WO2014183736A1 - Cnc-assisted production of coil components - Google Patents

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WO2014183736A1
WO2014183736A1 PCT/DE2014/000234 DE2014000234W WO2014183736A1 WO 2014183736 A1 WO2014183736 A1 WO 2014183736A1 DE 2014000234 W DE2014000234 W DE 2014000234W WO 2014183736 A1 WO2014183736 A1 WO 2014183736A1
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Hermann Van Laak
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Hermann Van Laak
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Definitions

  • the invention relates to a method for processing and joining of
  • Composite winding components in the form of component components for corrosive media with large tolerances.
  • Containers and apparatus used.
  • the lengths or heights of such containers range from up to 25 meters with a diameter of up to eight meters. These are the usual still transportable sizes that are produced within a plant. Because of static and manufacturing advantages, most components are, as far as a cylindrical shape, produced in the winding process, due to corrosive media, the inner surface of either a thermoplastic material (liner) or a chemical protection layer (CSS) exist.
  • liner thermoplastic material
  • CSS chemical protection layer
  • a first variant is based on a static load-bearing construction and is first completely prefabricated and prepared for subsequent lining. Then the lining and winding is done according to one of the possible methods: laminate lining, flake coating, rubber coating, glued and welded thermoplastic liners,
  • CONFIRMATION COPY Fixed point lining with foils, spray coatings, rotolining or isostatic pressing.
  • the liner thickness is not relevant for the production of the supporting structures, as it is done later and adapts to this supporting structure in certain tolerances.
  • the advantage of this method is no edge offset, as far as several parts of the apparatus or container must be joined together.
  • the lining liner or the chemical protection layer
  • first to join it during the assembly of the components, whereby only a slight edge offset may occur during subsequent joining during assembly.
  • the use of composites with CSS can usually be used for all high-quality blunt constructions.
  • the allowable edge offset is often ⁇ 1/3 of the liner thickness and leads to effects for all possible tolerances.
  • Sanding here is understood to mean the transition to the already applied laminate in order then to perform an overlaminate.
  • an outer layer can be applied.
  • the further assembly takes place on the winding form usually with a
  • Memory core with a circumferentially variable sheath which is mounted on a rotating axis mounted on one side. This is a floor first stretched the free end of the winding shape and sanded the bottom end. A cylinder is then added, applying the chemical protective coating (CSS) and awaiting the reaction before the reinforcement is sanded and applied. In the cylinders themselves, a reinforcing laminate is wound over the bottom end to make the connections between the cylinder and the bottom element, winding up to the required final thickness. Following this, an outer layer can be applied.
  • CCS chemical protective coating
  • the cylinder of the winding shape is long enough, pull the prefabricated part, that is, the bottom with cylinder, from the winding shape and then lifts it using a crane in the vertical.
  • the second floor can be slid underneath and both parts joined together by fitting, stitching, sanding and making the chemical protective layer as well as the overlaminate.
  • an outer layer can also be applied in this case.
  • a clamping takes place from a bottom to the free end of a core of the winding device, which can be followed by welding and reinforcement of the cylinder sections (cylindrical locks) on the winding shape and the core is gradually pulled out.
  • a core of appropriate length can be used.
  • the composite component is removed from the core and closed with a bottom part. Even after completion of this operation, it is again necessary to prepare nozzles, manholes, etc. manually, in turn, the preparatory work consist of marking, drilling or sawing, milling, grinding and grinding and positioning to or during the joining.
  • Fiber spraying applied to the floors usually in turn to the required final thickness.
  • stubs may optionally be used by drilling and grinding and producing the chemical protective layer and a bonding laminate. Following this, the outer layer is wound.
  • Chemical protective layer and the compound laminate can be used. The same applies to the attachment of brackets for attachments.
  • the manufacture of the plastic components is subject to the external boundary conditions of a chemical resistance, the use of a composite material with liner or CSS and a small volume production after order entry (engineering to order, ETO).
  • ETO engineering to order
  • the linings used are, for example, very thin; both thermoplastic cylinder sections (liners) and chemical protective layers (CSS) must be in very good fitting together with high-quality products at all joints without serious weakening of the thickness in the joining zones.
  • the reinforcement or structure laminates have very high manufacturing variations in thickness, which is why external contours are not suitable for reference.
  • the inner dimensions of the component body namely the diameter, the length and height and the waviness and possibly also a prepared nozzle, in particular with a larger diameter for
  • Manholes and gas inlets have tolerances that are typically larger, often significantly larger than the liner thicknesses.
  • a shrinkage process takes place when curing composite materials.
  • resin-based manufacturing it should be noted that unsaturated polyester resins shrink more than vinyl ester resins.
  • the scum process is further influenced by additives, namely reaction start and reaction rate, and peak temperature. Although these can be set in certain bandwidths, they have a lasting effect on the shrinkage process.
  • glass is used to build the components, it should be noted that glass does not shrink and the higher the glass content, the lower the
  • Shrinkage will be. As far as fillers are used, they too can reduce the shrinkage process, as they themselves do not shrink and possibly influence the course of the reaction. For prefabrication of the floors is to be noted further that the negative molds are subject to manufacturing tolerances, which are based on the
  • Free arm winders are not suitable. As far as larger components to be installed, such as manholes, gas connections, etc. to be used, is to Note that the larger the components, the more serious are the tolerances with respect to the always the same thin chemical protection layer.
  • the influences for CSS constructions should also be considered. In principle, similar influences apply as in the aforementioned method.
  • the liners are usually welded and then thermoformed. During forming, residual stresses from the production of the liners are released. The shrinkage process depends, among other things, on the liner, the forming temperature, the cooling conditions, the time of demolding and on the method and the beginning of the solidification.
  • the circumference from the liner of the cylinder to the circumference of the trimmed liner end may change even at small diameters.
  • the present invention has for its object to provide a novel method which eliminates the existing problems of the previous manufacturing processes and ensures an at least partially automated production of composite winding components with high quality assurance.
  • an automated method for processing plastic components, in particular composite winding components for corrosive media is demonstrated using CAD / CAM setpoint specifications and a CNC-supported position detection of a partially prefabricated component.
  • the essential point of the method is the definition of reference surfaces, cut edges, lines or at least points of component components and in particular in the region of their joining zones, this being done by the determination of actual coordinates.
  • the CAD / CAM setpoint specifications are then revised, on the basis of which at least one, preferably several, machining operations are carried out. The individual possible processing operations are discussed below.
  • the components to be manufactured here consist of a reinforcing or structural laminate with an inner protective layer.
  • the component component in this case consists of a composite with a lining, which consists of a thermoplastic material (liner) or a chemical protection layer (CSS).
  • liner thermoplastic material
  • CSS chemical protection layer
  • Chemieschutz completely formed on the inside of the component and has a corresponding layer thickness. Likewise, it is important that laminates to be applied on the outside also completely enclose the component and have a corresponding layer thickness.
  • the method further provides that an exact positioning of the to be joined
  • the component components may in this case be e.g. from a container, in particular storage, process or special containers, from an apparatus, e.g. Column, a centrifuge, an electrostatic precipitator, scrubber, evaporator, filter housing or tubular
  • Elements e.g. Gas duct, chimney or liner, pipe manifolds exist. Further, as component components, e.g. Trays, cylinder shots, nozzles, gas inlets and outlets, manholes, possibly with swivel arm for covers, holders for e.g. Swing arms, ladders, lifting eyes, as well as cores of ribs are processed according to this procedure.
  • component components e.g. Trays, cylinder shots, nozzles, gas inlets and outlets, manholes, possibly with swivel arm for covers, holders for e.g. Swing arms, ladders, lifting eyes, as well as cores of ribs are processed according to this procedure.
  • Component components are used, for example, in chemistry, in the microchip industry, in metal extraction and processing, in waste incineration and in power plant technology. For this reason, it is necessary that the lining of thermoplastic materials (liner) or the chemical protection layer (CSS), the inner surface completely covered and in a sufficient thickness.
  • liner thermoplastic materials
  • CSS chemical protection layer
  • the method according to the invention provides that individual component components are partially prefabricated be clamped on a winding device with or without a core and produced or processed by a winding process using the CAD / CAM setpoint specifications.
  • the component it is necessary for the component to be detected first after clamping in the form winding device by means of a position detection and determination of a reference surface, -cut edge, -sline or at least -points the actual data and in particular in the region of their joining zones.
  • the CAD / CAM setpoint specifications revised using actual data can be used in the
  • connection for example, holes, manholes or nozzles, rectangular connections or apparatus flanges are embedded or attached.
  • eyelets or holders for swivel arms, ladders or stages are attached to outer surfaces, including a pretreatment of the outer surfaces is required.
  • the outer surfaces are here by
  • the leveling and roughening of the contact surfaces is always required if an additional outer layer is to be applied, or if at the joints between floors and cylinders or cylinders and cylinders a firm connection must be created, after joining the lining (thermoplastic Liner or chemical protection layer), or if an additional over-lamination on the outside of a cured prelaminate is to take place, or if reinforcement ribs are to be applied to a cured structural laminate.
  • the revised CAD / CAM setpoint specifications are, for example, the inner edge of a bore (inside with respect to the center of the bore and inside with respect to the central axis of the component), or the rear inner edge of the neck (inside with respect to axis and rear as viewed from the flange) , or the joint gap of a connecting seam between the bottom and cylinder or cylinder and cylinder selected.
  • the joint gap between liner and bottom and cylinder or between cylinder and cylinder can be selected become.
  • the definition of the reference point takes place before the joining process is to take place.
  • Components are then based on the revised by means of actual coordinates CAD / CAM setpoint specifications immediately before joining or before positioning for
  • the required holes which are to be provided by the CAD / CAM setpoint specifications, can be made CNC controlled from the outside and subsequently the further preparatory work can be performed to the liner or the CSS protective layer and the outer laminate in a later Machining step produce.
  • the joining contours in the area of the bore and the ends of nozzles can be machined CNC-supported, so that they can be joined together and the liner or the CSS protective layer is produced thereafter.
  • welding methods are also CNC-supported or automated, with the reference points for the execution of the work according to the specifications of the CAD / CAM setpoint specifications being of elementary importance.
  • liners produce only minimal tolerances as linings, so that welding processes without welding consumables are carried out can be.
  • kinetic energy is introduced in the smaller joining partners, which is then converted into thermal energy in the joining zone.
  • Welding processes are ultrasonic, vibration or friction welding.
  • the precision of the CNC machined joining zones on liners enables the automation of quality assurance testing procedures, in particular, test methods for checking the quality of joints of linings.
  • test methods for example, the spark test can be done on a weld.
  • the thickness of the laminate layer can be determined with the aid of ultrasound and the structure of the wall structure can be checked by means of further test methods.
  • Manholes or other composite components can be fitted precisely to the component body in order to subsequently rejoin the inner lining (liner or the chemical protection layer) and then the
  • Actual coordinates of reference surfaces, cutting edges, lines or at least points of component components to be determined exactly, are used for position detection and quality assurance, for example, push-buttons, radio transmission devices, spectroscopy, ultrasound, thermography, scanner or image processing equipment.
  • a CNC-supported position detection can be carried out and the machining can be initiated with the aid of the thus revised CAD / CAM setpoint specifications.
  • these can also be taken into account with the aid of the CNC-supported position detection.
  • Linings (welding on liners or gluing / laminating with CSS) and possibly also for fixing the laminates, eg by means of resin spatula. An automation regarding overlaminate is the next logical step.
  • these processing steps can be performed in the prefabrication of the soil.
  • the edge of the liner or CSS which is in each case inside from the perspective of the component and the part to be inserted is the most important reference variable, since the fluctuation in the thickness of the liner or liner As a rule, CSS is only small and, in the case of reinforcement or structural laminate, it can be assumed that most of the processing steps for maximum masses take place.
  • the actual data is first recorded; under the condition of a slight fluctuation of liner or CSS, the actual data are to be regarded as the most important data.
  • the quality assurance can also be carried out with CNC support for all corresponding intermediate steps.
  • the Liner-Stutzenende and the Liner component breakthrough after CNC-supported machining can also be positioned CNC-supported to each other and a CNC-based V-seam pulled from the outside.
