WO2014154720A1 - Verfahren, vorrichtung und vorformling zur mehrstufigen herstellung eines dreidimensionalen vorformlings im zuge der herstellung von faserverstärkten formteilen - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und vorformling zur mehrstufigen herstellung eines dreidimensionalen vorformlings im zuge der herstellung von faserverstärkten formteilen Download PDF

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preforms
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Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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    • B29K2105/0872—Prepregs

Definitions

  • the invention relates to a process for the multistage preparation of a
  • Fiber composite components called, in particular industrial use of the RTM process, resin transfer molding process, common practice. The whole
  • Manufacturing process to a usable plastic components consists of several subsequent individual processes. In a first
  • Process step near-net shape preforms / semi-finished fiber products are produced, which already have substantially the outer shape of the later plastic component.
  • preform process production of a preform
  • these preform process are usually several layers of fabric or fiber fabric, usually in two-dimensional form, stacked or possibly joined (sewing, welding, gluing), so that the
  • Fiber fabric stack substantially already the necessary outer contours and sometimes already special layers or layer thicknesses or local
  • a binder is introduced into the parting planes of the layers, which after reaching a reshaped three-dimensional shape and its activation and curing leads to a fixation of the layers to each other and the corresponding 3D contour (WO 2012 156 523 A1).
  • the fabric stacks are transferred to a forming tool and usually under (relatively low) pressure by closing the
  • Forming tool as far as the contour of the subsequent molding approximated and cured by activation of the binder (heating and cooling), which is the
  • Semi-finished fiber can be inserted close to the final contour in a tool of a press for performing the RTM method itself (WO 2010 103 471 A2). Depending on Demand is the semi-finished fiber still recut or punched at predetermined locations in order to achieve an even more precise contour of the semifinished fiber product (preform) over the later plastic component.
  • the mold halves are closed and injected the necessary resin into the cavity of the tool, wherein the resin impregnates the fiber structure of the semifinished fiber, the fibers includes and fixed incorporated into the resin matrix.
  • the fiber-reinforced plastic component can be removed from the mold.
  • the production of a semi-finished fiber product lays the foundation for success in the production of a semi-finished fiber
  • Plastic component It has been found that the state of the art describes a large number of possibilities for producing a preform, which, however, as a rule results in manual or automated production of as level as possible
  • Fiber cloth stack exhausted which is finally transferred in a press from its 2D shape into a 3D shape. This can be done in a pre-fixed (eg sewn) or even in a flexible state. The goal is after the
  • the essential aim of the preforming or the production of a preform is to obtain a preform which is resistant to bending in order to be fully automated and process-technically safe and reproducible in its quality in the tool of a RTM press after shaping from a limp material or even until further use (reworking, pretreatment, ...) can be transported and stacked.
  • Fiber webs are also known in the following process steps: fiber webs or webs are unwound from a roll and made up of a number of different webs or plies, shapes and sizes into a fiber stack as needed. It may be necessary, the outer and possibly inner contour corresponding to a pattern of the preform or the Plastic molding to edit or cut. The pattern is generated from a development of the preform, or the final component. Preferably, the created, substantially flat fiber stack is then by means of a
  • Draping device draped, respectively by means of a molded into a three-dimensional preform (WO 2012 062 824 A1, WO 2012 062 825 A1, WO 2012 062 828 A1).
  • Preforms are massively stapled to obtain a stable preform that can be safely manipulated insertable into a press mold.
  • the compilation of a suitable preform of several partial preforms in a press mold itself can be carried out only in individual cases, since the times of the press opening should be kept as short as possible. It is also necessary for the large-scale production of a large number of partial preforms to provide a corresponding number of cutting, manipulating and draping tools.
  • the batt and lay will generally be considered equivalent and will typically be comprised of a plurality of superimposed fiber mats, the nomenclature locating the single preform preform preferably in the prior art and the sequential use of multiple layers to produce a part preform Lings respectively a preform are preferably provided for use in the invention. It is important for the understanding of the invention to know that the layer cover / fiber layer in normally plane orientation in the
  • Drape device be inserted, whereas prefabricated part preforms at least already have a certain 3D contouring and if necessary
  • the invention thus understands the transition between a layer layer and a resulting part preform (3D contoured) essentially as flowing.
  • the object of the invention is to provide a method, an apparatus and a preform in which with the multi-stage production of a
  • Preform is to achieve an improvement in the transitions between the layers of the sub-preforms or within the preform. In a possible extension of the object, it should be made possible to essentially dispense with the production of partial preforms or to allow the number of necessary partial preforms in an optimized production process of a
  • the solution of the task for the method comprises the following method steps:
  • At least one layer layer and / or a partial preform is inserted by means of the transport device in a draping form
  • the layer or layers are transformed by means of Drapierstempeln along the contour of Drapierform,
  • the solution for the device is that for the multi-stage production of a three-dimensional preform from at least two layered and / or
  • Part preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts with at least one draping device and at least one transport device for the layer covers and / or partial preforms, wherein the draping device at least comprises a drape shape for the fiber fabric and movable to Drapierform
  • Drapierstempel for reshaping and / or fixing the Schichtgelege and / or Operavorformlingen corresponding to the contour of the Drapierform, and wherein in the
  • Drapierstempel is arranged at least one means for activating the binder, wherein the Drapierstempel and the transport device so with a
  • Control device of the device are operatively connected, that they are suitable in a predetermined sequence, preferably different Schichtgelege and / or
  • a first solution for a preform is that at least one abutting edge between the layered layers and / or the partial preforms a Step edge is arranged, which preferably has a reinforcing overlap with at least one further agent.
  • the preform is manufactured by a method according to one or more of the method claims and / or in a device according to one or more of the device claims.
  • the impact edge formation respectively the formation of the
  • Fiber mat blank of a fiber fabric is located adjacent and fully absorbing the above and below fiber layers absorb the loads. As a result, fiber bends are avoided, which is known to lead to a strong reduction in component strength.
  • the drape shape may be substantially
  • the laminate layer or a fiber mat blank can be heated and placed in the draping mold and then cooled by the draping mold and / or the draping dies so that the binder hardens.
  • the layer cover and / or the preforms are preheated to or above the melting temperature of the applied binder and are inserted into the draping mold in the hot state.
  • Fasermattenzuites is inserted with a movable transport tray with or without a conveyor belt in the drapery form.
  • the layer coverings and / or the partial preforms are or are provided on at least one abutting edge with a step edge.
  • the step edges are preferably made of different fiber mat blanks in the production of the layer cover or in the course of draping the layer cover or partial preforms in the draping device.
