WO2024002418A1 - Kompaktiereinheit zum kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten faserverbundschichten, ablegeeinheit, herstellungssystem und verfahren - Google Patents

Kompaktiereinheit zum kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten faserverbundschichten, ablegeeinheit, herstellungssystem und verfahren Download PDF

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WO2024002418A1
WO2024002418A1 PCT/DE2023/100472 DE2023100472W WO2024002418A1 WO 2024002418 A1 WO2024002418 A1 WO 2024002418A1 DE 2023100472 W DE2023100472 W DE 2023100472W WO 2024002418 A1 WO2024002418 A1 WO 2024002418A1
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WO
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fiber composite
unit
compacting
rolling body
suction
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Application number
PCT/DE2023/100472
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Inventor
Wolfgang Moll
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Conbility GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
    • B29C70/388—Tape placement heads, e.g. component parts, details or accessories

Definitions

  • the invention relates to a compacting unit for compacting fiber composite layers arranged one above the other and heated at least in sections, in particular fiber composite tapes, a depositing unit for depositing fiber composite layers for producing fiber composite components, a manufacturing system for producing fiber composite components with fiber composite layers and a method for producing fiber composite components with fiber composite layers.
  • Fiber composite components that are made from fiber-reinforced plastics can be produced by laying down a semi-finished product, for example a thermoplastic tape, dry fiber roving or thermoset prepreg.
  • semi-finished product layers are usually arranged one above the other.
  • the semi-finished product layers are first heated, laid down and then pressed together with a roller so that an in-situ Consolidation takes place.
  • the semi-finished product layers are usually arranged in multiple layers one on top of the other and are each heated and compacted. This creates a layered, fiber-reinforced component.
  • EP 2 454 081 A1 describes a pressure roller for compacting fiber composite layers, with cooling of the pressure roller being described.
  • through openings extend from an inner passage to an outer coating in order to cool the outer coating, which is designed as a closed surface.
  • a disadvantage of using these pressure rollers or such pressure cushions is that the components produced are regularly of inferior quality at their edge areas. This applies in particular to the edge areas that are formed by the ends of the fiber composite layers. These edge areas often lead to the manufactured components being rejected.
  • the task mentioned at the outset is achieved by a compacting unit for compacting fiber composite layers arranged one above the other and heated at least in sections, in particular fiber composite tapes, comprising a rolling body with a peripheral surface and at least one suction opening, the suction opening being arranged and is designed so that a negative pressure can be brought about on the peripheral surface, so that a fiber composite layer lying on the peripheral surface can be sucked in during normal operation.
  • the invention is based on the knowledge that inadequate material quality in edge areas of fiber composite components can arise, among other things, because when the fiber composite layer is cut, it folds downwards.
  • the free end of the fiber composite layer By folding down the free end of the fiber composite layer, it is not heated and laid down as intended, since changes in direction in the laying path can occur due to the lack of guidance of the free end.
  • this free end is not heated by an exposure unit as intended because the speed of the folding down cannot be determined in advance.
  • the invention is further based on the knowledge that a high material quality in edge areas of fiber composite components can be produced by guiding the free end of a severed fiber composite layer from the roll to the final storage, this being made possible by sucking the fiber composite layer onto the compacting unit. Furthermore, it was found that this means that a cutting unit for cutting through the fiber composite layer can be arranged directly above the compacting unit, since the resulting long free end does not have a quality-reducing effect. Such an arrangement of the cutting unit in turn enables two-sided use of the compacting unit, so that the productivity of the production of the fiber composite component is improved.
  • the compacting unit is designed for compacting fiber composite layers arranged one above the other and heated at least in sections, in particular fiber composite tapes.
  • the fiber composite layers are in particular placed one on top of the other and are therefore arranged one on top of the other.
  • the term one above the other is not to be understood as restrictive in relation to the spatial direction, so that the fiber composite layers can also be arranged one above the other in the horizontal direction, for example.
  • the fiber composite layers can be, for example, fiber-reinforced thermoplastic tapes, dry fiber rovings or thermoset prepregs or plastic tapes without fiber reinforcement.
  • the compacting unit has the rolling body with the peripheral surface and the at least one suction opening.
  • the rolling body is preferably cylindrical or cylindrical.
  • the rolling body can have an annular cross section.
  • the rolling body has a first rolling body element and a second rolling body element.
  • the first rolling body element and the second rolling body element preferably each have an annular cross section and are cylindrical.
  • first rolling body element is arranged with a first outer peripheral surface on a second inner peripheral surface of the second rolling body element.
  • the first rolling body element can, for example, consist of or include a substantially rigid material, for example aluminum.
  • the second rolling body element can act as a casing of the first rolling body element and, for example, consist of or include a silicone material.
  • the peripheral surface can be a lateral surface of the rolling body, in particular of the second rolling body element.
  • the rolling body includes the at least one suction opening.
  • the suction opening opens onto the peripheral surface, so that the negative pressure can be effected on the peripheral surface.
  • the fact that the suction surface is arranged and designed so that the negative pressure can be brought about on the peripheral surface leads in particular to a fiber composite layer arranged on the peripheral surface being sucked onto the rolling body.
  • the suction opening preferably has a round cross section.
  • the suction opening can also have oval, slot-like or other cross-sections.
  • a fiber composite layer lying on the peripheral surface can be sucked onto the peripheral surface of the roller body. This can be made possible in particular by coupling the suction opening with a vacuum unit or an evacuation unit.
  • a preferred embodiment variant of the compacting unit is characterized in that it is fluidically connected to at least one suction opening connectable or coupled evacuation channel, which is arranged and designed to be coupled to an evacuation unit generating a negative pressure and / or a vacuum.
  • a fluid in particular air
  • the evacuation channel for example, a fluid, in particular air
  • the negative pressure is brought about on the peripheral surface.
  • the suction opening can be permanently coupled to the evacuation channel.
  • the suction opening can be coupled or not coupled to the evacuation channel depending on a rotational position of the rolling body, so that it can be coupled to the suction opening.
  • a fluid in particular air
  • a negative pressure is difficult to generate and in particular the efficiency of such a method is reduced.
  • the circumferential surface has a first circumferential section and a second circumferential section in a circumferential direction, the compacting unit comprising two or more suction openings and two or more evacuation channels, which are arranged and designed in such a way that a fiber composite layer is exclusively on the first peripheral section can be sucked in.
  • first circumferential section and/or the second circumferential section can each extend, for example, over 180° along the circumferential surface.
  • first circumferential section can also extend between 150° and 210° along the circumferential surface.
  • a preferred development of the compacting unit is characterized in that it comprises a roller core arranged within the rolling body, on which the rolling body is rotatably mounted, the roller core having the evacuation channel and the suction opening extending through the rolling body in such a way that it depends on a Rotational position between the rolling body and the roller core opens into the evacuation channel.
  • the roll core is generally stationary during normal operation and in particular does not rotate.
  • the roller core can, for example, act as a coupling unit to a handling unit for the compacting unit.
  • the rolling body is rotatably mounted on the roll core, so that in particular a storage table connected to the compacting unit, which moves back and forth, moves the rolling body in rotation, but the roll core remains stationary.
  • the depositing table stands still and/or the compacting unit is moved translationally. This causes a relative movement between the suction opening and the evacuation channel. With each revolution, the suction opening is guided once over the evacuation channel of the roll core. The suction opening opens into the evacuation channel in at least one rotational position of the rolling body relative to the roller core.
  • a negative pressure is essentially only caused by the suction opening on the peripheral surface when the suction opening opens into the evacuation channel.
  • the evacuation channel or several evacuation channels on the roller core it can be defined on which peripheral section of the peripheral surface of the rolling body a negative pressure should be generated and on which not.
  • this can be used to improve the guidance of the fiber composite layer for laying and compacting and, on the other hand, lead to higher efficiency.
  • the rolling body can be mounted on the roller core, for example, by means of a plain bearing or a rolling bearing.
  • the evacuation channel extends from the suction opening to a disposal opening, the disposal opening being arranged on a peripheral section of the roll core.
  • the roller core extends laterally from the rolling body, so that a free peripheral section is formed on a protruding section of the roller core, on which the suction opening is preferably provided.
  • the suction opening on the free peripheral section can therefore be coupled, for example, to an evacuation unit.
  • the evacuation channel has a groove-shaped section facing the rolling body and a closed section adjacent to the groove-shaped section, the closed section being fluidly coupled to the disposal opening.
  • the suction opening can preferably be fluidly coupled to the groove-shaped section.
  • the fact that the groove-shaped section faces the rolling body means in particular that the open side of the groove-shaped section faces the rolling body. It can thus be ensured that when the suction opening passes through the evacuation channel, safe suction into the evacuation channel from the suction opening is made possible.
  • the closed section adjacent to the groove-shaped section preferably extends to the disposal opening, so that the extracted air can be guided essentially without loss to the disposal opening, at which the air can be extracted.
  • the evacuation channel opens in particular into the disposal opening.
  • a further preferred development of the compacting unit is characterized in that it comprises a suction unit with a suction channel which is rotatably arranged on an end face of the rolling body, the evacuation channel extending from the suction opening to the end face of the rolling body, the suction channel being connected to the evacuation channel can be fluidically coupled depending on the rotational position between the rolling body and the suction unit, so that the fiber composite layer is sucked onto a first peripheral section of the rolling body.
