WO2005072881A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von harzbeschichtungen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von harzbeschichtungen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for producing resin coatings according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing resin coatings according to the preamble of patent claim 15.
  • a fiber composite material is only created by joining the resin mixture and the reinforcing fabric, careful processing by the user, in particular a good impregnation of the reinforcing fibers and an optimal fiber volume fraction, is of crucial importance for the properties of the end product.
  • the strength of the fiber composite material is essentially determined by the reinforcing fibers, so the fiber volume fraction for a weight-optimized component should be chosen as high as possible.
  • pre-impregnated fiber composite materials also known as prepregs, consisting of a resin mixture, impregnated with a defined fiber volume content, reinforcing fabric are used for a variety of applications in aerospace technology, in vehicle construction and other areas.
  • an impregnation process is known from the general prior art, in which a heated resin mixture is applied to a release paper with a doctor blade over rollers or rollers with a defined gap.
  • the resin film produced is brought together with the fabric to be impregnated and the viscosity is controlled by means of a subsequent heating and rolling section in order to achieve the desired degree of impregnation and prepolymerization of the prepreg.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for producing resin coatings on a carrier web or a reinforcing fabric, in which a largely automated production is possible with reduced device complexity compared to conventional solutions.
  • the device according to the invention for producing resin coatings on a carrier web or a reinforcing fabric uses an application head which can be moved along at least two linear guides as a function of control signals from a programmable control device and which can be supplied with a resin mixture via a feed system which is completely interchangeable after the resin application.
  • the liquid resin mixture is fed to the application head from a storage container via a hose-like feed line, for example a silicone hose, and applied to the carrier web or the reinforcing fabric by means of at least one outlet nozzle. Due to its elasticity, the feed line can reduce pressure fluctuations in the resin mixture and thereby improve the continuity of the resin application.
  • the outlet nozzles and / or the feed line can be heated in order to influence the viscosity of the resin mixture be executed.
  • a hot water heating circuit can be provided, a hot water hose with the supply line being arranged in a common insulation and heating it.
  • the flow cross section of the feed line can be changed by a clamping arrangement depending on a control signal from the control device and is designed in such a way that a uniform application of the resin mixture and a defined fiber volume fraction are achieved.
  • Such a resin coating device can, for example, be integrated into a production plant for the production of pre-impregnated fiber composite materials, for this purpose the carrier web or a release paper is guided from a unwinding station via roller pairs to control a uniform tension on a machine bed of the coating plant and to the resin coating device according to the invention.
  • the reinforcement fabric can be fed before or after the resin coating device, i.e. the resin mixture can be coated either on the carrier web or directly on the reinforcing fabric.
  • the reinforcement fabric passes through a heating and cooling section in order to achieve a defined degree of impregnation and prepolymerization of the prepreg and is then driven by a main drive, consisting of two drive rollers, led to a material winding at a defined path speed.
  • an additional layer of release paper is applied to the pre-impregnated fabric web in front of the main drive and immediately rewound to prevent the drive rollers from sticking and becoming dirty.
  • a protective film can be applied to both sides of the pre-impregnated fabric web, which remains in the prepreg roll and facilitates later storage and processing.
  • the movable application head for applying the resin mixture is arranged on a portal system with linear axes in the x and y directions in order to coat a programmable partial area with the resin mixture in accordance with a desired component contour.
  • the carrier web or that lying on a release paper is arranged on a portal system with linear axes in the x and y directions in order to coat a programmable partial area with the resin mixture in accordance with a desired component contour.
  • the resin application carried out by the application head can take place in a punctiform or linear arrangement or other geometric patterns programmable by means of the control device.
  • the portal system preferably has three linear guides in an H arrangement, which considerably improves the rigidity of the device.
  • the resin mixture supply line and the necessary for the operation and control of the application head pneumatic and electrical lines are supported by at least one guide chain arranged on the portal system.
  • Two separate guide chains are preferably provided for the feed line of the resin mixture and the pneumatic / electrical lines, assembly being simplified by separating components.
  • the flow rate of the resin mixture required for a defined resin application is controlled via a proportionally adjustable clamping arrangement acting on the supply line with proportional control, for example via a proportional compressed air valve and a pneumatic cylinder, - in other words - the piston of the pneumatic cylinder is dependent on Control signals of the control device are pressed against the feed line and a counterpart and squeezed to the desired, remaining gap size, for example 0.6-0.7 mm.
  • a proportionally adjustable clamping arrangement acting on the supply line with proportional control, for example via a proportional compressed air valve and a pneumatic cylinder, - in other words - the piston of the pneumatic cylinder is dependent on Control signals of the control device are pressed against the feed line and a counterpart and squeezed to the desired, remaining gap size, for example 0.6-0.7 mm.
  • this can be provided with a pneumatic pinch valve for setting the volume flow.
  • the feed line is encompassed by a tubular membrane arranged in the valve housing of the pinch valve, which forms a common annular space with the valve housing.
  • This can be supplied with compressed air through a housing bore, whereby the membrane expands and its internal width, ie its inner diameter, is reduced.
  • the feed line is squeezed to the desired gap size via the membrane of the pinch valve.
  • the device for producing resin coatings has at least one interrupter arrangement acting on the feed line for interrupting the flow of the resin mixture, for example when there is a change in movement of the application head.
  • An advantageous embodiment of the subject matter of the invention consists in interrupting the flow of the resin mixture with at least one closing clamp acting on the feed line in the currentless state of the resin coating device.
  • the flow interruption is required especially after the end of operation and in the event of danger as an emergency stop function and prevents the resin mixture from escaping in an uncontrolled manner.
  • the function of the interrupter arrangement and the closing clamp is integrated in a common valve, for example a mechanical clamping valve.
  • the device according to the invention enables a complete replacement of the valve-free feed line between the storage container and the application head without dismantling the clamping arrangements, since there is a clear separation of the clamping arrangement and the supply line.
  • This construction prevents contamination from resin residues, for example when using different resin systems, and significantly reduces maintenance times. It has proven to be particularly advantageous if the resin is conveyed from a storage container charged with compressed air, for this purpose the storage container is arranged in a pressure container and connected to the supply line, the compressed air supply required for the pressure container preferably being provided by a pressure control arrangement, each consisting of at least one pressure sensor, a pressure regulator and a proportional valve is formed.
  • a pressure sensor arranged between the storage container and the proportional valve on the supply line continuously measures the output pressure and compares it with an input signal from the control device. If the input signal deviates from the feedback signal, the proportional valve increases or decreases the outlet pressure until the desired outlet pressure is reached again.
  • the pressure control arrangement is thus a closed control loop and offers the possibility of continuously controlling the outlet pressure in the range of, for example, 1.5 to 2 bar, and of keeping the controlled pressure constant.
  • the temperature of the resin mixture can be adjusted by means of a heater for heating the storage container and / or the pressure container e.g. can be influenced by arranging the pressure vessel in a heated chamber or introducing a heating element into the reservoir.
