WO2020030513A1 - Device and method for producing fibre stacks - Google Patents

Device and method for producing fibre stacks Download PDF

Info

Publication number
WO2020030513A1
WO2020030513A1 PCT/EP2019/070740 EP2019070740W WO2020030513A1 WO 2020030513 A1 WO2020030513 A1 WO 2020030513A1 EP 2019070740 W EP2019070740 W EP 2019070740W WO 2020030513 A1 WO2020030513 A1 WO 2020030513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rovings
sections
spreader
spreading
fiber
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/070740
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Kaiser
Andreas Pröhl
Marco Göttinger
Andreas Krasel
Marc-Antonio PADILLA
Andreas Silvan
Ingo ENDEL
Arvid Richter
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
Audi Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh, Audi Ag filed Critical Voith Patent Gmbh
Publication of WO2020030513A1 publication Critical patent/WO2020030513A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386Automated tape laying [ATL]

Definitions

  • the rovings are guided in such a way that the rovings guided next to one another in the width direction are fed alternately to the first spreading device or the second spreading device. The spread rovings are then brought together and passed through the third spreading device.
  • outside means, for example, one in the top view next to the layers that have already been deposited or next to that for storing layers intended area arranged area meant. Alternatively, it can also be an area arranged in the side view above or below the areas already deposited.
  • binder or matrix material is then applied by the application device 4, for example in the form of powder or as a spray application.
  • the binder or the matrix material is heated via the heater 5, here as an IR radiator or as a hot air heater, so that the applied material bonds well with the fibers.
  • the cooling device 6 so that the fiber tapes 20.4 are fixed in their spread position.
  • the heater 5 can alternatively be arranged in front of the application device 4, so that the applied material immediately connects to the already warmed fiber tapes.

