boeing Company Composite material collation machine and associated method for high rate collation of composite materials
IL164075A0 (en) * 2002-03-21 2005-12-18 Menzolit Fibron Gmbh Method for the production of resin prepregs with liquid reinforcer fornon-woven or textile material and components made from said resin prepregs
JP3953347B2 (ja) * 2002-03-26 2007-08-08 シキボウ株式会社 繊維構造体とその製造方法
DE10297710T5 (de) * 2002-04-11 2006-03-02 Karam Tech Co., Ltd., Cheonan Vorrichtung zur Verarbeitung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen unter Verwendung einer Fasermatte und deren Herstellung
JP4286563B2 (ja) * 2003-03-14 2009-07-01 シキボウ株式会社 複合材料用ドライプリフォームとその製造方法および製造装置
JP4090892B2 (ja) * 2003-01-14 2008-05-28 シキボウ株式会社 複合材料用ドライプリフォームの製造方法
US7384585B2 (en) * 2003-01-14 2008-06-10 Shikibo Ltd. Method for producing dry preform for composite material
DE10301646B4 (de) * 2003-01-17 2010-11-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Faden-oder Fasergelege, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung und faserverstärkter Körper

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Интернет: "Erlauterung zur TFP-Technologie" 07.03.2005, XP002400709, http://www.hightex-dresden.de/Technologien/TFP-Technologie/434/. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1912770A1 (de) 2008-04-23
CN101304860A (zh) 2008-11-12
CA2615873A1 (en) 2007-01-25
JP2009506221A (ja) 2009-02-12
BRPI0613673A2 (pt) 2011-01-25
US7954440B2 (en) 2011-06-07
DE502006005528D1 (de) 2010-01-14
RU2008101250A (ru) 2009-08-27
EP1912770B1 (de) 2009-12-02
US20090229761A1 (en) 2009-09-17
CN101304860B (zh) 2010-09-29
DE102005034400B4 (de) 2010-09-23
JP4874335B2 (ja) 2012-02-15
WO2007010050A1 (de) 2007-01-25
DE102005034400A1 (de) 2007-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2388599C2 (ru) Устройство для изготовления с использованием tfp-технологии волокнистой заготовки, имеющей, по существу, произвольную геометрию поверхности
RU2401740C2 (ru) Способ изготовления одно- или многослойной волокнистой заготовки согласно tfp-технологии
JP4981801B2 (ja) コンポジット部品のためのｔｆｐプロセスによりファイバープリフォームを製造するための装置のための案内装置
EP1342544B1 (en) Moulding material
EP2799604B1 (en) Multidimensional weaving forming machine for composite material
US5809805A (en) Warp/knit reinforced structural fabric
Kim et al. Limitations of fibre placement techniques for variable angle tow composites and their process-induced defects
RU2009102192A (ru) Способ изготовления конструктивного компонента для авиационно-космических летательных аппаратов
JP6946666B2 (ja) 強化繊維積層シートおよび繊維強化樹脂成形体
JP6699752B2 (ja) 複合材料用強化基材、複合材料および複合材料用強化基材の製造方法
CN101379237A (zh) 由高抗拉纱线构成的三维织物部件结构及其制造方法
Kim et al. Multi-tow shearing mechanism for high-speed manufacturing of variable angle tow composites
JP2016179547A (ja) 強化繊維基材の製造方法
JP2018039218A (ja) 強化繊維基材の製造方法
RU2722494C1 (ru) Способ нашивки объемных преформ
JP2005023469A (ja) バイアス強化繊維シート
WO2018083735A1 (ja) 複合材料用強化基材、複合材料および複合材料用強化基材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150725