  • the layer coverings to be inserted and / or the preforms differ in their spatial arrangement in the draping form and / or in their spatial extent from one another.
  • at least one fiber mat blank or a layer covering is introduced in the draping device such that it has at least two further layer layers and / or
  • At least one draping stamp will lift off again after each forming of a layered fabric or a pre-premort.
  • at least one Drapierstempel remain for fixing in contact with the layer layer or the preform.
  • the step edges and / or the abutting edges are wetted with binder at the contact points between the layered layer and / or a fiber mat blank and / or a partial preform.
  • one is compared to one
  • suitable means are provided for monitoring the abutment edges and / or for forming the step edges and / or for arranging the layer layers in the draping device
  • Device used and / or in particular the subsequent Schichtgegege or partial preforms to be applied are positioned by means for monitoring the position of the stationary and the moving step edges and / or the abutting edges.
  • Drape stamp by means of predetermined, preferably cutting or draping,
  • Means be suitable in the course of Drapiervorganges on the layer layer and / or on the partial preforms on at least one edge to form a step edge.
  • Means be suitable in the course of Drapiervorganges on the layer layer and / or on the partial preforms on at least one edge to form a step edge.
  • a preferred further embodiment is in the device a
  • Cutting device for producing different fiber mat blanks and an associated transport device for the production of the layer layer arranged.
  • Transport device for arranging a fiber mat blank or a
  • Schichtgeleges be arranged in the draping device for connecting further Schichtgelege and / or Operavorformlinge by overlapping the abutting edge or the step edge.
  • in the device preferably in the draping device, means for wetting the step edges and / or the
  • Abutting edges with binder at the contact points between the layered and / or a fiber mat blank and / or a part preform be arranged.
  • Fiber mat blank a layered layer and / or a partial preform
  • Part preforms be arranged, in particular with means for monitoring the position of the stationary and the moving step edges and / or the abutting edges.
  • the device is particularly suitable for carrying out the method, but can also be operated independently.
  • All combinations shown in the figure description are all alone and independently and in any combination usable.
  • individual sentences or subsets are also to be evaluated as independent characteristics. Further advantageous measures and embodiments of the subject matter of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description with the drawing.
  • Figure 2 shows a possible example of a composite preform of three
  • Partial preforms with overlap or a bumped edge (dotted part preform) of the prior art Partial preforms with overlap or a bumped edge (dotted part preform) of the prior art
  • FIGS. 6 to 10 show a similar component on a schematic component contour
  • FIG. 1 shows a plant for the production of fiber-reinforced molded parts 19 in an RTM press 15 using preformed preforms 17 as
  • the fiber mat blanks 22 can then by means of a suitable transport device (which in FIG.
  • a glue application device 13 and where appropriate provided with binder as needed, before they are assembled into a fiber fabric 1.
  • fiber mats 10 which already contain a suitable binder, so that could be dispensed with this step.
  • the finished fiber layer 1 can then be tempered by a heating device 2 and preferably raised to a temperature which at least corresponds to the melting temperature of the binder. Of course, this step can also take place only in the draping device 3 itself. Subsequently, the fiber fabric 1 is brought into a draping device 3 and formed there by suitable means along the contour of the drape form 18.
  • the fiber fabric 1 undergoes cooling and solidifies to a preform 17 which can usually be stacked without problems on a stack 16 or inserted in component-specific intermediate carriers for transport before it is in a RTM Press 15 is pressed into a reinforced molding 19.
  • Production of a preform is no longer only a fiber fabric 1 is used, which is formed in the drapery device 3, but that at least two
  • Layers A, B ... (in the example to E) are used, from which after the forming in the draping device 3, a preform 17 is created.
  • FIG. 2 shows a possible example of a composite preform 17 consisting of three layered layers A, B, C or A, B, C with an overlap by layer cover C or a bump edge 7 (dotted layer cover C) according to the prior art, wherein according to the prior art Kunststoff prefabricated preforms 9 as
  • FIGS. 3 to 5 the sequence of a possible positioning of the layered layers A to E is shown in section of a fictitious preform
  • Part preforms are shown, wherein first according to Figure 3 two, preferably parallel inserted and draped, outer layer layer A and B after draping as Operavorformlinge (if cured) have a step edge 4, wherein in Figure 4, the central arrangement of another layered fabric with corresponding counter-rotating step edge a connected between the three
  • Layered A, B, C respectively produced the preforms, wherein the step edge of the layer layer is configured in accordance with the other way around to produce the Shuftung.
  • the layer layer C may have a region C "which may later be used for overlapping.
  • the layer cover D or E overlapping the interconnections and the interconnecting layers can be replaced by means of fiber mats or partial preforms
  • FIGS. 6 to 10 show a similar sequence according to FIGS. 3 to 5 on a schematic component contour (in this case a base trough of a motor vehicle) in plan view.
  • an empty draping form 18 (according to FIG. 6) is laid in two layer layers A, B (FIG. 7) and fixed or shaped in the draping form 18 by means of the draping stamps (not shown). Due to the arrangement of different fiber mats in the course of production, there is already a step edge 4 to the layered A, B or this is in the course of forming, for example, outside at the edge of Drapierform the layer layer A, B, fixed and while it is inside down in the draping form 18 flows, the step edge 4 is formed.
  • Step edge 4 can be supported by the respective many and appropriately arranged Drapierstempel 5.
  • a step edge is also recognizable at the upper and lower ends of the layers A, B.
  • a further layer layer C with a corresponding reciprocal step edge is now centrally placed in the drape form and / or actively draped with the drapery stamps to the layered layers A, B.
  • the Layer cover C have a further structure C "for a subsequent overlap function or impact edge.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings (17) aus zumindest zwei Schichtgelegen (A, B, …) und/oder Teilvorformlingen (9) im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen (19), mit zumindest einer Drapiervorrichtung (3) und einer Transportvorrichtung (21) für die Schichtgelege (A, B, …) und/oder Teilvorformlingen (9), wobei die Drapiervorrichtung (3) zumindest umfasst eine Drapierform (18) für die Fasergelege (3) und zur Drapierform (18) verfahrbare Drapierstempel (5) zur Umformung und/oder Fixierung der Schichtgelege (A, B, …) und/oder der Teilvorformlingen (9) entsprechend der Kontur der Drapierform (18). Als Aufgabe soll bei der mehrstufigen Herstellung eines Vorformlings eine Verbesserung der Übergänge zwischen den Schichtgelegen der Teilvorformlingen respektive innerhalb des Vorformlings erreicht werden. Die Erfindung für das Verfahren besteht darin, dass zumindest ein Schichtgelege (A, B, …) und/oder ein Teilvorformling (9) mittels der Transportvorrichtung (21) in eine Drapierform (18) eingelegt wird, dass das oder die Schichtgelege (A, B, …) mittels Drapierstempeln (5) entlang der Kontur der Drapierform (18) umgeformt werden und dass die vorherigen Verfahrensschritte so lange wiederholt werden, bis aus den ungeformten Schichtgelegen (A, B, …) und/oder den Teilvorformlingen (9) ein Vorformling (17) zusammengestellt ist.