Abstract

A device for producing flat fibre stacks comprising a plurality of layers consisting of sections, placed next to one another, of fibre strips, wherein the fibre strips each comprise a plurality of unidirectional rovings, comprises a first spreading apparatus (2.1), a second spreading apparatus (2.2), a third spreading apparatus (3), and a fault detection unit (10), which is able to detect faults in the spreading quality; wherein the second spreading apparatus (2.2) is arranged under the first spreading apparatus (2.1), and wherein some first rovings (20.1) provided next to one another can be fed first to the first spreading apparatus (2.1) and then to the third spreading apparatus (3) and some second, other rovings (20.2) provided next to one another can be supplied first to the second spreading apparatus (2.2) and then to the third spreading apparatus (3) in such a way that the rovings (20.1, 20.2) are first spread either only in the first spreading apparatus (2.1) or only in the second spreading apparatus (2.2) and all rovings (20.3) are then spread together in the third spreading apparatus (3) in a manner running parallel next to one another.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Faserstacks  Device and method for producing fiber stacks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Faserstacks, die mehrere Lagen jeweils aus nebeneinander abgelegten Abschnitten von Faserbändern umfassen, wobei die Faserbänder jeweils mehrere unidirektionale Rovings umfassen und wobei die Vorrichtung nachfolgende Komponenten umfasst: The invention relates to a device for producing flat fiber stacks, which comprise a plurality of layers, each of which consists of sections of fiber tapes placed next to one another, the fiber tapes each comprising a plurality of unidirectional rovings, and the device comprising the following components:
- mehrere Abwickelstationen für die Bereitstellung mehrerer, nebeneinander angeordneter, endloser Rovings,  - several unwinding stations for the provision of several endless rovings arranged side by side,
- zumindest eine Auftragsvorrichtung für Binder oder Matrixmaterial,  at least one application device for binder or matrix material,
- zumindest ein Zugwerk,  - at least one train,
- zumindest eine Bevorratung zur Ermöglichung einer kontinuierlichen Abwicklung der Rovings trotz diskontiuierlichem Ablegen der Abschnitte,  - at least stockpiling to enable continuous processing of the rovings despite discontinuous storage of the sections,
ein Ablegesystem umfassend mehrere nebeneinander angeordnete Bandübergabeeinheiten, die jeweils ein Faserband klemmen können, mehrere nebeneinander angeordnete Greifer, die jeweils ein Faserband an ihrem Anfang greifen und durch lineares Verfahren das Faserband zwischen Greifer und Bandübergabeeinheit aufspannen können, mehrere Trenneinheiten, die die aufgespannten Faserbänder zu Abschnitten durchtrennen können, und einen Drehtisch mit einer Ablagefläche, auf der die Abschnitte im Wesentlichen gleichzeitig nebeneinander abgelegt werden können und auf der mehrere Lagen mit unterschiedlicher Faserrichtung zu einem Faserstack aufgebaut werden können. Das Ablagesystem ist so ausgeführt ist, dass jeder Bandübergabeeinheit jeweils ein Greifer zugeordnet ist und die Greifer einzeln und unabhängig voneinander auf zueinander parallelen Pfaden zwischen einer individuellen Maximalposition und einer Abholposition bei der Bandübergabeeinheit hin und her bewegbar sind.  a laying system comprising a plurality of belt transfer units arranged side by side, each of which can clamp a sliver, a plurality of grippers arranged side by side, each of which grips a fiber sliver at its beginning and can stretch the fiber sliver between the gripper and the belt transfer unit by means of a linear process, a plurality of separating units which divide the fiber sliver into sections can cut through, and a turntable with a storage surface on which the sections can be placed essentially simultaneously next to each other and on which several layers with different fiber directions can be built up to form a fiber stack. The storage system is designed in such a way that each belt transfer unit is assigned a gripper and the grippers can be moved back and forth individually and independently of one another on parallel paths between an individual maximum position and a pick-up position at the belt transfer unit.
Faserstacks nennt man einen Stapel von mehreren Lagen aus Fasern; sie werden als Halbzeug für die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff genutzt. Faserverstärkter Kunststoff besteht aus Matrixmaterial und aus Fasern, die in das Matrixmaterial eingebettet sind, und die u.a. die Zugfestigkeit liefern. Faserverstärkter Kunststoff wird besonders für hochbelastete Bauteile verwendet, die trotzdem noch möglichst leicht sein sollen. Da die Fasern in Querrichtung keine Festigkeit vermitteln, müssen die Fasern so ausgerichtet sein, dass ihre Längsrichtung mit der jeweiligen Belastungsrichtung möglichst gut übereinstimmt. Um das zu erreichen, müssen die Fasern oft in verschiedene Richtungen gelegt werden. Je besser und genauer die Faserlage an die Belastung angepasst ist, umso besser wird das Bauteil sein. Fiber stacks are called a stack of several layers of fibers; they are used as semi-finished products for the production of components made of fiber-reinforced plastic. Fiber-reinforced plastic consists of matrix material and of fibers which are embedded in the matrix material and which, among other things, provide the tensile strength. Fiber-reinforced plastic is used particularly for components that are subject to high loads, which should still be as light as possible. Since the fibers do not impart any strength in the transverse direction, the fibers must be aligned in such a way that their longitudinal direction matches the respective load direction as closely as possible. To achieve this, the fibers often have to be laid in different directions. The better and more precisely the fiber layer is adapted to the load, the better the component will be.
Damit die Faserstacks eine ausreichende Formstabilität für die Weiterverarbeitung aufweisen, werden sie mit kleinen Mengen Kleber oder Binder versehen und nach dem Ablegen fixiert, z.B. durch Trocknung oder durch Erhitzen und Abkühlen. Oder die Faserbänder werden schon mit dem noch unausgehärteten Matrixmaterial imprägniert und so abgelegt. So that the fiber stacks have sufficient dimensional stability for further processing, they are provided with small amounts of glue or binder and fixed after laying down, e.g. by drying or by heating and cooling. Or the fiber tapes are already impregnated with the as yet uncured matrix material and thus deposited.
Um ein CFK-Bauteil herzustellen, werden die Faserstacks in weiteren Verarbeitungsschritten mit Formwerkzeugen umgeformt, falls noch nicht vorhanden mit Matrixmaterial versehen und ausgehärtet oder konsolidiert, gegebenenfalls auch unter Druck. Das Matrixmaterial kann ein duromerer Kunststoff, insbesondere ein Flarz sein oder ein Thermoplast. In order to manufacture a CFRP component, the fiber stacks are shaped in further processing steps using molding tools, if not already provided with matrix material and hardened or consolidated, if necessary also under pressure. The matrix material can be a thermoset plastic, in particular a flarz or a thermoplastic.
Wenn eine besonders hohe Festigkeit erreicht werden soll, werden als Fasern meist sogenannte Endlosfasern, auch als Garn bezeichnet, verwendet. Die mehreren Abwickelstationen können beispielweise als sogenanntes Spulengatter ausgeführt sein. Dabei können die Garne oder Rovings von Spulen oder aus Garnknäuels (Bobbins) gezogen werden. Zahlreiche Garne, die unverdreht gleichzeitig von einer Spule oder aus einem Knäuel abgewickelt werden, nennt man Garnbündel oder Roving. Dabei können die Rovings aus bis zu mehreren Zehntausend Einzelgarnen, die auch Filamente genannt werden, bestehen. Als Fasermaterial kommen insbesondere Carbonfasern in Betracht, aber auch Glasfasern, Aramidfasern oder ähnliches. Eine Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Faserstacks aus unidirektionalen Abschnitten von Faserbändern ist aus der DE 102011007018 A1. Hier ist ein Ablegesystem mit mehreren parallel betriebenen Greifer vorgesehen, es ist eine Spannungsregulierung und eine Spreizeinrichtung vorhanden und es kann Bindermaterial auf die Rovings aufgebracht werden. If a particularly high strength is to be achieved, so-called continuous fibers, also known as yarn, are usually used as fibers. The multiple unwinding stations can, for example, be designed as a so-called creel. The yarns or rovings can be drawn from bobbins or from bobbins. Numerous yarns that are unwound simultaneously from a spool or from a skein are called yarn bundles or roving. The rovings can consist of up to several tens of thousands of individual yarns, which are also called filaments. Carbon fibers in particular come into consideration as fiber material, but also glass fibers, aramid fibers or the like. DE 102011007018 A1 describes a device for producing flat fiber stacks from unidirectional sections of fiber ribbons. Here a depositing system with several grippers operated in parallel is provided, there is tension regulation and a spreading device and binder material can be applied to the rovings.
Zum Spreizen von Rovings oder Faserbändern gibt es beispielsweise Stand der Technik in DE 102005008705 B3 oder in EP 2138615 B1 , die Spreizaggregate mit mehrfacher Umlenkung um Leitwalzen und mit Bandspeicher zeigen. For spreading rovings or fiber tapes, there is, for example, prior art in DE 102005008705 B3 or in EP 2138615 B1, which show spreading units with multiple deflection around guide rollers and with a band store.
