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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CREATING THE REINFORCING STRUCTURE COMPONENTS FOR THE MANUFACTURE OF FIBRE-PLASTIC COMPOSITE COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/032406
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the production of textile reinforcement components from at least one layer of a reinforcing material (1). Said method comprises producing a cut-out, from the at least one layer of reinforcing material (1), by means of a separation process along the outline to be generated (3) and fixing (2) of the reinforcing material, essentially parallel to and close to the outline of the cut-out.

Inventors:
WEIMER CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/010257
Publication Date:
May 10, 2001
Filing Date:
October 18, 2000
Export Citation:
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Assignee:
INST VERBUNDWERKSTOFFE GMBH (DE)
WEIMER CHRISTIAN (DE)
International Classes:
B29C70/24; B29C70/54; D05B23/00; D05B73/00; D06H7/00; (IPC1-7): B29C70/54; B29B11/16
Foreign References:
US4867085A1989-09-19
Attorney, Agent or Firm:
Klein, Friedrich (Auf der Pirsch 11 Kaiserslautern, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von textilen VerstärkungsstrukturHalbzeugen aus zumindest einer Lage eines VerstärkungsstrukturMaterials, bei dem aus dieser zumindest einen Lage entlang einer zu erzeugenden Kontur des VerstärkungsstrukturHalbzeuges mittels eines Trennvorganges ein Zuschnitt erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daB im wesentlichen parallel und randnah zur Kontur des Zuschnittes eine Fixierung des Verstärkungsstruktur Materials vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung vor dem Trennvorgang durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Mittel zur Erzeugung der Fixierung ein Trennwerkzeug unmittelbar nachgeführt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Kontur des Zuschnittes als auch in dem diesem benachbarten Bereich der Lage des Verstärkungsstruktur Materials eine Fixierung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennvorgang zwischen den beiden Fixierungen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung durch die Erzeugung einer Naht erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Naht mittels eines Näh, Schweiß, Schmelzund/oder Klebevorgangs erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nahterzeu gung ein Einfadenoder Zweifadennähverfahren, insbesondere ein Doppel steppstichNähverfahren, benutzt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen eines Verstärkungsstruktur Materials zugeführt und an diesen Lagen gemeinsam eine Fixierung der Kontur vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Fixierung der Kontur und nach dem Trennen des Zuschnittes die zumindest eine Lage von einer Handha bungsstelle entnommen, zwischengelagert, danach der Handhabungsstelle erneut zugeführt und randnah zu einer weiteren Kontur eine Fixierung vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor, während oder nach der Fixierung in mindestens einem Flächenbereich des VerstärkungsstrukturHalbzeuges eine Materialverstärkung aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere für ein Bauteil benötigte Lagen gleicher oder unterschiedlicher VerstärkungsstrukturMaterialen vor einer Weiterverarbeitung zu einem FaserKunststoffVerbundwerkstoffBauteil zu einem Paket miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Paket zur Bildung des FaserKunststoffVerbundwerkstoffBauteils in ein Werkzeug eingelegt wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen aus unterschiedlichen VerstärkungsstrukturMaterialien randnah fixiert und zur Herstellung des textilen VerstärkungsstrukturHalbzeugs übereinander angeordnet werden.
15. VerstärkungsstrukturHalbzeug umfassend zumindest eine Lage eines VerstärkungsstrukturMaterials, gekennzeichnet durch eine zu seiner Kontur randnahe Fixierung.
16. VerstärkungsstrukturHalbzeug nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch mehrere Lagen gleicher oder unterschiedlicher Verstärkungsstruktur Materialien.
17. Verstärkungsstruktur Halbzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daB jede Lage eine zu ihrer Kontur randnahe Fixierung aufweist.
18. Vorrichtung zur Erzeugung eines VerstärkungsstrukturHaibzeuges, umfas send eine Auflage für zumindest eine Lage eines VerstärkungsstrukturMate rials, eine Trenneinrichtung, beispielsweise eine Schneideinrichtung, mit der ein Zuschnitt entlang einer Kontur erzeugbar ist, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Erzeugung einer randnahen Fixierung der Kontur.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Steuerung mit der eine Bewegung des Mittels zur Erzeugung der Fixierung in der Ebene der Lage frei programmierbar ist.
Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG VON FASER-VERSTÄRKUNGSSTRUKTUR- HALBZEUGEN FÜR DIE HERSTELLUNG VON FASER-KUNSTOFF-VERBUNDBAUTEILEN Für die Herstellung von lang-oder endlosfaserverstärkten Faser- Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FKV) werden Lagenpakete, bestehend aus flächigen, z. T. textilen, Verstärkungsstruktur Halbzeugen aufeinander gestapelt. Für die Fertigung von endkonturgenauen Bauteilen müssen dabei die einzelnen Verstärkungsstruktur-Halbzeuge bereits auf Endmaß bearbeitet vorliegen.