  • the pressure vessel has a pressure relief valve around a possible. relieve critical pressure.
  • the pressure is applied pneumatically by means of the pressure container
  • Pressure-conveyed amount of resin (volume flow) determined by weight measurement for this purpose at least one force measuring device, for example a load cell or a strain gauge, is attached to a suspension of the pressure container for measuring the tensile stress that occurs.
  • the weight data determined continuously by the load cell as a function of time are recorded by the control device and the flow rate is calculated. If the calculated flow rate deviates from the target flow rate, the pressure regulation system increases or decreases the outlet pressure until the desired flow rate is reached again.
  • the fill level of the storage container can also be determined by the arrangement described above.
  • the volume flow of the resin mixture conveyed can be determined using a flow meter. This can be contactless outside or under the feed line
  • Touch of the resin mixture may be arranged in the feed line.
  • the flowmeters used are, for example, oval wheel, ultrasound, magnetic-inductive or Coriolis flowmeters. However, the flow measurement is not limited to the flow meters mentioned, rather any volume flow meter known from the general prior art can be used.
  • a method according to the invention for producing resin coatings on a carrier web or a reinforcing fabric is carried out with the steps: Conveying the liquid resin mixture from a storage container via a flexible feed line to an application head;
  • the surface pattern is advantageously applied in accordance with the component contour to be produced.
  • the cut to the predetermined component contour is preferably carried out after the resin mixture has been applied in accordance with the component contour.
  • the subject matter of the invention is not limited to the pneumatic resin conveying described, rather any pump arrangement known from the prior art, in particular also a peristaltic pump, can be used.
  • Figure 1 is a schematic representation of a production plant for the production of pre-impregnated fiber composite materials
  • FIG 2 is a perspective view of a resin coating device
  • Figure 3 is a schematic circuit diagram of the resin coating apparatus
  • FIG. 4 shows a sequence of movements for producing a uniform, continuous resin film
  • FIG. 5 shows a sequence of movements for generating a stripe pattern
  • Figure 7 shows an application sample of the resin coating.
  • FIG. 1 shows a production plant 1 for the production of pre-impregnated fiber composite materials 2 with an integrated device for producing resin coatings 4, hereinafter referred to as the resin coating device.
  • Release paper 8 is fed from a processing station 10 via a roller arrangement 12 to control a uniform tension on a machine bed 14 of the production plant 1 and to the resin coating device 4.
  • a reinforcing fabric 16 is fed upstream or downstream of the resin coating device 4 from a carrier roll 18 or a carrier roll 20 indicated by dashed lines; the coating with a resin mixture 22 (see FIG. 3) can either be carried out on the carrier web 6 or on the release paper 8 or directly on the reinforcing fabric 16.
  • an additional feed of Rovings 24 integrated into the production plant 1 from a coil tree 26 for the production of unidirectional fiber reinforcements, an additional feed of Rovings 24 integrated into the production plant 1 from a coil tree 26.
  • the reinforcing fabric 16 passes through a heating and cooling section 28 in order to achieve a defined degree of prepolymerization of the prepreg 2 and is then guided to a material winder 34 by a main drive (not shown) with two drive rollers 30, 32.
  • An additional layer of release paper 8 is fed in front of the main drive rollers 30, 32 and is immediately rewound.
  • a protective film 36 is applied to the pre-impregnated reinforcing fabric 2 on both sides before the material take-up 34, which remains in the prepreg roll 38 and facilitates later storage and processing.
  • the resin coating device 4 has an application head 42 connected to a feed line 40 for applying the resin mixture 22, which can be moved on a portal system 44 along three linear guides 46, 48, 50 in the X and Y directions, as indicated by arrows in order to coat a programmable partial area with the resin mixture 22 in accordance with a desired component contour.
  • the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 resting on a release paper 8 is guided on the machine bed 14 under the resin coating device 4 by means of the drive rollers 30, 32, not shown, in the direction indicated by an arrow and coated by the application head 42.
  • the feed line 40 (for example a silicone hose) of the resin mixture 22 and the pneumatic and electrical lines required for the operation and control of the application head 42 are supported by a guide chain 52 arranged on the portal system 44.
  • a liquid resin mixture 22 is fed to the application head 42 via the feed line 40 from a storage container 54 and applied to the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 (see FIG. 2) by means of an outlet nozzle 56.
  • the outlet nozzle 56 and the feed line 40 are designed to be heatable in order to influence the viscosity of the resin mixture 22.
  • this and a hot water hose connected to a hot water heating circuit are arranged in a common insulation (not shown). The resin mixture 22 can be heated and the viscosity can be adjusted by heat transfer between the hot water hose and the feed line 40.
  • the flow cross section 58 of the feed line 40 can be changed by a clamping arrangement 60 as a function of a control signal from a control device 61, so that a uniform application of the resin mixture 22 onto the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 and a defined fiber volume fraction are achieved.
  • the gap size in the supply hose 40 and thus the flow rate can be adjusted with high accuracy via the clamping arrangement 60.
  • the material of the feed line 40 is selected such that there is a sufficient restoring force after actuation by the clamping arrangement and the initial cross section of the feed line 40 is reached again.
  • this can be provided with a pneumatic pinch valve (not shown) for setting the volume flow of the resin mixture 22.
  • the feed line 40 is encompassed by a tubular membrane arranged in the valve housing of the pinch valve, which forms a common annular space with the valve housing. This can be supplied with compressed air through a housing bore, whereby the membrane expands and its clear width, i.e. reduced their inner diameter.
  • the feed line 40 is squeezed to the desired gap size S via the membrane of the pinch valve.
  • the gap size S in the feed line 40 and thus the flow rate can be set with high accuracy as a function of control parameters of the control device 61.
  • an interrupter arrangement 68 controlled by the control device and acting on the feed line 40 and the counterpart 65, is arranged on the portal system 44, not shown, with a magnetic clamp valve 69.
  • the Magnetic clamp valve 69 is closed or opened by signals from the control device.
  • the flow of the resin mixture 22 can be interrupted with at least one closing clamp 70 acting on the feed line 40 and the counterpart 65 in the de-energized state of the resin coating device 4, wherein an uncontrolled escape of the resin mixture 22 after the end of operation and in the event of danger is prevented.
  • the function of the interrupter arrangement 68 and the closing clamp 70 is integrated in a pneumatic clamping valve (not shown), the structure of which essentially corresponds to that of the clamping arrangement 60.
  • the resin is conveyed from a storage container 54 which is pressurized with compressed air and filled with the resin mixture 22, the storage container 54 being arranged in a pressure container 72 and being connected to the feed line 40.
  • the compressed air supply 71 of the pressure container 72 has a pressure control arrangement 74 with a pressure sensor 76, a pressure regulator 78 and a proportional valve 80.