In der WO 2012/120064 A1 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen offenbart, die wenigstens zwei Rovings in je einer Spreizeinheit separat spreizt und anschließend zusammenführt und mit Matrixmaterial imprägniert. Weiterhin ist offenbart, dass die Spreizgüte der Rovings gemessen werden kann und eine Regelung der Spreizeinheit über einen Soll-Ist-Vergleich erfolgen kann. WO 2012/120064 A1 discloses a device for the continuous production of fiber-reinforced composite materials, which separately spreads at least two rovings in a spreading unit and then brings them together and impregnates them with matrix material. Furthermore, it is disclosed that the spreading quality of the rovings can be measured and the spreading unit can be regulated via a target / actual comparison.
Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass trotz der Regelung von Spannung und Spreizung dennoch immer wieder fehlerhafte Abschnitte abgelegt werden, wenn die Regelmöglichkeiten nicht ausreichen, und so das ganze Faserstack eine geringere oder schwankende Qualität aufweist. So passiert es immer wieder, dass ein ganzes Faserstack als Ausschuss verworfen werden muss. Aufgrund der relativ hohen Material kosten für die Fasern führt das in vielen Fällen zu unakzeptablen Herstellkosten. Das begrenzt derzeit noch die Anwendungsmöglichkeiten für solche Ablegeverfahren oder erfordert manuelle Eingriffe bei der Herstellung, was wiederum die Herstellkosten und somit die Einsatzmöglichkeiten für CFK-Bauteile beschränkt. A disadvantage of the devices known in the prior art is that, despite the regulation of tension and spreading, defective sections are always deposited if the control options are insufficient and the whole fiber stack is of lower or fluctuating quality. So it happens again and again that an entire fiber stack has to be discarded as rejects. Due to the relatively high material costs for the fibers, this leads to unacceptable manufacturing costs in many cases. This currently limits the application options for such filing processes or requires manual intervention during manufacture, which in turn limits the manufacturing costs and thus the possible uses for CFRP components.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserstacks zu schaffen, die leicht zu automatisieren ist und mit der zuverlässig fehlerfreie und gleichmäßige, sowie kostengünstige Faserstacks erzeugt werden können. Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt. The object of the invention is to provide a device for producing fiber stacks which is easy to automate and which can be used to reliably produce error-free, uniform and inexpensive fiber stacks. The object is achieved by the device with the features according to claim 1. Further advantageous features are mentioned in the dependent claims.
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Vorrichtung folgende weitere Komponenten umfasst: According to the invention, the device is characterized in that the device comprises the following further components:
- eine erste Spreizeinrichtung (2.1 ),  - a first spreading device (2.1),
- eine zweite Spreizeinrichtung (2.2),  - a second spreading device (2.2),
- eine dritte Spreizeinrichtung (3),  - a third spreading device (3),
- sowie eine zwischen der dritten Spreizeinrichtung (3) und den Bandübergabeeinheiten (11 ) angeordnete Fehlererkennungseinheit (10), die Fehler in der Spreizqualität erkennen kann;  - and an error detection unit (10) arranged between the third spreading device (3) and the belt transfer units (11), which can detect errors in the spreading quality;
wobei die zweite Spreizeinrichtung (2,2) unterhalb der ersten Spreizeinrichtungthe second spreader (2, 2) below the first spreader
(2.1 ) angeordnet ist, (2.1) is arranged,
und wobei ein erster Teil der nebeneinander bereitgestellten Rovingsand wherein a first part of the rovings provided side by side
(20.1 )zunächst der ersten Spreizeinrichtung (2.1 ) und anschließend der dritten Spreizeinrichtung (3) zugeführt werden können und ein zweiter, anderer Teil der nebeneinander bereitgestellten Rovings (20.2) zunächst der zweiten Spreizeinrichtung (2.2) und anschließend der dritten Spreizeinrichtung (3) zugeführt werden können, (20.1) can first be fed to the first spreader (2.1) and then to the third spreader (3) and a second, different part of the rovings (20.2) provided next to one another can first be fed to the second spreader (2.2) and then to the third spreader (3) can be
derart, dass die Rovings (20.1 , 20.2) zunächst entweder nur in der ersten Spreizeinrichtung (2.1 ) oder nur in der zweiten Spreizeinrichtung (2.2) und dann gemeinsam in der dritten Spreizeinrichtung (3) alle Rovings (20.3) parallel nebeneinander verlaufend gespreizt werden können. in such a way that the rovings (20.1, 20.2) can be spread first either only in the first spreader (2.1) or only in the second spreader (2.2) and then together in the third spreader (3), all rovings (20.3) running parallel to one another ,
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass damit zum einen eine höhere Spreizqualität erreicht werden kann und zum anderen fehlerhafte Abschnitte online vor dem Ablegen erkannt werden können. Durch die spezielle Ausführung der Spreizung und durch die frühzeitige Qualitätserkennung kann unnötiger Ausschuss bereits abgelegter Faserstacks vermieden werden und es können auch Rovings mit geringerer oder schwankender Ausgangsqualität verarbeitet werden, ohne dass die Qualität der Faserstacks beeinträchtigt wird. Das bietet enorme Chancen automatisiert kostengünstigere CFK-Bauteile herzustellen. A significant advantage of the device according to the invention is that on the one hand a higher spreading quality can be achieved and on the other hand defective sections can be recognized online before being deposited. Due to the special design of the spread and the early quality detection, unnecessary rejects of fiber stacks already deposited can be avoided and rovings with lower or fluctuating output quality can also be avoided are processed without the quality of the fiber stacks being impaired. This offers enormous opportunities to automatically produce more cost-effective CFRP components.
Die aufgeteilte Behandlung der parallel laufenden Rovings in der ersten und in der zweiten Spreizeinrichtung vermeidet, dass sich noch unsauber laufende benachbarte Rovings unerwünscht gegenseitig beeinflussen. Und durch die Anordnung der dritten Spreizeinrichtungen als zweite Spreizstufen anschließend können verschiedene Einstellungen für die Spreizung gefahren werden, was die Beeinflussungsmöglichkeiten noch weiter erhöht. The split treatment of the rovings running in parallel in the first and in the second spreading device prevents neighboring rovings which are still running untidily from influencing one another in an undesirable manner. And by arranging the third spreading devices as second spreading stages, different settings for the spreading can then be made, which further increases the possibilities of influencing.
Ein weiterer Vorteil ist die kompakte und sehr platzsparende Anordnung der Spreizung. Somit kann die Vorrichtung gut in entsprechende Fertigungslinien integriert werden. Durch die parallele Anordnung mehrerer Greifer im Ablegesystem ist zudem eine hohe Ablegerate und damit eine gute Produktivität erreichbar. Ebenso ist eine hohe Flexibilität und gute Anpassbarkeit für die Fertigung unterschiedlicher Bauteile gegeben. Another advantage is the compact and very space-saving arrangement of the spread. The device can thus be easily integrated into corresponding production lines. Due to the parallel arrangement of several grippers in the deposit system, a high deposit rate and thus good productivity can also be achieved. There is also a high degree of flexibility and good adaptability for the production of different components.
In einer besonders bevorzugten Variante der Vorrichtung werden die Rovings so geführt, dass die in Breitenrichtung nebeneinander geführten Rovings jeweils abwechselnd der ersten Spreizeinrichtung beziehungsweise der zweiten Spreizeinrichtung zugeführt werden. Anschließend werden die gespreizten Rovings zusammengeführt und durch die dritte Spreizeinrichtung geleitet. In a particularly preferred variant of the device, the rovings are guided in such a way that the rovings guided next to one another in the width direction are fed alternately to the first spreading device or the second spreading device. The spread rovings are then brought together and passed through the third spreading device.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Ablegesystem so ausgeführt ist, dass bei Erkennung eines fehlerhaften Abschnittes dieser Abschnitt und alle gleichzeitig neben diesem aufgespannten Abschnitte außerhalb der bereits abgelegten Lagen abgelegt und somit ausgeschleust werden können, insbesondere in einen neben oder über der Ablagefläche angeordneten Ausschussbehälter abgelegt werden können. In particular, it is advantageous if the depositing system is designed such that when a defective section is identified, this section and all sections spanned at the same time next to it can be deposited outside of the layers already deposited and thus can be discharged, in particular placed in a reject container arranged next to or above the storage area can be.
Mit„außerhalb“ ist in diesem Zusammenhang beispielsweise ein in der Draufsicht neben den bereits abgelegten Lagen oder neben der zum Ablegen von Lagen vorgesehenen Fläche angeordneter Bereich gemeint. Alternativ kann es auch ein in der Seitenansicht über oder unter den bereits abgelegten Flächen angeordneter Bereich sein. In this context, “outside” means, for example, one in the top view next to the layers that have already been deposited or next to that for storing layers intended area arranged area meant. Alternatively, it can also be an area arranged in the side view above or below the areas already deposited.