  • the V-seam can be CNC-backed from the outside and a spark test can be carried out. This is usually done using a spark tester from the outside and an arm with grounding, which is inserted into the component.
  • a corresponding designed winding and processing device in the extension of the winding axis or parallel to the process axis of the CNC tools an area can be provided, which not only serves the eventual processing of winding components, but also the CNC supported processing and assembly of externally prefabricated component bodies, for example main pipes of manifolds, droplet separator housings, venturi or three-chamber separators, rectangular tanks, etc.
  • externally prefabricated component bodies for example main pipes of manifolds, droplet separator housings, venturi or three-chamber separators, rectangular tanks, etc.
  • a high quality standard is achieved in the CNC-supported machining of the components. Especially due to position detection and CNC-supported machining with specification of the CAD / CAM setpoint specifications. This leads to an increase in dimensional accuracy, for example, for connections of lines, agitators and stages.
  • the human influences are minimized thereby ensuring a clear quality assurance and increase.
  • CNC-based manufacturing processes such as machining, welding, laminating and Activating and associated quality assurance will largely automate and simplify the process. This reduces the dependence on processing personnel and a safe capacity increase is made possible.
  • the minimization of human presence or the maximization of automation enables, among other things, the integration of radiation-imposing position detection, production and quality assurance procedures without the otherwise necessary production interruption. In addition, the travel times are minimized and the otherwise employed processing personnel is not exposed to damage caused by dust.
  • Dust which forms can be sucked out immediately, whereby no dust particles are present in the joining area and thus a secure welding is ensured.
  • Fig. 1 in a sectional view the transition between a
  • FIG. 3 is a sectional view of a composite winding component consisting of cylinder and bottom element
  • Fig. 4 is a sectional view of another embodiment
  • FIG. 1 shows, in a sectional view, an outer wall of two components 1, 2 which are connected to one another by a joint 3.
  • the components 1, 2 it can For example, be prepared by two cylinders, which are joined together and connected to each other, in which case the two components 1, 2 consist of a thermoplastic lining layer 4, 5.
  • Lining layer 4, 5 an outer laminate 6 is applied to the component 1 and an outer laminate 7 is applied to the component 2.
  • the outer laminates 6, 7 are beveled, preferably a tilt ratio of 1: 6 is selected.
  • a further overlaminate 10 is applied, which extends over the region of the joint 3 of the tapered surfaces 8, 9 into the region of the outer laminate 6, 7.
  • a conductive layer 13 for welding control as far as a thermoplastic material is used.
  • the joint 3 consists of a weld.
  • a supporting component body for example a steel body could be used, which is then provided on the inside with a chemical protective layer.
  • the component body may consist of a chemical protection layer, which is connected in the region of the joint 3 and subsequently lamination or lamination takes place.
  • the conductive layer 13 is omitted in this case.
  • FIG. 2 also shows, in a sectional view, the connection of two components 20, 21, which in turn consist of a thermoplastic lining layer 22, 23.
  • the component 20 also has on the outside an outer laminate 24 with a chamfer 25.
  • the second component 21 is retrofitted with a
  • Outer laminate 26 is provided, which is wound over the joint 27 and the chamfer 25 to the outer laminate 24 of the first member 20.
  • Overlaminates 26 is a conductive layer 29 for welding control.
  • the conductive layer 29 is omitted, because instead of welding the chemical protection layer is connected by lamination and requires no further control.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a composite winding component 30 in the lower corner area.
  • the composite winding component 30 consists of a wall 31 and a bottom 32, which are connected to a joint 33.
  • the floor 32 and the wall 31 can be additionally supported by a frame.
  • the wall 31 is made of a thermoplastic material 35, which on the
  • the bottom 32 consists of a
  • thermoplastic material 37 and an outer laminate 38 In the region of the joint 33, the laminates 36, 38 each have a chamfer 39, 40.
  • the joint 33 is further covered by an overlaminate 41, which extends from the laminate of the wall 31 to the laminate 38 of the bottom 32 via the joint 33.
  • a welding takes place, so that the joint 33 consists of a weld. Otherwise, takes place in the region of the joint 33 lamination.
  • FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment for attaching a nozzle 50 in a tube wall 51.
  • the pipe wall 51 consists of a construction layer 52, such as a thermoplastic material and an outer laminate layer 54.
  • a bore 55 has been incorporated, in the fitting of the nozzle 50 with its tubular
  • Wall 57 was used from a thermoplastic material. By means of a weld 58, both parts have been connected to each other, wherein the wall 57 of the nozzle 50 has a lamination 59, which is additionally reinforced by a 60 n michslamtechnik 60, wherein the outer lamination 60 along the nozzle 50th extends to the outer lamination 54 of the tubular wall 51.
  • a weld 58 By means of a weld 58, both parts have been connected to each other, wherein the wall 57 of the nozzle 50 has a lamination 59, which is additionally reinforced by a 60 n michslammaschine 60, wherein the outer lamination 60 along the nozzle 50th extends to the outer lamination 54 of the tubular wall 51.
  • the nozzle itself is equipped with a flange collar 61, so that by means of a coupling ring 62 can be screwed to the other components.
  • tubular construction 51 consists, for example, of a thermoplastic layer which requires no further additional chemical protection layer, or of a load-bearing

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Abstract

The invention relates to a method for machining plastic components, particularly composite coil components for corrosive media, comprising at least the following steps: - providing at least partially prefabricated component parts; - providing CAD/CAM target value specifications; - performing a CNC-assisted position recognition in the region of the joining zones of component parts to be joined; - determining actual coordinates of reference surfaces, reference intersecting edges, reference lines or at least reference points of components in the region of the joining zones thereof; - performing at least one first machining process in the region of the joining zones on the basis of the CAD/CAM target value specifications revised using actual coordinates.

Description

CNC-gestützte Herstellung von Wickelbauteilen  CNC-supported production of winding components
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung und Zusammenfügen von The invention relates to a method for processing and joining of
Composite-Wickelbauteilen in Form von Bauteilkomponenten für korrosive Medien mit großen Toleranzen. Composite winding components in the form of component components for corrosive media with large tolerances.
Der Anlagenbau für Chemie, Metallgewinnung und Verarbeitung, Kraftwerke, The plant engineering for chemistry, metal extraction and processing, power plants,
Müllverbrennungsanlagen und Wassertechnik ist geprägt durch Projektgeschäfte. Die meisten dort benötigen Behälter, in Form von Lager-, Prozess- und Spezialbehältern, und Apparate in Form von Kolonnen, Wäscher, Verdampfer, Elektrofilter, Zentrifugen, Filtergehäuse und viele weitere Anwendungen sowie einfache Röhren für Kamine, Kaminliner und Gaskanäle sowie komplexe Sonderkonstruktionen für Rohrverteiler, sind individuell statisch ausgelegt und konstruiert. Demzufolge werden die herzustellenden Bauteile allenfalls in Kleinserien hergestellt (ETO = engineering to order). Waste incineration plants and water technology is characterized by project business. Most of them require containers in the form of storage, process and special containers, and apparatus in the form of columns, scrubbers, evaporators, electrostatic precipitators, centrifuges, filter housings and many other applications, as well as simple tubes for chimneys, chimney liners and gas channels as well as complex special constructions for Pipe distributors are individually designed and constructed statically. As a result, the components to be produced are possibly produced in small batches (ETO = engineering to order).
Bei hoher Korrosionsbeanspruchung und Temperaturen bis ca. 150 Grad sowie At high corrosion stress and temperatures up to approx. 150 degrees as well
Drücken bis ca. 10 Bar (+/- 5 Bar) kommen Composite-Werkstoffe zum Bau von Pressing up to about 10 bar (+/- 5 bar), composite materials are used to build
Behältern und Apparaten zum Einsatz. Die Längen beziehungsweise Höhen derartiger Behälter reichen von bis zu 25 Metern bei einem Durchmesser von bis zu acht Metern. Hierbei handelt es sich um die üblichen noch transportablen Größen, die innerhalb eines Werkes hergestellt werden. Wegen statischer und fertigungstechnischer Vorteile werden die meisten Bauteile, soweit eine Zylinderform vorliegt, im Wickelverfahren gefertigt, wobei aufgrund korrosischer Medien die Innenfläche entweder aus einem thermoplastischen Material (Liner) oder einer Chemieschutzschicht (CSS) bestehen. Containers and apparatus used. The lengths or heights of such containers range from up to 25 meters with a diameter of up to eight meters. These are the usual still transportable sizes that are produced within a plant. Because of static and manufacturing advantages, most components are, as far as a cylindrical shape, produced in the winding process, due to corrosive media, the inner surface of either a thermoplastic material (liner) or a chemical protection layer (CSS) exist.
Für die Auskleidung von Behältern existieren prinzipiell zwei Varianten. Eine erste Variante geht von einer statisch tragenden Konstruktion aus und wird zuerst komplett vorgefertigt und für die nachträgliche Auskleidung vorbereitet. Dann erfolgt das Lining und Bewickeln nach einem der möglichen Verfahren Laminatauskleidung, Flakebe- schichtung, Gummierung, geklebte und verschweißte thermoplastische Liner, For the lining of containers exist in principle two variants. A first variant is based on a static load-bearing construction and is first completely prefabricated and prepared for subsequent lining. Then the lining and winding is done according to one of the possible methods: laminate lining, flake coating, rubber coating, glued and welded thermoplastic liners,
BESTÄTIGUNGSKOPIE Fixpunktauskleidung mit Folien, Spritzbeschichtungen, Rotolining oder isostatisches Pressen. Hierbei ist die Linerdicke nicht relevant für die Herstellung der tragenden Konstruktionen, da sie nachträglich erfolgt und sich an diese tragende Konstruktion in gewissen Toleranzen anpasst. Vorzug dieser Methode ist kein Kantenversatz, soweit mehrere Teile des Apparate- oder Behälters zusammengefügt werden müssen. CONFIRMATION COPY Fixed point lining with foils, spray coatings, rotolining or isostatic pressing. Here, the liner thickness is not relevant for the production of the supporting structures, as it is done later and adapts to this supporting structure in certain tolerances. The advantage of this method is no edge offset, as far as several parts of the apparatus or container must be joined together.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die Auskleidung (Liner oder die Chemieschutzschicht) zuerst herzustellen beziehungsweise beim Zusammenbau der Komponenten zuerst zu verbinden, wobei bei nachträglicher Verbindung beim Zusammenfügen nur ein geringer Kantenversatz entstehen darf. Die Verwendung von Composites mit CSS kann in der Regel für alle hochwertigen Konstruktionen mit stumpfen Stößen verwendet werden. Der hierbei zulässige Kantenversatz liegt oft bei < 1/3 der Linerdicke und führt zu Auswirkungen für alle möglichen Toleranzen. Alternatively, it is possible to first manufacture the lining (liner or the chemical protection layer) or first to join it during the assembly of the components, whereby only a slight edge offset may occur during subsequent joining during assembly. The use of composites with CSS can usually be used for all high-quality blunt constructions. The allowable edge offset is often <1/3 of the liner thickness and leads to effects for all possible tolerances.