  • the pressure sensor 76 arranged on the supply line 40 between the reservoir 54 and the proportional valve 80 has the task of continuously measuring the output pressure and comparing it with an input signal from the control device. Gives way to the entrance from the feedback signal, the output pressure is increased or decreased via the proportional valve 80 until the output pressure necessary for a defined resin promotion is reached again.
  • a schematically illustrated heater 82 for heating the resin mixture 22 is arranged below the storage container 54.
  • the viscosity of the resin mixture 22 can be reduced by an increase in temperature and thus the impregnation properties can be improved.
  • an overpressure valve 84 is arranged on the pressure vessel 72 in order to reduce any critical overpressure that may arise.
  • the pressure vessel 72 is suspended from a suspension 86 in a chamber, not shown.
  • a load cell 88 is attached to the suspension 86 of the pressure vessel 72 for measuring the tensile stress that occurs, which changes depending on the amount of resin.
  • the weight changes determined by the load cell 88 as a function of time are recorded by the control device and the flow rate and the fill level are calculated.
  • the hose gap of the clamping arrangement 60 is increased or decreased via the control device 61 until the desired one
  • the amount of resin conveyed can also be determined by means of a balance (not shown), the pressure container being placed directly on the balance or suspended from it.
  • the volume flow of the conveyed resin mixture 22 can be determined via a schematically indicated flow meter 90, which is designed, for example, as an oval wheel flow meter 92 and is integrated into the feed line 40.
  • FIGS. 4 to 6 show schematic movements of the application head 42 (see FIG. 2) for producing the resin coating on the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16. The movements are carried out in the direction of the arrows 1 to 4 starting with arrow 1.
  • FIG. 4 which shows a movement sequence of the application head 42 for producing a uniform, continuous resin film over the entire width B of the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16, the application movement of the application head 42 takes place in the direction of movement indicated by an arrow
  • Carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 in each case at an angle of inclination ⁇ to the Y-axis and counter to the direction of movement of the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 along the X-axis. This enables a uniform application of the resin mixture 22 on the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16.
  • FIG. 5 shows a sequence of movements of the application head 42 for generating a stripe pattern at a preselected angle to the Y axis.
  • applicator head 42 is moved at an angle of inclination ⁇ to the Y axis, that is to say transversely to the direction of movement of carrier web 6 or reinforcing fabric 16.
  • the application head 42 is moved counter to the direction of movement of the Carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 along the X axis. Steps 2 and 4 are connected via a movement (step 3) of the application head 42 essentially along the Y axis.
  • FIG. 6 shows a sequence of movements of the application head 42 for a locally limited coating of the carrier web 6 or of the reinforcing fabric 16 with a resin mixture 22 on a surface 94 which, for example, corresponds to the predetermined component contour.
  • the movement sequence of the application head 42 differs from that explained in FIG. 5 essentially by the application width, which is varied depending on the desired area 92 to be coated. Resin coating of the carrier web 6 or the reinforcing fabric 16 outside the component contour is thereby avoided and the further use or disposal of the remaining sections 96 is simplified.
  • the resin application carried out by the application head 42 can take place in a punctiform or linear arrangement or other geometric application patterns programmable by means of the control device 61 (see FIG. 3).
  • the programming of the process parameters allows a very flexible and reproducible design of the product versions, which can be optimized to a large extent for certain components.
  • the application thickness can be varied in certain edge areas 100, 102 or on a component cutout 102, for example to improve the introduction of force into the later component.
  • the edge regions 100, 102 with an increased application thickness were formed as a surface 106 and the component cutout 104 was excluded from the coating.
  • the application head 42 can be moved along at least two linear guides 46, 48, 50 as a function of control signals from a programmable control device 61 and can be supplied with the resin mixture 22 via a feed system that is completely exchangeable after the resin application.

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Abstract

Offenbart ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf einer Trägerbahn (6) oder einem Verstärkungsgewebe (16), wobei über einen verfahren Auftragskopf (42) eine flüssige Harzmischung auftragbar ist. Erfindungsgemäss ist der Auftragskopf in Abhängigkeit von Steuersignalen einer programmierbaren Steuereinrichtung (61) entlang von zumindest zwei Linearführungen (46, 48, 50) verfahrenbar und über ein nach dem Harzauftrag vollständig austauschbaren Zuführungssystem mit der Harzmischung (22)versorgbar.

Description

Beschreibung Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
Die Kombination verschiedenartiger Materialien zu einem Werkstoffverbund hat viele technische Bereiche revolutioniert. Insbesondere durch den Einsatz moderner Faserverbundwerkstoffe bestehend aus in einer flüssigen Reaktionsharzmasse eingebetteten Verstärkungsfasern, die beim Aushärten in dem so entstehenden Formstoff verankert sind, können durch die hervorragenden Werkstoffeigenschaften niedrige Strukturgewichte und somit wesentliche Energieeinsparungen und Leistungssteigerungen erzielt werden.
Da ein Faserverbundwerkstoff erst durch das Zusammenfügen von Harzmischung und Verstärkungsgewebe entsteht, ist für die Eigenschaften des Endprodukts eine sorgfältige Verarbeitung durch den Anwender, insbesondere eine gute Durchtränkung der Verstärkungsfasern und ein optimaler Faservolumenanteil von entscheidender Bedeutung. Die Festigkeit des Faserverbundwerkstoffs wird dabei im Wesentlichen durch die Verstärkungsfasern bestimmt, somit ist der Faservolumenanteil für ein gewichtsoptimiertes Bauteil möglichst hoch zu wählen. Aus diesen Gründen werden für eine Vielzahl von Anwendungen der Luft- und Raumfahrttechnik, im Fahrzeugbau und anderen Bereichen bereits vorimprägnierte, auch als Prepreg bezeichnete Faserverbundwerkstoffe bestehend aus mit einer Harzmischung, unter Einhaltung eines definierten Faservolumengehalts, getränktem Verstärkungsgewebe verwendet .
Zur Herstellung von vorimprägnierten Faserverbundwerkstoffen ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, eine Harzmischung durch Zusatz von Lösungsmitteln auf die erforderliche Tränkviskosität zu verdünnen und das zu imprägnierende Material über eine Rollenführung in ein Harzbad zu tauchen, wobei der Faservolumenanteil über eine Quetscheinrichtung d.h. durch Herauspressen der überschüssigen Harzmischungsmenge einstellbar ist. Nachteilig bei diesem Imprägnierverfahren sind die zusätzlich benötigten Anlagenkomponenten zur Lösungsmittelentsorgung und/oder -wiederaufbearbeitung und die dadurch verursachten hohen Betriebskosten.
Weiterhin ist aus dem allgemeinen Stand der Technik ein Imprägnierverfahren bekannt, bei dem eine erwärmte Harzmischung mit einem Rakel über Rollen oder Walzen mit einem definierten Spalt auf ein Trennpapier aufgetragen wird. Der erzeugte Harzfilm wird mit dem zu imprägnierenden Gewebe zusammengeführt und mittels einer nachfolgenden Heiz- und Walzstrecke die Viskosität gesteuert, um den gewünschten Grad der Durchtränkung und eine Vorpolymerisation des Prepregs zu erreichen.