Durch das Ausschleusen der fehlerhaften Abschnitte wird vermieden, dass ein ganzer Faserstack aus bereits gut abgelegten Lagen zum Ausschuss wird. Durch das Ausschleusen auch der anderen bereits parallel zum Ablegen aufgespannten Abschnitte kann die Vorrichtung dennoch relativ einfach gehalten werden. Beispielsweise kann der Drehtisch mit der Ablagefläche insbesondere seitlich so verfahren oder verschoben werden, dass die Abschnitte neben der für fehlerfreie Lagen vorgesehenen Ablagefläche abgelegt werden oder auf eine unter der Ablagefläche angeordnete Auschussfläche. Alternativ kann auch eine Ausschussfläche oder ein Ausschussbehälter zwischen die aufgespannten Abschnitte und die Ablagefläche gebracht werden, so dass die fehlerhaften Abschnitte auf dieser eingebrachten Ausschussfläche abgelegt und anschließend entfernt werden können. By removing the defective sections, it is avoided that an entire fiber stack from layers that are already well laid down becomes rejects. The device can nevertheless be kept relatively simple by also discharging the other sections already spanned parallel to the depositing. For example, the turntable with the storage surface can in particular be moved or shifted laterally in such a way that the sections are placed next to the storage surface provided for faultless locations or on a reject surface arranged under the storage surface. Alternatively, a reject area or a reject container can also be placed between the clamped sections and the storage area, so that the faulty sections can be placed on this reject area and then removed.
Weiterhin kann die Vorrichtung so ausgeführt sein, dass als fehlerhaft erkannte Abschnitte ausgeschleust werden können, ohne dass das Abwickeln der Rovings unterbrochen werden muss. Beispielsweise kann ein Pufferspeicher in Laufrichtung vor dem Ablegesystem vorhanden sein, in den die endlosen Faserbänder oder Rovings nach dem Spreizen gefahren werden, während das Ausschleusen der fehlerhaften Abschnitte erfolgt. Furthermore, the device can be designed in such a way that sections identified as faulty can be discharged without having to interrupt the unwinding of the rovings. For example, there can be a buffer store in the running direction upstream of the depositing system, into which the endless fiber slivers or rovings are moved after the spreading while the defective sections are being discharged.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die dritte Spreizeinrichtung in Laufrichtung der Rovings direkt also ohne eine weitere zwischengeschaltete Funktionseinheit auf die erste/zweite Spreizeinrichtung folgt. Dadurch wird erreicht, dass den nachfolgenden Funktionseinheiten gut gespreizte Faserbänder zugeführt werden. Alternativ kann eine Funktionseinheit wie beispielsweise ein Pufferspeicher als Bevorratung und/oder ein Zugwerk und/oder eine andere Funktionseinheit in Laufrichtung der Rovings zwischen der ersten/zweiten Spreizeinrichtung und der dritten Spreizeinrichtung angeordnet sein. Auch diese Anordnung kann die Spreizqualität und die Zuverlässigkeit erhöhen. In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Drehtisch zusätzlich als Hubtisch ausgeführt, wobei die Ablage der Abschnitte dadurch erfolgen kann, dass der Hubtisch die Ablagefläche von unten an die aufgespannten Abschnitte heranführt, je Abschnitt zumindest ein, bevorzugt zwei Niederhalter die Abschnitte auf die Ablagefläche drückt und die Greifer und die Bandübergabeeinheiten die Abschnitte freigeben. So ist ein positionsgenaues und wunschgemäßes Ablegen der qualitativ guten Abschnitte gewährleistet. Die Vorrichtung ermöglicht so eine hohe und zuverlässige Qualität der erzeugten Halbzeuge bei gleichzeitig hoher Ablegerate. In particular, it is advantageous if the third spreading device follows the first / second spreading device directly in the running direction of the rovings, that is to say without a further intermediate functional unit. This ensures that the following functional units are fed well-spread fiber slivers. Alternatively, a functional unit such as, for example, a buffer store as storage and / or a train and / or another functional unit can be arranged in the running direction of the rovings between the first / second spreading device and the third spreading device. This arrangement can also increase the spreading quality and reliability. In a particularly advantageous embodiment, the turntable is additionally designed as a lifting table, with the sections being able to be deposited by the lifting table leading the storage area from below to the clamped sections, at least one, preferably two, hold-down devices per section pressing the sections onto the storage area and the grippers and the belt transfer units release the sections. This ensures that the high-quality sections are stored in the correct position and as required. The device thus enables a high and reliable quality of the semi-finished products produced at a high deposit rate.
Die Ablagefläche kann ein direkter Teil des Drehtisches sein oder es kann ein separater sogenannter Stackträger oder Platinenträger, der auf dem Drehtisch angeordnet ist, als Ablagefläche verwendet werden. So kann der Faserstack nach dem Ablegeprozess zusammen mit dem Platinenträger zu weiteren Prozessschritten transportiert werden. The storage surface can be a direct part of the turntable, or a separate so-called stack support or board support, which is arranged on the turntable, can be used as the storage surface. After the laying process, the fiber stack can be transported together with the board carrier to further process steps.
Besonders bevorzugt ist zumindest eine der Spreizeinheiten, insbesondere sind alle drei Spreizeinheiten als wechselseitige Umlenkung der Rovings um mehrere Spreizstangen ausgeführt. Das ist eine einfache und doch zuverlässige Variante, um eine hohe Spreizqualität bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit zu ermöglichen. At least one of the spreading units is particularly preferred, in particular all three spreading units are designed as a mutual deflection of the rovings by a plurality of spreading rods. This is a simple yet reliable variant to enable a high spreading quality with a high throughput speed.
Zusätzlich können bevorzugt zumindest eine IR-Heizung und zumindest eine nachfolgende Kühleinrichtung vorgesehen sein, wobei zumindest die Kühleinrichtung nach der Auftragsvorrichtung für Binder oder Matrixmaterial angeordnet ist. Dadurch können die gespreizten Faserbänder stabilisiert werden. Das aufgetragene Material kann zudem so verfestigt werden, dass ein unproblematischeres Ablegen möglich wird. In addition, at least one IR heater and at least one subsequent cooling device can preferably be provided, at least the cooling device being arranged after the application device for binder or matrix material. As a result, the spread fiber slivers can be stabilized. The applied material can also be solidified so that it can be deposited more easily.
Ein besonderer Vorteil für die Ablegerate und die Zuverlässigkeit des Prozesses ergibt sich, wenn die genannten Komponenten in der aufgeführten Reihenfolge angeordnet sind. Nach der Spreizung erfolgt der Auftrag von Binder oder Matrixmaterial und das Zugwerk steuert den Bandlauf, so dass vor allem die Spreizung gleichbleibend erfolgt. Die nachfolgende Bevorratung ermöglicht eine Pufferspeicherung von Bandlänge, was eine Geschwindigkeitsentkopplung bewirkt zwischen den vorgelagerten Funktionseinheiten, die eine möglichst gleichbleibende Geschwindigkeit benötigen, und dem Ablegesystem, das eine taktweise Nachführung von Faserbändern erfordert. A particular advantage for the deposit rate and the reliability of the process results if the components mentioned are arranged in the order listed. After spreading, the binder or matrix material is applied and the traction mechanism controls the belt run, so that especially the Spreading is constant. The subsequent stocking enables buffer storage of tape length, which causes a decoupling of the speed between the upstream functional units, which require a speed that is as constant as possible, and the filing system, which requires a cyclical tracking of fiber tapes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Fehlererkennungseinheit eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger zur Erkennung von Lücken und Bandrändern auf. Die Komponenten sind so angeordnet, dass die zu prüfenden Faserbänder zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger hindurch geführt werden können. Lücken, Breitenunterschiede oder andere Fehler können so detektiert werden. In a further preferred embodiment of the device according to the invention, the error detection unit has a light source and a light receiver for detecting gaps and band edges. The components are arranged so that the fiber slivers to be tested can be passed between the light source and the light receiver. Gaps, width differences or other errors can be detected in this way.
Insbesondere kann die Auftragsvorrichtung dazu vorgesehen sein, Harz als Matrixmaterial aufzubringen, insbesondere in Form eines Tränkbades, durch das die Rovings oder Faserbänder geführt werden oder in Form eines Sprühauftrages oder in Form eines Filmauftrages. So kann die gesamte für das spätere Bauteil benötigte Matrixmenge oder ein Teil davon vor dem Ablegen der Abschnitte aufgebracht werden. In particular, the application device can be provided to apply resin as a matrix material, in particular in the form of an impregnation bath through which the rovings or fiber tapes are guided or in the form of a spray application or in the form of a film application. In this way, all or part of the amount of matrix required for the subsequent component can be applied before the sections are deposited.
Das Harz kann insbesondere ein duromerer Kunststoff sein, zum Beispiel ein Epoxyharz oder ein anderes Harzsystem. The resin can in particular be a thermosetting plastic, for example an epoxy resin or another resin system.