Basierend auf den Prinzipien und Ausführungsdetails der DIN 13121-3 kann man bei Zusammenbau und Wickelverfahren zwischen den folgenden Fertigungsprozessen unterscheiden: Based on the principles and implementation details of DIN 13121-3, one can differentiate between the following manufacturing processes during assembly and winding processes:
1. Wickeln vorgefertigter Bauteilkörper 1. winding prefabricated component body
Die Herstellung eines solchen Behälters erfolgt bei Composite mit thermoplastischer Auskleidung durch vorgefertigte Böden, Stutzen, Mannlöcher, Rechteckanschlüsse, Apparate, Flansche, etc., wobei die thermisch umgeformten Linerelemente miteinander verschweißt werden. Anschließend erfolgt eine Laminierung oder es werden Fasern aufgespritzt, bis die erforderliche Enddicke erreicht wird. Anschließend wird der The production of such a container takes place in composite with thermoplastic lining by prefabricated floors, nozzles, manholes, rectangular connections, apparatus, flanges, etc., wherein the thermally formed liner elements are welded together. Subsequently, a lamination or fibers are sprayed on until the required final thickness is reached. Subsequently, the
Behälter besäumt und gegebenenfalls Stutzen eingesetzt, soweit erforderlich. Die einzelnen Zylinderschüsse werden insoweit vorbereitet, dass sie anschließend zusammengebaut werden können, wobei die Liner verschweißt werden. Der Zusammenbau erfolgt in der Art, dass der obere Boden an einem Kran aufgehängt und geliftet wird und darunter der erste Zylinderabschnitt (Linerschuss) gesetzt wird. Nachdem die Naht vorbereitet, verschweißt und leitfähig hinterlegt, abgefunkt und vorlaminiert wurde, werden weitere Zylinderabschnitte angesetzt oder der untere Boden darunter Trimmed container and if necessary used neck, if necessary. The individual cylinder shots are prepared to the extent that they can then be assembled, the liners are welded. The assembly takes place in such a way that the upper floor is suspended and lifted on a crane and the first cylinder section (liner shot) is placed underneath. After the seam has been prepared, welded and deposited in a conductive, abraded and prelaminated state, further cylinder sections are set or the lower floor below
geschoben, angepasst und auf gleiche Weise verbunden. Anschließend findet der Wickel prozess statt, wobei Wickelkreuze am Boden der zusammengebauten Bauteilkörper anlaminiert und durch Anschleifen vom Vorlaminat des Zylinders anschließend das Wickeln des Zylinders bis auf die erforderliche Enddicke erfolgt. Falls erforderlich werden vorgefertigte Stutzen oder Mannlöcher etc. nachträglich eingebaut. Gleiches gilt für den Anbau von Hebeösen, Halterungen z.B. für Leitern, Bühnen oder Schwenkarme oder Kernen für Versteifungsrippen, die von außen gegebenenfalls an den Körper angebracht werden müssen. Sämtliche nachfolgend durchzuführende Arbeitsgänge müssen hierbei in der Regel manuell vorgenommen werden, und zwar chronologisch: das Anzeichnen, Bohren oder Sägen, Fräsen, Schleifen, Schweißen, Abfunken, pushed, adjusted and connected in the same way. Subsequently, the winding process takes place, wherein winding crosses at the bottom of the assembled component body is laminated and then carried out by grinding the prelaminate of the cylinder, the winding of the cylinder to the required final thickness. If necessary, prefabricated nozzles or manholes etc. are retrofitted. The same applies to the cultivation of lifting eyes, brackets, e.g. for ladders, platforms or swivel arms or cores for stiffening ribs, which may need to be attached externally to the body. All operations to be carried out subsequently generally have to be carried out manually, in chronological order: marking, drilling or sawing, milling, grinding, welding, sparking,
Ausschleifen und Anschleifen sowie das Positionieren zum bzw. beim Fügen und Laminieren. Unter Anschleifen ist hierbei der Übergang zu dem bereits aufgetragenen Laminat zu verstehen, um anschließend eine Überlaminierung vorzunehmen. Im Grinding and grinding as well as positioning for or during joining and laminating. Sanding here is understood to mean the transition to the already applied laminate in order then to perform an overlaminate. in the
Anschluss daran kann eine Außenschicht aufgetragen werden. Following this, an outer layer can be applied.
Soweit ein Composite mit einer Chemieschutzschicht (CSS) eingesetzt wird, muss ein ähnliches Verfahren angewendet werden, wobei die einzelnen vorbereiteten Bauteile durch Fügen und vorverstärktem CSS zusammengefügt werden, statt Verschweißen und Vorverstärken der thermoplastischen Zylinderabschnitte. As far as a composite with a chemical protection layer (CSS) is used, a similar process has to be used whereby the individual prepared components are joined together by joining and pre-reinforced CSS, instead of welding and pre-reinforcing the thermoplastic cylinder sections.
2. Freiarmwickeltechnik 2. Free arm winding technique
Die Herstellung eines Composite-Bauteils mit Chemieschutzschicht (CSS) erfolgt wiederum durch Vorfertigen der Böden, mit oder ohne bereits erfolgtem Einbau von z.B. Stutzen und anschließendem Aufspannen von einem Boden auf das freie Ende einer Wickelvorrichtung. The production of a composite component with a chemical protection layer (CSS) is again carried out by prefabricating the trays, with or without the incorporation of e.g. Stub and then clamping of a floor on the free end of a winding device.
Der weitere Zusammenbau erfolgt auf der Wickelform in der Regel mit einem The further assembly takes place on the winding form usually with a
Speicherkern mit einem am Umfang veränderlichen Mantel, welcher auf einer rotierenden einseitig gelagerten Achse montiert ist. Hierbei wird zunächst ein Boden auf das Freiende der Wickelform gespannt und das Bodenende angeschliffen. Danach wird ein Zylinder angefügt, wobei die Chemieschutzschicht (CSS) aufgetragen wird und die Reaktion abgewartet wird, bevor die Verstärkung angeschliffen und aufgetragen wird. Bei den Zylindern selbst wird ein Verstärkungslaminat bis über das Bodenende gewickelt, um die Verbindungen zwischen Zylinder und Bodenelement herzustellen, wobei das Aufwickeln bis zur erforderlichen Enddicke erfolgt. Im Anschluss daran kann noch eine Außenschicht aufgetragen werden. Memory core with a circumferentially variable sheath, which is mounted on a rotating axis mounted on one side. This is a floor first stretched the free end of the winding shape and sanded the bottom end. A cylinder is then added, applying the chemical protective coating (CSS) and awaiting the reaction before the reinforcement is sanded and applied. In the cylinders themselves, a reinforcing laminate is wound over the bottom end to make the connections between the cylinder and the bottom element, winding up to the required final thickness. Following this, an outer layer can be applied.
Soweit der Zylinder der Wickelform sehr kurz ausgebildet ist, können zwei Hälften des erforderlichen Composite-Wickelbauteils getrennt hergestellt und in der Mitte zusammengefügt werden. Dies geschieht durch Anpassen, Anschäften und Anschleifen, wobei dann im Anschluss die Chemieschutzschicht hergestellt und ein Überlaminat aufgebracht wird. Im Anschluss daran kann wiederum eine Außenschicht, soweit erforderlich, aufgetragen werden. As far as the cylinder of the winding shape is very short, two halves of the required composite winding component can be made separately and joined together in the middle. This is done by adjusting, Anschäften and grinding, in which case the Chemieschutzschicht then produced and an overlaminate is applied. Subsequently, an outer layer can be applied, if necessary.
Sofern der Zylinder der Wickelform lang genug ausgebildet ist, zieht man das vorgefertigte Teil, das heißt den Boden mit Zylinder, von der Wickelform ab und liftet es dann mithilfe eines Krans in die Vertikale. Der zweite Boden kann darunter geschoben werden und beide Teile werden zusammengefügt durch Anpassen, Anschäften, Anschleifen und Herstellung der Chemieschutzschicht sowie des Überlaminats. If the cylinder of the winding shape is long enough, pull the prefabricated part, that is, the bottom with cylinder, from the winding shape and then lifts it using a crane in the vertical. The second floor can be slid underneath and both parts joined together by fitting, stitching, sanding and making the chemical protective layer as well as the overlaminate.
Gegebenenfalls kann auch in diesem Fall eine Außenschicht aufgetragen werden. Optionally, an outer layer can also be applied in this case.
Sofern ein Composite-Material mit thermoplastischer Auskleidung verwendet wird, erfolgt ein Aufspannen von einem Boden auf das freie Ende eines Kerns der Wickelvorrichtung, wobei im Anschluss das Anschweißen sowie Verstärkung der Zylinderabschnitte (Zylinderschlüsse) auf der Wickelform erfolgen kann und der Kern schrittweise herausgezogen wird. Bei kürzeren Bauformen kann ein Kern mit entsprechender Länge verwendet werden. Im Anschluss wird das Composite-Bauteil vom Kern abgezogen und mit einem Bodenteil verschlossen. Auch nach Beendigung dieses Arbeitsvorganges ist es wiederum notwendig, Stutzen, Mannlöcher etc. manuell herzustellen, wobei wiederum die vorbereitenden Arbeiten aus Anzeichnen, Bohren oder Sägen, Fräsen, Ausschleifen und Anschleifen sowie das Positionieren zum bzw. beim Fügen bestehen. If a composite material is used with a thermoplastic lining, a clamping takes place from a bottom to the free end of a core of the winding device, which can be followed by welding and reinforcement of the cylinder sections (cylindrical locks) on the winding shape and the core is gradually pulled out. For shorter designs, a core of appropriate length can be used. Subsequently, the composite component is removed from the core and closed with a bottom part. Even after completion of this operation, it is again necessary to prepare nozzles, manholes, etc. manually, in turn, the preparatory work consist of marking, drilling or sawing, milling, grinding and grinding and positioning to or during the joining.
Bei beiden Fertigungsprozessen besteht die Notwendigkeit, dass die Auskleidung (Liner oder CSS) in der Regel inklusive Vorlaminat und oft auch mit dem Struktur- bzw. In both manufacturing processes there is a need for the lining (liner or CSS) usually including pre-laminate and often also with the structural or
Traglaminat angezeichnet, gebohrt oder gesägt, geschnitten, angefast, ausgefräst, ausgeschliffen oder angeschliffen werden. Hierzu werden die üblichen Methoden mithilfe von Messinstrumenten, Bohrern, Stichsägen, Messern, Winkel- oder Fingerschleifern angewendet. Traglaminat marked, drilled or sawed, cut, chamfered, milled, sanded or sanded. For this purpose, the usual methods using measuring instruments, drills, jigsaws, knives, angle or finger grinders are used.
Bei der Verwendung eines Composites mit Chemieschutzschicht (CSS) werden ebenfalls die Böden, Stutzen, Mannlöcher, Rechteckanschlüsse und Apparateflansche vorgefertigt. Die Chemieschutzschicht wird in diesem Fall durch Laminieren und When using a composite with chemical protection layer (CSS) also the bottoms, nozzles, manholes, rectangular connections and apparatus flanges are prefabricated. The chemical protective layer is in this case by lamination and
Faserspritzen auf die Böden aufgebracht, in der Regel wiederum bis zur erforderlichen Enddicke. Nach dem Besäumen können gegebenenfalls Stutzen durch Bohren und Schleifen und Herstellung der Chemieschutzschicht und einem Verbindungslaminat eingesetzt werden. Im Anschluss daran wird die Außenschicht gewickelt. Fiber spraying applied to the floors, usually in turn to the required final thickness. After trimming, stubs may optionally be used by drilling and grinding and producing the chemical protective layer and a bonding laminate. Following this, the outer layer is wound.
Für beide aufgezeigten Alternativen gilt ferner, dass die Stutzen in dem Zylinder und gegebenenfalls auch in den Böden durch Bohren, Schleifen und Herstellen der For both alternatives shown also applies that the nozzle in the cylinder and possibly also in the soil by drilling, grinding and manufacturing the
Chemieschutzschicht sowie des Verbindungslaminats eingesetzt werden. Gleiches gilt für das Anbringen von Halterungen für Anbauteile. Chemical protective layer and the compound laminate can be used. The same applies to the attachment of brackets for attachments.