Description

Verfahren, Vorrichtung und Vorformlinq zur mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings im Zuge der Herstellung von faserverstärkten
Formteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen Herstellung eines
dreidimensionalen Vorformlings im Zuge der Herstellung von faserverstärkten
Formteilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 , eine Vorrichtung zur
mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings im Zuge der
Herstellung von faserverstärkten Formteilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 10 und einen Vorformling zur Verwendung im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen nach den Ansprüchen 17 und 18.
Im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen, auch
Faserverbundbauteile genannt, ist insbesondere als industrielle Verwendung das RTM- Verfahren, Resin-Transfer-Moulding-Verfahren, gängige Praxis. Der gesamte
Herstellungsprozess bis zu einem verwendungsfähigen Kunststoffbauteilen besteht aus mehreren nachfolgend ablaufenden Einzelprozessen. In einem ersten
Verfahrensschritt werden endkonturnahe Vorformlinge/Faserhalbzeuge hergestellt, die im Wesentlichen bereits die äußere Form des späteren Kunststoffbauteils aufweisen. In diesem Preform-Prozess (Herstellung eines Vorformlings) werden in der Regel mehrere Lagen Gewebe oder Fasergelege, üblicherweise in zweidimensionaler Form, gestapelt oder ggf. gefügt (Nähen, Verschweißen, Kleben), so dass der
Fasergewebestapel im Wesentlichen bereits die notwendigen äußeren Konturen und teilweise auch bereits besondere Schichten oder Schichtdicken bzw. lokale
Besonderheiten aufweist (WO 2012 156 524 A1 ). Vorzugsweise wird ein Binder in die Trennebenen der Schichten eingebracht, der nach Erreichen einer umgeformten dreidimensionalen Form und seiner Aktivierung und Aushärtung zu einer Fixierung der Schichten zueinander und der entsprechenden 3D-Kontur führt (WO 2012 156 523 A1 ). Für den Preform-Prozess werden die Gewebestapel in ein Umformwerkzeug überführt und meist unter (relativ geringem) Druck durch Schließen des
Umformwerkzeuges soweit der Kontur des späteren Formteiles angenähert und durch Aktivierung des Binders (Aufheizen und Abkühlen) ausgehärtet, das das
Faserhalbzeug endkonturnah in ein Werkzeug einer Presse zur Durchführung des RTM-Verfahrens selbst eingelegt werden kann (WO 2010 103 471 A2). Je nach Bedarf wird das Faserhalbzeug noch nachgeschnitten oder an vorgegebenen Stellen ausgestanzt, um eine noch präzisere Kontur des Faserhalbzeuges (Vorformlings) gegenüber dem späteren Kunststoffbauteil zu erreichen. Nach dem Einlegen des Faserhalbzeugs in das Werkzeug einer Presse, die vorzugsweise für das RTM- Verfahren geeignet ist, werden die Werkzeughälften geschlossen und das notwendige Harz in die Kavität des Werkzeuges injiziert, wobei das Harz die Faserstruktur des Faserhalbzeuges imprägniert, die Fasern einschließt und fest in die Harzmatrix einbindet. Nach dem Aushärten des Harzes kann das faserverstärkte Kunststoffbauteil entformt werden. Neben dem RTM-Verfahren selbst, legt bereits die Herstellung eines Faserhalbzeuges den Grundstein für den Erfolg bei der Herstellung eines
Kunststoffbauteiles. Es hat sich gezeigt, dass der Stand der Technik eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Herstellung eines Vorformlings beschreibt, die sich aber in der Regel in manuellen oder automatisierten Herstellung eines möglichst ebenen
Fasergewebestapels erschöpfen, das in einer Presse schließlich aus seiner 2D-Form in eine 3D-Form überführt wird. Dies kann in einem vorfixiertem (z. B. genäht) oder noch in einem flexiblen Zustand durchgeführt werden. Das Ziel ist es nach der
Formgebung einen Vorformling zu erhalten, der eine ausreichende Eigensteifigkeit besitzt, um vollständig automatisiert und prozeßsicher in das Werkzeug einer RTM- Presse eingelegt werden zu können oder auch bis zur weiteren Verwendung transportiert und abgestapelt werden kann.
Das wesentliche Ziel der Preformung respektive der Herstellung eines Vorformlings ist es nach der Formgebung aus einem biegeschlaffen Material einen Vorformling zu erhalten, der biegesteif genug ist um vollständig automatisiert und verfahrenstechnisch sicher und reproduzierbar in seiner Qualität in das Werkzeug einer RTM-Presse eingelegt werden zu können oder auch bis zur weiteren Verwendung (Nacharbeitung, Vorbehandlung, ...) transportiert und abgestapelt werden kann.
Für die 3D-Umformung von mehrlagigen zweidimensionalen Zuschnitten aus
Fasergeweben sind auch die folgenden Verfahrensschritte bekannt: Es werden Fasergewebe oder -gelege von einer Rolle abgewickelt und je nach Bedarf aus mehreren verschiedenen Geweben oder Gelegen, Formen und Größen zu einem Faserstapel zusammengelegt. Dabei kann es notwendig sein, die Außen- und ggf. Innenkontur entsprechend einem Schnittmuster des Vorformlings respektive des Kunststoffformteils zu bearbeiten oder zuzuschneiden. Das Schnittmuster wird dabei aus einer Abwicklung des Vorformlings, oder des Endbauteils erzeugt. Vorzugsweise wird dann der erstellte, im Wesentlichen ebene Faserstapel mittels einer
Drapiervorrichtung drapiert, respektive mittels einer in eine dreidimensionale Vorform umgeformt (WO 2012 062 824 A1 , WO 2012 062 825 A1 , WO 2012 062 828 A1 ).