Die Vorrichtung kann vorteilhaft so ausgeführt sein, dass die Greifer jeweils verschiedene individuelle Zwischenpositionen auf ihrem Pfad einnehmen können. Damit ist es möglich unterschiedlich lange Abschnitte je nach gewünschter Bauteilform abzulegen, was weniger Verschnitt an teurem Fasermaterial verursacht. The device can advantageously be designed such that the grippers can each take various individual intermediate positions on their path. This makes it possible to lay sections of different lengths depending on the desired component shape, which means less waste of expensive fiber material.
Weiterhin können die Bandübergabeeinheiten entlang der Pfade der Greifer linear verfahrbar sein, was eine zusätzliche Flexibiltät bei der Länge und Lage der Abschnitte bietet, und so den Verschnitt bei den Bauteilen noch weiter reduzieren kann. Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung eingesetzt werden, wenn sie so gestaltete ist, dass jeweils zwei bis vier Rovings, insbesondere genau drei Rovings zu einem Faserband zusammengefahren und einem Greifer zugeordnet sind. Das heißt, dass zunächst die zwei bis vier Rovings aufgeteilt in der erste oder in der zweiten Spreizeinrichtung gespreizt werden, dann die zwei bis vier Rovings zu einem Faserband zusammengeführt werden und zusammen mit weiteren ebenso behandelten Faserbändern in der dritten Spreizeinrichtung gespreizt werden. Furthermore, the belt transfer units can be moved linearly along the paths of the grippers, which offers additional flexibility in the length and position of the sections, and can thus further reduce the waste in the components. The device can be used particularly advantageously if it is designed such that in each case two to four rovings, in particular exactly three rovings, are moved together to form a sliver and are assigned to a gripper. This means that first the two to four rovings are spread apart in the first or in the second spreading device, then the two to four rovings are brought together to form a fiber band and spread together with further fiber bands treated in the same way in the third spreading device.
Bevorzugt weist die Vorrichtung insgesamt zwischen 2 und 6 Greifer, insbesondere genau vier Greifer auf. Mit dieser Anzahl von Greifern ist eine ausreichende Flexibilität zu Herstellung verschiedener Bauteile gegeben und gleichzeitig ist ein ausreichend hohe Ablegerate zur Reduzierung der Fertigungszeiten möglich. The device preferably has a total of between 2 and 6 grippers, in particular exactly four grippers. With this number of grippers, there is sufficient flexibility for the production of different components and, at the same time, a sufficiently high deposit rate is possible to reduce the production times.
Ganz besonders von Vorteil ist es, wenn zwei benachbarte Greifer des Ablagesystems seitlich so viel Abstand zueinander aufweisen, dass beim Ablegen der Abschnitte jeweils eine Lücke in der Breite des Faserbandes oder in der Breite, die einem ganzzahligen Vielfachen der Breite des Faserbandes entspricht, entsteht. Dadurch ist Platz, dass die Greifer etwas breiter als das zu klemmende Faserband ausgeführt werden können und sich dennoch nicht gegenseitig stören. Beim Ablegen der Abschnitte wird beispielsweise zunächst nur jeder zweite der vorgesehenen Abschnitte erzeugt und auf Lücke abgelegt und anschließend mit Versatz um eine Faserbandbreite die noch fehlenden Abschnitte in die Lücken abgelegt. Analog kann das Ablegen mehrstufig erfolgen, wenn die Breite der Lücken ein höheres ganzzahliges Vielfaches der Faserbreite ist. It is particularly advantageous if two adjacent grippers of the storage system are so far apart laterally that a gap in the width of the sliver or in the width that corresponds to an integral multiple of the width of the sliver arises when the sections are deposited. This means that the grippers can be made slightly wider than the sliver to be clamped and still not interfere with each other. When the sections are put down, for example, only every second of the intended sections is initially generated and placed on the gap, and then the missing sections are placed in the gaps with an offset of a fiber bandwidth. Similarly, the filing can take place in several stages if the width of the gaps is a higher integer multiple of the fiber width.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Er- findung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Sie zeigen: Further advantageous features of the invention are explained on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. They show:
Fig. 1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung  Fig. 1 Schematic representation of an embodiment according to the invention
Fig. 2 Detaildarstellung einer Variante der Ablagefläche und des Ausschussbehälters Nachfolgend werden die Figuren und das Ausführungsbeispiel detaillierter beschrieben. Fig. 2 shows a detail of a variant of the storage area and the reject container The figures and the exemplary embodiment are described in more detail below.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zu sehen. Die Durchlaufrichtung der Rovings 20.1 ,20.2 und Faserbänder 20.3,20.4 ist von links nach rechts. Die Bereitstellung des Fasermaterials erfolgt über eine Vielzahl von Abwickelstationen 1 , in denen das Fasermaterial in Form von Spulen oder Garnknäuel (sogenannten Bobbins) bereitgestellt wird, und die in mehreren Reihen nebeneinander, hintereinander oder übereinander angeordnet sind. Zusammen wird das auch als Spulengatter bezeichnet. 1 shows a schematic representation of the device. The direction of passage of the rovings 20.1, 20.2 and slivers 20.3, 20.4 is from left to right. The fiber material is made available via a plurality of unwinding stations 1, in which the fiber material is provided in the form of bobbins or balls of yarn (so-called bobbins) and which are arranged in several rows next to one another, one behind the other or one above the other. Together this is also known as a creel.
Die erste Spreizeinrichtung 2.1 ist räumlich über der zweiten Spreizeinrichtung 2.2 angeordnet. Beide Spreizeinrichtungen sind in diesem Beispiel als Umlenkung um mehrere Walzen ausgeführt. Die Zuführung der Rovings 20.1 ,20.2 zu den beiden Spreizeinrichtungen 2.1 ,2.2. erfolgt bevorzugt so, dass in Querrichtung benachbart geführte Rovings jeweils abwechselnd der ersten Spreizeinrichtung 2.1 beziehungsweise der zweiten Spreizeinrichtung 2.2 zugeleitet werden. So entsteht in Querrichtung ausreichend Abstand für das erste Spreizen der Rovings, was ein unproblematischeres Spreizen auch bei nicht so guter Ausgangsqualität erlaubt. Damit können auch günstigere Rohmaterialien gut verarbeitet werden. The first spreading device 2.1 is arranged spatially above the second spreading device 2.2. In this example, both spreading devices are designed as a deflection around several rollers. The feeding of the rovings 20.1, 20.2 to the two spreading devices 2.1, 2.2. is preferably carried out in such a way that rovings guided adjacent in the transverse direction are alternately fed to the first spreading device 2.1 or the second spreading device 2.2. This creates sufficient space in the transverse direction for the first spreading of the rovings, which allows more problem-free spreading even when the starting quality is not so good. This means that cheaper raw materials can also be processed well.
Alternativ können auch mehrere benachbarte, insbesondere zwei bis vier Rovings, die anschließend zu einem Faserband 20.3 zusammengeführt werden, in der gleichen Spreizeinrichtung, also gemeinsam in der ersten oder gemeinsam in der zweiten Spreizeinrichtung behandelt werden. Die Rovings für benachbarte Faserbänder werden dann gruppenweise abwechselnd der ersten, oberen Spreizeinrichtung oder der zweiten, unteren Spreizeinrichtung zugeführt. Alternatively, a plurality of adjacent rovings, in particular two to four rovings, which are subsequently brought together to form a fiber band 20.3, can also be treated in the same spreading device, that is to say together in the first or together in the second spreading device. The rovings for adjacent fiber slivers are then alternately fed in groups to the first, upper spreading device or the second, lower spreading device.
Die Rovings 20.1 ,20.2, die in der ersten Spreizeinrichtung 2.1 beziehungsweise in der zweiten Spreizeinrichtung 2.2 behandelt wurden werden direkt anschließend zu Faserbändern 20.3 zusammengeführt und gemeinsam in der dritten Spreizeinrichtung 2.3 erneut gespreizt. So ist eine besonders gute Spreizung zuverlässig möglich. The rovings 20.1, 20.2, which were treated in the first spreading device 2.1 or in the second spreading device 2.2, are then brought together directly into fiber bands 20.3 and together in the third Spreading device 2.3 spread again. A particularly good spread is thus reliably possible.
In der gezeigten Ausführungsform wird danach durch die Auftragsvorrichtung 4 Binder oder Matrixmaterial aufgetragen, beispielsweise in Form von Pulver oder als Sprühauftrag. Nachfolgend wird der Binder oder das Matrixmaterial über die Heizung 5, hier als IR-Strahler oder als Heißluftheizung ausgeführt, aufgeheizt, so dass sich das aufgetragene Material gut mit den Fasern verbindet. Und dann wird es mit der Kühleinrichtung 6 wieder verfestigt, so dass die Faserbänder 20.4 in ihrer gespreizten Lage fixiert sind. Die Heizung 5 kann alternativ vor der Auftragsvorrichtung 4 angeordnet sein, so dass sich das aufgetragene Material gleich mit den schon aufgewärmten Faserbändern verbindet. In the embodiment shown, binder or matrix material is then applied by the application device 4, for example in the form of powder or as a spray application. Subsequently, the binder or the matrix material is heated via the heater 5, here as an IR radiator or as a hot air heater, so that the applied material bonds well with the fibers. And then it is solidified again with the cooling device 6, so that the fiber tapes 20.4 are fixed in their spread position. The heater 5 can alternatively be arranged in front of the application device 4, so that the applied material immediately connects to the already warmed fiber tapes.