Die Herstellung der Kunststoffbauteile, insbesondere der Composite-Wickelbauteile, unterliegt den äußeren Randbedingungen einer Chemikalienresistenz, der Verwendung eines Composite-Materials mit Liner oder CSS und einer kleinen Serienfertigung nach Auftragseingang (engineering to order; ETO). Hierbei sind eine Vielzahl von Herstellungsvarianten denkbar, die zwar das Potential für eine Systematisierung bieten, aber bezüglich einer CAD/CAM-gestützten Automatisierung beim Fertigungsprozess eine Reihe von Problemen gegenüberstehen. Die verwendeten Auskleidungen sind beispielsweise sehr dünn, sowohl thermoplastische Zylinderabschnitte (Liner) als auch Chemieschutzschichten (CSS) müssen bei hochwertigen Produkten an allen Verbindungsstellen ohne gravierende Schwächung der Dicke in den Fügezonen sehr passgenau zusammenliegen. Die Verstärkungs- beziehungsweise Strukturlaminate weisen in der Dicke sehr hohe Fertigungsschwankungen auf, weshalb Außenkonturen für eine Bezugnahme nicht geeignet sind. Die Innenmaße des Bauteilkörpers, und zwar der Durchmesser, die Länge und Höhe sowie die Welligkeit und gegebenenfalls auch ein vorbereiteter Stutzen, insbesondere mit einem größeren Durchmesser für The manufacture of the plastic components, in particular the composite winding components, is subject to the external boundary conditions of a chemical resistance, the use of a composite material with liner or CSS and a small volume production after order entry (engineering to order, ETO). Here are a variety of manufacturing variants conceivable, which indeed offer the potential for systematization, but with respect to a CAD / CAM-based automation in the manufacturing process one Face a series of problems. The linings used are, for example, very thin; both thermoplastic cylinder sections (liners) and chemical protective layers (CSS) must be in very good fitting together with high-quality products at all joints without serious weakening of the thickness in the joining zones. The reinforcement or structure laminates have very high manufacturing variations in thickness, which is why external contours are not suitable for reference. The inner dimensions of the component body, namely the diameter, the length and height and the waviness and possibly also a prepared nozzle, in particular with a larger diameter for
Mannlöcher und Gaseintritte, weisen Toleranzen auf, die in der Regel größer, oft sogar erheblich größer, als die Auskleidungsdicken sind. Manholes and gas inlets have tolerances that are typically larger, often significantly larger than the liner thicknesses.
Hinzu kommt, dass beim Aushärten von Composite-Materialien ein Schrumpfungspro- zess stattfindet. Soweit eine Fertigung auf Harzbasis erfolgt, ist hierbei zu beachten, dass ungesättigte Polyester-Harze stärker als Vinylester-Harze schrumpfen. Der Sch rümpf prozess wird im Weiteren durch Additive beeinflusst, und zwar Reaktionsbeginn und Reaktionsgeschwindigkeit, sowie Peaktemperatur. Diese lassen sich zwar in gewissen Bandbreiten einstellen, beeinflussen aber nachhaltig den Schrumpfungspro- zess. Soweit Glas mit zum Aufbau der Bauteile verwendet wird, ist hierbei zu beachten, dass Glas nicht schwindet und je höher der Glasgehalt ist, desto geringer die In addition, a shrinkage process takes place when curing composite materials. As far as resin-based manufacturing is concerned, it should be noted that unsaturated polyester resins shrink more than vinyl ester resins. The scum process is further influenced by additives, namely reaction start and reaction rate, and peak temperature. Although these can be set in certain bandwidths, they have a lasting effect on the shrinkage process. As far as glass is used to build the components, it should be noted that glass does not shrink and the higher the glass content, the lower the
Schwindung sein wird. Soweit Füllstoffe verwendet werden, können auch diese den Schrumpfungsprozess senken, da sie selbst nicht schrumpfen und gegebenenfalls den Reaktionsverlauf beeinflussen. Zur Vorfertigung der Böden ist im Weiteren zu beachten, dass die Negativformen Fertigungstoleranzen unterworfen sind, die sich auf den Shrinkage will be. As far as fillers are used, they too can reduce the shrinkage process, as they themselves do not shrink and possibly influence the course of the reaction. For prefabrication of the floors is to be noted further that the negative molds are subject to manufacturing tolerances, which are based on the
Composite-Boden übertragen. Die Negativformen für Zylinder sind ebenfalls Fertigungstoleranzen unterworfen, die sich auf den Composite-Boden übertragen, hieraus ergibt sich die Schlussfolgerung, dass hochpräzise Formen für ETO-übliche Stückzahlen nicht rentabel beziehungsweise oft mit Gewichten einhergehen, die für herkömmliche Transfer composite soil. The negative molds for cylinders are also subject to manufacturing tolerances that are transmitted to the composite floor, which leads to the conclusion that high-precision shapes for ETO standard quantities are not profitable or often associated with weights that are conventional
Freiarmwickelanlagen nicht geeignet sind. Soweit größere einzubauende Bauteilkomponenten, z.B. Mannlöcher, Gasanschlüsse, etc. verwendet werden sollen, ist zu beachten, dass, je größer die Komponenten, desto gravierender sind die Toleranzen in Bezug auf die immer gleich dünne Chemieschutzschicht. Free arm winders are not suitable. As far as larger components to be installed, such as manholes, gas connections, etc. to be used, is to Note that the larger the components, the more serious are the tolerances with respect to the always the same thin chemical protection layer.
Beim Einsatz von Composite mit thermoplastischer Auskleidung (Liner) sind die Einflüsse für CSS-Konstruktionen ebenfalls zu beachten. Prinzipiell gelten ähnliche Einflüsse wie auch bei dem vorgenannten Verfahren. Zusätzlich ist aber zu berücksichtigen, dass die Liner in der Regel verschweißt und dann thermisch umgeformt werden. Beim Umformen werden Eigenspannungen aus der Herstellung der Liner frei. Der Schrumpfungsprozess hängt hierbei unter anderem vom Liner, der Umformtemperatur, den Abkühlbedingungen, dem Zeitpunkt der Entformung sowie von der Methode und dem Beginn der Verfestigung ab. Für Zylinder hingegen gilt, dass sich der Umfang vom Liner des Zylinders nach dem Umfang des besäumten Linerendes schon bei kleinen Durchmessern verändern kann. When using composite with a thermoplastic lining (liner), the influences for CSS constructions should also be considered. In principle, similar influences apply as in the aforementioned method. In addition, however, it should be noted that the liners are usually welded and then thermoformed. During forming, residual stresses from the production of the liners are released. The shrinkage process depends, among other things, on the liner, the forming temperature, the cooling conditions, the time of demolding and on the method and the beginning of the solidification. For cylinders, on the other hand, the circumference from the liner of the cylinder to the circumference of the trimmed liner end may change even at small diameters.
Aufgrund der vorgenannten Probleme waren CAD/CAM-basierende Sollwert vorgaben innerhalb einer Automatisierung nicht direkt nutzbar, weil CSS oder Liner nicht exakt genug konstruiert werden können und von den vorgegebenen Sollmaßen abweichen. Due to the aforementioned problems, CAD / CAM-based setpoint specifications were not directly usable within an automation, because CSS or liners can not be designed accurately enough and deviate from the specified nominal dimensions.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren aufzuzeigen, welches die bestehenden Probleme aus den bisherigen Fertigungsprozessen beseitigt und eine zumindest teilweise automatisierte Fertigung der Composite- Wickelbauteile mit hoher Qualitätssicherung gewährleistet. The present invention has for its object to provide a novel method which eliminates the existing problems of the previous manufacturing processes and ensures an at least partially automated production of composite winding components with high quality assurance.
Zur Lösung wird ein Verfahren zur Bearbeitung und Zusammenfügung von Kunststoffbauteilen, insbesondere Composite-Wickelbauteile für korrosive Medien in Form von Bauteilkomponenten vorgeschlagen, welches zumindest folgende Schritte umfasst: For solving a method for processing and joining of plastic components, in particular composite winding components for corrosive media in the form of component components is proposed, which comprises at least the following steps:
Bereitstellen von zumindest teilweise vorgefertigten Bauteilkomponenten, Bereitstellen von CAD/CAM-Sollwertvorgaben, Providing at least partially prefabricated component components, providing CAD / CAM setpoint specifications,
Durchführung einer CNC-gestützten Lagererkennung im Bereich der Fügezonen der zu fügenden Bauteilkomponenten, Bestimmung von Ist-Koordinaten von Bezugsflächen, -Schnittkanten, -linien oder zumindest -punkten der Bauteilkomponenten im Bereich von deren Fügezonen, Implementation of a CNC-supported bearing detection in the area of the joining zones of the components to be joined, Determination of actual coordinates of reference surfaces, cut edges, lines or at least points of the component components in the region of their joining zones,
Durchführung zumindest eines ersten Bearbeitungsvorganges im Bereich der Fügezonen anhand der mittels Ist- Koordinaten revidierten CAD/CAM - Sollwertvorgaben und exaktes Positionieren der zu fügenden Bauteilkomponenten für die weitere Bearbeitung.  Performing at least one first machining operation in the region of the joining zones on the basis of the CAD / CAM setpoint specifications revised by means of actual coordinates and exact positioning of the component components to be joined for further processing.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Verwendung von CAD/CAM- Sollwertvorgaben und einer CNC-gestützten Lageerkennung eines teilweise vorgefertigten Bauteils ein automatisiertes Verfahren zur Bearbeitung von Kunststoffbauteilen, insbesondere Composite-Wickelbauteile für korrosive Medien aufgezeigt. Der wesentliche Punkt des Verfahrens besteht in der Festlegung von Bezugsflächen, - Schnittkanten, -linien oder zumindest -punkten von Bauteilkomponenten und dabei insbesondere im Bereich von deren Fügezonen, wobei dies durch die Bestimmung von Ist-Koordinaten erfolgt. Mithilfe der Ist-Koordinaten werden dann die CAD/CAM- Sollwertvorgaben revidiert, auf deren Basis dann zumindest ein vorzugsweise mehrere Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden. Auf die einzelnen möglichen Bearbeitungsvorgänge wird nachstehend eingegangen. By means of the method according to the invention, an automated method for processing plastic components, in particular composite winding components for corrosive media is demonstrated using CAD / CAM setpoint specifications and a CNC-supported position detection of a partially prefabricated component. The essential point of the method is the definition of reference surfaces, cut edges, lines or at least points of component components and in particular in the region of their joining zones, this being done by the determination of actual coordinates. Using the actual coordinates, the CAD / CAM setpoint specifications are then revised, on the basis of which at least one, preferably several, machining operations are carried out. The individual possible processing operations are discussed below.
Die zu fertigenden Bauteilkomponenten bestehen hierbei aus einem Verstärkungs- oder Strukturlaminat mit einer innen liegenden Schutzschicht. Vorzugsweise besteht die Bauteilkomponente hierbei aus einem Composite mit einer Auskleidung, wobei diese aus einem thermoplastischen Material (Liner) oder einer Chemieschutzschicht (CSS) besteht. Zur Bearbeitung dieser Bauteilkomponente, werden diese zum Teil vorgefertigt, beispielsweise die Böden, welche in einer Wickelvorrichtung eingespannt werden, wobei einzelne Zylinderschüsse entsprechend der Größe des Bauteils zusammengefügt und miteinander verbunden werden können. Hierzu sind mehrere Arbeiten durchzuführen, damit sichergestellt ist, dass einerseits das Auskleidungsmaterial oder die The components to be manufactured here consist of a reinforcing or structural laminate with an inner protective layer. Preferably, the component component in this case consists of a composite with a lining, which consists of a thermoplastic material (liner) or a chemical protection layer (CSS). For processing this component component, these are partly prefabricated, for example, the floors, which are clamped in a winding device, wherein individual cylinder shots assembled according to the size of the component and can be connected to each other. For this purpose, several work to be carried out to ensure that on the one hand the lining material or the
Chemieschutzschicht vollständig auf der Innenseite des Bauteils ausgebildet und eine entsprechende Schichtdicke aufweist. Ebenso ist es wichtig, dass auf der Außenseite aufzubringende Laminate ebenfalls vollständig das Bauteil umschließen und eine entsprechende Schichtdicke aufweisen. Chemieschutzschicht completely formed on the inside of the component and has a corresponding layer thickness. Likewise, it is important that laminates to be applied on the outside also completely enclose the component and have a corresponding layer thickness.
Das Verfahren sieht ferner vor, dass ein exaktes Positionieren der zu fügenden The method further provides that an exact positioning of the to be joined
Bauteilkomponenten bzw. von deren CNC - bearbeiteten Fügezonen für den Fügepro- zess anhand der mittels Ist-Koordinaten revidierten CAD/CAM - Sollwertvorgaben erfolgt. Entscheidend für das Verfahren ist die Anpassung der CAD/CAM- Sollwertvorgaben durch die ermittelten Ist-Koordinaten und die Revidierung der Component components or from their CNC - processed joining zones for the joining process on the basis of the revised by means of actual coordinates CAD / CAM setpoint specifications. Decisive for the method is the adaptation of the CAD / CAM setpoint specifications by the determined actual coordinates and the revision of the
CAD/CAM-Sollwertangaben, welche letztendlich für die weitere Bearbeitung verwendet werden. CAD / CAM setpoint information, which will eventually be used for further processing.