  • the suction unit is preferably with one or that is rotationally stationary
  • the evacuation channel stretches in particular through the rolling body, for example through a rolling body wall.
  • the evacuation channel preferably has a passage direction that is aligned essentially parallel to an axis of rotation of the rolling body.
  • the suction unit is arranged in a fluid-tight manner on the end face of the rolling body. This can be done with an appropriately designed seal.
  • the intake channel extends in the shape of a part of a circular ring and two or more evacuation channels open into the intake channel. It is particularly preferred that the intake channel extends parallel to the first peripheral section. Using two or more evacuation channels with corresponding suction openings, safe guidance of the fiber composite layer, for example over a 90° or a 180° section of the compacting unit, can be made possible. However, due to the part-circular intake channel, only a single intake channel is required to control the two or more evacuation channels.
  • a further preferred development of the compacting unit is characterized in that it comprises a plurality of suction openings which are arranged on the circumferential surface, with a first suction opening and a second suction opening being arranged adjacent to one another in the circumferential direction and the first suction opening having a first evacuation channel second suction opening is fluidically coupled to a second evacuation channel, wherein the first evacuation channel and the second evacuation channel are spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the first evacuation channel and the second evacuation channel preferably open into the suction channel when a corresponding rotational position has been established between the suction unit and the rolling body.
  • a reliable suction of the fiber composite layer can be made possible, with a suction area on the rolling body being specifically definable.
  • a further preferred embodiment variant of the compacting unit is characterized in that it comprises a relief channel which is arranged and designed so that an overpressure can be generated in at least one of the evacuation channels, so that the fiber composite layer can be removed at a second peripheral section which is different from the first peripheral section, wherein preferably the relief channel is arranged in a section of the suction unit that is diametrically opposite the suction channel.
  • the excess pressure in one or more of the relief channels, which are coupled to suction openings of the second peripheral section, makes it possible for the fiber composite layer to be sucked into the first peripheral section and blown off from the second peripheral section.
  • This design ensures that the fiber composite layer is essentially not lifted again by the rolling body after being pressed. As a result, a further increase in the component quality produced with the compacting unit can be achieved.
  • a further preferred embodiment variant of the compacting unit is characterized in that the rolling body has an absorption coefficient in the wavelength range of infrared and/or laser radiation of greater than 0.5 and a thermal conductivity of more than 0.2 W/m*K, preferably more than 0. 5 W/m*K.
  • the fact that the degree of absorption is greater than 0.5 means in particular that a proportion of more than 50% of the infrared and/or laser radiation striking the rolling body is absorbed and the remaining proportion is transmitted.
  • the heat provided and absorbed by an exposure unit for example a laser unit, can be used advantageously for heating fiber composite layers.
  • a deposition unit for depositing fiber composite layers for the production of fiber composite components comprising a compacting unit according to one of the embodiment variants described above and a material supply unit with which at least one fiber composite layer can be provided in such a way that it can be compacted and in particular stored on a storage table with the compacting unit.
  • the material supply unit has one, two or more material spools with fiber composite layers.
  • the compacting unit and the material supply unit are arranged and designed in such a way that the fiber composite layer of the compacting unit can be provided in a vertical direction.
  • a vertical direction is understood in particular to mean that it deviates from a vertical by less than 30°, less than 20°, less than 15° or less than 10°.
  • the compacting unit with the suction opening makes it possible for the fiber composite layer to be guided over a large part of the peripheral surface, for example in a 180° section. This means that the fiber composite layer can be fed to the compacting unit from above without creating a free end that is too long when the fiber composite layer is cut, which can cause the quality defects already mentioned.
  • this arrangement results in further degrees of freedom, for example in the arrangement of further devices.
  • the fiber composite layer can be exposed over a greater distance, so that energy consumption is reduced and a better thermal effect on the fiber composite layers is possible.
  • the laying unit comprises a cutting unit for cutting through the fiber composite layer in a separating section arranged adjacent to the compacting unit, the separating section being arranged vertically above the compacting unit.
  • the fiber composite layer is laid down in strips and compacted so that a predefined geometry of the fiber composite component can be created.
  • the fiber composite layer is regularly cut through so that the corresponding geometry can be formed.
  • a cutting unit arranged vertically above the compacting unit is only possible if the fiber composite layer is guided so that the free end does not fold down in an uncontrolled manner.
  • the fact that the separating section is arranged vertically above the compacting unit means in particular that a position of cutting through the fiber composite layer is vertically above the compacting unit.
  • the separating section can be defined in particular by a diameter of the rolling body.
  • the task mentioned at the outset is achieved by a manufacturing system for producing fiber composite components with fiber composite layers, comprising a deposition unit according to one of the embodiment variants described above, a deposition table on which fiber composite layers can be deposited and compacted with the deposition unit, and an exposure unit, in particular a laser unit for exposing the fiber composite layer to be deposited and/or the deposited fiber composite layer.
  • the deposit table is arranged to be movable relative to the compacting unit.
  • the compacting unit can be arranged to be movable relative to the deposit table.
  • the manufacturing system has an evacuation unit which is fluidly coupled to the suction opening of the compacting unit in such a way that a negative pressure can be brought about on the peripheral surface, so that a fiber composite layer lying on the peripheral surface can be sucked in during normal operation.
  • the exposure unit is arranged and designed to expose a fiber composite layer adjacent to a first side of the compacting unit and adjacent to a second side arranged opposite the first side, so that fiber composite layers are placed on the table with a first feed direction and can be stored and compacted in a second feed direction aligned opposite to the first feed direction.
  • the exposure unit can, for example, have two or more mirrors, with which a corresponding deflection is made possible.
  • the first side is preferably spaced horizontally from the second side.
  • the task mentioned at the outset is achieved by a method for producing fiber composite components with fiber composite layers, comprising the steps: sucking a fiber composite layer onto a rolling body, so that the fiber composite layer is guided on the rolling body in a suction section, exposing the fiber composite layer in the suction section and Depositing and compacting the fiber composite layer on a laying table with the rolling body.
  • this includes the step: cutting through the fiber composite layer at an interface, with an end section of the fiber composite layer adjacent to the interface remaining on the rolling body until it is deposited. This in particular prevents the end section from folding down, so that the edge regions of the fiber composite component to be produced have a high quality.
  • Figure 1 a schematic, three-dimensional view of an exemplary one
  • Figure 2 a schematic, two-dimensional sectional view of the compacting unit shown in Figure 1;
  • Figure 3 a schematic, two-dimensional sectional view of the compacting unit shown in Figure 1;
  • Figure 4 a schematic, three-dimensional view of a further exemplary embodiment of a compacting unit
  • Figure 5 a schematic, two-dimensional side view of the compacting unit shown in Figure 4;
  • Figure 6 a schematic, three-dimensional view of an exemplary one
  • Figure 7 a schematic, two-dimensional sectional view of the compacting unit shown in Figure 4.
  • Figure 8 a schematic, two-dimensional view of an exemplary one
  • Embodiment of a manufacturing system for producing fiber composite components with fiber composite layers
  • Figure 9 a schematic, two-dimensional view of a further exemplary embodiment of a manufacturing system for producing fiber composite components with fiber composite layers.
  • Figure 10 a schematic representation of a method.
  • Figure 1 shows a compacting unit 100 for compacting fiber composite layers 16 arranged one above the other and heated at least in sections.
  • the compacting unit 100 extends from a first end 102 to a second end 104. Adjacent to the second end 104, the compacting unit 100 has a rolling body 106 with a peripheral surface 108 on. During normal operation, the rolling body 106 rotates in the circumferential direction 110.
  • the rolling body 106 comprises a first rolling body element 112, which can be, for example, an aluminum cylinder, and a second rolling body element 114, which acts as a casing of the first rolling body element 112 and can, for example, have a silicone material.
  • the rolling body 106 has a large number of suction openings 130, 132.
  • a suction unit 116 is provided adjacent to the first rolling body element 112.
  • the suction unit 116 has essentially the same diameter as the first rolling body element 112.
  • the suction unit 116 has a suction channel 126 shown in FIG. 2.
  • the suction unit 116 is arranged rotatably on the end face of the rolling body 106 facing the viewer.
  • the compacting unit further comprises a roller core 120.
  • the roller core 120 extends from the first end 102 to the second end 104.
  • the rolling body 106 is rotatably mounted on the roller core 120.
  • the suction unit 116 is connected to the roller core 120 in a rotationally fixed manner.
  • the internal structure of the compacting unit 100 is shown in FIG.
  • the suction openings 130, 132 are arranged radially and thus transversely to the circumferential direction 110. Furthermore, the suction openings 130, 142 are distributed homogeneously along the circumferential surface 108 in pairs of five suction openings 130, 132 in the circumferential direction 110.
  • the suction openings 130, 132 extend through the first rolling body element 112 and the second rolling body element 114 to a first evacuation channel 122 which is arranged within a wall of the first rolling body element 112.
  • the first evacuation channel 122 Adjacent to the second end 104, the first evacuation channel 122 is designed to be closed. In an alternative embodiment variant, the first evacuation channel 122 can extend from the first end 102 to the second end 104, so that a fluid can be evacuated from both ends 102, 104.