Das Zugwerk 7 sorgt für einen konstanten und gleichmäßigen Transport der Rovings beziehungsweise der Faserbänder durch die vorgelagerten Einheiten. An das Zugwerk 7 anschließend folgt die Bevorratung 8, auch als Pufferspeicher bezeichnet. The traction mechanism 7 ensures a constant and uniform transport of the rovings or the fiber slivers through the upstream units. The traction unit 8, also referred to as a buffer store, follows the traction unit 7.
In der Bevorratung 8 kann über Verschiebung der oberen und/oder der unteren Leitwalzen der Laufweg der Faserbänder verändert werden. Somit kann Faserbandlänge kurzzeitig gespeichert und wieder ausgegeben werden, um eine gleichmäßige Produktion trotz getaktetem Ablegen zu ermöglichen. Insbesondere für das Spreizen und die Auftragsvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Rovings oder Faserbänder mit gleichbleibender Geschwindigkeit behandelt werden. Gespeichert werden die Faserbänder 20.4, wenn die Anlage vor der Bevorratung 8 schneller läuft als die Anlage danach und der Laufweg der Faserbänder verlängert wird. Ausgegeben werden die Faserbänder aus der Bevorratung 8, wenn der Laufweg der Faserbänder verkürzt wird und die Anlage nach der Bevorratung 8 schneller läuft. Damit kann das Ablagesystem gemäß dem gewünschten Takt Faserbänder aus der Bevorratung 8 abziehen. Die Faserbandspannung wird auch bei wechselnder Geschwindigkeit über eine Tensorrolle 9 konstant gehalten. Vor dem Ablagesystem ist die Fehlerkennungseinheit 10 angeordnet. Hier wird beispielsweise mit einer Lichtquelle und einem gegenüberliegenden Lichtempfänger überprüft, ob die Faserbänder 20.4 die richtige Breite haben und lückenfrei sind. In the storage 8, the path of the slivers can be changed by shifting the upper and / or the lower guide rollers. This means that the sliver length can be briefly saved and reissued in order to enable even production despite timed filing. In particular for the spreading and the application device, it is advantageous if the rovings or slivers are treated at a constant speed. The slivers 20.4 are stored if the system runs faster before the storage 8 than the system afterwards and the path of the slivers is extended. The slivers are output from the storage 8 when the path of the slivers is shortened and the system runs faster after the storage 8. The filing system can thus pull fiber slivers out of the stock 8 in accordance with the desired cycle. The sliver tension is kept constant even with changing speed via a tensor roller 9. The fault detection unit 10 is arranged in front of the storage system. Here, for example, a light source and an opposing light receiver are used to check whether the fiber ribbons 20.4 have the correct width and are free of gaps.
An der Bandübergabeeinheit 11 wird der Anfang eines jeden Faserbandes vom jeweiligen Greifer 12 aufgenommen und als Abschnitt 20.5 aufgespannt. Greifer 12 und gegebenenfalls auch die Bandübergabeeinheiten 11 sind entlang der Führungsschienen 13 linear in Bandlaufrichtung verfahrbar. Hat der Abschnitt 20.5 die gewünschte Länge, wird das Faserband auf der Ablagefläche des Drehtisches 14 abgelegt. Bevorzugt derart dass der Drehtisch 14 höhenverstellbar ausgeführt ist und zum Ablegen der Abschnitte 20.5 durch Anheben an die Abschnitte 20.5 herangefahren wird. Zusätzlich können noch Niederhalter an Greifern und Bandübergabeeinheiten vorhanden sein, die die Abschnitte 20.5 auf die Ablagefläche drücken. Die Faserbänder werden an den Bandübergabeeinheiten 11 getrennt, so dass die Abschnitte auf der Ablagefläche des Drehtischs 14 verbleiben. Das Ablagesystem führt dann den nächsten Takt aus, indem die Greifer 12 wieder die neu entstandenen Anfänge der Faserbänder greifen und dann die zuvor beschriebenen Prozessschritte wiederholt. The beginning of each sliver is picked up by the respective gripper 12 at the band transfer unit 11 and stretched as section 20.5. Grippers 12 and possibly also the belt transfer units 11 can be moved linearly in the belt running direction along the guide rails 13. If section 20.5 has the desired length, the sliver is placed on the storage surface of the turntable 14. Preferably in such a way that the turntable 14 is designed to be height-adjustable and is brought up to the sections 20.5 by lifting it up to the sections 20.5. In addition, hold-down devices can be provided on the grippers and belt transfer units, which press the sections 20.5 onto the storage surface. The fiber slivers are separated at the sliver transfer units 11, so that the sections remain on the storage surface of the turntable 14. The storage system then executes the next cycle by the grippers 12 again grasping the newly formed beginnings of the slivers and then repeating the process steps described above.
Der Drehtisch 14 kann bei jedem Takt oder nach mehreren Takten so verdreht werden, dass Abschnitte unter verschiedenen Winkel abgelegt werden. Ganz den Anforderungen für das spätere Bauteil entsprechend. Zusätzlich ist der Drehtisch 14 auch horizontal verfahrbar, so das Abschnitte 20.5 von verschiedenen Takten auch an verschiedenen Stellen nebeneinander auf der Ablagefläche abgelegt werden können, um eine größere Lage gleich ausgerichteter Abschnitte 20.6 zu erzeugen. The turntable 14 can be rotated every cycle or after several cycles so that sections are deposited at different angles. Completely in accordance with the requirements for the later component. In addition, the turntable 14 can also be moved horizontally, so that sections 20.5 of different cycles can also be placed next to one another on the storage surface at different locations, in order to produce a larger position of sections 20.6 aligned in the same way.
Werden von der Fehlererkennungseinheit 10 fehlerhafte Faserbänder gemeldet, werden in der gezeigten Ausführungsform alle parallel aufgespannten Abschnitte 20.5 verworfen, in dem der Drehtisch horizontal soweit verfahren wird, das diese genannten Abschnitte 20.5 nicht auf der Ablagefläche abgelegt werden, sondern neben dieser, beispielsweise in einen nicht extra gezeigten Ausschussbehälter. So kann das Ablagesystem im normalen Takt weiterproduzieren. Es gehen nur die Abschnitte 20.5 verloren, die mit dem fehlerhaften Abschnitt aufgespannt waren. Der Verlust an teurem Fasermaterial wird deutlich reduziert, weil nicht ganze Lagen oder gar ganze Faserstacks verworfen werden müssen. Alternativ zum Verfahren des Drehtisches 14 in horizontaler Richtung kann auch ein Ausschussbehälter, zum Beispiel in Form einer Ausschussplatte, horizontal zwischen Greifer 12 und Drehtisch 14 eingebracht werden. Die fehlerhaften Abschnitte 20.5 werden dann auf diesen eingebrachten Ausschussbehälter abgelegt und mit diesem wieder entfernt, bevor der nächste Takt des Ablagesystems folgt. If defective fiber slivers are reported by the error detection unit 10, in the embodiment shown all the sections 20.5 spanned in parallel are discarded by moving the rotary table horizontally to such an extent that these sections 20.5 are not placed on the storage surface, but next to the storage surface, for example in one waste container shown separately. So can continue to produce the filing system in the normal cycle. Only sections 20.5 that were spanned with the faulty section are lost. The loss of expensive fiber material is significantly reduced because entire layers or even entire fiber stacks do not have to be discarded. As an alternative to moving the turntable 14 in the horizontal direction, a reject container, for example in the form of a reject plate, can also be introduced horizontally between the gripper 12 and the turntable 14. The defective sections 20.5 are then placed on this inserted reject container and removed again before the next cycle of the storage system follows.
In Fig.2 ist ausschnitthaft der Drehtisch 14 mit bereits abgelegten Abschnitten 20.6 sowie der daneben angeordnete Ausschussbehälter 15 gezeigt. Drehtisch 14 und Ausschussbehälter 15 können beispielsweise über eine gemeinsame horizontale Verfahrvorrichtung bewegt werden, so dass je nach Signal der Fehlererkennungseinheit die Abschnitte auf der Ablagefläche des Drehtischs 14 oder daneben in den Ausschussbehälter 15 abgelegt werden. 2 shows a detail of the rotary table 14 with sections 20.6 already deposited and the reject container 15 arranged next to it. The rotary table 14 and the reject container 15 can be moved, for example, via a common horizontal movement device, so that, depending on the signal from the error detection unit, the sections are placed on the storage surface of the rotary table 14 or next to it in the reject container 15.
Auf dem Drehtisch 14 kann bevorzugt auch eine zusätzliche Trägerplatte vorhanden sein, die die Ablagefläche für die Abschnitte bildet und mit der die Faserstacks nach ihrer Ablage aus der Anlage entnommen und weitertransportiert werden können. An additional carrier plate can preferably also be present on the turntable 14, which forms the storage surface for the sections and with which the fiber stacks can be removed from the system and transported further after they have been deposited.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 Abwickelstationen 1 unwinding station
2.1 erste Spreizeinrichtung  2.1 first spreader
2.2 zweite Spreizeinrichtung  2.2 second spreader
3 dritte Spreizeinrichtung  3 third spreading device
4 Auftragsvorrichtung  4 application device
5 Fleizung  5 pickling
6 Kühleinrichtung  6 cooling device
7 Zugwerk  7 train
8 Bevorratung  8 stockpiling
9 Tensorrolle  9 tensor roll
10 Fehlererkennungseinheit  10 error detection unit
1 1 Bandübergabeeinheit  1 1 belt transfer unit
12 Greifer  12 grippers
13 Führungsschienen für Greifer und Bandübergabeeinheit 13 guide rails for gripper and belt transfer unit
14 Drehtisch 14 rotary table
15 Ausschussbehälter  15 reject bins
20.1 , 20.2 Rovings 20.1, 20.2 rovings
20.3 Faserbänder  20.3 slivers
20.4 Faserbänder mit aufgetragenem Binder oder  20.4 Fibers with applied binder or
Matrixmaterial  matrix material
20.5 Abschnitt vor Ablegen  20.5 Section before dropping
20.6 abgelegter Abschnitt  20.6 filed section