Die Bauteilkomponenten können hierbei z.B. aus einem Behälter, insbesondere Lager-, Prozess- oder Spezialbehälter, aus einem Apparat, z.B. Kolonne, einer Zentrifuge, einem Elektrofilter, Wäscher, Verdampfer, Filtergehäuse oder aus rohrförmigen The component components may in this case be e.g. from a container, in particular storage, process or special containers, from an apparatus, e.g. Column, a centrifuge, an electrostatic precipitator, scrubber, evaporator, filter housing or tubular
Elementen, z.B. Gaskanal, Kamin oder -liner, Rohrverteiler bestehen. Ferner können als Bauteilkomponenten z.B. Böden, Zylinderschüsse, Stutzen, Gasein- und -austritte, Mannlöcher, ggf. mit Schwenkarm für Deckel, Halter für z.B. Schwenkarme, Leitern, Hebeösen, sowie Kerne von Rippen nach diesem Verfahren bearbeitet werden. Elements, e.g. Gas duct, chimney or liner, pipe manifolds exist. Further, as component components, e.g. Trays, cylinder shots, nozzles, gas inlets and outlets, manholes, possibly with swivel arm for covers, holders for e.g. Swing arms, ladders, lifting eyes, as well as cores of ribs are processed according to this procedure.
Sämtliche dieser Bauteilkomponenten werden mit korrosiven Medien beaufschlagt, wie z.B. Chemikalien oder Chemikalien enthaltende Prozess- oder Rauchgase. Die All of these component components are exposed to corrosive media, such as e.g. Chemicals or chemicals containing process or flue gases. The
Bauteilkomponenten werden z.B. in der Chemie, in der Mikrochip - Industrie, bei der Metallgewinnung und -Verarbeitung, in der Müllverbrennung und in der Kraftwerkstechnik eingesetzt. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, dass die Auskleidung thermoplastischer Materialien (Liner) oder die Chemieschutzschicht (CSS), die Innenfläche vollständig und in einer ausreichenden Schichtdicke bedeckt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierbei vor, dass einzelne Bauteilkomponenten teilweise vorgefertigt werden und auf einer Wickelvorrichtung mit oder ohne Kern aufgespannt und durch einen Wickel prozess mithilfe der CAD/CAM-Sollwertvorgaben hergestellt oder bearbeitet werden. Hierzu ist es erforderlich, dass für das Bauteil zunächst nach Einspannen in der Formwickelvorrichtung mithilfe einer Lageerkennung und Bestimmung einer Bezugsfläche, -Schnittkante, -linie oder zumindest -punkten die IST-Daten erfasst werden und zwar insbesondere im Bereich von deren Fügezonen. Component components are used, for example, in chemistry, in the microchip industry, in metal extraction and processing, in waste incineration and in power plant technology. For this reason, it is necessary that the lining of thermoplastic materials (liner) or the chemical protection layer (CSS), the inner surface completely covered and in a sufficient thickness. The method according to the invention provides that individual component components are partially prefabricated be clamped on a winding device with or without a core and produced or processed by a winding process using the CAD / CAM setpoint specifications. For this purpose, it is necessary for the component to be detected first after clamping in the form winding device by means of a position detection and determination of a reference surface, -cut edge, -sline or at least -points the actual data and in particular in the region of their joining zones.
Mithilfe der mittels Ist-Daten revidierten CAD/CAM-Sollwertvorgaben können im The CAD / CAM setpoint specifications revised using actual data can be used in the
Anschluss, beispielsweise Bohrungen, Mannlöcher oder Stutzen, Rechteckanschlüsse oder Apparateflansche eingelassen beziehungsweise angebracht werden. Ebenso ist es erforderlich, dass an Außenflächen zumindest teilweise Hebeösen oder Halter für Schwenkarme, Leitern oder Bühnen befestigt werden, wozu ebenfalls eine Vorbehandlung der Außenflächen erforderlich ist. Die Außenflächen werden hierbei durch Connection, for example, holes, manholes or nozzles, rectangular connections or apparatus flanges are embedded or attached. Likewise, it is necessary that at least partially lifting eyelets or holders for swivel arms, ladders or stages are attached to outer surfaces, including a pretreatment of the outer surfaces is required. The outer surfaces are here by
Einebnen und Anrauen der Kontaktfläche zwischen Zylinder- und Überlaminat vorbereitet, sodass die Hebeösen und Leitern durch Aufkleben und/oder Überlaminieren befestigt werden können. Das Einebnen und Anrauhen der Kontaktflächen ist aber auch immer dann erforderlich, wenn eine zusätzliche Außenschicht aufgetragen werden soll, oder wenn an den Verbindungsstellen zwischen Böden und Zylindern beziehungsweise Zylindern und Zylindern eine feste Verbindung geschaffen werden muss, und zwar nach dem Fügen der Auskleidung (thermoplastischer Liner oder Chemieschutzschicht), oder wenn auf einem ausgehärteten Vorlaminat eine zusätzlichen Überlaminierung von außen erfolgen soll, oder bevor auf einem ausgehärteten Strukturlaminat Verstärkungsrippen aufgebracht werden sollen. Leveling and roughening the contact surface between cylinder and overlaminate prepared so that the lifting lugs and ladders can be attached by gluing and / or lamination. However, the leveling and roughening of the contact surfaces is always required if an additional outer layer is to be applied, or if at the joints between floors and cylinders or cylinders and cylinders a firm connection must be created, after joining the lining (thermoplastic Liner or chemical protection layer), or if an additional over-lamination on the outside of a cured prelaminate is to take place, or if reinforcement ribs are to be applied to a cured structural laminate.
Als Bezugspunkt für die Bearbeitung mithilfe der gem. Ist-Koordinaten revidierten CAD/CAM-Sollwertvorgaben wird hierzu beispielsweise die Innenkante einer Bohrung (innen bzgl. Mitte der Bohrung und innen bzgl. Mittelachse vom Bauteil), oder die hintere Innenkante von Stutzen (innen bzgl. Achse und hinten aus Sicht vom Flansch), oder der Fügespalt einer Verbindungsnaht zwischen Boden und Zylinder beziehungsweise Zylinder und Zylinder gewählt. Ebenso kann als Bezugspunkt der Fügespalt zwischen Liner und Boden und Zylinder oder zwischen Zylinder und Zylinder gewählt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, als Bezugspunkt bei Verbindungslaminaten die Kontur von Stumpfenden oder schräg auslaufenden Verstärkungslaminaten auszuwählen. Die Festlegung des Bezugspunktes erfolgt hierbei bevor der Fügevorgang erfolgen soll. Die CNC- Bearbeitung der Fügezonen der zu verbindenden As a reference point for processing using the gem. For this purpose, the revised CAD / CAM setpoint specifications are, for example, the inner edge of a bore (inside with respect to the center of the bore and inside with respect to the central axis of the component), or the rear inner edge of the neck (inside with respect to axis and rear as viewed from the flange) , or the joint gap of a connecting seam between the bottom and cylinder or cylinder and cylinder selected. Likewise, as a reference point, the joint gap between liner and bottom and cylinder or between cylinder and cylinder can be selected become. Alternatively, it is possible to select the contour of butt ends or obliquely expiring reinforcing laminates as the reference point in connection laminates. The definition of the reference point takes place before the joining process is to take place. The CNC machining of the joining zones of the joints to be joined
Komponenten erfolgt dann anhand der mittels IST-Koordinaten revidierten CAD/CAM- Sollwertvorgaben unmittelbar vor dem Fügen bzw. vor dem Positionieren zum Components are then based on the revised by means of actual coordinates CAD / CAM setpoint specifications immediately before joining or before positioning for
anschließenden Fügen. subsequent joining.
Entscheidend hierbei ist, dass mithilfe der Bezugspunkte die Abmessungen des vorbereiteten Bauteils vollständig erfasst werden können und somit, je nachdem welche Fertigung erfolgt, beispielsweise mit Liner oder CSS-Chemieschutzschicht, eine Crucial here is that the dimensions of the prepared component can be completely captured using the reference points, and thus, depending on which manufacturing takes place, for example, with liner or CSS chemical protection layer, a
Angleichung der Übergänge erfolgt. Des Weiteren können die erforderlichen Bohrungen, welche durch die CAD/CAM-Sollwertvorgaben vorgesehen werden sollen, CNC gesteuert von außen vorgenommen werden und im Anschluss daran die weiteren vorbereitenden Arbeiten durchgeführt werden, um den Liner beziehungsweise die CSS- Schutzschicht und das Außenlaminat in einem späteren Bearbeitungsschritt herzustellen. Hierzu ist es beispielsweise erforderlich, den Kantenbereich einer solchen Bohrung oder auch den Stutzen, der in die Bohrung eingesetzt werden, so vorzubereiten, dass eine Verbindung zwischen dem Liner und der CSS-Chemieschutzschicht auf der Innenseite und der Laminatschicht auf der Außenseite in der Weise erfolgen kann, dass keine frei liegenden Stellen verbleibt und eine ausreichende Schichtdicke vorliegt. Alignment of the transitions occurs. Furthermore, the required holes, which are to be provided by the CAD / CAM setpoint specifications, can be made CNC controlled from the outside and subsequently the further preparatory work can be performed to the liner or the CSS protective layer and the outer laminate in a later Machining step produce. For this purpose, it is necessary, for example, to prepare the edge region of such a bore or also the neck, which are inserted into the bore, in such a way that a connection takes place between the liner and the CSS chemical protection layer on the inside and the laminate layer on the outside in such a way can ensure that no exposed areas remain and a sufficient layer thickness is present.
Ebenso können die Fügekonturen im Bereich der Bohrung und den Enden von Stutzen CNC-gestützt bearbeitet werden, sodass diese aneinander angefügt werden können und der Liner beziehungsweise die CSS-Schutzschicht danach hergestellt wird. Similarly, the joining contours in the area of the bore and the ends of nozzles can be machined CNC-supported, so that they can be joined together and the liner or the CSS protective layer is produced thereafter.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass, soweit Schweißverfahren erforderlich sind, auch diese CNC-gestützt oder automatisiert durchgeführt werden, wobei die Bezugspunkte für die Ausführung der Arbeiten nach den Vorgaben der CAD/CAM-Sollwertvorgaben von elementarer Wichtigkeit sind. Aufgrund der hohen Präzision der CNC-bearbeiteten Fügezonen entstehen bei Linern als Auskleidung nur minimalste Toleranzen, sodass Schweißverfahren ohne Schweißzusatz durchgeführt werden können. Hierbei wird in den kleineren Fügepartnern kinetische Energie eingeleitet, die dann in der Fügezone in thermische Energie umgewandelt wird. Als Schweißverfahren bieten sich Ultraschall-, Vibrations- oder Reibschweißen an. In an embodiment of the method, it is provided that, as far as welding methods are required, these are also CNC-supported or automated, with the reference points for the execution of the work according to the specifications of the CAD / CAM setpoint specifications being of elementary importance. Due to the high precision of the CNC-machined joining zones, liners produce only minimal tolerances as linings, so that welding processes without welding consumables are carried out can be. In this case, kinetic energy is introduced in the smaller joining partners, which is then converted into thermal energy in the joining zone. Welding processes are ultrasonic, vibration or friction welding.
Derartige Bearbeitungsvorgänge sind manuell nicht möglich und können nur aufgrund der hohen Präzision des vorliegenden Verfahrens durchgeführt werden. Hierbei ist im Weiteren von Vorteil, dass auch bei kleinen Stückzahlen eine Automatisierung mit Hilfe eines Schweißkopfes an einem Roboterarm erfolgen kann. Such machining operations are not possible manually and can only be performed due to the high precision of the present method. In this case, it is furthermore advantageous that automation can be carried out on a robot arm with the aid of a welding head, even in the case of small quantities.