Andere bekannte automatisierte Preformtechniken zur Herstellung von Vorformlingen (Preform), verwenden einen Spannrahmen, in dem der gesamte Lagenaufbau eines Fasergeleges , bestehend aus mehreren Fasermattenzuschnitten an den
Außenkanten eingespannt gehalten wird. Im Spannrahmen wird das Fasergelege erhitzt, um den Binder aufzuschmelzen. Im nächsten Schritt wird der Lagenaufbau in einer Umformpresse mit Ober- und Unterwerkzeug umgeformt. Das gekühlte
Werkzeug bringt den Binder zum Erstarren, wodurch der Vorformling stabilisiert wird. Nachteilig bei dieser Methode, ist die Tatsache, dass die Fasermattenzuschnitte der Einzellagen zur Aufnahme im Spannrahmen erheblich größer sein müssen, als der herzustellende Vorformling dies eigentlich erfordern würde. Bei komplexen Bauteilen, werden üblicherweise, neben einem großflächigen Hauptvorformling (Hauptpreform), auch noch einer oder mehrere Teilvorformlinge (sogenannte Sub-Preforms) hergestellt. Diese Teilvorformlinge, werden anschließend mit dem Hauptvorformling zusammengeführt. Die Fixierung der Teilvorformlinge bei der Zusammenführung erfolgt zumeist durch Klammern. Dieser zusätzliche Montageschritt ist zeit-, räum- und kostenintensiv. Muss doch für eine ordentliche Fixierung bei großvolumigen
Vorformlingen massiv geklammert werden, um einen stabilen Vorformling zu erhalten, der sicher manipulierbar in eine Pressenform einlegbar ist. Die Zusammenstellung eines geeigneten Vorformlings aus mehreren Teilvorformlingen in einer Pressenform selbst kann nur im Einzelfall durchgeführt werden, da die Zeiten der Pressenöffnung möglichst kurz gehalten werden sollen. Auch ist es notwendig für die großindustrielle Herstellung einer Vielzahl an Teilvorformlingen eine entsprechende Anzahl an Schneid-, Manipulier- und Drapierwerkzeugen vorzusehen.
Insgesamt ergibt sich aber durch die Verwendung von Teilvorformlingen in der Regel beim Zusammensetzen ein schroffer Höhensprung zwischen den zugehörigen Schichten, bedingt durch die meist vorhandene Besäumung und die dadurch abgebogenen Faserenden, die neben der sich schon unterbrochenen Faserlinie auch noch eine ungünstige Kraftumlenkung verursacht. Insbesondere bei hochkomplexen Geometrien sind diese schädlich für das später herzustellende Formteil
Weiter ergibt sich bei beabstandeten Anordnung von Teilvorformlingen eine mehr oder weniger großer Abstand ohne Fasereinlage, die bei zu hohen Belastungen zum Bruch des Bauteiles führen können, da der Lastfluss vollständig von einem faserverstärkten Bereich in einen Bereich ohne Fasern übertreten muss.
Auch um dies zu verhindern, können über die Bauteildicke Überlappungen der Fasergelege auftreten (gewollt oder ungewollt bei dem Zusammenlegen der einzelnen Teilvorformlinge), die bei gleicher Bauteildicke für ein Übermaß an Fasern aber ein Untermaß an Harz im fertigen Bauteil sorgen und schlussendlich verhindern, dass während des Infusionsprozesses der Pressform mit Harz nicht alle Fasern optimal benetzt werden können oder sogar die Fließfront des Harzes ungünstig beeinflusst wird.
Um auch diesen Mißstand zu beheben wird üblicherweise an den Stellen des
Bauteiles, in der derartige Überlappungen vorkommen (können), ein Dickensprung des Kunststoffbauteiles an der Überlappungszone vorgesehen. Neben dem unnötigen Gewicht und einhergehendem Harzverlust erfährt das Bauteil aber auch unschöne geometrische Veränderungen, so dass sich hierbei in der Regel nur Bauteile herstellen lassen, die nur eine„Sichtfläche" aufweisen.
Im Folgenden werden die Fasergelege und Schichtgelege im Wesentlichen als als gleichwertig angesehen und bestehen in der Regel aus mehreren übereinander geschichteten Fasermatten, wobei die Nomenklatur das einzelne Fasergelege für einen Vorformling bevorzugt im Stand der Technik ansiedelt und die abfolgende Verwendung von mehreren Schichtgelegen zur Herstellung eines Teilvorform lings respektive eines Vorformlings bevorzugt für die Verwendung in der Erfindung vorgesehen sind. Es ist zum Verständnis der Erfindung wichtig zu wissen, dass die Schichtgelege/Fasergelege in normalerweise ebener Ausrichtung in die
Drapiervorrichtung eingelegt werden, wohingegen vorgefertigte Teilvorformlinge zumindest bereits eine gewisse 3D-Konturierung aufweisen und bei Bedarf
nachdrapiert werden. Die Erfindung versteht somit der Übergang zwischen einem Schichtgelege und einem daraus entstehenden Teilvorformling (3D konturiert) im Wesentlichen als fließend. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und einen Vorformling zu schaffen, bei denen mit der mehrstufigen Herstellung eines
Vorformlings eine Verbesserung der Übergänge zwischen den Schichtgelegen der Teilvorformlingen respektive innerhalb des Vorformlings zu erreichen ist. In einer möglichen Erweiterung der Aufgabe soll es ermöglicht werden auf die Herstellung von Teilvorformlingen im Wesentlichen zu verzichten oder es zu ermöglichen die Anzahl notwendiger Teilvorformlinge in einem optimierten Herstellungsverfahren eines
Vorformlings deutlich zu reduzieren. Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
1 .1 zumindest ein Schichtgelege und/oder ein Teilvorformling wird mittels der Transportvorrichtung in eine Drapierform eingelegt,
1 .2 das oder die Schichtgelege werden mittels Drapierstempeln entlang der Kontur der Drapierform umgeformt,
1 .3 die Verfahrensschritte 1 .1 und 1 .2 werden so lange wiederholt, bis aus den ungeformten Schichtgelegen und/oder den Teilvorformlingen ein Vorformling zusammengestellt ist.
Die Lösung für die Vorrichtung besteht darin, dass zur mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings aus zumindest zwei Schichtgelegen und/oder
Teilvorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen, mit zumindest einer Drapiervorrichtung und zumindest einer Transportvorrichtung für die Schichtgelege und/oder Teilvorformlingen, wobei die Drapiervorrichtung zumindest umfasst eine Drapierform für die Fasergelege und zur Drapierform verfahrbare
Drapierstempel zur Umformung und/oder Fixierung der Schichtgelege und/oder Teilvorformlingen entsprechend der Kontur der Drapierform, und wobei in der
Vorrichtung zumindest ein Mittel zur Aktivierung des Bindemittels angeordnet ist, wobei die Drapierstempel und die Transportvorrichtung derart mit einer
Steuerungsvorrichtung der Vorrichtung wirkverbunden sind, dass diese geeignet sind in vorgegebener Abfolge, bevorzugt unterschiedliche Schichtgelege und/oder
Teilvorformlinge entlang der Drapierform umzuformen, nachzuformen oder zu fixieren.