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Faserstacks, die mehrere Lagen jeweils aus nebeneinander abgelegten Abschnitten (20.6) von Faserbändern umfassen, wobei die Faserbänder (20.3) jeweils mehrere unidirektionale Rovings (20.1 , 20.2) umfassen und wobei die Vorrichtung nachfolgende Komponenten umfasst: 1. Device for the production of flat fiber stacks, which comprise several layers each of sections (20.6) of fiber tapes placed next to one another, the fiber tapes (20.3) each comprising several unidirectional rovings (20.1, 20.2) and the device comprising the following components:
- mehrere Abwickelstationen (1 ) für die Bereitstellung mehrerer, nebeneinander angeordneter, endloser Rovings (20.1 ),  - a plurality of unwinding stations (1) for the provision of a plurality of endless rovings (20.1) arranged next to one another,
- zumindest eine Auftragsvorrichtung (4) für Binder oder Matrixmaterial,  - at least one application device (4) for binder or matrix material,
- zumindest ein Zugwerk (7),  - at least one train (7),
- zumindest eine Bevorratung (8) zur Ermöglichung einer kontinuierlichen Abwicklung der Rovings (20.1 , 20.2) trotz diskontiuierlichem Ablegen der Abschnitte (20.5, 20.6),  - at least one stockpile (8) to enable continuous processing of the rovings (20.1, 20.2) in spite of discontinuous storage of the sections (20.5, 20.6),
ein Ablegesystem umfassend mehrere nebeneinander angeordnete Bandübergabeeinheiten (11 ), die jeweils ein Faserband (20.3) klemmen können, mehrere nebeneinander angeordnete Greifer (12), die jeweils ein Faserband (20.3) an ihrem Anfang greifen und durch lineares Verfahren das Faserband zwischen Greifer (12) und Bandübergabeeinheit (11 ) aufspannen können, mehrere Trenneinheiten, die die aufgespannten Faserbänder zu Abschnitten (20.5) durchtrennen können, und einen Drehtisch (14) mit einer Ablagefläche, auf der die Abschnitte (20.6) im Wesentlichen gleichzeitig nebeneinander abgelegt werden können und auf der mehrere Lagen mit unterschiedlicher Faserrichtung zu einem Faserstack aufgebaut werden können;  a depositing system comprising a plurality of belt transfer units (11) arranged next to one another, each of which can clamp a sliver (20.3), a plurality of grippers (12) arranged next to one another, each gripping a sliver (20.3) at its beginning and the sliver between the grippers (12 ) and the belt transfer unit (11), several separating units that can cut through the stretched fiber slivers into sections (20.5), and a turntable (14) with a storage surface on which the sections (20.6) can be placed next to each other and at the same time that several layers with different fiber directions can be built up to a fiber stack;
wobei das Ablagesystem so ausgeführt ist, dass jeder Bandübergabeeinheit (11 ) jeweils ein Greifer (12) zugeordnet ist und die Greifer (12) einzeln und unabhängig voneinander auf zueinander parallelen Pfaden zwischen einer individuellen Maximalposition und einer Abholposition bei der Bandübergabeeinheit (11 ) hin und her bewegbar sind, wherein the storage system is designed such that each belt transfer unit (11) is assigned a gripper (12) and the grippers (12) individually and independently of one another on parallel paths between an individual maximum position and a pick-up position at the belt transfer unit (11) are movable here
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Vorrichtung folgende weitere Komponenten umfasst: that the device comprises the following further components:
- eine erste Spreizeinrichtung (2.1 ),  - a first spreading device (2.1),
- eine zweite Spreizeinrichtung (2.2), - eine dritte Spreizeinrichtung (3), - a second spreading device (2.2), - a third spreading device (3),
- sowie eine zwischen der dritten Spreizeinrichtung (3) und den Bandübergabeeinheiten (11 ) angeordnete Fehlererkennungseinheit (10), die Fehler in der Spreizqualität erkennen kann;  - and an error detection unit (10) arranged between the third spreading device (3) and the belt transfer units (11), which can detect errors in the spreading quality;
wobei die zweite Spreizeinrichtung (2,2) unterhalb der ersten Spreizeinrichtungthe second spreader (2, 2) below the first spreader
(2.1 ) angeordnet ist, (2.1) is arranged,
und wobei ein erster Teil der nebeneinander bereitgestellten Rovingsand wherein a first part of the rovings provided side by side
(20.1 )zunächst der ersten Spreizeinrichtung (2.1 ) und anschließend der dritten Spreizeinrichtung (3) zugeführt werden können und ein zweiter, anderer Teil der nebeneinander bereitgestellten Rovings (20.2) zunächst der zweiten Spreizeinrichtung (2.2) und anschließend der dritten Spreizeinrichtung (3) zugeführt werden können, (20.1) can first be fed to the first spreader (2.1) and then to the third spreader (3) and a second, different part of the rovings (20.2) provided next to one another can first be fed to the second spreader (2.2) and then to the third spreader (3) can be
derart, dass die Rovings (20.1 , 20.2) zunächst entweder nur in der ersten Spreizeinrichtung (2.1 ) oder nur in der zweiten Spreizeinrichtung (2.2) und dann gemeinsam in der dritten Spreizeinrichtung (3) alle Rovings (20.3) parallel nebeneinander verlaufend gespreizt werden können. in such a way that the rovings (20.1, 20.2) can be spread first either only in the first spreader (2.1) or only in the second spreader (2.2) and then together in the third spreader (3), all rovings (20.3) running parallel to one another ,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 2. Device according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Ablegesystem so ausgeführt ist, dass bei Erkennung eines fehlerhaften Abschnittes (20.5) dieser Abschnitt und alle gleichzeitig neben diesem aufgespannten Abschnitte (20.5) außerhalb der bereits abgelegten Lagen abgelegt und somit ausgeschleust werden können, insbesondere in einen neben oder über oder unter der Ablagefläche angeordneten Ausschussbehälter (15) abgelegt werden können. that the depositing system is designed so that when a defective section (20.5) is identified, this section and all the sections (20.5) spanned next to it at the same time can be deposited outside of the already deposited layers and can thus be discharged, in particular into one next to or above or below the storage area arranged reject container (15) can be stored.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 3. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass als fehlerhaft erkannte Abschnitte (20.5) ausgeschleust werden können, ohne dass das Abwickeln der Rovings (20.1 , 20.2) unterbrochen werden muss. that sections (20.5) identified as faulty can be removed without having to interrupt the unwinding of the rovings (20.1, 20.2).
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 4. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtisch (14) zusätzlich als Hubtisch ausgeführt ist, wobei die Ablage der Abschnitte dadurch erfolgen kann, dass der Hubtisch die Ablagefläche von unten an die aufgespannten Abschnitte (20.5) heranführt, je Abschnitt zumindest ein Niederhalter die Abschnitte auf die Ablagefläche drückt und die Greifer (12) und die Bandübergabeeinheiten (11 ) die Abschnitte freigeben. characterized, that the turntable (14) is additionally designed as a lifting table, the sections being able to be deposited in that the lifting table brings the storage area from below to the clamped sections (20.5), for each section at least one hold-down device presses the sections onto the storage area and the Release the gripper (12) and the belt transfer units (11).
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Spreizeinheit (2.1 , 2.2, 3) als wechselseitige Umlenkung der Rovings (20.1 , 20.2, 20.3) um mehrere Spreizstangen ausgeführt sind. that the first and / or the second and / or the third spreader unit (2.1, 2.2, 3) are designed as a mutual deflection of the rovings (20.1, 20.2, 20.3) by several spreader bars.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 6. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die folgend genannten Komponenten in der aufgeführten Reihenfolge angeordnet sind: that the following components are arranged in the order listed:
Spreizeinrichtungen (2.1 , 2.2, 3) - Zugwerk (7) - Bevorratung (8) - Fehlererkennungseinheit (10) - Bandübergabeeinheiten (11 ) - Greifer (12).  Spreading devices (2.1, 2.2, 3) - traction mechanism (7) - storage (8) - error detection unit (10) - belt transfer units (11) - gripper (12).
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 7. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest eine IR-Heizung (5) und zumindest eine nachfolgende Kühleinrichtung (6) vorgesehen sind, wobei zumindest die Kühleinrichtung (6) nach der Auftragsvorrichtung (4) angeordnet ist. that at least one IR heater (5) and at least one subsequent cooling device (6) are provided, at least the cooling device (6) being arranged after the application device (4).
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 8. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Fehlererkennungseinheit (10) mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger zur Erkennung von Lücken und Bandrändern ausgerüstet ist. that the error detection unit (10) is equipped with a light source and a light receiver for the detection of gaps and band edges.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 9. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsvorrichtung (4) dazu vorgesehen ist, Harz als Matrixmaterial aufzubringen, insbesondere in Form eines Tränkbades, durch das die Rovings (20.3) geführt werden oder in Form eines Sprühauftrages oder in Form eines Filmauftrages. characterized, that the application device (4) is intended to apply resin as a matrix material, in particular in the form of an impregnation bath through which the rovings (20.3) are guided or in the form of a spray application or in the form of a film application.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 10. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Greifer (12) verschiedene individuelle Zwischenpositionen auf ihrem Pfad einnehmen können. that the grippers (12) can assume various individual intermediate positions on their path.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 11. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Bandübergabeeinheiten (11 ) entlang der Pfade der Greifer (12) linear verfahrbar sind. that the belt transfer units (11) can be moved linearly along the paths of the grippers (12).
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 12. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeweils zwei bis vier Rovings (20.1 , 20.2), insbesondere genau drei Rovings zu einem Faserband (20.4) zusammengefahren und einem Greifer (12) that two to four rovings (20.1, 20.2), in particular exactly three rovings, are moved together to form a sliver (20.4) and a gripper (12)
zugeordnet sind. assigned.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 13. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Vorrichtung insgesamt zwischen 2 und 6 Greifer (12), insbesondere genau vier Greifer aufweist. that the device has a total of between 2 and 6 grippers (12), in particular exactly four grippers.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 14. Device according to one of the preceding claims
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwei benachbarte Greifer (12) seitlich so viel Abstand zueinander aufweisen, dass beim Ablegen der Abschnitte (20.6) jeweils eine Lücke in der Breite des Faserbandes (20.4) oder in der Breite, die einem ganzzahligen Vielfachen der Breite des Faserbandes (20.4) entspricht, entsteht. that two adjacent grippers (12) are laterally so far apart that when the sections (20.6) are deposited there is a gap in the width of the sliver (20.4) or in the width that corresponds to an integral multiple of the width of the sliver (20.4) , arises.
PCT/EP2019/070740 2018-08-09 2019-08-01 Device and method for producing fibre stacks WO2020030513A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018119368.8A DE102018119368A1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Device and method for producing fiber stacks
DE102018119368.8 2018-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020030513A1 true WO2020030513A1 (en) 2020-02-13