Ferner ermöglicht die Präzision der CNC-bearbeiteten Fügezonen bei Linern die Automatisierung von Prüfverfahren für die Qualitätssicherung, wobei es sich insbesondere um Prüfverfahren zur Überprüfung der Qualität von Fügestellen der Auskleidung handelt. Als Prüfverfahren kann beispielsweise die Funkenprüfung an einer Schweißnaht erfolgen. Ebenso kann mit Hilfe von Ultraschall die Dicke der Laminatschicht ermittelt werden und mit Hilfe von weiteren Prüfverfahren die Struktur des Wandaufbaus überprüft werden. Furthermore, the precision of the CNC machined joining zones on liners enables the automation of quality assurance testing procedures, in particular, test methods for checking the quality of joints of linings. As a test method, for example, the spark test can be done on a weld. Likewise, the thickness of the laminate layer can be determined with the aid of ultrasound and the structure of the wall structure can be checked by means of further test methods.
Soweit durch die Bauteilkomponenten größere Fügezonen Geometrie bedingt entstehen, kann ein Aufsattelschweißverfahren angewendet werden, um diesen Insofar as the component components cause larger joining zones due to geometry, a saddle welding method can be used to achieve this
Fügezonenbereich abzudecken bzw. zu verschließen. Cover or close the joining zone area.
Ebenso besteht die Möglichkeit, ein CNC-gestütztes Fixierlaminat aufzubringen, bevor die endgültige Laminierung der zusammengefügten Teile des Bauteils erfolgt. It is also possible to apply a CNC-supported fixing laminate before the final lamination of the assembled parts of the component takes place.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei größeren Stutzen, Mannlöchern und anderen einzusetzen Composite-Teilen die Enden dieser Teile vermessen werden. Mithilfe der revidierten Ist-Daten werden dann die Fügezonen der teilgefertigten Bauteilkomponenten CNC-gestützt bearbeitet und dann zum Fügen positioniert. Hierdurch wird sichergestellt, dass separat gefertigte Stutzen und In a further embodiment of the invention, it is provided that with larger nozzles, manholes and other composite parts, the ends of these parts are measured. Using the revised actual data, the joining zones of the partially manufactured component components are then CNC-machined and then positioned for joining. This ensures that separately manufactured nozzles and
Mannlöcher oder sonstige Composite-Bauteile passgenau an den Bauteilkörper angefügt werden können, um im Anschluss daran wieder die innere Auskleidung (Liner beziehungsweise die Chemieschutzschicht) zu vervollständigen und dann die Manholes or other composite components can be fitted precisely to the component body in order to subsequently rejoin the inner lining (liner or the chemical protection layer) and then the
Außenlaminierung vorzunehmen. External lamination.
Um die Lage des Bauteils in der Wickelvorrichtung zu erfassen sowie die To detect the position of the component in the winding device and the
Ist-Koordinaten von Bezugsflächen, -Schnittkanten, -linien oder zumindest -punkten von Bauteilkomponenten exakt zu bestimmen, werden für die Lageerkennung und Qualitätssicherung beispielsweise Taster, Funkendurchschlaggeräte, Spektoskopie-, Ultraschall-, Thermografie, Scanner oder Bildbearbeitungsgeräte eingesetzt.  Actual coordinates of reference surfaces, cutting edges, lines or at least points of component components to be determined exactly, are used for position detection and quality assurance, for example, push-buttons, radio transmission devices, spectroscopy, ultrasound, thermography, scanner or image processing equipment.
Unter Zugrundelegung des vorgenannten Verfahrens kann beispielsweise bei der Freiarmwickeltechnik eine CNC-gestützte Lageerkennung durchgeführt werden und mithilfe der damit revidierten CAD/CAM-Sollwertvorgaben die Bearbeitung eingeleitet werden. Soweit hierbei bereits Stutzen eingesetzt sind, können diese mithilfe der CNC- gestützten Lageerkennung ebenfalls berücksichtigt werden. Hierzu wird beispielsweise bei Verbindungsnähten der Fügespalt zwischen den Auskleidung von Boden und Zylinder beziehungsweise zwischen Zylinder und Zylinder auf der Wickelform On the basis of the aforementioned method, for example, in the free arm winding technique, a CNC-supported position detection can be carried out and the machining can be initiated with the aid of the thus revised CAD / CAM setpoint specifications. As far as connecting pieces are already used, these can also be taken into account with the aid of the CNC-supported position detection. For this purpose, for example, in connection seams of the joint gap between the lining of the bottom and cylinder or between the cylinder and cylinder on the winding shape
vermessen. Im Anschluss daran folgt das CNC-gestützte Besäumen mit einem anschließenden Versetzen auf Stoß und danach die CNC-gestützte Nahtvorbereitung sowie ein automatisiertes Verschweißen. Bei Verbindungslaminaten, Liner oder CSS- Konstruktionen, wird die Kontur von Stumpfenden oder schräg auslaufenden Verstärkungslaminaten im Anschluss vermessen. Es folgt dann eine CNC-gestützte Erzeugung der geforderten Schräge- oder Oberflächenaktivierung durch Anrauen der Kontaktfläche zwischen Zylinder- und Überlaminat. Sofern kleinere Stutzen angefügt werden sollen, wird in der Regel zuerst gebohrt und dann die Schnittkante vermessen. Es folgt das CNC-gestützte Bearbeiten der Fügekonturen im Bereich der Bohrung und im Bereich der Stutzenenden sowie das CNC-gestützte Anrauen der Kontaktflächen für die measured. This is followed by CNC-assisted trimming followed by a jerk and then CNC-assisted seam preparation and automated welding. For compound laminates, liners or CSS constructions, the contours of butt ends or obliquely running reinforcing laminates are measured afterwards. It then follows a CNC-assisted generation of the required slope or surface activation by roughening the contact surface between the cylinder and overlaminate. If smaller sockets are to be added, it is usually drilled first and then the cutting edge measured. This is followed by the CNC-supported machining of the joining contours in the area of the bore and in the area of the nozzle ends, as well as the CNC-supported roughening of the contact surfaces for the
Überlaminate. Im Anschluss daran folgt das CNC-gestützte Positionieren der mittels CNC bearbeiteten Fügezonen der Bauteilkomponenten. Durch die Genauigkeit von Bearbeitung der Fügezonen und Positionierung der zugehörigen Fügepartner werden zudem auch automatisierte und/oder CNC-gestützte Verfahren zum Fügen der About laminates. This is followed by CNC-assisted positioning of the CNC machined joint zones of the component parts. Due to the accuracy of machining the joining zones and positioning of the associated joining partners also automated and / or CNC-based methods for joining the
Auskleidungen (Schweißen bei Linern bzw. Kleben/Laminieren bei CSS) und ggf. auch zum Fixieren der Laminate, z.B. mittels Harzspachtel ermöglicht. Eine Automatisierung bzgl. Überlaminat ist der nächste logische Schritt. Linings (welding on liners or gluing / laminating with CSS) and possibly also for fixing the laminates, eg by means of resin spatula. An automation regarding overlaminate is the next logical step.
Soweit bereits Stutzen oder andere Komponenten in den Boden eingefügt werden sollen, können diese Bearbeitungsschritte bei der Vorfertigung des Bodens durchgefügt werden. As far as connecting pieces or other components are to be inserted into the soil, these processing steps can be performed in the prefabrication of the soil.
Bei größeren Stutzen, Mannlöchern und anderen einzusetzenden Composite-Teilen werden zunächst die Enden dieser Teile gemessen und dann werden mithilfe der Ist- Daten Durchbrüche im teilgefertigten Bauteilkörper CNC-gestützt bearbeitet und schließlich werden die Durchbrüche vermessen. Im Anschluss folgt das CNC-gestützte Bearbeiten der Fügekonturen im Bereich der Bohrung und gegebenenfalls im Bereich der Stutzenenden, wie das CNC-gestützte Anrauen der Kontaktflächen für die For larger sockets, manholes and other composite parts to be used, the ends of these parts are first measured and then, using the actual data, openings in the partially manufactured component body are CNC-machined and finally the breakthroughs are measured. This is followed by CNC-based machining of the joining contours in the area of the bore and possibly in the area of the end of the nozzle, such as the CNC-supported roughening of the contact surfaces for the
Überlaminate. About laminates.
Bei Anbauten, beispielsweise Hebeösen, Halterungen von Schwenkarmen, Leitern und Bühnen, wird die Oberflächenkontur in diesen Bereichen von Verstärkungslaminaten messtechnisch erfasst. Im Anschluss folgt das CNC-gestützte Einebnen der Kontaktflächen von teilgefertigten Bauteilen und Anbauelementen sowie eine CNC-gestützte Anrauung der Verbindungsfläche zum Überlaminat. Nach dem Anbringen sämtlicher Stutzen und sonstigen Bauteilkomponenten kann nochmals eine Vermessung des Bauteils erfolgen, wobei prinzipiell durch die vorgenommenen Arbeiten die Struktur des Bauteils bereits erfasst und gespeichert sein sollte. Somit kann im Anschluss das CNC- gestützte Anrauen der teilgefertigten Körperoberfläche oder die gesamte Bauteiloberfläche weiter bearbeitet werden, und zwar beispielsweise durch CNC-gesteuertes In attachments, such as lifting lugs, holders of swivel arms, ladders and stages, the surface contour in these areas of reinforcement laminates is detected metrologically. This is followed by the CNC-supported leveling of the contact surfaces of semi-finished components and add-on elements as well as a CNC-assisted roughening of the connection surface to the overlaminate. After attaching all nozzles and other components components can again be carried out a measurement of the component, in principle, the structure of the component should already be detected and stored by the work done. Thus, subsequently the CNC-assisted roughening of the partially manufactured body surface or the entire component surface can be further processed, for example by CNC-controlled
Aufbringen der Außenschicht, nachdem die vorbereitenden Arbeiten abgeschlossen sind. Application of the outer layer after the preparatory work is completed.
Bei der Erfassung der Ist-Daten des Bauteils oder teilgefertigten Bauteils ist die aus Sicht von Bauteil und vom einzusetzenden Teil jeweils innen liegende Kante vom Liner oder CSS die wichtigste Bezugsgröße, da die Schwankung der Dicke von Liner oder CSS in der Regel nur gering ist und bei Verstärkungs- oder Strukturlaminat für die weitaus meisten Bearbeitungsschritte von Maximalmassen ausgegangen werden kann. When the actual data of the component or partially manufactured component is acquired, the edge of the liner or CSS which is in each case inside from the perspective of the component and the part to be inserted is the most important reference variable, since the fluctuation in the thickness of the liner or liner As a rule, CSS is only small and, in the case of reinforcement or structural laminate, it can be assumed that most of the processing steps for maximum masses take place.
Bei größeren einzusetzenden Teilen werden zuerst die Ist-Daten erfasst, unter der Voraussetzung einer geringen Schwankung von Liner oder CSS sind auch hierbei die Ist-Daten als die wichtigsten Daten anzusehen. In the case of larger parts to be used, the actual data is first recorded; under the condition of a slight fluctuation of liner or CSS, the actual data are to be regarded as the most important data.