Bauteile mit beliebigen Faser-Orientierungen innerhalb der gegebenen textilen Verstärkungsstruktur-Halbzeuge werden aus mehreren Einzellagen der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge, die auch aus unterschiedlichen Verstärkungsstruktur-Materialien bestehen können, so aufgebaut, daß der gewünschte Lagenaufbau entsteht.

Dies geschieht bekannterweise im Prepregverfahren. Für Harzinjektionsverfahren werden solche Lagenaufbauten auch mit trockenen Verstärkungsstruktur-Halbzeugen realisiert. Insbesondere im Falle der Harzinjektionsverfahren muß beim Zuschnitt des Verstärkungsstruktur-Materials mit Übermaß gearbeitet werden, da sich hier die Tendenz dieser Materialen, an den Rändern auszufransen, besonders nachteilig auswirkt. Einerseits entsteht Verschnitt durch die sich an den Prozeß anschließende mechanische Bearbeitung der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge und andererseits sind die Lagen, aus denen die Verstärkungsstruktur-Halbzeuge bereits ausgeschnitten sind, aufgrund der labilen Form der Randbereiche der ausgeschnittenen Lage des Verstärkungsstruktur- Materials nur schwer handhabbar und damit auch nur sehr schwer weiter nutzbar.

Die zur Herstellung von solchen Lagenpaketen benötigten einzelnen Verstärkungsstruktur-Halbzeuge sind ebenfalls kaum handhabbar.

Abhängig von der Art des Verstärkungsstruktur-Materials verlieren die Verstärkungsstruktur-Halbzeuge aufgrund der in der Regel sehr glatten und damit äuBerst gleitfähigen Fäden einen GroBteil ihrer schnittrandnahen Verstärkungsfäden. Die Festigkeit der Randzonen eines aus diesen endkonturgenauen Verstärkungsstruktur-Halbzeu- gen hergestellten Bauteils ist somit nicht immer gewährleistet und auch nicht sicher vorhersagbar.

In der jeweiligen Lage des Verstärkungsstruktur-Materials, aus der das Verstärkungsstruktur-Halbzeug entnommen wurde, entsteht die gleiche Problematik, so daB ein optimaler Nutzungsgrad der jeweiligen Lage des Verstärkungsstruktur-Materials beim Ausschneiden weiterer Verstärkungsstruktur-Halbzeuge anderer Formgebung nur bedingt erreicht werden kann. Durch die Notwendigkeit, belastungsoptimierte flächige Verstärkungsstruktur- Halbzeuge aus unterschiedlichen textilen Verstärkungsstruktur- Materialen herzustellen, ist die optimale Ausnutzung der Lagen dieser Materialien weiter eingeschränkt. Durch die weitere Forderung, belastungsoptimierte Verstärkungsstruktur-Halbzeuge auch aus verschiedenen textilen Verstärkungsstruktur-Materialien (1/1- Leinwand-Gewebe, 45°-Gelege, 30°-Gelege,...) zu erzeugen, ist die Erzielung eines optimalen Nutzungsgrades der verschiedenen Materialien zusätzlich eingeschränkt.

Neue Preformtechnologien mittels Bindern, Näh-oder sonstigen Textiltechniken haben die Herstellung von bauteilgerechten bzw. belastungsgerechten Faser-Vorformlingen zum Ziel (DE 196 24 912, DE 197 16 666, DE 196 28 388). Diese Verfahren beziehen sich aus- schließlich auf die Herstellung der räumlichen Bauteil-Geometrie (z. B.

Profile L-Z) bzw auf die globale Faserorientierung.

Die form-und kräfteorientierte Ausbildung der Randbereiche, insbe- sondere der Begrenzungskanten der Bauteile wird dabei nicht angesprochen. Belastungsoptimierte Bauteile bedürfen nach dem Stand der Technik einer aufwendigen Nachbearbeitung der Bauteilkanten. Durch die in der Regel mechanische Nachbearbeitung werden sogar Fehlstellen, die beispielsweise durch die dynamische Belastung beim Fräsen entstehen, zusätzlich in das Laminat einge- bracht. Derart bearbeitete Kanten sind, ohne eine weitere aufwendige Nachbehandlung, nicht geschlossen, was u. a. die Chemikalienbe- ständigkeitbeeinträchtigt.

Nach dem Stand der Technik können bei Harzinjektionsverfahren Funktionselemente in das Bauteil eingebracht werden. Die Positionierung dieser Funktionselemente kann dabei werkzeugseitig sehr aufwendig erfolgen, oder die Funktionselemente werden auf der trockenen textilen Verstärkungsstruktur positioniert (DE 198 34 772).