Eine erste Lösung für einen Vorformling besteht darin, dass an zumindest einer Stoßkante zwischen den Schichtgelegen und/oder den Teilvorformlingen eine Stufenkante angeordnet ist, welche bevorzugt eine verstärkende Überlappung mit zumindest einem weiteren Mittel aufweist.
In einer zweiten Lösung wird der Vorformling nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Verfahrensansprüche und/oder in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Vorrichtungsansprüche hergestellt.
Diese Aufgabe wird insbesondere auch dadurch gelöst, dass eine Art an
Teilvorformlingen, durch das Einlegen der Schichtgelege und das direkt in
sequentieller Reihenfolge im Drapierwerkzeug ablaufende drapieren mittels der Drapierstempel,„on-demand" hergestellt werden.
Mit der Erfindung ist es nun möglich, abhängig von der Geometrie oder den zur Verfügung stehenden Anlagen, die Anzahl der separat herzustellenden Vorvormlinge zu verringern oder ganz darauf zu verzichten. Mit dem Einsatz eines sequenziellen Drapiervorganges - Drapierstempel fahren in eine Drapierform nur in vorgegebener Abfolge zur Umformung von den gerade eingelegten Schichtgelegen ein - ist es möglich die Herstellung eines Vorformlings aus mehreren Schichtgelegen mehrstufig auszuführen. Partiell kann es sinnvoll sein, um den Herstellungsprozess zu
beschleunigen, vorab hergestellte Teilvorformlinge mit in das Verfahren einzubinden.
Bevorzugt ist vorgesehen, die Stoßkantenbildung respektive die Bildung der
Stufenkanten online im Drapierwerkzeug zu überwachen und die nachfolgenden Schichtgelege oder anzulegenden Teilvorformlinge exakt an die Stufenkanten respektive die Stoßkanten anzulegen, um die Art der Stoßkante bzw. die Qualität der Schäftung, reproduzierbar für einen Massenartikel mit hohen Qualitätsansprüchen, kontrollieren zu können.
Nun ist es beispielsweise auch möglich großflächige Schichtgelege in einem ersten Drapierschritt umzuformen, wobei in Folgeschritten weitere Schichtgelege oder Teilforformlinge mit stark abweichenden Zuschnittsgeometrien, z.B. für lokale
Verstärkungen abgelegt und falls notwendig drapiert werden.
Hierdurch wird es auch möglich, versetzte Stöße zwischen Schichtgelegen im Bauteil ohne, insbesondere unkontrollierbare, Aufdoppelung zu erzeugen. Jede Lage kann mit unterschiedlicher Zuschnittgeometrie drapiert werden, wodurch die Stöße keil- oder treppenförmig zueinander versetzt werden können. Hierdurch können zum einen Wanddickensprünge oder Lücken zwischen den Stoßkanten, wie diese beim Einsatz von Teilvorformlingen normalerweise erforderlich sind, vermieden werden. Zum Zweiten führen die versetzen Stöße in den einzelnen Lagen, zu deutlich reduzierten Schwachstellen im Formteil, da jeweils nur eine Stoßstelle einer Lage
(Fasermattenzuschnitt) eines Fasergeleges sich benachbart befindet und die darüber und darunter durchgehenden Faserlagen volltragend die Lasten aufnehmen. Hierdurch werden auch Faserkrümmungen vermieden, die bekanntlich zur stärken Reduzierung der Bauteilfestigkeit führen.
In bevorzugten Ausgestaltungen kann die Drapierform im Wesentlichen
Raumtemperatur aufweist und/oder aktiv gekühlt werden. Dabei ist es entsprechend vorzusehen, ob die Schichtgelege oder ein Fasermattenzuschnitt aufgeheizt in die Drapierform eingelegt werden kann und anschließend durch die Drapierform und/oder die Drapierstempel abgekühlt wird, damit das Bindemittel aushärtet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schichtgelege und/oder die Vorformlinge auf oder über die Schmelztemperatur des aufgebrachten Bindemittels vorgeheizt werden und im heißen Zustand in die Drapierform eingelegt werden. Bevorzugt kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass das Schichtgelege oder ein
Fasermattenzuschnitt mit einem verfahrbaren Transporttablett mit oder ohne einem Transportband in die Drapierform eingelegt wird.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform werden oder sind die Schichtgelege und/oder die Teilvorformlinge an zumindest einer Stoßkante mit einer Stufenkante versehen.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform sind die Stufenkanten, insbesondere durch die Anordnung, bevorzugt unterschiedlicher, Fasermattenzuschnitte bei der Herstellung der Schichtgelege oder im Zuge des Drapierens der Schichtgelege oder der Teilvorformlinge in der Drapiervorrichtung hergestellt.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform unterscheiden sich die einzulegenden Schichtgelege und/oder die Vorformlinge sich in Ihrer räumlichen Anordnung in der Drapierform und/oder in ihrer räumlichen Erstreckung voneinander. In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform werden zumindest ein Fasermattenzuschnitt oder ein Schichtgelege in der Drapiervorrichtung derart eingebracht, dass diese zumindest zwei weitere Schichtgelege und/oder
Teilvorformlinge durch eine Überlappung der Stoßkante oder der Stufenkante verbinden.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform wird sich nach jedem Umformen eines Schichtgeleges oder eines Vorvormlings zumindest ein Drapierstempel wieder abheben. In Verbindung oder Alternativ kann nach jedem Umformen zumindest ein Drapierstempel zur Fixierung in Kontakt mit dem Schichtgelege oder dem Vorformling verbleiben.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform werden die Stufenkanten und/oder die Stoßkanten an den Kontaktstellen zwischen den Schichtgelegen und/oder einem Fasermattenzuschnitt und/oder einem Teilvorformling mit Bindemittel benetzt.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform wird ein gegenüber einem
Fasermattenzuschnitt, einem Schichtgelege und/oder einem Teilvorformling artfremdes Material, vorzugsweise ein Füllstoff oder eine Verstärkung, in die
Drapierform eingelegt.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform werden zur Bildung der Stoßkanten und/oder zur Bildung der Stufenkanten und/oder zur Anordnung der Schichtgelege zueinander in der Drapiervorrichtung geeignete Mittel zur Überwachung der
Vorrichtung verwendet und/oder insbesondere die nachfolgenden Schichtgelege oder anzulegenden Teilvorformlinge werden mittels Mittel zur Überwachung der Position der stehenden und der bewegten Stufenkanten und/oder der Stoßkanten positioniert.