Es zeigte sich, dass aufgrund der für eine gleichmäßige Prepregqualität benötigten, komplexen Temperatur- und
Druckeinstellungen lange Rüstzeiten bei der Umstellung auf Harzsysteme mit anderen Verfahrensparametern erforderlich sind.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf einer Trägerbahn oder einem Verstärkungsgewebe zu schaffen, bei denen gegenüber herkömmlichen Lösungen eine weitgehend automatisierbare Fertigung bei verringertem vorrichtungstechnischem Aufwand ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung von Harzbeschichtungen durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf einer Trägerbahn oder einem Verstärkungsgewebe verwendet einen in Abhängigkeit von Steuersignalen einer programmierbaren Steuereinrichtung entlang von zumindest zwei Linearführungen verfahrbaren Auftragskopf, der über ein nach dem Harzauftrag vollständig austauschbares Zuführungssystem mit einer Harzmischung versorgbar ist.
Über eine schlauchartige Zuführleitung, bspw. einen Silikonschlauch, wird die flüssige Harzmischung dem Auftragskopf aus einem Vorratsbehälter zugeführt und auf die Trägerbahn oder das Verstärkungsgewebe mittels zumindest einer Auslassdüse aufgetragen. Die Zuführleitung kann aufgrund ihrer Elastizität Druckschwankungen der Harzmischung verringern und dadurch die Kontinuität des Harzauftrages verbessern. Die Auslassdüsen und/oder die Zuführleitung können zur Beeinflussung der Viskosität der Harzmischung beheizbar ausgeführt sein. Hierzu kann beispielsweise ein Warmwasserheizkreislauf vorgesehen sein, wobei ein Warmwasserschlauch mit der Zuführleitung in einer gemeinsamen Isolierung angeordnet ist und diese beheizt.
Der Strömungsquerschnitt der Zuführleitung kann durch eine Klemmanordnung in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuereinrichtung verändert werden und ist derart ausgelegt, dass ein gleichmäßiger Auftrag der Harzmischung und ein definierter Faservolumenanteil erreicht werden.
Eine derartige Harzbeschichtungsvorrichtung kann beispielsweise in eine Produktionsanlage zur Herstellung von vorimprägnierten Faserverbundwerkstoffen integriert sein, hierzu wird die Trägerbahn oder ein Trennpapier von einer Abwicklungsstation über Rollenpaare zur Steuerung einer gleichmäßigen Zugspannung auf ein Maschinenbett der Beschichtungsanlage und zur erfindungsgemäßen Harzbeschichtungsvorrichtung geführt.
Je nach Produktausführung kann die Zuführung des Verstärkungsgewebes vor oder nach der Harzbeschichtungsvorrichtung erfolgen, d.h. die Beschichtung mit Harzmischung kann entweder auf die Trägerbahn oder direkt auf das Verstärkungsgewebe erfolgen.
Für die Herstellung von Produkten mit unidirektionaler Faserverstärkung ist eine zusätzliche Zuführung von
Rovings bzw. Bändern von einem Spulenbaum möglich.
Nach der Imprägnierung durchläuft das Verstärkungsgewebe eine Heiz- und Kühlstrecke, um einen definierten Grad der Durchtränkung und eine Vorpolymerisation des Prepregs zu erreichen und wird anschließend von einem Hauptantrieb, bestehend aus zwei Antriebsrollen, mit einer definierten Bahngeschwindigkeit zu einer Materialaufwicklung geführt.
In Abhängigkeit von den Produktionsanforderungen wird eine zusätzliche Lage Trennpapier vor dem Hauptantrieb auf die vorimprägnierte Gewebebahn aufgebracht und unmittelbar danach wieder aufgewickelt, um das Verkleben und ein Verschmutzen der Antriebsrollen zu verhindern. Vor der Materialaufwicklung kann beidseitig eine Schutzfolie auf die vorimprägnierte Gewebebahn aufgebracht werden, die in der Prepregrolle verbleibt und die spätere Lagerung und Verarbeitung erleichtert .
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der verfahrbare Auftragskopf zum Auftrag der Harzmischung an einem Portalsystem mit Linearachsen in x- und y-Richtung angeordnet, um eine programmierbare Teilfläche entsprechend einer gewünschten Bauteilkontur mit der Harzmischung zu beschichten. Hierzu wird die Trägerbahn oder das auf einem Trennpapier aufliegende
Verstärkungsgewebe auf dem Maschinenbett unter der Harzbeschichtungseinheit mittels der Antriebsrollen hindurchgeführt und vom Auftragskopf über zumindest eine Auslassdüse mit flüssiger Harzmischung beschichtet.
Der vom Auftragskopf durchgeführte Harzauftrag kann dabei in einer punkt- oder linienförmigen Anordnung oder anderen mittels der Steuereinrichtung programmierbaren geometrischen Mustern erfolgen.
Das Portalsystem besitzt vorzugsweise drei Linearführungen in einer H-Anordnung, wodurch sich die Steifigkeit der Vorrichtung erheblich verbessert.
Die Zuführleitung der Harzmischung und die für Betrieb und Steuerung des Auftragskopfs erforderlichen pneumatischen und elektrischen Leitungen werden von zumindest einer am PortalSystem angeordneten Führungskette gelagert. Vorzugsweise sind für die Zuführleitung der Harzmischung und die pneumatischen/elektrischen Leitungen zwei getrennte Führungsketten vorgesehen, wobei sich die Montage durch Komponententrennung vereinfacht .