  • the first evacuation channel 122 extends towards an end face 107 of the rolling body 106 or the first rolling body element 112 and opens there into a suction channel 126 of the suction unit 116.
  • the suction channel 126 opens into a disposal channel 128 of the suction pin 118.
  • a Evacuation unit on the suction pin 118 When the compacting unit 100 is operating as intended, a Evacuation unit on the suction pin 118 and generates a negative pressure in the first evacuation channel 122 and thus in the suction openings 130, so that a negative pressure is caused on the peripheral surface 108, so that a fiber composite layer is sucked onto the first peripheral section 136 of the rolling body 106.
  • the rolling body 106 includes the second evacuation channel 124, into which the suction openings 132 open. It is shown that the second evacuation channel 124 does not open into the intake channel 126 in the rotational position shown. Thus, in this rotational position, there is no pressure at the suction openings 132 Negative pressure is generated on the peripheral surface.
  • the second evacuation channel 124 and the corresponding suction openings 132 are positioned so that they temporarily open into the suction channel 126. It can thus be ensured that only the side shown at the top of FIG. 2 or the peripheral section of the peripheral surface 108 shown there causes a negative pressure on a fiber composite layer 16.
  • a relief channel 134 is arranged in a section of the suction unit 116 that is diametrically opposite the intake channel 126.
  • the relief channel 134 is arranged and designed in such a way that an overpressure can be generated in at least one of the evacuation channels, so that the fiber composite layer 16 can be removed, in particular blown off, on a second peripheral section 138 that is different from the first peripheral section 136.
  • the relief channel ensures that the negative pressure generated in the second peripheral section 138 is released, so that the fiber composite layer can be removed and is preferably blown off.
  • a fluid unit (not shown) can be fluidically coupled to the relief channel 134 to generate an overpressure.
  • FIG. 3 shows that the intake channel 126 extends slightly less than 180° in a part circle parallel to the circumferential direction 110. Furthermore, it is shown that in addition to the first evacuation channel 122, five further evacuation channels open into the intake channel 126. These additional evacuation channels are each fluidly coupled to suction openings, as shown in Figure 1. The number of evacuation channels can be chosen essentially arbitrarily, so that fewer or more than five evacuation channels can be provided.
  • FIGS. 4 to 7 A different embodiment variant of a compacting unit 200 is shown in FIGS. 4 to 7.
  • the compacting unit 200 also extends from a first end 202 to a second end 204, with the rolling body 206 having a first rolling body element 212 and a second rolling body element 214 being arranged adjacent to the second end 204.
  • the rolling body 206 has a circumferential surface 208 and a circumferential direction 210.
  • the rolling body 206 is rotatably mounted on the roller core 220.
  • the evacuation channels 222 are provided on the roller core 220.
  • the evacuation channels 222 are only provided on a peripheral section of the roll core 220, as shown in particular in FIG.
  • the suppression is only effected on one side of the compacting unit 200.
  • the evacuation channels 222 in FIG. 5 can be arranged facing the viewer.
  • the roll core 220 stands still.
  • the rolling body 206 can rotate on the roller core 220, but only the side of the roller body 206 facing the viewer or the peripheral surface 208 facing the viewer there is subjected to a negative pressure through the suction openings 230.
  • the suppression is effected by an evacuation unit that is coupled to the disposal openings 232.
  • the disposal openings 232 are fluidly connected to the evacuation channels 222, as shown in FIG.
  • the first evacuation channel 222 has a groove-shaped section 234 and a closed section 236 in order to advantageously effect a negative pressure on the peripheral surface 208 with the suction openings 230.
  • the manufacturing system 1 comprises a depositing unit 2, which has a compacting unit 100, 200 and a material supply unit 4, 6, 8, with which at least one fiber composite layer 16 can be provided in such a way that it can be deposited and compacted on the depositing table 20 with the compacting unit 100, 200.
  • the fiber composite layer of the compacting unit is at a shallow angle of approximately 30-45°, comparable to that lowest beam of the laser unit 18, in order to be able to produce a qualitatively acceptable fiber composite component.
  • the fiber composite layer 16 can be provided in a vertical direction of the compacting unit 100, 200.
  • the fiber composite layer 16 is sucked onto the peripheral surface 108, 208 of the compacting unit 100, 200 through the suction openings 130, 132, 230.
  • the fiber composite layer 16 thus lies against the compacting unit 100, 200 and can be deposited in an advantageous manner, heated in a particularly advantageous manner over a large area with the exposure unit 18 and then compacted.
  • the cutting unit 10 can be provided for severing the fiber composite layer 16 in a separating section 11 arranged adjacent to the compacting unit 100, 200, the separating section 11 being arranged vertically above the compacting unit 100, 200.
  • the deposit table 20 moves with the feed direction 22.
  • the exposure unit 18, 18 ' is arranged and designed in such a way that the fiber composite layer is adjacent to a first side of the compacting unit, for example to the right of the compacting unit, and adjacent to a second side arranged opposite the first side, for example to the left of the Compacting unit, can be exposed, so that fiber composite layers 16, 16 'can be deposited and compacted on the deposit table 20 with a first feed direction 22 and a second feed direction 22' aligned opposite to the first feed direction 22.
  • Figure 10 shows a method for producing fiber composite components with fiber composite layers 16 comprising the steps: suction 300 of a fiber composite layer 16 onto a rolling body 106, 206, so that the fiber composite layer 16 rests on the rolling body 106, 206 in a suction section.
  • the method further includes the step: exposing 302 the fiber composite layer 16 in the suction section.
  • the method further includes the steps: depositing 304 and compacting 306 the fiber composite layer 16 on the depositing table 20 with the rolling body 106, 206.
  • the method further includes the step: cutting 308 the fiber composite layer 16, with one end of the fiber composite layer 16 remaining on the rolling body 106, 206 until it is deposited.
  • the fiber composite layer can be blown off the rolling body 106, 206 using a relief channel 134.
  • the compacting unit 100, 200 described above, the depositing unit 2, the manufacturing system 1 and the method enable the production of a high-quality fiber composite component which has a high material quality, especially in the edge areas. This is due in particular to the fact that the fiber composite layer 16 is sucked into the compacting unit 100, 200 and thus, even if the fiber composite layer 16 has a free end, it is guided until it is finally laid down and compacted. Furthermore, the fiber composite layer 16 can be exposed in an advantageous manner. In addition, the compacting unit 100, 200 enables a two-sided process and depositing of the fiber composite layer 16.
  • REFERENCE SYMBOL Manufacturing system Deposition unit first roll of material second roll of material third roll of material Cutting unit Separating section Axis of rotation Direction of rotation Fiber composite layer Exposure unit Deposition table , 22' Feed direction 0, 200 Compacting unit 2, 202 First end 4, 204 Second end 6, 206 Rolling body 7 End face 8, 208 Circumferential surface 0, 210 Circumferential direction 2, 212 first rolling body element4, 214 second rolling body element 6 suction unit 118 intake spigots

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompaktiereinheit (100, 200) zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten (16, 16'), insbesondere vvoonn Faserverbundtapes, umfassend einen Rollkörper (106, 206) mit einer Umfangsfläche (108, 208) und mindestens einer Ansaugöffnung (130, 132, 230), wobei die Ansaugöffnung (130, 132, 230) angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Unterdrück an der Umfangsfläche (108, 208) bewirkbar ist, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine an der Umfangsfläche (108, 208) anliegende Faserverbundschicht ansaugbar ist.

Description

Kompaktiereinheit zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten, Ablegeeinheit, Herstellungssystem und Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Kompaktiereinheit zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten, insbesondere von Faserverbundtapes, eine Ablegeeinheit zum Ablegen von Faserverbundschichten zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, ein Herstellungssystem zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten und ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten.
Kompaktiereinheiten zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten sind grundsätzlich bekannt. Faserverbundbauteile, die aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden, können durch Ablegen eines Halbzeuges, beispielsweise eines thermoplastischen Tapes, Dry-Fiber-Rovings oder duroplastischen Prepregs erzeugt werden. Hierfür werden üblicherweise Halbzeugschichten übereinander angeordnet. Die Halbzeugschichten werden zunächst erwärmt, abgelegt und anschließend mit einer Rolle zusammengedrückt, sodass eine in-situ- Konsolidierung erfolgt. Die Halbzeugschichten werden in der Regel mehrlagig übereinander angeordnet und jeweils erwärmt und kompaktiert. Dadurch entsteht ein schichtweise aufgebautes faserverstärktes Bauteil.
Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweise in der EP 2 337 670 A1 beschrieben. Hier werden zwei Werkstücke miteinander fixiert und erwärmt, sodass im Anschluss mittels eines Andruckkissens eine Konsolidierung erfolgen kann. Insbesondere wird ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Temperatur des Andruckkissens einen kritischen Wert nicht überschreitet.
Die EP 2 454 081 A1 beschreibt eine Andruckrolle zum Kompaktieren von Faserverbundschichten, wobei eine Kühlung der Andruckrolle beschrieben wird. Hierfür erstrecken sich von einem inneren Durchgang hin zu einer äußeren Beschichtung Durchgangsöffnungen, um die äußere Beschichtung, die als geschlossene Fläche ausgebildet ist, zu kühlen.