Die Qualitätssicherung kann bei allen entsprechenden Zwischenschritten ebenfalls CNC-gestützt erfolgen. Beispielsweise kann das Liner-Stutzenende und der Liner- Bauteildurchbruch nach CNC-gestützter Bearbeitung ebenfalls CNC-gestützt zueinander positioniert werden und eine CNC-gestützte V-Naht von außen gezogen werden. Zusätzlich kann die V-Naht CNC-gestützt von außen abgefahren werden und eine Funkenprüfung vorgenommen werden. Dies geschieht in der Regel mithilfe eines Funkenprüfgerätes von außen und einem Arm mit Erdung, der in das Bauteil eingeführt wird. The quality assurance can also be carried out with CNC support for all corresponding intermediate steps. For example, the Liner-Stutzenende and the Liner component breakthrough after CNC-supported machining can also be positioned CNC-supported to each other and a CNC-based V-seam pulled from the outside. In addition, the V-seam can be CNC-backed from the outside and a spark test can be carried out. This is usually done using a spark tester from the outside and an arm with grounding, which is inserted into the component.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine entsprechende konzipierte Wickel- und Bearbeitungsvorrichtung in der Verlängerung der Wickelachse beziehungsweise parallel zur Verfahrensachse der CNC-Tools ein Bereich vorgesehen werden kann, der nicht nur dem eventuellen Abarbeiten von Wickelbauteilen dient, sondern auch der CNC-gestützten Bearbeitung und Bestückung extern vorgefertigter Bauteilkörper, zum Beispiel Hauptrohre von Rohrverteilern, Tropfenabscheidergehäuse, Venturi- oder Dreiraumabscheidern, Rechteckbehältern, etc.. Neben Composite- Konstruktionen können hierbei auch reine Thermoplastbauteile bearbeitet werden. In a further embodiment of the invention, it is provided that a corresponding designed winding and processing device in the extension of the winding axis or parallel to the process axis of the CNC tools an area can be provided, which not only serves the eventual processing of winding components, but also the CNC supported processing and assembly of externally prefabricated component bodies, for example main pipes of manifolds, droplet separator housings, venturi or three-chamber separators, rectangular tanks, etc. In addition to composite structures, it is also possible to work on pure thermoplastic components.
Mit dem vorliegenden Verfahren wird beim CNC-gestützten Bearbeiten der Bauteile ein hoher Qualitätsstandard erreicht. Insbesondere durch die Lageerkennung und CNC- gestützte Bearbeitung mit Vorgabe der CAD/CAM-Sollwertvorgaben. Dies führt zu einer Steigerung der Maßhaltigkeit, zum Beispiel für Anschlüsse von Leitungen, Rührwerke und Bühnen. Die menschlichen Einflüsse werden hierbei minimiert und somit eine deutliche Qualitätssicherung und -Steigerung gewährleistet. Durch die Maximierung von CNC-gestützten Fertigungsprozessen, wie Bearbeiten, Schweißen, Laminieren und Aktivieren und zugehöriger Qualitätssicherung wird der Vorgang weitestgehend automatisiert und vereinfacht. Hierdurch sinkt die Abhängigkeit von Bearbeitungspersonal und eine gefahrlose Kapazitätssteigerung wird ermöglicht. Die Minimierung menschlicher Präsenz beziehungsweise die Maximierung der Automation ermöglicht unter anderem die Einbindung strahlungsimitierender Lageerkennungs-, Fertigungsund Qualitätssicherungsverfahren ohne die sonst bedingte Fertigungsunterbrechung. Zusätzlich werden die Wegezeiten minimiert und das sonst einzusetzende Bearbeitungspersonal wird keiner Beeinträchtigung durch Staubentstehung ausgesetzt. With the present method, a high quality standard is achieved in the CNC-supported machining of the components. Especially due to position detection and CNC-supported machining with specification of the CAD / CAM setpoint specifications. This leads to an increase in dimensional accuracy, for example, for connections of lines, agitators and stages. The human influences are minimized thereby ensuring a clear quality assurance and increase. By maximizing CNC-based manufacturing processes, such as machining, welding, laminating and Activating and associated quality assurance will largely automate and simplify the process. This reduces the dependence on processing personnel and a safe capacity increase is made possible. The minimization of human presence or the maximization of automation enables, among other things, the integration of radiation-imposing position detection, production and quality assurance procedures without the otherwise necessary production interruption. In addition, the travel times are minimized and the otherwise employed processing personnel is not exposed to damage caused by dust.
Entstehender Staub kann unmittelbar abgesaugt werden, wodurch im Fügebereich keine Staubpartikel vorliegen und damit eine sichere Verschweißung gewährleistet ist. Dust which forms can be sucked out immediately, whereby no dust particles are present in the joining area and thus a secure welding is ensured.
Die möglichen automatisch durchzuführenden Arbeiten und hiermit herzustellenden Übergänge zwischen den einzelnen Komponenten eines Composite-Wickelbauteils werden in den Figuren nochmals erläutert. The possible work to be carried out automatically and hereby transitions between the individual components of a composite winding component are explained again in the figures.
Es zeigt It shows
Fig. 1 in einer geschnittenen Ansicht den Übergang zwischen einer Fig. 1 in a sectional view the transition between a
Stoßfuge zweier Zylinderkörper,  Butt joint of two cylindrical bodies,
Fig. 2 in einer geschnittenen Ansicht eine weitere Ausführungsvariante Fig. 2 in a sectional view of a further embodiment
zur Verbindung zweier zylindrischer Körper,  for connecting two cylindrical bodies,
Fig. 3 in einer geschnittenen Ansicht ein Composite-Wickelbauteil bestehend aus Zylinder und Bodenelement und 3 is a sectional view of a composite winding component consisting of cylinder and bottom element and
Fig. 4 in einer geschnittenen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel Fig. 4 is a sectional view of another embodiment
zum Anbringen eines Stutzens in einer Rohrwandung.  for attaching a nozzle in a pipe wall.
Figur 1 zeigt in einer geschnittenen Ansicht eine Außenwandung zweier Bauteile 1 , 2, die miteinander durch eine Fügestelle 3 verbunden sind. Bei den Bauteilen 1 , 2 kann es sich beispielsweise um zwei vorbereitete Zylinder handeln, die zusammengefügt und miteinander verbunden werden, wobei in diesem Fall die beiden Bauteile 1 , 2 aus einer thermoplastischen Auskleidungsschicht 4, 5 bestehen. Auf die thermoplastische FIG. 1 shows, in a sectional view, an outer wall of two components 1, 2 which are connected to one another by a joint 3. With the components 1, 2 it can For example, be prepared by two cylinders, which are joined together and connected to each other, in which case the two components 1, 2 consist of a thermoplastic lining layer 4, 5. On the thermoplastic
Auskleidungsschicht 4, 5 ist auf dem Bauteil 1 ein Außenlaminat 6 und auf dem Bauteil 2 ein Außenlaminat 7 aufgebracht. Im Fügebereich der beiden Bauteile 1 , 2 sind die Außenlaminate 6, 7 angeschrägt, wobei vorzugsweise ein Neigungsverhältnis von 1 :6 gewählt wird. Auf die angeschrägten Bereiche 8, 9 ist ein weiteres Überlaminat 10 aufgetragen, welches sich über den Bereich der Fügestelle 3 der angeschrägten Flächen 8, 9 bis in den Bereich des Außenlaminates 6, 7 erstreckt. Unterhalb des Überlaminates 10 befindet sich eine leitfähige Schicht 13 zur Schweißkontrolle, soweit ein thermoplastisches Material verwendet wird. In diesem Fall besteht die Fügestelle 3 aus einer Schweißnaht. Lining layer 4, 5, an outer laminate 6 is applied to the component 1 and an outer laminate 7 is applied to the component 2. In the joining region of the two components 1, 2, the outer laminates 6, 7 are beveled, preferably a tilt ratio of 1: 6 is selected. On the tapered areas 8, 9, a further overlaminate 10 is applied, which extends over the region of the joint 3 of the tapered surfaces 8, 9 into the region of the outer laminate 6, 7. Below the overlaminate 10 is a conductive layer 13 for welding control, as far as a thermoplastic material is used. In this case, the joint 3 consists of a weld.
Anstelle einer thermoplastischen Auskleidungsschicht 4, 5 könnte auch ein tragender Bauteilkörper, beispielsweise ein Stahlkörper verwendet werden, welcher dann auf der Innenseite mit einer Chemieschutzschicht versehen wird. Ebenso kann der Bauteilkörper aus einer Chemieschutzschicht bestehen, welche im Bereich der Fügestelle 3 verbunden wird und anschließend eine Laminierung bzw. Überlaminierung erfolgt. Bei der Verwendung einer Chemieschutzschicht entfällt in diesem Fall die leitfähige Schicht 13. Instead of a thermoplastic lining layer 4, 5, a supporting component body, for example a steel body could be used, which is then provided on the inside with a chemical protective layer. Likewise, the component body may consist of a chemical protection layer, which is connected in the region of the joint 3 and subsequently lamination or lamination takes place. When using a chemical protective layer, the conductive layer 13 is omitted in this case.
Figur 2 zeigt in einer geschnittenen Ansicht ebenfalls die Verbindung zweier Bauteile 20, 21 , die wiederum aus einer thermoplastischen Auskleidungsschicht 22, 23 bestehen. Das Bauteil 20 weist zudem auf der Außenseite ein Außenlaminat 24 mit einer Anschrägung 25 auf. Das zweite Bauteil 21 wird nachträglich mit einem FIG. 2 also shows, in a sectional view, the connection of two components 20, 21, which in turn consist of a thermoplastic lining layer 22, 23. The component 20 also has on the outside an outer laminate 24 with a chamfer 25. The second component 21 is retrofitted with a
Außenlaminat 26 versehen, welches über die Fügestelle 27 und die Anschrägung 25 bis auf das Außenlaminat 24 des ersten Bauteils 20 gewickelt wird. Unterhalb der Outer laminate 26 is provided, which is wound over the joint 27 and the chamfer 25 to the outer laminate 24 of the first member 20. Below the
Überlaminate 26 befindet sich eine leitfähige Schicht 29 zur Schweißkontrolle. Overlaminates 26 is a conductive layer 29 for welding control.
Beide Ausführungsvarianten zeigen eine Möglichkeit zur Verbindung von Bauteilkomponenten, wobei es sich um Zylinder und Zylinder sowie um einen Boden und einen Zylinder handeln kann. Auch bei der gezeigten Lösung gemäß Figur 2 kann anstelle der thermoplastischen Auskleidungsschicht 22, 23 eine tragende Konstruktion zugrunde liegen, die zusätzlich durch eine Chemieschutzschicht 28 ausgekleidet ist. Ebenso besteht die Möglichkeit eine Chemieschutzschicht mit einem Außenlaminat zur Both variants show a way to connect component components, which are cylinders and cylinders and a floor and a Cylinder can act. Also in the solution shown in FIG. 2, instead of the thermoplastic lining layer 22, 23, a supporting construction may be used, which is additionally lined by a chemical protection layer 28. There is also the possibility of a chemical protective layer with an outer laminate for
Verstärkung zu verwenden. In diesem Fall entfällt die leitfähige Schicht 29, weil anstelle einer Verschweißung die Chemieschutzschicht durch Laminierung verbunden wird und keiner weiteren Kontrolle bedarf. Reinforcement to use. In this case, the conductive layer 29 is omitted, because instead of welding the chemical protection layer is connected by lamination and requires no further control.
Figur 3 zeigt in einer geschnittenen Ansicht ein Composite-Wickelbauteil 30 im unteren Eckbereich. Das Composite-Wickelbauteil 30 besteht aus einer Wandung 31 und einem Boden 32, welche mit einer Fügestelle 33 verbunden sind. Der Boden 32 beziehungsweise die Wandung 31 kann zusätzlich durch eine Standzarge unterstützt werden. Die Wandung 31 besteht aus einem thermoplastischen Material 35, welches auf der FIG. 3 shows a sectional view of a composite winding component 30 in the lower corner area. The composite winding component 30 consists of a wall 31 and a bottom 32, which are connected to a joint 33. The floor 32 and the wall 31 can be additionally supported by a frame. The wall 31 is made of a thermoplastic material 35, which on the
Außenseite ein Laminat 36 aufweist. Ebenso besteht der Boden 32 aus einem Outside has a laminate 36. Likewise, the bottom 32 consists of a
thermoplastischen Material 37 und einem außen liegenden Laminat 38. Im Bereich der Fügestelle 33 weisen die Laminate 36, 38 jeweils eine Anschrägung 39, 40 auf. Die Fügestelle 33 ist im Weiteren von einem Überlaminat 41 abgedeckt, welches sich ausgehend von dem Laminat der Wandung 31 bis zum Laminat 38 des Bodens 32 über die Fügestelle 33 erstreckt. Soweit ein thermoplastisches Material 35 und 37 verwendet wird erfolgt eine Verschweißung, sodass die Fügestelle 33 aus einer Schweißnaht besteht. Andernfalls erfolgt im Bereich der Fügestelle 33 eine Laminierung. thermoplastic material 37 and an outer laminate 38. In the region of the joint 33, the laminates 36, 38 each have a chamfer 39, 40. The joint 33 is further covered by an overlaminate 41, which extends from the laminate of the wall 31 to the laminate 38 of the bottom 32 via the joint 33. As far as a thermoplastic material 35 and 37 is used, a welding takes place, so that the joint 33 consists of a weld. Otherwise, takes place in the region of the joint 33 lamination.