In einer bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich der Vorrichtung werden die
Drapierstempel mittels vorgegebener, bevorzugt schneidender oder drapierender,
Mittel, geeignet sein im Zuge des Drapiervorganges an den Schichtgelege und/oder an den Teilvorformlingen an zumindest einer Stoßkante eine Stufenkante auszubilden. In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform ist in der Vorrichtung eine
Schneidevorrichtung zur Herstellung unterschiedlicher Fasermattenzuschnitte und eine zugehörige Transportvorrichtung zur Herstellung der Schichtgelege angeordnet. In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform kann zumindest eine
Transportvorrichtung zur Anordnung eines Fasermattenzuschnitts oder eines
Schichtgeleges in der Drapiervorrichtung zur Verbindung weiterer Schichtgelege und/oder Teilvorformlinge durch Überlappung der Stoßkante oder der Stufenkante angeordnet sein.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform können in der Vorrichtung, bevorzugt in der Drapiervorrichtung, Mittel zur Benetzung der Stufenkanten und/oder der
Stoßkanten mit Bindemittel an den Kontaktstellen zwischen den Schichtgelegen und/oder einem Fasermattenzuschnitt und/oder einem Teilvorformling angeordnet sein.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform können in der Vorrichtung, bevorzugt in der Drapiervorrichtung, Mittel zur Einbringung von gegenüber einem
Fasermattenzuschnitt, einem Schichtgelege und/oder einem Teilvorformling
artfremden Materials angeordnet sein.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform können in der Vorrichtung,
insbesondere in der Drapiervorrichtung, Mittel zur Überwachung und/oder Steuerung der Transportvorrichtung im Zuge der Bildung der Stoßkanten und/oder die Bildung der Stufenkanten und/oder der Anordnung der Schichtgelege zueinander, insbesondere bei der Positionierung der nachfolgenden Schichtgelege oder anzulegenden
Teilvorformlinge angeordnet sein, insbesondere mit Mittel zur Überwachung der Position der stehenden und der bewegten Stufenkanten und/oder der Stoßkanten. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignet, kann aber auch eigenständig betrieben werden. In vorteilhafter Weise ist es nun möglich. Alle in der Figurenbeschreibung dargestellten Kombinationsmöglichkeiten sind alle für sich alleine und eigenständig und in jeglicher Kombination verwertbar. Insbesondere sind einzelne Sätze oder Teilsätze auch als eigenständige Merkmale zu bewerten. Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigen:
Figur 1 eine Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen in einer
Presse unter Verwendung von vorgeformten Vorformlingen als großindustrielle Anwendung in einer schematischen Seitenansicht nach dem Stand der Technik,
Figur 2 ein mögliches Beispiel eines zusammengesetzten Vorformlings aus drei
Teilvorformlingen mit Überlappung oder einer Stoßkante (gepunkteter Teilvorformling) nach dem Stand der Technik,
Figur 3 bis Figur 5 im Schnitt eines fiktive Vorformlings den Ablauf einer möglichen
Positionierung der aus Schichtgelegen umgeformten Teilvorformlinge, wobei zuerst nach Figur 3 zwei, bevorzugt parallel eingelegte und drapierte, außenliegende Schichtgelege nach der Drapierung als Teilvorformlinge eine Stufenkante aufweisen, wobei in
Figur 4 die mittige Anordnung eines weiteren Schichtgeleges mit entsprechender gegenläufigen Stufenkante eine geschäftete Verbindung zwischen den drei Schichtgelegen respektive den Vorformlingen erzeugt, welche nach
Figur 5 in einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung mittels
zusätzlicher und die geschäfteten Verbindungen überlappenden Schichtgelege, Fasermatten oder Teilvorformlinge verstärkt wird, und
Figur 6 bis Figur 10 zeigen an einer schematischen Bauteilkontur eine ähnliche
Abfolge nach den Figuren 3 bis 5 in Draufsicht.
Figur 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen 19 in einer RTM-Presse 15 unter Verwendung von vorgeformten Vorformlingen 17 als
großindustrielle Anwendung in einer schematischen Seitenansicht, wie sie der Stand der Technik kennt. Zur Herstellung der Vorformlinge 17 werden zunächst eine oder mehrere verschiedene Fasermatten 10, vorzugsweise als Rollenware, bereitgestellt und auf einem Schneidtisch 12 mit einer Schneidvorrichtung 1 1 zu einzelnen
Fasermattenzuschnitten 22 geschnitten. Die Fasermattenzuschnitte 22 können dann mittels einer geeigneten Transportvorrichtung (die in Figur 1 durch gebogene
Richtungspfeile dargestellt sind) durch eine Leimauftragsvorrichtung 13 verfahren und dort je nach Bedarf mit Bindemittel versehen, bevor sie zu einem Fasergelege 1 zusammengefügt werden. Es gibt auch Fasermatten 10, die bereits ein geeignetes Bindemittel enthalten, so dass auf diesen Schritt verzichtet werden könnte. Je nach Anlageaufbau kann anschließend das fertig erstellte Fasergelege 1 durch eine Heizvorrichtung 2 temperiert und vorzugsweise auf eine Temperatur angehoben, die zumindest der Schmelztemperatur des Bindemittels entspricht. Dieser Schritt kann natürlich auch erst in der Drapiervorrichtung 3 selbst erfolgen. Anschließend wird das Fasergelege 1 in eine Drapiervorrichtung 3 verbracht und dort mittels geeigneter Mittel entlang der Kontur der Drapierform 18 umgeformt. Durch einen aktiven oder passiven Wärmeentzug in der Drapierform 18 der Drapiervorrichtung 3 erfährt das Fasergelege 1 eine Abkühlung und erstarrt zu einem Vorformling 17 der meist problemlos auf einem Stapel 16 zwischengestapelt oder in bauteilspezifischen Zwischenträgern für den Transport eingelegt werden kann, bevor er in einer RTM-Presse 15 zu einem verstärkten Formteil 19 verpresst wird.
Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass zur
Herstellung eines Vorformlings nicht mehr nur ein Fasergelege 1 verwendet wird, das in der Drapiervorrichtung 3 umgeformt wird, sondern dass zumindest zwei
Schichtgelege A, B ... (im Beispiel bis E) verwendet werden, aus denen nach der Umformung in der Drapiervorrichtung 3 ein Vorformling 17 erstellt wird.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in den Figuren 2 bis 5 darauf verzichtet die Drapierform 18 einzuzeichnen.