Die US 2017/0080646 A1 , DE 10 2014 218 978 A1 , DE 10 2013 224 835 A1 , DE 20 2009 014 155 U1 , DE 102006 060361 A1 , WO 2019/123209 A1 und EP 3 141 378 A2 offenbaren Faserlegeköpfe und weitere Vorrichtungen zur Verarbeitung von Fasern.
Ein Nachteil bei der Verwendung dieser Andruckrollen beziehungsweise solcher Andruckkissen besteht darin, dass die hergestellten Bauteile an ihren Randbereichen regelmäßig eine minderwertige Qualität aufweisen. Dies betrifft insbesondere die Randbereiche, die durch Enden der Faserverbundschichten ausgebildet werden. Diese Randbereiche führen häufig dazu, dass die hergestellten Bauteile Ausschuss darstellen.
Im Stand der Technik wird regelmäßig versucht, diesen Qualitätsnachteilen mit einer erhöhten Wärmeleistung, beispielsweise einer erhöhten Laserleistung, entgegenzutreten, wobei jedoch die abzulegende Faserverbundschicht häufig verbrannt wird. Ein weiterer Nachteil dieser Lösungen besteht darin, dass eine Faserverbundschicht lediglich in einer Richtung auf dem Ablegetisch ablegbar ist. Infolgedessen ist die Produktivität dieser Lösungen eingeschränkt. Es ist eine Anforderung aus der Industrie, qualitativ hochwertige Faserverbundbauteile herzustellen, die auch in Randbereichen eine hohe Materialqualität aufweisen. Darüber hinaus ist es auf Grund der stetig steigenden Nachfrage nach Faserverbundbauteilen eine weitere Anforderung aus der Industrie, Faserverbundbauteile mit einer hohen Produktivität herzustellen und die in der Regel kostenintensiven Herstellungssysteme auszulasten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kompaktiereinheit zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten, insbesondere von Faserverbundtapes, eine Ablegeeinheit zum Ablegen von Faserverbundschichten zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, ein Herstellungssystem zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten und ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einer homogenen Materialqualität, insbesondere in Randbereichen, ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine Herstellung von Faserverbundbauteilen mit einer hohen Produktivität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kompaktiereinheit und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Kompaktiereinheit zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten, insbesondere von Faserverbundtapes, umfassend einen Rollkörper mit einer Umfangsfläche und mindestens einer Ansaugöffnung, wobei die Ansaugöffnung angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Unterdrück an der Umfangsfläche bewirkbar ist, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine an der Umfangsfläche anliegende Faserverbundschicht ansaugbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine unzureichende Materialqualität in Randbereichen von Faserverbundbauteilen unter anderem dadurch entstehen kann, dass beim Durchtrennen der Faserverbundschicht diese nach unten klappt. Durch das Herunterklappen des freien Endes der Faserverbundschicht wird dieses nicht wie vorgesehen erwärmt und abgelegt, da Richtungsänderungen im Verlegeweg auftreten können aufgrund der fehlendenden Führung des freien Endes. Darüber hinaus wird dieses freie Ende nicht wie vorgesehen von einer Belichtungseinheit erwärmt, da die Geschwindigkeit des Herunterklappens nicht im Voraus bestimmbar ist.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass eine hohe Materialqualität in Randbereichen von Faserverbundbauteilen dadurch herstellbar ist, indem das freie Ende einer durchtrennten Faserverbundschicht von der Rolle bis zur endgültigen Ablage geführt ist, wobei dies durch ein Ansaugen der Faserverbundschicht an die Kompaktiereinheit ermöglicht wird. Ferner wurde herausgefunden, dass dadurch eine Schneideinheit zum Durchtrennen der Faserverbundschicht unmittelbar über der Kompaktiereinheit anordenbar ist, da das dadurch entstehende lange freie Ende nicht qualitätsmindernd wirkt. Durch eine derartige Anordnung der Schneideeinheit wird wiederum eine zweiseitige Nutzung der Kompaktiereinheit ermöglicht, sodass die Produktivität der Herstellung des Faserverbundbauteils verbessert ist.
Die Kompaktiereinheit ist zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten, insbesondere von Faserverbundtapes, ausgebildet. Die Faserverbundschichten sind insbesondere übereinander abgelegt und dadurch übereinander angeordnet. Der Begriff übereinander ist nicht einschränkend in Bezug auf die Raumrichtung zu verstehen, sodass die Faserverbundschichten beispielsweise auch in horizontaler Richtung übereinander angeordnet werden können. Die Faserverbundschichten können beispielsweise faserverstärkte thermoplastische Tapes, Dry-Fiber-Rovings oder duroplastische Prepregs oder Kunststoff-Tapes ohne Faserverstärkung sein. Die Kompaktiereinheit weist den Rollkörper mit der Umfangsfläche und der mindestens einen Ansaugöffnung auf. Der Rollkörper ist vorzugsweise walzenförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere kann der Rollkörper einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Rollkörper ein erstes Rollkörperelement und ein zweites Rollkörperelement aufweist. Das erste Rollkörperelement und das zweite Rollkörperelement weisen vorzugsweise jeweils einen ringförmigen Querschnitt auf und sind zylinderförmig ausgebildet.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass das erste Rollkörperelement mit einer ersten Außenumfangsfläche an einer zweiten inneren Umfangsfläche des zweiten Rollkörperelements angeordnet ist. Das erste Rollkörperelement kann beispielsweise aus einem im Wesentlichen starren Material bestehen oder dieses umfassen, beispielsweise Aluminium. Das zweite Rollkörperelement kann als Ummantelung des ersten Rollkörperelements wirken und beispielsweise aus einem Silikonmaterial bestehen oder dieses umfassen. Die Umfangsfläche kann eine Mantelfläche des Rollkörpers, insbesondere des zweiten Rollkörperelements, sein.
Ferner umfasst der Rollkörper die mindestens eine Ansaugöffnung. Insbesondere mündet die Ansaugöffnung an der Umfangsfläche, sodass der Unterdrück an der Umfangsfläche bewirkbar ist. Dass die Ansaugfläche angeordnet und ausgebildet ist, dass der Unterdrück an der Umfangsfläche bewirkbar ist, führt insbesondere dazu, dass eine an der Umfangsfläche angeordnete Faserverbundschicht an den Rollkörper angesaugt wird.
Die Ansaugöffnung weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Alternativ kann die Ansaugöffnung auch ovale, schlitzartige oder sonstige Querschnitte aufweisen. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist eine an der Umfangsfläche anliegende Faserverbundschicht an die Umfangsfläche des Rollenkörpers ansaugbar. Dies kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass die Ansaugöffnung mit einer Vakuumeinheit oder einer Evakuierungseinheit gekoppelt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass diese mindestens einen mit der Ansaugöffnung fluidisch koppelbaren oder gekoppelten Evakuierungskanal umfasst, der angeordnet und ausgebildet ist, um mit einer einen Unterdrück und/oder ein Vakuum erzeugenden Evakuierungseinheit gekoppelt zu werden.
Mittels des Evakuierungskanals kann beispielsweise ein Fluid, insbesondere Luft, aus der Ansaugöffnung gesaugt werden, sodass der Unterdrück an der Umfangsfläche bewirkt wird. Sobald ein entsprechender Unterdrück oder ein Vakuum eingestellt ist, kann dieser Zustand mit der Evakuierungseinheit gehalten werden.
Die Ansaugöffnung kann ständig mit dem Evakuierungskanal gekoppelt sein. Alternativ kann die Ansaugöffnung in Abhängigkeit einer Drehstellung des Rollkörpers mit dem Evakuierungskanal gekoppelt sein oder nicht gekoppelt sein, sodass dieser koppelbar mit der Ansaugöffnung ist. Somit kann beispielsweise ein Fluid, insbesondere Luft, aus der Ansaugöffnung lediglich dann gesaugt werden, wenn an der Ansaugöffnung eine Faserverbundschicht angeordnet ist. Falls an der Ansaugöffnung keine Faserverbundschicht angeordnet ist und dennoch Fluid gesaugt wird, ist ein Unterdrück lediglich schwierig zu erzeugen und insbesondere ist die Effizienz eines solchen Verfahrens vermindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit ist vorgesehen, dass die Umfangsfläche in einer Umfangsrichtung einen ersten Umfangsabschnitt und einen zweiten Umfangsabschnitt aufweist, die Kompaktiereinheit umfassend zwei oder mehr Ansaugöffnungen und zwei oder mehr Evakuierungskanäle, die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Faserverbundschicht ausschließlich an den ersten Umfangsabschnitt ansaugbar ist.
Mit einer derart ausgebildeten Kompaktiereinheit können mit einer besonders hohen Effizienz Faserverbundschichten kompaktiert werden, da an dem zweiten Umfangsabschnitt nicht unnötigerweise Luft angesaugt wird, sondern lediglich an dem ersten Umfangsabschnitt, an dem im bestimmungsgemäßen Betrieb die Faserverbundschicht angeordnet ist. Der erste Umfangsabschnitt und/oder der zweite Umfangsabschnitt können sich beispielsweise über jeweils 180° entlang der Umfangsfläche erstrecken. Alternativ kann sich der erste Umfangsabschnitt auch zwischen 150° und 210° entlang der Umfangsfläche erstrecken. Eine bevorzugte Fortbildung der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen innerhalb des Rollkörpers angeordneten Rollenkern umfasst, an dem der Rollkörper rotatorisch gelagert angeordnet ist, wobei der Rollenkern den Evakuierungskanal aufweist und sich die Ansaugöffnung derart durch den Rollkörper erstreckt, dass diese in Abhängigkeit einer Drehstellung zwischen dem Rollkörper und dem Rollenkern in dem Evakuierungskanal mündet.