Für eine Harzbeschichtung mit engen Toleranzanforderungen an das Faservolumengehalt ist es notwendig, eine definierte Auftragsmenge der Harzmischung einzuhalten. Die für einen definierten Harzauftrag benötigte Durchflussmenge der Harzmischung wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine proportional verstellbare, auf die Zuführleitung einwirkende Klemmanordnung mit proportionaler Ansteuerung beispielsweise über ein proportionales Druckluftventil und einen Pneumatikzylinder gesteuert, - mit anderen Worten - der Kolben des Pneumatikzylinders wird in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung gegen die Zuführleitung und ein Gegenstück gedrückt und diese bis auf die gewünschte, noch verbleibende Spaltgröße beispielsweise 0,6 - 0,7 mm zugequetscht. Alternativ zu der Klemmanordnung mit Pneumatikzylinder, kann diese zur Einstellung des Volumenstromes mit einem pneumatischen Quetschventil versehen sein. Bei derartigen Quetschventilen wird die Zuführleitung von einer in dem Ventilgehäuse des Quetschventils angeordneten schlauchartigen Membran umgriffen, die mit dem Ventilgehäuse einen gemeinsamen Ringraum ausbildet. Dieser kann durch eine Gehäusebohrung mit Druckluft versorgt werden, wobei sich die Membran ausdehnt und ihre lichte Weite, d.h. ihren Innendurchmesser verringert. Dadurch wird die Zuführleitung über die Membran des Quetschventils auf die gewünschte Spaltgröße zugequetscht. Mittels einer derartigen Klemmanordnung ist die Spaltgröße in der Zuführleitung und damit die Durchflussmenge mit hoher Genauigkeit in Abhängigkeit von Steuerparametern der Steuereinrichtung einstellbar.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen weist bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zumindest eine auf die Zuführleitung einwirkende Unterbrecheranordnung zur Unterbrechung des Durchflusses der Harzmischung bspw. bei einer Bewegungsänderung des Auftragskopfes auf.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungs- gegenstandes besteht darin, den Durchfluss der Harzmischung mit zumindest einer auf die Zuführleitung einwirkenden Schließklemme im stromlosen Zustand der Harzbeschichtungsvorrichtung zu unterbrechen. Die Durchflussunterbrechung wird insbesondere nach Betriebsende und im Gefahrenfall als Notstop-Funktion benötigt und verhindert ein unkontrolliertes Austreten der Harzmischung.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist die Funktion der Unterbrecheranordnung und der Schließklemme in ein gemeinsames Ventil, beispielsweise ein mechanisches Klemmventil integriert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein vollständiges Austauschen der ventillosen Zuführleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Auftragskopf ohne Demontage der Klemmanordnungen, da eine klare Trennung von Klemmanordnung und Zuführleitung vorliegt. Durch diesen Aufbau wird eine Kontamination durch Harzreste bspw. bei der Verwendung unterschiedlicher Harzsysteme verhindert und die Wartungszeiten wesentlich verringert. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Harzförderung aus einem mit Druckluft beaufschlagten Vorratsbehälter erfolgt, hierzu ist der Vorratsbehälter in einem Druckbehälter angeordnet und mit der Zuführleitung verbunden, wobei die benötigte Druckluftzufuhr des Druckbehälters vorzugsweise von einer Druckregelanordnung bestehend aus jeweils zumindest einem Drucksensor, einem Druckregler und einem Proportionalventil gebildet wird.
Ein zwischen Vorratsbehälter und Proportionalventil an der Zuführleitung angeordneter Drucksensor misst dabei ständig den Ausgangsdruck und vergleicht ihn mit einem Eingangssignal der Steuereinrichtung. Weicht das Eingangs- vom Rückmeldesignal ab, wird über das Proportionalventil der Ausgangsdruck erhöht oder verringert, bis der gewünschte Ausgangsdruck wieder erreicht ist. Die Druckregelanordnung ist somit ein geschlossener Regelkreis und bietet die Möglichkeit, den Ausgangsdruck im Bereich von bspw. 1,5 bis 2 bar stufenlos anzusteuern und den angesteuerten Druck konstant zu halten.
Zusätzlich kann die Temperatur der Harzmischung mittels einer Heizung zum Beheizen des Vorratsbehälters und/oder des Druckbehälters z.B. durch Anordnung des Druckbehälters in einer beheizten Kammer oder Einbringen eines Heizstabes in den Vorratsbehälter beeinflusst werden.
Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft wenn der Druckbehälter ein Überdruckventil aufweist um einen evtl . entstehenden kritischen Druck abzubauen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die pneumatisch mittels dem im Druckbehälter anliegenden Druck geförderte Harzmenge (Volumenstrom) durch Gewichtsmessung bestimmt, hierzu ist an einer Aufhängung des Druckbehälters zumindest eine Kraftmessvorrichtung bspw. eine Kraftmessdose oder ein Dehnmessstreifen zur Messung der auftretenden Zugspannung angebracht . Die fortlaufend von der Kraftmessdose in Abhängigkeit von der Zeit ermittelten Gewichtsdaten werden von der Steuereinrichtung erfasst und die Durchflussmenge berechnet. Weicht die berechnete Durchflussmenge von der Soll-Durchflussmenge ab, wird über die Druckregel- anordnung der Ausgangsdruck erhöht oder verringert, bis die gewünschte Durchflussmenge wieder erreicht ist . Natürlich kann neben der Durchflussmenge auch der Füllstand des Vorratsbehälters durch die vorbeschriebene Anordnung ermittelt werden.
Alternativ zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel kann der Volumenstrom der geförderten Harzmischung über einen Durchflussmesser ermittelt werden. Dieser kann berührungslos außerhalb der Zuführleitung oder unter
Berührung der Harzmischung in der Zuführleitung angeordnet sein. Bei den verwendeten Durchflussmessern handelt es sich beispielsweise um Ovalrad-, Ultraschall-, Magnetisch-Induktive- oder Coriolis-Durchflussmesser. Die Durchflussmessung ist jedoch nicht auf die genannten Durchflussmesser beschränkt, vielmehr kann jeder aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Volumenstrommesser Verwendung finden.
Für die Herstellung bauteilgerechter Zuschnitte ist die
Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen vorzugsweise mit einer Zuschneideinrichtung versehen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf eine Trägerbahn oder ein Verstärkungsgewebe erfolgt mit den Schritten: Förderung der flüssigen Harzmischung aus einem Vorratsbehälter über eine flexible Zuführleitung zu einem Auftragskopf;
Verfahren des Auftragskopfes entlang von zumindest zwei Linearführungen zum Auftragen der Harzmischung mit einem vorbestimmten Flächengewicht in einem programmierbaren Flächenmuster.
Das Flächenmuster wird vorteilhafterweise entsprechend der herzustellenden Bauteilkontur aufgebracht . Der Zuschnitt auf die vorbestimmte Bauteilkontur erfolgt vorzugsweise nachdem die Harzmischung entsprechend der Bauteilkontur aufgetragen wurde.
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist nicht auf die beschriebene pneumatische Harzfδrderung beschränkt, vielmehr kann jede aus dem Stand der Technik bekannte Pumpenanordnung, insbesondere auch eine Schlauchpumpe Verwendung finden.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche .
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Produktionsanlage zur Herstellung von vorimprägnierten Faserverbundwerkstoffen;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Harzbeschichtungsvorrichtung; Figur 3 ein schematisches Schaltbild der Harzbeschichtungsvorrichtung;
Figur 4 einen Bewegungsablauf zur Erzeugung eines gleichförmigen, kontinuierlichen Harzfilmes;
Figur 5 einen Bewegungsablauf zur Erzeugung eines Streifenmusters;
Figur 6 einen Bewegungsablauf für eine örtlich begrenzte BeSchichtung und
Figur 7 ein Auftragsmuster der Harzbeschichtung.