Figur 2 zeigt ein mögliches Beispiel eines zusammengesetzten Vorformlings 17 aus drei Schichtgelegen A, B, C oder A, B, C mit einer Überlappung durch Schichtgelege C oder einer Stoßkante 7 (gepunktetes Schichtgelege C) nach dem Stand der Technik, wobei nach dem Stand der Technik vorgefertigte Vorformlinge 9 als
Schichtgelege A, B, C/C verwendet werden und nicht wie in der Erfindung
vorgeschlagen aus dem Schichtgelege A, B, C in der Drapiervorrichtung in
vorgegebener Abfolge erst ein Teil des Vorformlings 17 entsteht. In den Figuren 3 bis 5 wird im Schnitt eines fiktive Vorformlings der Ablauf einer möglichen Positionierung der aus Schichtgelegen A bis E umgeformten
Teilvorformlinge dargestellt, wobei zuerst nach Figur 3 zwei, bevorzugt parallel eingelegte und drapierte, außenliegende Schichtgelege A und B nach der Drapierung als Teilvorformlinge (wenn ausgehärtet) eine Stufenkante 4 aufweisen, wobei in Figur 4 die mittige Anordnung eines weiteren Schichtgeleges mit entsprechender gegenläufigen Stufenkante eine geschäftete Verbindung zwischen den drei
Schichtgelegen A, B, C respektive den Vorformlingen erzeugt, wobei die Stufenkante des Schichtgelege entsprechend anders herum ausgestaltet ist, um die Schäftung zu erzeugen. Das Schichtgelege C kann einen Bereich C" aufweisen, der später zur Überlappung verwendet werden kann.
Nach Figur 5 kann abschließend in einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung mittels zusätzlicher und die geschäfteten Verbindungen überlappenden Schichtgelege D oder E, oder mittels Fasermatten oder Teilvorformlinge die
Gesamtverbindung verstärkt wird. Hierzu wurden den Bezugszeichen der
entsprechenden Schichtgelege die Überlappung 6 zur Seite gestellt.
Die Figuren 6 bis Figur 10 zeigen an einer schematischen Bauteilkontur (hier eine Bodenwanne eines KFZ) eine ähnliche Abfolge nach den Figuren 3 bis 5 in Draufsicht. Hierbei wird ein eine leere Drapierform 18 (nach Figur 6) zwei Schichtgelege A, B (Figur 7) eingelegt und mittels der Drapierstempel (nicht dargestellt) in der Drapierform 18 fixiert bzw. umgeformt. Durch die Anordnung unterschiedlicher Fasermatten im Zuge der Herstellung findet sich bereits eine Stufenkante 4 an den Schichtgelegen A, B oder diese wird im Zuge der Umformung, beispielhaft wird aussen am Rand der Drapierform das Schichtgelege A, B, fixiert und während es innen nach unten in die Drapierform 18 fließt, bildet sich die Stufenkante 4 aus. Diese Ausbildung der
Stufenkante 4 kann durch die jeweils vielen und in geeigneter Anzahl angeordneten Drapierstempel 5 unterstützt werden. Eine Stufenkante ist auch an den oberen und unteren Enden der Schichtgelege A, B erkennbar.
Nach Figur 8 wird nun mittig ein weitere Schichtgelege C mit einer entsprechenden reziproken Stufenkante zu den Schichtgelegen A, B in der Drapierform eingelegt und/oder aktiv mit den Drapierstempeln drapiert. Beispielhaft kann wie in Figur 3 das Schichtgelege C einen weiteren Aufbau C" für eine spätere Überlappungsfunktion bzw. Stoßkante aufweisen.
Nach Figur 9 wird nun das nächste Schichtgelege D oben und unten in die Drapierform verbracht, es gelten die vorherigen dargestellten Umformungs- und
Fixierungsmethoden.
Schlussendlich kann in einer bevorzugten Ausführungsform noch ein weiteres
Element, ein Schichtgelege E oder andere Elemente, zur Bildung einer Überlappung eingebracht werden, was Überlappungen wie in Figur 5 ergeben kann.
Bezugszeichenliste: P1450
1. Fasergelege
2. Heizvorrichtung
3. Drapiervorrichtung
4. Stufenkante
5. Drapierstempel
6. Überlappung
7. Stoßkante
8. Vorrichtung
9. Teilvorformling
10. Fasermatte
1 1. Schneidvorrichtung
12. Schneidtisch
13. Leimauftragsvorrichtung
14.
15. RTM-Presse
16. Stapel
17. Vorformling
18. Drapierform
19. Formteil
20. Drapierrichtung
21. Transportvorrichtung
22. Fasermattenzuschnitt A, B, C, D, E, ... Schichtgelege

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen
Vorformlings (17) aus zumindest zwei Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9) im Zuge der Herstellung von faserverstärkten
Formteilen (19), mit zumindest einer Drapiervorrichtung (3) und einer
Transportvorrichtung (21) für die Schichtgelege (A, B, ...) und/oder
Teilvorformlingen (9), wobei die Drapiervorrichtung (3) zumindest umfasst eine Drapierform (18) für die Fasergelege (3) und zur Drapierform (18) verfahrbare Drapierstempel (5) zur Umformung und/oder Fixierung der Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9) entsprechend der Kontur der Drapierform (18), gekennzeichnet d urch den Ablauf folgender Verfahrensschritte:
.1 zumindest ein Schichtgelege (A, B, ...) und/oder ein Teilvorformling (9) wird mittels der Transportvorrichtung (21) in eine Drapierform (18) eingelegt,
.2 das oder die Schichtgelege (A, B, ...) werden mittels Drapierstempeln (5) entlang der Kontur der Drapierform (18) umgeformt,
.3 die Verfahrensschritte 1.1 und 1.2 werden so lange wiederholt, bis aus den ungeformten Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder den
Teilvorformlingen (9) ein Vorformling (17) zusammengestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet, dass die Schichtgelege (A, B, ...) und/oder die Teilvorformlinge (9) an zumindest einer Stoßkante (7) mit einer Stufenkante (4) versehen werden oder sind,
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadu rch geken nzeich net, dass wobei Stufenkanten (4) insbesondere durch die Anordnung, bevorzugt unterschiedlicher, Fasermattenzuschnitte (22) bei der Herstellung der Schichtgelege (A, B, ....) oder im Zuge des Drapierens der Schichtgelege (A, B, ...) oder der Teilvorformlinge (9) in der Drapiervorrichtung (3) entstehen. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass sich die einzulegenden
Schichtgelege (A, B, ...) und/oder die Vorformlinge sich in Ihrer räumlichen Anordnung in der Drapierform (18) und/oder in ihrer räumlichen Erstreckung voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass zumindest ein
Fasermattenzuschnitt (22) oder ein Schichtgelege (A, B, ...) in der
Drapiervorrichtung (3) derart eingebracht werden, dass diese zumindest zwei weitere Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlinge (9) durch eine Überlappung (6) der Stoßkante (7) oder der Stufenkante (4) verbinden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass sich nach jedem Umformen eines Schichtgeleges (A, B, ...) oder eines Vorvormlings (9) gemäß
Verfahrensschritt 1.2 zumindest ein Drapierstempel (5) wieder abhebt und/oder dass nach jedem Umformen zumindest ein Drapierstempel (5) zur Fixierung in Kontakt mit dem Schichtgelege (A, B, ...) oder dem Vorvormling verbleibt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass die Stufenkanten (4) und/oder die Stoßkanten an den Kontaktstellen zwischen den Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder einem Fasermattenzuschnitt (D) und/oder einem Teilvorformling (9) mit Bindemittel benetzt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass zumindest nach dem ersten Verfahrensschritt 1.1 ein gegenüber einem Fasermattenzuschnitt (22), einem Schichtgelege (A, B, ...) und/oder einem Teilvorformling (9) artfremdes Material, vorzugsweise ein Füllstoff oder eine Verstärkung, in die Drapierform (18) eingelegt wird. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bildung der Stoßkanten (7) und/oder die Bildung der Stufenkanten (4) und/oder die Anordnung der Schichtgelege (A, B, ...) zueinander in der Drapiervorrichtung (3) Mittels geeigneter Vorrichtungen überwacht werden und/oder insbesondere die nachfolgenden Schichtgelege (A, B, ...) oder anzulegenden Teilvorformlinge (9) mittels Mittel zur Überwachung der Position der stehenden und der bewegten Stufenkanten (4) und/oder der Stoßkanten (7) positioniert werden.