Der Rollenkern steht im bestimmungsgemäßen Betrieb in der Regel still, insbesondere rotiert dieser nicht. Der Rollenkern kann beispielsweise als Koppeleinheit zu einer Handhabungseinheit für die Kompaktiereinheit wirken. Der Rollkörper ist auf dem Rollenkern rotatorisch gelagert, sodass insbesondere ein mit der Kompaktiereinheit in Verbindung stehender Ablegetisch, der sich hin und her bewegt, den Rollkörper rotatorisch bewegt, jedoch der Rollenkern still stehen bleibt. Alternativ oder ergänzend steht der Ablegetisch still und/oder wird die Kompaktiereinheit translatorisch bewegt. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen der Ansaugöffnung und dem Evakuierungskanal bewirkt. Bei jeder Umdrehung wird die Ansaugöffnung somit einmal über den Evakuierungskanal des Rollenkerns geführt. Die Ansaugöffnung mündet in zumindest einer Drehstellung des Rollkörpers relativ zu dem Rollenkern in dem Evakuierungskanal.
Ein Unterdrück wird von der Ansaugöffnung an der Umfangsfläche im Wesentlichen lediglich dann bewirkt, wenn die Ansaugöffnung in dem Evakuierungskanal mündet. Somit kann anhand der Position des Evakuierungskanals oder mehrerer Evakuierungskanäle am Rollenkern definiert werden, an welchem Umfangsabschnitt der Umfangsfläche des Rollkörpers ein Unterdrück erzeugt werden soll und an welchem nicht. Dies kann einerseits zur verbesserten Führung der Faserverbundschicht zum Ablegen und Kompaktieren genutzt werden und andererseits zu einer höheren Effizienz führen.
Der Rollkörper kann beispielsweise mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers an dem Rollenkern gelagert sein.
In einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Kompaktiereinheit ist vorgesehen, dass sich der Evakuierungskanal von der Ansaugöffnung zu einer Entsorgungsöffnung erstreckt, wobei die Entsorgungsöffnung an einem Umfangsabschnitt des Rollenkerns angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass sich der Rollenkern seitlich von dem Rollkörper herauserstreckt, sodass an einem herausstehenden Abschnitt des Rollenkerns ein freier Umfangsabschnitt ausgebildet wird, an dem vorzugsweise die Ansaugöffnung vorgesehen ist. Somit kann die Ansaugöffnung an dem freien Umfangsabschnitt beispielsweise mit einer Evakuierungseinheit gekoppelt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit ist vorgesehen, dass der Evakuierungskanal einen dem Rollkörper zugewandten nutenförmigen Abschnitt und einen an den nutenförmigen Abschnitt angrenzenden geschlossenen Abschnitt aufweist, wobei der geschlossene Abschnitt mit der Entsorgungsöffnung fluidisch gekoppelt ist. Die Ansaugöffnung ist vorzugsweise mit dem nutenförmigen Abschnitt fluidisch koppelbar.
Dass der nutenförmige Abschnitt dem Rollkörper zugewandt ist, bedeutet insbesondere, dass die offene Seite des nutenförmigen Abschnitts dem Rollkörper zugewandt ist. Somit kann gewährleistet werden, dass, wenn die Ansaugöffnung den Evakuierungskanal passiert, eine sichere Absaugung in den Evakuierungskanal aus der Ansaugöffnung ermöglicht wird. Der an den nutenförmigen Abschnitt angrenzende geschlossene Abschnitt erstreckt sich vorzugsweise bis zu der Entsorgungsöffnung, sodass die abgesaugte Luft im Wesentlichen verlustfrei zu der Entsorgungsöffnung geführt werden kann, an der die Luft absaugbar ist. Der Evakuierungskanal mündet insbesondere in der Entsorgungsöffnung.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Ansaugeinheit mit einem Ansaugkanal umfasst, die an einer Stirnseite des Rollkörpers drehbar angeordnet ist, wobei sich der Evakuierungskanal von der Ansaugöffnung zu der Stirnseite des Rollkörpers erstreckt, wobei der Ansaugkanal mit dem Evakuierungskanal fluidisch in Abhängigkeit der Drehstellung zwischen dem Rollkörper und der Ansaugeinheit koppelbar ist, sodass die Faserverbundschicht an einen ersten Umfangsabschnitt des Rollkörpers angesogen wird.
Die Ansaugeinheit ist vorzugsweise mit einem bzw. dem rotatorisch stillstehenden
Rollenkern drehfest verbunden. Der Evakuierungskanal erstreckt sich insbesondere durch den Rollkörper, beispielsweise durch eine Rollkörperwandung. Der Evakuierungskanal weist vorzugsweise eine Durchtrittsrichtung auf, die im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse des Rollkörpers ausgerichtet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Ansaugeinheit an der Stirnseite des Rollkörpers fluiddicht angeordnet ist. Dies kann mit einer entsprechend ausgebildeten Dichtung erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit ist vorgesehen, dass sich der Ansaugkanal teilkreisringförmig erstreckt und zwei oder mehr Evakuierungskanäle in dem Ansaugkanal münden. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich der Ansaugkanal parallel zu dem ersten Umfangsabschnitt erstreckt. Durch zwei oder mehr Evakuierungskanäle mit entsprechenden Ansaugöffnungen kann eine sichere Führung der Faserverbundschicht, beispielsweise über einen 90° oder einen 180° Abschnitt der Kompaktiereinheit, ermöglicht werden. Durch den teilkreisringförmigen Ansaugkanal ist jedoch lediglich ein einzelner Ansaugkanal erforderlich, um die zwei oder mehr Evakuierungskanäle anzusteuern.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Vielzahl von Ansaugöffnungen, die an der Umfangsfläche angeordnet sind, umfasst, wobei eine erste Ansaugöffnung und eine zweite Ansaugöffnung in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet sind und die erste Ansaugöffnung mit einem ersten Evakuierungskanal die zweite Ansaugöffnung mit einem zweiten Evakuierungskanal fluidisch gekoppelt ist, wobei der erste Evakuierungskanal und der zweite Evakuierungskanal in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Der erste Evakuierungskanal und der zweite Evakuierungskanal münden vorzugsweise in dem Ansaugkanal, wenn eine entsprechende Drehstellung zwischen der Ansaugeinheit und dem Rollkörper sich eingestellt hat. Mit einer derartigen Anordnung der Ansaugöffnungen und der Evakuierungskanäle kann eine sichere Ansaugung der Faserverbundschicht ermöglicht werden, wobei gezielt ein Ansaugbereich an dem Rollkörper definierbar ist. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen Entlastungskanal umfasst, der angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Überdruck in mindestens einem der Evakuierungskanäle erzeugbar ist, sodass die Faserverbundschicht an einem von dem ersten Umfangsabschnitt verschiedenen zweiten Umfangsabschnitt entfernbar ist, wobei vorzugsweise der Entlastungskanal in einem dem Ansaugkanal diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Ansaugeinheit angeordnet ist.
Mit dem Überdruck in einem oder mehreren der Entlastungskanäle, die mit Ansaugöffnungen des zweiten Umfangsabschnittes gekoppelt sind, wird ermöglicht, dass die Faserverbundschicht an den ersten Umfangsabschnitt angesaugt und von dem zweiten Umfangsabschnitt abgeblasen wird. Mit dieser Ausführung wird gewährleistet, dass die Faserverbundschicht nach dem Andrücken im Wesentlichen nicht wieder von dem Rollkörper angehoben wird. Infolgedessen kann eine weitere Erhöhung der mit der Kompaktiereinheit erzeugten Bauteilqualität erzielt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Kompaktiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass der Rollkörper einen Absorptionsgrad im Wellenlängenbereich von Infrarot- und/oder Laserstrahlung von größer 0,5 und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,2 W/ m*K, vorzugsweise mehr als 0,5 W/ m*K, aufweist. Dass der Absorptionsgrad größer 0,5 beträgt, bedeutet insbesondere, dass ein Anteil von mehr als 50 % der auf den Rollkörper auftreffenden Infrarot- und/oder Laserstrahlung absorbiert und der übrige Anteil transmittiert wird. Somit kann die von einer Belichtungseinheit, beispielsweise eine Lasereinheit, bereitgestellte und absorbierte Wärme in vorteilhafter Weise für eine Erwärmung von Faserverbundschichten verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Ablegeeinheit zum Ablegen von Faserverbundschichten zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, umfassend eine Kompaktiereinheit nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten und eine Materialbereitstellungseinheit, mit der mindestens eine Faserverbundschicht derart bereitstellbar ist, dass diese mit der Kompaktiereinheit auf einem Ablegetisch kompaktierbar und insbesondere ablegbar ist.
Es ist bevorzugt, dass die Materialbereitstellungseinheit ein, zwei oder mehr Materialspulen mit Faserverbundschichten aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Ablegeeinheit ist vorgesehen, dass die Kompaktiereinheit und die Materialbereitstellungseinheit derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Faserverbundschicht der Kompaktiereinheit in einer vertikalen Richtung bereitstellbar ist.