Figur 4 zeigt in einer geschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel zum Anbringen eines Stutzens 50 in einer Rohrwandung 51 . Die Rohrwandung 51 besteht aus einer Konstruktionslage 52, beispielsweise einem thermoplastischen Material und einer außen liegenden Laminatschicht 54. In die Rohrwandung 51 ist eine Bohrung 55 eingearbeitet worden, in die passgenau der Stutzen 50 mit seiner rohrförmigen FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment for attaching a nozzle 50 in a tube wall 51. The pipe wall 51 consists of a construction layer 52, such as a thermoplastic material and an outer laminate layer 54. In the pipe wall 51, a bore 55 has been incorporated, in the fitting of the nozzle 50 with its tubular
Wandung 57 aus einem thermoplastischen Material eingesetzt wurde. Mithilfe einer Schweißnaht 58 sind beide Teile miteinander verbunden worden, wobei die Wandung 57 des Stutzens 50 eine Laminierung 59 aufweist, die zusätzlich durch eine Außenlami- nierung 60 verstärkt ist, wobei sich die Außenlaminierung 60 entlang des Stutzens 50 bis zur Außenlaminierung 54 der rohrförmigen Wandung 51 erstreckt. Auf der Wall 57 was used from a thermoplastic material. By means of a weld 58, both parts have been connected to each other, wherein the wall 57 of the nozzle 50 has a lamination 59, which is additionally reinforced by a 60 nierungslamierung 60, wherein the outer lamination 60 along the nozzle 50th extends to the outer lamination 54 of the tubular wall 51. On the
Außenseite befindet sich eine leitfähige Schicht 53 zur Schweißnahtkontrolle. Outside is a conductive layer 53 for weld inspection.
Der Stutzen selbst ist mit einem Flanschkragen 61 ausgestattet, sodass mithilfe eines Überwurfringes 62 eine Verschraubung mit den weiteren Komponenten erfolgen kann. The nozzle itself is equipped with a flange collar 61, so that by means of a coupling ring 62 can be screwed to the other components.
Auch bei diesen Ausführungsbeispiel kommt es darauf an, inwieweit die rohrförmige Konstruktion 51 beispielsweise aus einer thermoplastischen Schicht besteht, die keiner weiteren zusätzlichen Chemieschutzschicht bedarf, oder aus einer tragenden Also in this embodiment, it depends on the extent to which the tubular construction 51 consists, for example, of a thermoplastic layer which requires no further additional chemical protection layer, or of a load-bearing
Metallkonstruktion, welche zusätzlich mit einer Chemieschutzschicht versehen werden muss oder unmittelbar aus einer Chemieschutzschicht, welche nur laminiert wird und keiner Schweißnaht bedarf. Metal construction, which must be additionally provided with a chemical protection layer or directly from a chemical protection layer, which is only laminated and no weld is required.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bauteil 1 component
2 Bauteil  2 component
3 Fügestelle  3 joints
4 Auskleidungsschicht 4 lining layer
5 Auskleidungsschicht5 lining layer
6 Außenlaminat 6 outer laminate
7 Außenlaminat  7 outer laminate
8 angeschrägte Fläche 8 beveled surface
9 angeschrägte Fläche9 beveled surface
10 Überlaminat 10 overlaminate
1 1 Chemieschutzschicht 13 Schicht  1 1 chemical protective layer 13 layer
20 Bauteil  20 component
21 Bauteil  21 component
22 Auskleidungsschicht 22 lining layer
23 Auskleidungsschicht23 lining layer
24 Außenlaminat 24 outer laminate
25 Anschrägung  25 bevel
26 Außenlaminat  26 outer laminate
27 Schweißnaht  27 weld
28 Chemieschutzschicht 28 chemical protective layer
29 Schicht 29 shift
30 Composite-Wickelbauteil 30 composite winding component
31 Wandung 31 wall
32 Boden  32 floor
33 Fügestelle  33 joints
35 thermoplastisches Material 35 thermoplastic material
36 Laminat 36 laminate
37 thermoplastisches Material Laminat 37 thermoplastic material laminate
Anschrägung Anschrägung Überlaminat Stutzen Bevel Bevel Overlaminate nozzle
Rohrwandung Konstruktionslage Laminatschicht Bohrung Pipe wall Construction layer Laminate layer Bore
Anschrägung Wandung Bevel wall
Schweißnaht Laminierung Außenlaminierung Flanschkragen Überwurfring Weld seam lamination External lamination Flange collar Coupling ring

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Bearbeitung und Zusammenfügen von Composite-Wickelbauteilen in Form von Bauteilkomponenten für korrosive Medien mit großen Toleranzen, umfassend zumindest folgende Schritte: 1 . Method for processing and assembling composite winding components in the form of component components for corrosive media with large tolerances, comprising at least the following steps:
Bereitstellen von zumindest teilweise vorgefertigten Bauteilkomponenten, Bereitstellen von CAD/CAM-Sollwertvorgaben, Providing at least partially prefabricated component components, providing CAD / CAM setpoint specifications,
Durchführung einer CNC-gestützten Lagererkennung im Bereich der Fügezonen der zu fügenden Bauteilkomponenten,  Implementation of a CNC-supported bearing detection in the area of the joining zones of the components to be joined,
Bestimmung von Ist-Koordinaten von Bezugsflächen, -Schnittkanten, -linien oder zumindest -punkten der Bauteilkomponenten im Bereich von deren Fügezonen,  Determination of actual coordinates of reference surfaces, cut edges, lines or at least points of the component components in the region of their joining zones,
Durchführung zumindest eines ersten Bearbeitungsvorganges im Bereich der Fügezonen anhand der mittels Ist-Koordinaten revidierten CAD/CAM - Sollwertvorgaben und exaktes Positionieren der zu fügenden Bauteilkomponenten für die weitere Bearbeitung.  Performing at least one first machining operation in the region of the joining zones on the basis of the revised CAD / CAM setpoint specifications by means of actual coordinates and exact positioning of the component components to be joined for further processing.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionieren der zu fügenden Bauteilkomponenten bzw. von deren CNC - bearbeiteten Fügezonen für den Fügeprozess anhand der mittels Ist- Koordinaten revidierten CAD/CAM - Sollwertvorgaben erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that a positioning of the components to be joined or of their CNC-machined joining zones for the joining process based on the revised by means of actual coordinates CAD / CAM - setpoint specifications.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilkomponenten aus einem Verstärkungs- oder Strukturlaminat mit einer innen liegenden Schutzschicht bestehen, und/oder dass die Bauteilkomponenten aus einem Composite mit thermoplastischer Auskleidung (Liner) oder mit Chemieschutzschicht (CSS) bestehen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the component components consist of a reinforcement or structure laminate with an inner protective layer, and / or that the component components consist of a composite with a thermoplastic lining (liner) or with a chemical protection layer (CSS).
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilkomponenten aus einem Behälter, z.B. Lager-, Prozess- oder Spezialbehälter, aus einem Apparat, z.B. Kolonne, einer Zentrifuge, einem Elek- trofilter, Wäscher, Verdampfer, Filtergehäuse oder aus rohrförmigen Elementen, z.B. Gaskanal, Kamin oder -liner, Rohrverteiler bestehen. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the component components from a container, e.g. Storage, process or special containers, from an apparatus, e.g. Column, a centrifuge, an electric filter, scrubbers, evaporators, filter housings or tubular elements, e.g. Gas duct, chimney or liner, pipe manifolds exist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilkomponenten teilweise vorgefertigt sind und auf einer Formwickelvorrichtung mit oder ohne Kern eingespannt und durch einen Wickelprozess mithülfe der CAD/CAM Sollwertvorgaben bearbeitet werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the component components are partially prefabricated and clamped on a Formwickelvorrichtung with or without core and assisted by a winding process of the CAD / CAM setpoint specifications are edited.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilkomponenten nach Vornahme der Lageerkennung und Bestimmung eines Bezugspunktes oder Bestimmung einer Bezugsebene mithilfe der CAD/CAM Sollwertvorgaben mit Bohrungen, Mannlöchern oder Stutzen, Rechteckanschlüssen oder Apparateflanschen versehen werden, oder dass Außenflächen zumindest teilweise derart bearbeitet werden, dass Hebeösen oder Leitern befestigbar sind. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component components after making the position detection and determination of a reference point or determination of a reference plane using the CAD / CAM setpoint specifications are provided with holes, manholes or nozzles, rectangular connections or equipment flanges, or that outer surfaces are at least partially processed so that lifting lugs or ladders are fastened.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einebnen und Anrauhen die Kontaktflächen für die Überlaminate vorbereitet werden, und/oder dass Außenflächen durch Einebnen und Anrauhen der Kontaktfläche zwischen Zylinder- und Überlaminat eine Oberflächenaktivierung erhalten. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that are prepared by leveling and roughening the contact surfaces for the overlaminates, and / or that outer surfaces obtained by leveling and roughening the contact surface between the cylinder and overlaminate surface activation.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugspunkt die Innenkante einer Bohrung oder der Fügespalt einer Verbindungsnaht gewählt wird, und/oder dass als Bezugspunkt bei Verbindungslaminaten die Kontur von Stumpfenden oder schräg auslaufenden Verstärkungslaminaten gewählt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that as a reference point, the inner edge of a bore or the joint gap of a connecting seam is selected, and / or that as a reference point in connection laminates the contour of butt ends or obliquely expiring reinforcing laminates is selected.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugspunkt der Fügespalt zwischen Liner und Boden und Zylinder oder zwischen Zylinder und Zylinder gewählt wird und auf der Wickelvorrichtung vermessen wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized that is chosen as the reference point of the joint gap between liner and bottom and cylinder or between cylinder and cylinder and is measured on the winding device.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsvorgang aus CNC-gestütztem Bohren, Fräsen, Schneiden, Schleifen, Besäumen oder Anschleifen besteht, und/oder dass der Bearbeitungsvorgang aus einer CNC-gestützten Nahtvorbereitung besteht, und/oder dass ein CNC-gestütztes Schweißverfahren oder automatisiertes Schweißverfahren durchgeführt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the machining operation consists of CNC-supported drilling, milling, cutting, grinding, trimming or grinding, and / or that the machining operation consists of a CNC-based seam preparation, and / or that a CNC-based welding process or automated welding process is performed.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei größeren Stutzen, Mannlöchern und einzusetzen Composite-Teilen die Enden dieser Teile vermessen und mithilfe von Ist-Daten die Durchbrüche in teilgefertigten Bauteilkörpern CNC-gestützt hergestellt und anschließend nochmals vermessen werden. 1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that for larger nozzles, manholes and use composite parts measured the ends of these parts and using actual data, the breakthroughs in partially manufactured component bodies CNC-produced and then measured again become.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fügekontur im Bereich der Bohrungen und den Enden von Stutzen CNC- gestützt bearbeitet werden. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized that the joining contours in the area of the bores and the ends of nozzles are CNC machined.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein CNC-gestütztes Fixierlaminat aufgebracht wird, und/oder dass die Außenfläche der Bauteilkomponente CNC-gestützt angeraut wird und auf der Bauteilkomponente CNC-gestützt eine Außenschicht aufgetragen wird. 13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that a CNC-based Fixierlaminat is applied, and / or that the outer surface of the component component is roughened CNC-based and CNC-supported on the component component, an outer layer is applied.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lageerkennung und Qualitätssicherung Taster, Funkendurchschlaggeräte, Stetoskopiegeräte, Ultraschallgeräte, Thermografiegeräte, Scanner oder Bildbearbeitungsgeräte eingesetzt werden. 14. The method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that for position detection and quality assurance buttons, radio transmission devices, stethoscope devices, ultrasound devices, thermography devices, scanners or image processing equipment are used.
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