Vorrichtung zur mehrstufigen Herstellung eines dreidimensionalen
Vorformlings (17) aus zumindest zwei Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9) im Zuge der Herstellung von faserverstärkten
Formteilen (19), mit zumindest einer Drapiervorrichtung (3) und zumindest einer Transportvorrichtung (21 ) für die Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9), wobei die Drapiervorrichtung (3) zumindest umfasst eine Drapierform (18) für die Fasergelege (3) und zur Drapierform (18) verfahrbare Drapierstempel (5) zur Umformung und/oder Fixierung der Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9) entsprechend der Kontur der Drapierform (18), und wobei in der Vorrichtung (8) zumindest ein Mittel zur Aktivierung des Bindemittels angeordnet ist, wobei die
Drapierstempel (5) und die Transportvorrichtung (21 ) derart mit einer Steuerungsvorrichtung der Vorrichtung (8) wirkverbunden sind, dass diese geeignet sind in vorgegebener Abfolge, bevorzugt unterschiedliche
Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlinge (9) entlang der
Drapierform (18) umzuformen, nachzuformen oder zu fixieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drapierstempel (5) mittels vorgegebener, bevorzugt schneidender oder drapierender, Mittel, geeignet sind im Zuge des Drapiervorganges an den Schichtgelege (A, B, ...) und/oder an den Teilvorformlingen (9) an zumindest einer Stoßkante (7) eine Stufenkante (4) auszubilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , d a d u r c h
geken nzeich net, dass in der Vorrichtung (8) eine
Schneidevorrichtung (11) zur Herstellung unterschiedlicher
Fasermattenzuschnitte (22) und eine zugehörige Transportvorrichtung (21) zur Herstellung der Schichtgelege (A, B, ....) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass zumindest ein Transportvorrichtung (21) zur Anordnung eines
Fasermattenzuschnitts (22) oder eines Schichtgeleges (A, B, ...) in der
Drapiervorrichtung (3) zur Verbindung weiterer Schichtgelege (A, B, ...) und/oder Teilvorformlinge (9) durch Überlappung (6) der Stoßkante (7) oder der Stufenkante (4) angeordnet ist. 14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass in der Vorrichtung (8), bevorzugt in der Drapiervorrichtung (3), Mittel zur Benetzung der Stufenkanten (4) und/oder der Stoßkanten (7) mit Bindemittel an den Kontaktstellen zwischen den Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder einem Fasermattenzuschnitt (D) und/oder einem Teilvorformling (9) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass in der Vorrichtung (8), bevorzugt in der Drapiervorrichtung 3, Mittel zur Einbringung von gegenüber einem Fasermattenzuschnitt (22), einem Schichtgelege (A, B,
...) und/oder einem Teilvorformling (9) artfremden Materials angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadu rch geken nzeich net, dass in der Vorrichtung (8), insbesondere in der Drapiervorrichtung (3), Mittel zur
Überwachung und/oder Steuerung der Transportvorrichtung (21) im Zuge der Bildung der Stoßkanten (7) und/oder die Bildung der Stufenkanten (4) und/oder der Anordnung der Schichtgelege (A, B, ...) zueinander, insbesondere bei der Positionierung der nachfolgenden Schichtgelege (A, B, ...) oder anzulegenden Teilvorformlinge (9) angeordnet sind, insbesondere mit Mittel zur Überwachung der Position der stehenden und der bewegten Stufenkanten (4) und/oder der Stoßkanten (7).
Vorformling (17) bestehend aus zumindest zwei Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder Teilvorformlingen (9) zur Verwendung im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen (19) in einer Presse (15), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an zumindest einer Stoßkante (7) zwischen den Schichtgelegen (A, B, ...) und/oder den Teilvorformlingen (9) eine Stufenkante (4) angeordnet ist, welche bevorzugt eine verstärkende
Überlappung (6) mit zumindest einem weiteren Mittel aufweist.
18. Vorformling (17), hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 und/oder hergestellt in einer Vorrichtung (8) nach einem oder mehreren der Vorrichtungsansprüche 10 bis 16.
PCT/EP2014/056004 2013-03-25 2014-03-25 Verfahren, vorrichtung und vorformling zur mehrstufigen herstellung eines dreidimensionalen vorformlings im zuge der herstellung von faserverstärkten formteilen WO2014154720A1 (de)

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KR1020157030606A KR20150135455A (ko) 2013-03-25 2014-03-25 섬유 강화 성형 부품의 제조 동안 3차원 예비 성형품의 다단계 제조를 위한 방법, 장치 및 예비 성형품
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EP14712014.1A EP2978576A1 (de) 2013-03-25 2014-03-25 Verfahren, vorrichtung und vorformling zur mehrstufigen herstellung eines dreidimensionalen vorformlings im zuge der herstellung von faserverstärkten formteilen
JP2016504644A JP2016515481A (ja) 2013-03-25 2014-03-25 繊維強化成形部品の製造過程において３次元の予備成形物を多段階式に製造する方法、装置及び予備成形物

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