Unter einer vertikalen Richtung wird insbesondere verstanden, dass diese weniger als 30°, weniger als 20°, weniger als 15° oder weniger als 10° von einer Vertikalen abweicht. Durch die Kompaktiereinheit mit der Ansaugöffnung wird ermöglicht, dass die Faserverbundschicht über einen großen Teil der Umfangsfläche, beispielsweise in einem 180° Abschnitt, geführt werden kann. Somit kann die Faserverbundschicht von oben der Kompaktiereinheit zugeführt werden, ohne dass beim Durchtrennen der Faserverbundschicht ein zu langes freies Ende entsteht, dass die bereits genannten Qualitätsmangel verursachen kann.
Ferner ergeben sich durch diese Anordnung weitere Freiheitsgrade, beispielsweise bei der Anordnung weiterer Vorrichtungen. Darüber hinaus kann die Faserverbundschicht über eine größere Strecke belichtet werden, sodass sich der Energieverbrauch verringert und eine bessere thermische Einwirkung auf die Faserverbundschichten möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Ablegeeinheit ist vorgesehen, dass diese eine Schneideeinheit zur Durchtrennung der Faserverbundschicht in einem benachbart zu der Kompaktiereinheit angeordneten Trennabschnitt umfasst, wobei der Trennabschnitt vertikal über der Kompaktiereinheit angeordnet ist.
Die Faserverbundschicht wird streifenweise abgelegt und kompaktiert, sodass eine vordefinierte Geometrie des Faserverbundbauteils erzeugbar ist. Hierfür wird die Faserverbundschicht regelmäßig durchtrennt, sodass die entsprechende Geometrie ausbildbar ist. Eine vertikal über der Kompaktiereinheit angeordnete Schneideeinheit ist lediglich dann möglich, wenn die Faserverbundschicht geführt wird, sodass das freie Ende nicht unkontrolliert herunterklappt. Dass der Trennabschnitt vertikal über der Kompaktiereinheit angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass eine Position der Durchtrennung der Faserverbundschicht vertikal über der Kompaktiereinheit ist. Der Trennabschnitt kann insbesondere durch einen Durchmesser des Rollkörpers definiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Herstellungssystem zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten, umfassend eine Ablegeeinheit nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, einen Ablegetisch, auf dem Faserverbundschichten mit der Ablegeeinheit ablegbar und kompaktierbar sind, und eine Belichtungseinheit, insbesondere eine Lasereinheit, zur Belichtung der abzulegenden und/oder der abgelegten Faserverbundschicht.
Es kann bevorzugt sein, dass der Ablegetisch relativ zu der Kompaktiereinheit bewegbar angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann die Kompaktiereinheit relativ zu dem Ablegetisch bewegbar angeordnet sein.
Es ist bevorzugt, dass das Herstellungssystem eine Evakuierungseinheit aufweist, die mit der Ansaugöffnung der Kompaktiereinheit derart fluidisch gekoppelt ist, dass ein Unterdrück an der Umfangsfläche bewirkbar ist, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine an der Umfangsfläche anliegende Faserverbundschicht ansaugbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Herstellungssystems ist vorgesehen, dass die Belichtungseinheit angeordnet und ausgebildet ist, eine Faserverbundschicht angrenzend an eine erste Seite der Kompaktiereinheit und angrenzend an eine der ersten Seite gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite zu belichten, sodass Faserverbundschichten auf dem Tisch mit einer ersten Vorschubrichtung und einer der ersten Vorschubrichtung entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Vorschubrichtung ablegbar und kompaktierbar sind. Die Belichtungseinheit kann beispielsweise hierfür zwei oder mehr Spiegel aufweisen, mit der eine entsprechende Umlenkung ermöglicht wird. Die erste Seite ist vorzugsweise horizontal von der zweiten Seite beabstandet. Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten, umfassend die Schritte: Ansaugen einer Faserverbundschicht an einen Rollkörper, sodass die Faserverbundschicht an dem Rollkörper in einem Ansaugabschnitt geführt wird, Belichten der Faserverbundschicht in dem Ansaugabschnitt und Ablegen und Kompaktieren der Faserverbundschicht auf einem Ablegetisch mit dem Rollkörper.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst dieses den Schritt: Durchtrennen der Faserverbundschicht an einer Schnittstelle, wobei ein an die Schnittstelle angrenzender Endabschnitt der Faserverbundschicht bis zum Ablegen an dem Rollkörper verbleibt. Dies verhindert insbesondere ein Herunterklappen des Endabschnitts, sodass die Randbereiche des herzustellenden Faserverbundbauteils eine hohe Qualität aufweisen.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der einzelnen Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die erfolgte Beschreibung zu den weiteren Aspekten, den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform einer Kompaktiereinheit;
Figur 2: eine schematische, zweidimensionale Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Kompaktiereinheit;
Figur 3: eine schematische, zweidimensionale Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Kompaktiereinheit;
Figur 4: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Kompaktiereinheit;
Figur 5: eine schematische, zweidimensionale Seitenansicht der in Figur 4 gezeigten Kompaktiereinheit; Figur 6: eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform eines Rollenkerns;
Figur 7: eine schematische, zweidimensionale Schnittansicht der in Figur 4 gezeigten Kompaktiereinheit;
Figur 8: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform eines Herstellungssystems zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten;
Figur 9: eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Herstellungssystems zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten; und
Figur 10: eine schematische Darstellung eines Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt eine Kompaktiereinheit 100 zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten 16. Die Kompaktiereinheit 100 erstreckt sich von einem ersten Ende 102 zu einem zweiten Ende 104. Angrenzend an das zweite Ende 104 weist die Kompaktiereinheit 100 einen Rollkörper 106 mit einer Umfangsfläche 108 auf. Im bestimmungsgemäßen Betrieb rotiert der Rollkörper 106 in Umfangsrichtung 110.
Der Rollkörper 106 umfasst ein erstes Rollkörperelement 112, das beispielsweise ein Aluminiumzylinder sein kann, und ein zweites Rollkörperelement 114, das als Ummantelung des ersten Rollkörperelements 112 wirkt und beispielsweise ein Silikonmaterial aufweisen kann. Der Rollkörper 106 weist eine Vielzahl an Ansaugöffnungen 130, 132 auf.
Angrenzend an das erste Rollkörperelement 112 ist eine Ansaugeinheit 116 vorgesehen. Die Ansaugeinheit 116 weist im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf wie das erste Rollkörperelement 112. Die Ansaugeinheit 116 weist einen in Figur 2 gezeigten Ansaugkanal 126 auf. Die Ansaugeinheit 116 ist an der dem Betrachter zugewandten Stirnseite des Rollkörpers 106 drehbar angeordnet.
Ferner umfasst die Kompaktiereinheit einen Rollenkern 120. Der Rollenkern 120 erstreckt sich vom ersten Ende 102 zu dem zweiten Ende 104. Der Rollkörper 106 ist rotatorisch auf dem Rollenkern 120 gelagert. Die Ansaugeinheit 116 ist drehfest mit dem Rollenkern 120 verbunden.
In Figur 2 ist der innere Aufbau der Kompaktiereinheit 100 gezeigt. Die Ansaugöffnungen 130, 132 sind radial und somit quer zur Umfangsrichtung 110 angeordnet. Ferner sind die Ansaugöffnungen 130, 142 in Paaren von jeweils fünf Ansaugöffnungen 130, 132 in Umfangsrichtung 110 homogen entlang der Umfangsfläche 108 verteilt. Die Ansaugöffnungen 130, 132 erstrecken sich durch das erste Rollkörperelement 112 und das zweite Rollkörperelement 114 hindurch hin zu einem ersten Evakuierungskanal 122, der innerhalb einer Wandung des ersten Rollkörperelements 112 angeordnet ist.
Angrenzend an das zweite Ende 104 ist der erste Evakuierungskanal 122 geschlossen ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsvariante kann sich der erste Evakuierungskanal 122 von dem ersten Ende 102 zu dem zweiten Ende 104 erstrecken, sodass ein Fluid von beiden Enden 102, 104 ausgehend evakuierbar ist. Der erste Evakuierungskanal 122 erstreckt sich hin zu einer Stirnseite 107 des Rollkörpers 106 beziehungsweise des ersten Rollkörperelements 112 und mündet dort in einen Ansaugkanal 126 der Ansaugeinheit 116. Der Ansaugkanal 126 mündet in einem Entsorgungskanal 128 des Ansaugzapfens 118. Im bestimmungsgemäßen Betrieb der Kompaktiereinheit 100 wirkt eine Evakuierungseinheit an dem Ansaugzapfen 118 und erzeugt einen Unterdrück in dem ersten Evakuierungskanal 122 und somit in den Ansaugöffnungen 130, sodass ein Unterdrück an der Umfangsfläche 108 bewirkt wird, sodass eine Faserverbundschicht an den ersten Umfangsabschnitt 136 des Rollkörpers 106 angesogen wird.