Figur 1 zeigt eine Produktionsanlage 1 zur Herstellung von vorimprägnierten Faserverbundwerkstoffen 2 mit einer integrierten Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen 4, im Folgenden Harzbeschichtungs- Vorrichtung genannt. Eine Trägerbahn 6 oder ein
Trennpapier 8 wird von einer Abwicklungsstation 10 über eine Rollenanordnung 12 zur Steuerung einer gleichmäßigen Zugspannung auf ein Maschinenbett 14 der Produktionsanlage 1 und zur Harzbeschichtungsvorrichtung 4 geführt.
Je nach Produktausführung erfolgt die Zuführung eines Verstärkungsgewebes 16 vor oder nach der Harzbeschichtungsvorrichtung 4 von einer Trägerrolle 18 bzw. einer gestrichelt angedeuteten Trägerrolle 20 aus, die Beschichtung mit einer Harzmischung 22 (siehe Figur 3) kann entweder auf die Trägerbahn 6 bzw. auf das Trennpapier 8 oder direkt auf das Verstärkungsgewebe 16 erfolgen. Für die Herstellung von unidirek ionalen Faserverstärkungen ist eine zusätzliche Zuführung von Rovings 24 von einem Spulenbaum 26 in die Produktionsanlage 1 integriert.
Das Verstärkungsgewebe 16 durchläuft nach der Imprägnierung mit der Harzmischung 22 eine Heiz- und Kühlstrecke 28, um einen definierten Vorpolymerisationsgrad des Prepregs 2 zu erreichen und wird anschließend von einem nicht dargestellten Hauptantrieb mit zwei Antriebsrollen 30, 32, zu einer Materialaufwicklung 34 geführt.
Vor den Hauptantriebsrollen 30, 32 wird eine zusätzliche Lage Trennpapier 8 zugeführt und unmittelbar danach wieder aufgewickelt .
Weiterhin wird vor der Materialaufwicklung 34 beidseitig eine Schutzfolie 36 auf das vorimprägnierte Verstärkungsgewebe 2 aufgebracht, die in der Prepregrolle 38 verbleibt und die spätere Lagerung und Verarbeitung erleichtert.
Gemäß Figur 2 weist die Harzbeschichtungsvorrichtung 4 einen mit einer Zuführleitung 40 verbundenen Auftragskopf 42 zum Auftrag der Harzmischung 22 auf, der an einem Portalsystem 44 entlang von drei Linearführungen 46, 48, 50 in X- und Y-Richtung, wie durch Pfeile angedeutet, verfahrbar ist, um eine programmierbare Teilfläche entsprechend einer gewünschten Bauteilkontur mit der Harzmischung 22 zu beschichten. Die Trägerbahn 6 oder das auf einem Trennpapier 8 aufliegende Verstärkungsgewebe 16 wird auf dem Maschinenbett 14 unter der Harzbeschichtungsvorrichtung 4 mittels der nicht dargestellten Antriebsrollen 30, 32 in die durch einen Pfeil angedeutete Richtung hindurchgeführt und vom Auftragskopf 42 beschichtet. Die Zuführleitung 40 (z.B. ein Silikonschlauch) der Harzmischung 22 und die für Betrieb und Steuerung des Auftragskopfs 42 erforderlichen pneumatischen und elektrischen Leitungen werden von einer am Portalsystem 44 angeordneten Führungskette 52 gelagert.
Wie insbesondere Figur 3 zu entnehmen ist, wird dem Auftragskopf 42 über die Zuführleitung 40 aus einem Vorratsbehälter 54 eine flüssige Harzmischung 22 zugeführt und auf die Trägerbahn 6 oder das Verstärkungsgewebe 16 (siehe Figur 2) mittels einer Auslassdüse 56 aufgetragen. Die Auslassdüse 56 und die Zuführleitung 40 sind zur Beeinflussung der Viskosität der Harzmischung 22 beheizbar ausgeführt. Zur Beheizung der Zuführleitung 40 ist diese und ein mit einem Warmwasserheizkreislauf verbundener Warmwasserschlauch in einer gemeinsamen Isolierung angeordnet (nicht dargestellt) . Durch Wärmeübertragung zwischen dem Warmwasserschlauch und der Zuführleitung 40 kann die Harzmischung 22 erwärmt und die Viskosität eingestellt werden.
Der Strömungsquerschnitt 58 der Zuführleitung 40 kann durch eine Klemmanordnung 60 in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer Steuereinrichtung 61 verändert werden, so dass ein gleichmäßiger Auftrag der Harzmischung 22 auf die Trägerbahn 6 oder das Verst rkungsgewebe 16 und ein definierter Faservolumenanteil erreicht werden.
Die vorzugsweise proportional verstellbare Klemmanordnung
60 weist ein proportionales Druckluftventil 62 zur Ansteuerung eines Pneumatikzylinders 64 auf, wobei eine Kolbenanordnung 66 des Pneumatikzylinders 64 in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 61 gegen die Zuführleitung 40 gedrückt wird und diese an einem Gegenstück 65 bis auf die gewünschte, noch verbleibende Spaltgröße S zuquetscht. Über die Klemmanordnung 60 ist die Spaltgröße im Zuführschlauch 40 und damit die Durchflussmenge mit hoher Genauigkeit einstellbar. Das Material der Zuführleitung 40 ist derart gewählt, dass eine hinreichende Rückstellkraft nach der Betätigung durch die Klemmanordnung vorliegt und der Ausgangsquerschnitt der Zuführleitung 40 wieder erreicht wird.
Alternativ zu der Klemmanordnung 60 mit einem Pneumatikzylinder 64 kann diese zur Einstellung des Volumenstromes der Harzmischung 22 mit einem nicht dargestellten pneumatischen Quetschventil versehen sein. Bei derartigen Quetschventilen wird die Zuführleitung 40 von einer in dem Ventilgehäuse des Quetschventils angeordneten schlauchartigen Membran umgriffen, die mit dem Ventilgehäuse einen gemeinsamen Ringraum ausbildet. Dieser kann durch eine Gehäusebohrung mit Druckluft versorgt werden, wobei sich die Membran ausdehnt und ihre lichte Weite, d.h. ihren Innendurchmesser verringert.
Dadurch wird die Zuführleitung 40 über die Membran des Quetschventils auf die gewünschte Spaltgröße S zugequetscht. Mittels einer derartigen Klemmanordnung 60 ist die Spaltgröße S in der Zuführleitung 40 und damit die Durchflussmenge mit hoher Genauigkeit in Abhängigkeit von Steuerparametern der Steuereinrichtung 61 einstellbar.
Zur Unterbrechung des Durchflusses der Harzmischung, insbesondere bei einer Bewegungsänderung des
Auftragskopfes 40 an Umkehrpunkten, ist eine von der Steuereinrichtung angesteuerte, auf die Zuführleitung 40 und das Gegenstück 65 einwirkende Unterbrecheranordnung 68 mit einem Magnetklemmventil 69 an dem nicht dargestellten Portalsystem 44 angeordnet. Das Magnetklemmventil 69 wird von Signalen der Steuereinrichtung geschlossen bzw. geöffnet.