Family

ID=67544233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/070740 WO2020030513A1 (en) 2018-08-09 2019-08-01 Device and method for producing fibre stacks

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018119368A1 (en)
WO (1) WO2020030513A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021111900A1 (en) 2021-05-06 2022-11-10 Technische Universität Chemnitz, Körperschaft des öffentlichen Rechts Laying device and method for laying material in strip form
DE202021102470U1 (en) 2021-05-06 2022-08-11 Technische Universität Chemnitz Laying device for strip-shaped material

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008705B3 (en) 2005-02-25 2006-09-21 Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik Gmbh Apparatus for feeding slivers to a knitting machine
EP2138615A1 (en) 2008-06-23 2009-12-30 Liba Maschinenfabrik GmbH Method for producing a multi-axial fibre clutch, unidirectional fibre layers and method for its production, multi-axial fibre clutch and composite part with a matrix
WO2012120064A1 (en) 2011-03-10 2012-09-13 Sgl Carbon Se Method and device for producing a fiber-reinforced composite material, in particular a tension member
DE102011007018A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Voith Patent Gmbh Apparatus and process for the production of fiber preforms, which are in particular a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components
WO2014012774A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Voith Patent Gmbh Device and method for producing fibre-reinforced plastics components
DE102014222667A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 Audi Ag Spreading device for rovings
DE102016101961A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Sensor device for detecting material defects and method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2761380B1 (en) * 1997-03-28 1999-07-02 Europ Propulsion METHOD AND MACHINE FOR PRODUCING MULTIAXIAL FIBROUS MATS
FR2821628B1 (en) * 2001-03-02 2003-05-16 Messier Bugatti AUTOMATED MANAGEMENT SYSTEM FOR THE SPREADING OF A TEXTILE TABLECLOTH
DE102009056197A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-01 Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik Gmbh Method and device for generating a UD layer
DE102011007022A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Voith Patent Gmbh Apparatus and process for the production of fiber preforms, which are in particular a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008705B3 (en) 2005-02-25 2006-09-21 Karl Mayer Malimo Textilmaschinenfabrik Gmbh Apparatus for feeding slivers to a knitting machine
EP2138615A1 (en) 2008-06-23 2009-12-30 Liba Maschinenfabrik GmbH Method for producing a multi-axial fibre clutch, unidirectional fibre layers and method for its production, multi-axial fibre clutch and composite part with a matrix
WO2012120064A1 (en) 2011-03-10 2012-09-13 Sgl Carbon Se Method and device for producing a fiber-reinforced composite material, in particular a tension member
DE102011007018A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Voith Patent Gmbh Apparatus and process for the production of fiber preforms, which are in particular a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components
WO2014012774A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Voith Patent Gmbh Device and method for producing fibre-reinforced plastics components
DE102014222667A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 Audi Ag Spreading device for rovings
DE102016101961A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Sensor device for detecting material defects and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018119368A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2694263B1 (en) Device and method for producing fiber preforms, which are a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components in particular
EP3386735B1 (en) Depositing device for fiber rovings
EP2694262B1 (en) Device and method for producing fiber preforms, which are a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components in particular
EP2694264B1 (en) Device and method for producing fiber preforms, which are a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components in particular
EP2822754B1 (en) Method for transversely depositing fibers
EP3377308A1 (en) Production system for laying fibre tapes
EP2181217B1 (en) Method and apparatus for the continuous production of a multiaxial laid scrim web
WO2009156385A2 (en) Method for production of a multi-axial wire structure, unidirectional fiber layers and method for production thereof, multi-axial wire structure and composite part with a matrix
WO2009127456A1 (en) Process for producing fibre preforms
WO2020030513A1 (en) Device and method for producing fibre stacks
DE102012218178A1 (en) Device useful for producing fiber preforms, preferably a precursor in the preparation of fiber-reinforced plastic components, comprises many unwinding stations for providing many yarns, rovings or ribbons, and many grippers
DE3132697A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A LAYER
DE102011007022A1 (en) Apparatus and process for the production of fiber preforms, which are in particular a precursor in the production of fiber-reinforced plastic components
EP3008232A1 (en) Texturing machine
EP2703150A1 (en) Method and device for inserting layers of rovings into a press
EP2844455B1 (en) Method for the transversal placement of fibers
EP0800449B1 (en) Method and device for producing reinforcing inserts for material composites, in particular for grinding or cutting-off wheels
EP3072657B1 (en) Method and device for manufacturing a semi-finished fibre product
WO2014012774A1 (en) Device and method for producing fibre-reinforced plastics components
DE102022110684A1 (en) Process for producing a prepreg layer, prepreg layers and their use
WO2014053306A1 (en) Device for producing fibre preforms, which constitute in particular a preliminary stage during the production of fibre-reinforced plastic components
DE102012016720A1 (en) Yarn section for producing fiber reinforced plastic used for manufacturing woven mat, has function portion which is made of fiber material, and substitution section is made of another material that is different from fiber material
DE102015209662A1 (en) Process for producing laminates of fiber-reinforced plastic

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19749696

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19749696

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1