Ferner umfasst der Rollkörper 106 den zweiten Evakuierungskanal 124, in dem die Ansaugöffnungen 132 münden. Es ist gezeigt, dass der zweite Evakuierungskanal 124 in der gezeigten Drehstellung nicht in den Ansaugkanal 126 mündet. Somit wird in dieser Drehstellung an den Ansaugöffnungen 132 kein Unterdrück an der Umfangsfläche erzeugt. Wenn sich der Rollkörper 106 bestimmungsgemäß um den Kern 120 und somit um die Ansaugeinheit 116 dreht, wird der zweite Evakuierungskanal 124 und die korrespondierenden Ansaugöffnungen 132 so positioniert, dass diese zeitweise in dem Ansaugkanal 126 münden. Somit kann sichergestellt werden, dass lediglich die oben in der Figur 2 dargestellte Seite beziehungsweise der dort dargestellte Umfangsabschnitt der Umfangsfläche 108 einen Unterdrück auf eine Faserverbundschicht 16 bewirkt.
In einem dem Ansaugkanal 126 diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Ansaugeinheit 116 ist ein Entlastungskanal 134 angeordnet ist. Der Entlastungskanal 134 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass ein Überdruck in mindestens einem der Evakuierungskanäle erzeugbar ist, sodass die Faserverbundschicht 16 an einem von dem ersten Umfangsabschnitt 136 verschiedenen zweiten Umfangsabschnitt 138 entfernbar, insbesondere abblasbar, ist. Mit dem Entlastungskanal wird gewährleistet, dass der erzeugte Unterdrück in dem zweiten Umfangsabschnitt 138 aufgelöst wird, sodass die Faserverbundschicht ablösbar ist und vorzugsweise abgeblasen wird. Hierfür kann beispielsweise eine nicht gezeigte Fluideinheit zur Erzeugung eines Überdrucks mit dem Entlastungskanal 134 fluidisch gekoppelt werden.
In der Figur 3 ist gezeigt, dass sich der Ansaugkanal 126 etwas weniger als 180° teilkreisförmig parallel zur Umfangsrichtung 110 erstreckt. Ferner ist gezeigt, dass neben dem ersten Evakuierungskanal 122 fünf weitere Evakuierungskanäle in dem Ansaugkanal 126 münden. Diese zusätzlichen Evakuierungskanäle sind jeweils mit Ansaugöffnungen fluidisch gekoppelt, wie sie in Figur 1 gezeigt sind. Die Anzahl der Evakuierungskanäle kann im Wesentlichen beliebig gewählt werden, sodass auch weniger als oder mehr als fünf Evakuierungskanäle vorgesehen werden können.
In den Figuren 4 bis 7 ist eine anderweitige Ausführungsvariante einer Kompaktiereinheit 200 gezeigt. Die Kompaktiereinheit 200 erstreckt sich ebenfalls von einem ersten Ende 202 zu einem zweiten Ende 204, wobei angrenzend an das zweite Ende 204 der Rollkörper 206 mit einem ersten Rollkörperelement 212 und einem zweiten Rollkörperelement 214 angeordnet ist. Der Rollkörper 206 weist eine Umfangsfläche 208 und eine Umfangsrichtung 210 auf. Der Rollkörper 206 ist rotatorisch auf dem Rollenkern 220 gelagert.
In dieser Ausführungsvariante sind die Evakuierungskanäle 222 am Rollenkern 220 vorgesehen. Die Evakuierungskanäle 222 sind lediglich auf einem Umfangsabschnitt des Rollenkerns 220 vorgesehen, wie es insbesondere in der Figur 6 gezeigt ist. Dadurch wird lediglich auf einer Seite der Kompaktiereinheit 200 der Unterdrück bewirkt. Beispielsweise können die Evakuierungskanäle 222 in der Figur 5 dem Betrachter zugewandt angeordnet sein. Der Rollenkern 220 steht still. Infolgedessen kann zwar der Rollkörper 206 auf dem Rollenkern 220 rotieren, jedoch wird lediglich die dem Betrachter zugewandte Seite des Rollenkörpers 206 beziehungsweise die dort dem Betrachter zugewandte Umfangsfläche 208 durch die Ansaugöffnungen 230 mit einem Unterdrück beaufschlagt.
Der Unterdrück wird durch eine Evakuierungseinheit bewirkt, die mit den Entsorgungsöffnungen 232 gekoppelt wird. Die Entsorgungsöffnungen 232 sind wie in Figur 6 gezeigt, mit den Evakuierungskanälen 222 fluidisch verbunden. Der erste Evakuierungskanal 222 weist einen nutenförmigen Abschnitt 234 und einen geschlossenen Abschnitt 236 auf, um in vorteilhafter Weise einen Unterdrück an der Umfangsfläche 208 mit den Ansaugöffnungen 230 zu bewirkten.
In Figur 7 ist die einseitige Bewirkung des Unterdrucks auf der Umfangsfläche 208 gezeigt, da die Evakuierungskanäle 222 lediglich auf einer Seite des Rollenkerns 220 vorgesehen sind.
In Figur 8 ist ein Herstellungssystem 1 zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten 16 gezeigt. Das Herstellungssystem 1 umfasst eine Ablegeeinheit 2, die eine Kompaktiereinheit 100, 200 und eine Materialbereitstellungseinheit 4, 6, 8, mit der mindestens eine Faserverbundschicht 16 derart bereitstellbar ist, dass diese mit der Kompaktiereinheit 100, 200 auf dem Ablegetisch 20 ablegbar und kompaktierbar ist.
Im ausführbaren Stand der Technik wird die Faserverbundschicht der Kompaktiereinheit in einem flachen Winkel von circa 30-45°, vergleichbar mit dem untersten Strahl der Lasereinheit 18, zugeführt, um ein qualitativ akzeptables Faserverbundbauteil herstellen zu können. Durch die Kompaktiereinheit 100, 200 kann die Faserverbundschicht 16 in einer vertikalen Richtung der Kompaktiereinheit 100, 200 bereitgestellt werden.
Durch die Ansaugöffnungen 130, 132, 230 wird die Faserverbundschicht 16 an die Umfangsfläche 108, 208 der Kompaktiereinheit 100, 200 angesaugt. Somit legt sich die Faserverbundschicht 16 an die Kompaktiereinheit 100, 200 an und kann in vorteilhafter Weise abgelegt werden, in besonders vorteilhafter Weise großflächig mit der Belichtungseinheit 18 erwärmt werden und anschließend kompaktiert werden.
Insbesondere kann bei dieser Anordnung die Schneideinheit 10 zur Durchtrennung der Faserverbundschicht 16 in einem benachbart zu der Kompaktiereinheit 100, 200 angeordneten Trennabschnitt 11 vorgesehen werden, wobei der Trennabschnitt 11 vertikal über der Kompaktiereinheit 100, 200 angeordnet ist. Im bestimmungsgemäßen Betrieb bewegt sich der Ablegetisch 20 mit der Vorschubrichtung 22.
In Figur 9 ist gezeigt, dass die Belichtungseinheit 18, 18‘ derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Faserverbundschicht angrenzend an eine erste Seite der Kompaktiereinheit, beispielsweise rechts der Kompaktiereinheit, und angrenzend an eine der ersten Seite gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite, beispielsweise links der Kompaktiereinheit, belichtet werden kann, sodass Faserverbundschichten 16, 16‘ auf dem Ablegetisch 20 mit einer ersten Vorschubrichtung 22 und einer der ersten Vorschubrichtung 22 entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Vorschubrichtung 22‘ ablegbar und kompaktierbar sind.
Ein Ablegen von Faserverbundschichten 16, 16‘ in zwei entgegengesetzt ausgerichteten Richtungen wird mit der Kompaktiereinheit 100, 200 ermöglicht, da dies eine vertikal von oben zugeführte Faserverbundschicht 16, 16‘ erfordert. Ohne eine solche Kompaktiereinheit 100, 200 müssten zusätzliche
Materialbereitstellungseinheiten 4, 6, 8 für die zweite Vorschubrichtung vorgesehen werden müssen. Figur 10 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten 16 umfassend die Schritte: Ansaugen 300 einer Faserverbundschicht 16 an einen Rollkörper 106, 206, sodass die Faserverbundschicht 16 an dem Rollkörper 106, 206 in einem Ansaugabschnitt anliegt. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt: Belichten 302 der Faserverbundschicht 16 in dem Ansaugabschnitt. Ferner umfasst das Verfahren die Schritte: Ablegen 304 und Kompaktieren 306 der Faserverbundschicht 16 auf dem Ablegetisch 20 mit dem Rollkörper 106, 206.
Ferner umfasst das Verfahren den Schritt: Durchtrennen 308 der Faserverbundschicht 16, wobei ein Ende der Faserverbundschicht 16 bis zum Ablegen an dem Rollkörper 106, 206 verbleibt. Mit einem Entlastungskanal 134 kann die Faserverbundschicht von dem Rollkörper 106, 206 abgeblasen werden.
Die im Vorherigen beschriebene Kompaktiereinheit 100, 200, die Ablegeeinheit 2, das Herstellungssystem 1 und das Verfahren ermöglichen die Herstellung eines qualitativ hochwertigen Faserverbundbauteils, das insbesondere auch in Randbereichen eine hohe Materialqualität aufweist. Dies begründet sich insbesondere daher, dass die Faserverbundschicht 16 an der Kompaktiereinheit 100, 200 angesaugt wird und somit auch bei einem freien Ende der Faserverbundschicht 16 dieses bis zum finalen Ablegen und Kompaktieren geführt ist. Ferner kann die Faserverbundschicht 16 in vorteilhafter Weise belichtet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Kompaktiereinheit 100, 200 ein zweiseitiges Verfahren und Ablegen der Faserverbundschicht 16.