Zusätzlich kann der Durchfluss der Harzmischung 22 mit zumindest einer auf die Zuführleitung 40 und das Gegenstück 65 einwirkenden Schließklemme 70 im stromlosen Zustand der Harzbeschichtungsvorrichtung 4 unterbrochen werden, wobei ein unkontrolliertes Austreten der Harzmischung 22 nach Betriebsende und im Gefahrenfall verhindert wird. Bei einer alternativen Variante der Erfindung, ist die Funktion der Unterbrecheranordnung 68 und der Schließklemme 70 in ein nicht dargestelltes pneumatisches Klemmventil integriert, dessen Aufbau im Wesentlichen dem der Klemmanordnung 60 entspricht.
Da die Zuführleitung 40 zwischen dem Vorratsbehälter 54 und dem Auftragskopf 42 ohne Demontage der Klemmanordnungen 60, 68, 70 vollständig austauschbar ist, wird eine Kontamination durch Harzreste bspw. bei der Verwendung unterschiedlicher Harzsysteme verhindert und die WartungsZeiten wesentlich verringert.
Die Harzförderung erfolgt aus einem mit Druckluft beaufschlagten und mit der Harzmischung 22 gefüllten Vorratsbehälter 54, wobei der Vorratsbehälter 54 in einem Druckbehälter 72 angeordnet und mit der Zuführleitung 40 verbunden ist. Die Druckluftzufuhr 71 des Druckbehälters 72 weist eine Druckregelanordnung 74 mit einem Drucksensor 76, einem Druckregler 78 und einem Proportionalventil 80 auf.
Der zwischen dem Vorratsbehälter 54 und dem Proportionalventil 80 an der Zuführleitung 40 angeordnete Drucksensor 76 hat die Aufgabe, fortlaufend den Ausgangsdruck zu messen und mit einem Eingangssignal der Steuereinrichtung zu vergleichen. Weicht das Eingangs- vom Rückmeldesignal ab, wird über das Proportionalventil 80 der Ausgangsdruck erhöht oder verringert, bis der für eine definierte Harzfδrderung notwendige Ausgangsdruck wieder erreicht ist.
Zusätzlich ist eine schematisch dargestellte Heizung 82 zum Beheizen der Harzmischung 22 unterhalb des Vorratsbehälters 54 angeordnet. Durch eine Temperaturerhöhung lässt sich die Viskosität der Harzmischung 22 verringern und damit die Imprägniereigenschaften verbessern.
Aus Sicherheitsgründen ist am Druckbehälter 72 ein Überdruckventil 84 angeordnet, um einen eventuell entstehenden kritischen Überdruck abzubauen.
Der Druckbehälter 72 ist an einer Aufhängung 86 in einer nicht dargestellten Kammer aufgehängt.
Um die geförderte Harzmenge pro Zeit (Volumenstrom) zu bestimmen, ist an der Aufhängung 86 des Druckbehälters 72 eine Kraftmessdose 88 zur Messung der auftretenden Zugspannung, die sich in Abhängigkeit von der Harzmenge ändert, angebracht. Die von der Kraftmessdose 88 in Abhängigkeit von der Zeit ermittelten Gewichtänderungen werden von der Steuereinrichtung erfasst und die Durchflussmenge, sowie der Füllstand berechnet. Bei Abweichungen von der Soll-Durchflussmenge, wird über die Steuereinrichtung 61 der Schlauchspalt der Klemmanordnung 60 vergrößert oder verkleinert, bis die gewünschte
Durchflussmenge wieder erreicht ist. Anstelle der Aufhängung 86 mit Kraftmessdose 88 kann die geförderte Harzmenge auch mittels einer nicht dargestellten Waage bestimmt werden, wobei der Druckbehälter bspw. direkt auf der Waage plaziert oder daran aufgehängt wird. Alternativ zu der vorbeschriebenen Gewichtsmessung kann der Volumenstrom der geförderten Harzmischung 22 über einen schematisch angedeuteten Durchflussmesser 90 ermittelt werden, der beispielsweise als Ovalrad- Durchflussmesser 92 ausgebildet und in die Zuführleitung 40 integriert ist.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen schematische Bewegungsabläufe des Auftragskopfes 42 (siehe Figur 2) zur Erzeugung der Harzbeschichtung auf der Trägerbahn 6 bzw. dem Verst rkungsgewebe 16. Die Bewegungsabläufe werden jeweils in Richtung der Pfeile 1 bis 4 beginnend mit Pfeil 1 durchlaufen.
Gemäß Figur 4, die einen Bewegungsablauf des Auftragskopfes 42 zur Erzeugung eines gleichförmigen, kontinuierlichen Harzfilmes über die gesamte Breite B der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 zeigt, erfolgt die Auftragsbewegung des Auftragskopfes 42 in der durch einen Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung der
Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 jeweils in einem Neigungswinkel α zu der Y-Achse und entgegen der Bewegungsrichtung der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 entlang der X-Achse. Dadurch wird ein gleichmäßiger Auftrag der Harzmischung 22 auf der Trägerbahn 6 bzw. dem Verstärkungsgewebe 16 ermöglicht.
Figur 5 zeigt einen Bewegungsablauf des Auftragskopfes 42 zur Erzeugung eines Streifenmusters unter einem vorgewählten Winkel zu der Y-Achse. Hierzu wird der
Auftragskopf 42 in einem ersten Schritt mit einem Neigungswinkel ß zu der Y-Achse, d.h. quer zur Bewegungsrichtung der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 verfahren. In den weiteren Schritten 2 und 4, erfolgt die Bewegung des Auftragskopfes 42 entgegen der Bewegungsrichtung der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 entlang der X-Achse . Die Schritte 2 und 4 werden über eine Bewegung (Schritt 3) des Auftragskopfes 42 im Wesentlichen entlang der Y-Achse verbunden.
Figur 6 zeigt einen Bewegungsablauf des Auftragskopfes 42 für eine örtlich begrenzte Beschichtung der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 mit Harzmischung 22 auf einer Fläche 94, die zum Beispiel der vorgegebenen Bauteilkontur entspricht. Der Bewegungsablauf des Auftragskopfes 42 unterscheidet sich von dem in Figur 5 erläuterten im Wesentlichen durch die Auftragsbreite, die in Abhängigkeit der gewünschten zu beschichtenden Fläche 92 variiert wird. Dadurch wird eine Harzbeschichtung der Trägerbahn 6 bzw. des Verstärkungsgewebes 16 außerhalb der Bauteilkontur vermieden und die weitere Verwendung oder Entsorgung der Restabschnitte 96 vereinfacht.
Der vom Auftragskopf 42 durchgeführte Harzauftrag kann in einer punkt- oder linienförmigen Anordnung oder anderen mittels der Steuereinrichtung 61 (siehe Figur 3) programmierbaren geometrischen Auftragsmustern erfolgen. Die Programmierung der Verfahrensparameter erlaubt eine sehr flexible und reproduzierbare Auslegung der Produktausführungen, die in einem hohen Ausmaß für bestimmte Bauteile optimiert werden können.