BEZUGSZEICHEN Herstellungssystem Ablegeeinheit erste Materialrolle zweite Materialrolle dritte Materialrolle Schneideinheit Trennabschnitt Drehachse Drehrichtung Faserverbundschicht Belichtungseinheit Ablegetisch , 22‘ Vorschubrichtung 0, 200 Kompaktiereinheit 2, 202 erstes Ende 4, 204 zweites Ende 6, 206 Rollkörper 7 Stirnseite 8, 208 Umfangsfläche 0, 210 Umfangsrichtung 2, 212 erstes Rollkörperelement4, 214 zweites Rollkörperelement 6 Ansaugeinheit 118 Ansaugzapfen
120, 220 Rollenkern
122, 222 erster Evakuierungskanal
124 zweiter Evakuierungskanal 126 Ansaugkanal
128 Entsorgungskanal
130, 230 Ansaugöffnung
132 Ansaugöffnung
134 Entlastungskanal 136 erster Umfangsabschnitt
138 zweiter Umfangsabschnitt
232 Entsorgungsöffnung
234 nutenförmiger Abschnitt
236 geschlossener Abschnitt

Claims

ANSPRÜCHE Kompaktiereinheit (100, 200) zum Kompaktieren von übereinander angeordneten und zumindest abschnittsweise erwärmten Faserverbundschichten (16, 16‘), insbesondere von Faserverbundtapes, umfassend einen Rollkörper (106, 206) mit einer Umfangsfläche (108, 208) und mindestens einer Ansaugöffnung (130, 132, 230), wobei die Ansaugöffnung (130, 132, 230) angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Unterdrück an der Umfangsfläche (108, 208) bewirkbar ist, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine an der Umfangsfläche (108, 208) anliegende Faserverbundschicht (16, 16‘) ansaugbar ist. Kompaktiereinheit (100, 200) nach Anspruch 1 , umfassend mindestens einen mit der Ansaugöffnung (130, 132, 230) fluidisch koppelbaren oder gekoppelten Evakuierungskanal (122, 124, 222), der angeordnet und ausgebildet ist, um mit einer einen Unterdrück und/oder ein Vakuum erzeugenden Evakuierungseinheit gekoppelt zu werden. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umfangsfläche (108, 208) in einer Umfangsrichtung (110, 210) einen ersten Umfangsabschnitt und einen zweiten Umfangsabschnitt aufweist, die Kompaktiereinheit (100, 200) umfassend zwei oder mehr Ansaugöffnungen (130, 132, 230) und zwei oder mehr Evakuierungskanäle (122, 124, 222), die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass eine Faserverbundschicht (16, 16‘) ausschließlich an den ersten Umfangsabschnitt ansaugbar ist. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen innerhalb des Rollkörpers (106, 206) angeordneten Rollenkern (120, 220), an dem der Rollkörper (106, 206) rotatorisch gelagert angeordnet ist, wobei der Rollenkern (120, 220) den Evakuierungskanal (130, 132, 230) aufweist und sich die Ansaugöffnung (130, 132, 230) derart durch den Rollkörper (106, 206) erstreckt, dass diese in Abhängigkeit einer Drehstellung zwischen dem Rollkörper (106, 206) und dem Rollenkern (120, 220) in dem Evakuierungskanal (130, 132, 230) mündet. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Evakuierungskanal (130, 132, 230) von der Ansaugöffnung (130, 132, 230) zu einer Entsorgungsöffnung (232) erstreckt, wobei die Entsorgungsöffnung (232) an einem Umfangsabschnitt des Rollenkerns (120, 220) angeordnet ist. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Evakuierungskanal (130, 132, 230) einen dem Rollkörper (106, 206) zugewandten nutenförmigen Abschnitt (234) und einen an den nutenförmigen Abschnitt (234) angrenzenden geschlossenen Abschnitt (236) aufweist, wobei der geschlossene Abschnitt (236) mit der Entsorgungsöffnung (232) fluidisch gekoppelt ist. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Ansaugeinheit (116) mit einem Ansaugkanal (126), die an einer Stirnseite (107) des Rollkörpers (106, 206) drehbar angeordnet ist, wobei sich der Evakuierungskanal (130, 132, 230) von der Ansaugöffnung (130, 132, 230) zu der Stirnseite (107) des Rollkörpers (106, 206) erstreckt, wobei der Ansaugkanal (126) mit dem Evakuierungskanal (130, 132, 230) fluidisch in Abhängigkeit der Drehstellung zwischen dem Rollkörper (106, 206) und der Ansaugeinheit (116) koppelbar ist, sodass die Faserverbundschicht an einen ersten Umfangsabschnitt (136) des Rollkörpers angesogen wird. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Ansaugkanal (126) teilkreisringförmig erstreckt, und zwei oder mehr Evakuierungskanäle (130, 132, 230) in dem Ansaugkanal (126) münden. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Ansaugöffnungen (130, 132, 230), die an der Umgangsfläche (108, 208) angeordnet sind, wobei eine erste Ansaugöffnung (130, 132, 230) und eine zweite Ansaugöffnung (130, 132, 230) in Umfangsrichtung (110, 210) benachbart zueinander angeordnet sind und die erste Ansaugöffnung (130, 132, 230) mit einem ersten Evakuierungskanal (130, 132, 230) und die zweite Ansaugöffnung (130, 132, 230) mit einem zweiten Evakuierungskanal (130, 132, 230) fluidisch gekoppelt ist, wobei der erste Evakuierungskanal (130, 132, 230) und der zweite Evakuierungskanal (130, 132, 230) in Umfangsrichtung (110, 210) voneinander beabstandet sind. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen Entlastungskanal (134), der angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Überdruck in mindestens einem der Evakuierungskanäle (130, 132) erzeugbar ist, sodass die Faserverbundschicht (16) an einem von dem ersten Umfangsabschnitt (136) verschiedenen zweiten Umfangsabschnitt (138) entfernbar ist, wobei vorzugsweise der Entlastungskanal (134) in einem dem Ansaugkanal (126) diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Ansaugeinheit (116) angeordnet ist. Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Rollkörper (106, 206) einen Absorptionsgrad im
Wellenlängenbereich von Infrarot- und/oder Laserstrahlung von größer 0,5 und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,2 W/ m*K aufweist.
12. Ablegeeinheit (2) zum Ablegen von Faserverbundschichten (16, 16‘) zur Herstellung von Faserverbundbauteilen, umfassend eine Kompaktiereinheit (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-11 , und eine Materialbereitstellungseinheit (4, 6, 8), mit der mindestens eine Faserverbundschicht derart bereitstellbar ist, dass diese mit der Kompaktiereinheit (100, 200) auf einem Ablegetisch kompaktierbar ist.
13. Ablegeeinheit (2) nach dem vorherigen Anspruch 12, wobei die Kompaktiereinheit (100, 200) und die Materialbereitstellungseinheit (4, 6, 8) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Faserverbundschicht der Kompaktiereinheit (100, 200) in einer vertikalen Richtung bereitstellbar ist.
14. Ablegeeinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 12-13, umfassend eine Schneideinheit (10) zur Durchtrennung der Faserverbundschicht in einem benachbart zu der Kompaktiereinheit (100, 200) angeordneten Trennabschnitt (11), wobei der Trennabschnitt (11) vertikal über der Kompaktiereinheit (100, 200) angeordnet ist.
15. Herstellungssystem (1) zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten (16, 16‘), umfassend eine Ablegeeinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 12-14, einen Ablegetisch (20), auf dem Faserverbundschichten (16, 16‘) mit der Ablegeeinheit (2) ablegbar und kompaktierbar sind, und eine Belichtungseinheit (18) zur Belichtung der abzulegenden und/oder der abgelegten Faserverbundschicht.
16. Herstellungssystem (1) nach dem vorherigen Anspruch 15, wobei die Belichtungseinheit (18) angeordnet und ausgebildet ist, eine Faserverbundschicht angrenzend an eine erste Seite der Kompaktiereinheit (100, 200) und angrenzend an eine der ersten Seite gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite zu belichten, sodass Faserverbundschichten (16, 16‘) auf dem Ablegetisch (20) mit einer ersten Vorschubrichtung (22) und einer der ersten Vorschubrichtung entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Vorschubrichtung (22) ablegbar und kompaktierbar sind.
17. Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Faserverbundschichten (16, 16‘), umfassend die Schritte:
Ansaugen einer Faserverbundschicht (16, 16‘) an einen Rollkörper (106, 206), sodass die Faserverbundschicht an dem Rollkörper (106, 206) in einem Ansaugabschnitt geführt wird, Belichten der Faserverbundschicht in dem Ansaugabschnitt, und Ablegen und Kompaktieren der Faserverbundschicht auf einem Ablegetisch mit dem Rollkörper (106, 206).
18. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch 17, umfassend den Schritt:
Durchtrennen der Faserverbundschicht an einer Schnittstelle, wobei ein an die Schnittstelle angrenzender Endabschnitt der Faserverbundschicht bis zum Ablegen an dem Rollkörper (106, 206) verbleibt.
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