Gemäß Figur 7, die ein Auftragsmuster 98 zeigt, kann in bestimmten Randbereichen 100, 102 oder an einem Bauteilausschnitt 102, beispielsweise zur Verbesserung der Krafteinleitung in das spätere Bauteil, die Auftragsdicke variiert werden. In dem gezeigten Auftragsmuster 98 wurden die Randbereiche 100, 102 mit einer vergrößerten Auftragsdicke als eine Fläche 106 ausgebildet und der Bauteilausschnitt 104 von der Beschichtung ausgenommen. Offenbart sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf einer Trägerbahn 6 oder einem Verstärkungsgewebe 16, wobei über einen verfahrbaren Auftragskopf 42 eine flüssige Harzmischung 22 auftragbar ist. Erfindungsgemäß ist der Auftragskopf 42 in Abhängigkeit von Steuersignalen einer programmierbaren Steuereinrichtung 61 entlang von zumindest zwei Linearführungen 46, 48, 50 verfahrbar und über ein nach dem Harzauftrag vollständig austauschbares Zuführungssystem mit der Harzmischung 22 versorgbar.
Bezugszeichenliste
Produktionsanläge vorimprägnierter Faserverbundwerkstoff Harzbeschichtungsvorrichtung Trägerbahn Trennpapier Abwicklungsstation Rollenanordnung Maschinenbett Verst rkungsgewebe Trägerrolle Trägerrolle Harzmischung unidirektionale Faserverstärkung Spulenbaum Heiz- und Kühlstrecke Antriebsrolle Antriebsrolle Materialaufwicklung Schutzfolie Prepregrolle Zuführleitung Auftragskopf Portalsystem Linearführung Linearführung Linearführung Führungskette Vorratsbehälter Auslassdüse Strömungsquerschnitt Klemmanordnung Steuereinrichtung Druckluftventil Pneumatikzylinder Gegenstück Kolbenanordnung Unterbrecheranordnung Magnetklemmventil Schließklemme Druckluftzufuhr Druckbehälter Druckregelanordnung Drucksensor Druckregler Proportionalventil Heizung Überdruckventil Aufhängung Kraftmessdose Durchflussmesser Ovalradzähler Fläche Restabschnitt Auftragsmuster Randbereich Randbereich Bauteilausschnitt Fläche

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf eine Trägerbahn (6) oder einem Verstärkungsgewebe (16) , wobei über einen verfahrbaren Auftragskopf (42) eine flüssige Harzmischung (22) auftragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragskopf (42) in Abhängigkeit von Steuersignalen einer programmierbaren Steuereinrichtung (61) entlang von zumindest zwei Linearführungen (46, 48, 50) verfahrbar und über ein nach dem Harzauftrag vollständig austauschbares Zuführungssystem mit der Harzmischung (22) versorgbar ist .
2. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach Patentanspruch 1, mit einer Klemmanordnung (60) , über die ein Strömungsquerschnitt (58) einer Zuführleitung (40) in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuereinheit (61) veränderbar ist.
3. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach Patentanspruch 2, mit einer proportional verstellbaren, auf die Zuführleitung (40) einwirkenden Klemmanordnung (60) mit proportionaler Ansteuerung, insbesondere mit einem proportionalen Druckluftventil (62) und einem Pneumatikzylinder (64) , zum Steuern der Durchflussmenge der Harzmischung (22) .
4. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, mit zumindest einer auf die Zuführleitung (40) einwirkenden Unterbrecheranordnung (68) zur Unterbrechung des Durchflusses der Harzmischung (22) , insbesondere bei einer Bewegungsänderung des Auftragskopfes (42) .
5. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit zumindest einer auf die Zuführleitung (40) einwirkenden Schließklemme (70) zur Unterbrechung des Durchflusses der Harzmischung (22) im stromlosen Zustand der Harzbeschichtungsvorrichtung (4) , insbesondere bei Betriebsende und Notstop.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem
Druckluft beaufschlagten Vorratsbehälter (54) , der in einem Druckbehälter (72) zum Fördern der Harzmischung (22) angeordnet ist.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach Patentanspruch 6, mit einer Druckregelanordnung (74) bestehend aus jeweils zumindest einem Drucksensor (76) , einem Druckregler (78) und einem Proportionalventil (80) zum Steuern der Druckluftzufuhr (71) des Druckbehälters (72) .
8. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach Patentanspruch 6 oder 7, mit einer Heizung (82) zum Beheizen des Vorratsbehälters (54) und/oder des Druckbehälters (72) .
9. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, wobei der Druckbehälter (72) ein Überdruckventil (84) aufweist.
10. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer die Zugspannung einer Aufhängung (86) des Druck- und Vorratsbehälters (72, 54) messenden Kraftmessdose (88) zur Messung der pneumatisch geförderten Harzmenge durch Gewichtsmessung.
11. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorrichtung in eine Produktionsanlage (1) zur Herstellung von vorimprägnierten Faserverbundwerkstoffen (2) integriert ist, die zumindest eine Abwicklungsstation (10) für Verstärkungsmaterialien (16) aufweist und eine weitere Behandlung des beschichteten Materials durch Erwärmen und/oder Kühlen ermöglicht.
12. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Auftragskopf (42) an einem Portalsystem (44) mit Linearführungen (46, 48, 50) in x- und y-Richtung derart angeordnet ist, dass eine programmierbare Teilfläche entsprechend einer gewünschten Bauteilkontur mit der Harzmischung (22) beschichtet werden kann.
13. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der
Harzauftrag in einer punkt- oder linienförmigen Anordnung oder anderen programmierbaren geometrischen Mustern erfolgt .
14. Vorrichtung zur Herstellung von Harzbeschichtungen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Zuschneideinrichtung zur Herstellung bauteilgerechter Zuschnitte.
15. Verfahren zur Herstellung von Harzbeschichtungen auf eine Trägerbahn oder ein Verstärkungsgewebe, wobei das Harz über einen Auftragskopf (42) aufgetragen wird mit den Schritten: Förderung der flüssigen Harzmischung (22) aus einem Vorratsbehälter (54) über eine flexible Zuführleitung (40) zu dem Auftragskopf (42)
Verfahren des Auftragskopfes (42) entlang von zumindest zwei Linearführungen (46, 48, 50) zum Auftragen der Harzmischung (22) mit einem vorbestimmten Flächengewicht in einem programmierbaren Flächenmuster.
16. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei das Auftragsmuster (98) entsprechend der herzustellenden Bauteilkontur aufgebracht wird.
17. Verfahren nach Patentanspruch 16, wobei ein Zuschnitt auf die vorbestimmte Bauteilkontur erfolgt, nachdem die Harzmischung (22) entsprechend der Bauteilkontur aufgetragen wurde .
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