Für eine Positionierung der Funktionselemente auf der trockenen textilen Verstärkungsstruktur sind Bezugskanten oder zumindest mehrere Bezugspunkte erforderlich, deren Lage nur sehr geringe Toleranzen aufweisen dürfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Vorbereitung von trockenen textilen Verstärkungsstruktur- Halbzeugen zu schaffen, die in Form von Einzelteilen zur pabgenauen Weiterverarbeitung von Lagenaufbauten mit beliebig anordenbarer Faser-Orientierung und sehr hoher Maßgenauigkeit geeignet sind. Mit der Erfindung sollen als Verstärkungsstruktur-Halbzeuge dienende Zuschnitte aus Verstärkungsstruktur-Materialien herstellbar sein, die unter Gewährleistung einer hohen Maß-und Formgenauigkeit zur Bildung von Lagenaufbauten geeignet sind und somit die Effizienz des Preformings erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.- Erfindungsgemäß wird somit vor dem Herausarbeiten der endgültigen Kontur eines Verstärkungsstruktur-Halbzeuges aus einer Lage eines Verstärkungsstruktur-Materials parallel und randnah zu dieser Kontur die Struktur dieses Halbzeuges verschiebe-und ausfranssicher fixiert.

Die Fixierung der Struktur kann vorzugsweise durch die Placierung einer Naht erfolgen. Die Naht kann dabei mittels den dem Stand der Technik zuzurechnenden Verfahren, wie beispielsweise Kleben, Schweißen und/oder Nähen ausgeführt werden.

In der Textil-und Bekleidungsbranche zählt das verschnittoptimierte Zuschneiden zum Stand der Technik, jedoch werden hier im allgemeinen schiebefeste und nicht ausfransende Materialien verarbeitet, soda3 insbesondere auch im Hinblick darauf, daB bei Verarbeitung von zum Ausfransen neigenden Materialien deren am Kleidungsstück sichtbare Schnittkanten durch besondere Nähte entlang ihrer gesamten Kontur eingefabt werden, die Schnitte ohne eine weitergehende Vor-oder Nachbearbeitung der ausgeschnitte- nen Form gesetzt werden können.

Im Zusammenhang mit der Herstellung von Fahrzeugsitz- Schutzbezügen sind verschnittoptimierte Zuschnitte zweilagiger Folienaufbauten (DE 196 18 814) bekannt, bei denen vor dem Schneiden der Folienpakete eine Verbindung zwischen den einzelnen Lagen, z. B. durch SchweiBen hergestellt wird.

In einer bevorzugten erfindungsgemäBen Ausführungsform wird die Naht mittels Nähtechnik erstellt. Zum Einsatz können hier alle nach dem Stand der Technik bekannten Nähverfahren kommen, wie sie beispielsweise bezüglich der Maschinenvarianten nach DIN 5300 oder DIN 5 307 beschrieben sind. Erfindungsgemäß bevorzugt sind die für textile Verstärkungsstrukturen besonders geeigneten Einfaden-und Zweifaden-Kettenstich-und das Doppelsteppstich- Nähverfahren. In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden füf die Nahterstellung Einseitennähtechniken oder 3D Nähtechniken eingesetzt, wie sie beispielsweise aus DE 195 29 084,199 12 899 oder 199 47 291 bekannt sind.

ErfindungsgemäB kommen auch Mehr-Nadel-Nähmaschinen, beispielsweise 4-Nadelnähmaschinen zum Einsatz, die gleichzeitig eine entsprechende Anzahl von zueinander parallel verlaufenden Nähten herstellen. Die Verwendung von Nähmaschinen mit vier oder noch mehr Nadeln ist insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn der entsprechende Bereich des Verstärkungsstruktur-Halbzeuges in dem entsprechenden Bauteil oder dem Verstärkungsstruktur-Halbzeug selbst besonders groben Belastungen ausgesetzt wird.

ErfindungsgemäB können für die Ausführung der Nähte alle nach dem Stand der Technik bekannten Nähfadenausführungen eingesetzt werden (z. B. ISO 6741). Hierzu gehören die verschiedenartigsten Garn-Konstruktionen, beispielsweise texturiert, verwirbelt, gezwirnt oder monofil. AuBerdem verschiedene Garnmaterialien, beispielsweise Glasfaser-, Kohlenstofffaser-, Polyester-, PA-oder PPS-Garn.

Nach dem Stand der Technik bekannte Nahtformen sind beispielsweise ISO 4915 und ISO 4916 zu entnehmen. Die Eigen- schaften der herzustellenden Nähte lassen sich bekannterweise mit den Nähparametern (Art der zur Verwendung kommenden Fäden, Einstellung der sog. Fadenspannung, Wahl der Stichlänge usw) ein- stellen, wobei insbesondere die Wechselwirkung zu den Parametern des zu vernähenden textilen Verstärkungsstruktur-Materials, wie bei- spielsweise Faserart, Faserfeinheit und textile Grundstruktur, berück- sichtigt werden sollte.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Naht mit einem Zwei-Faden-Doppelsteppstich ausgeführt. Hierbei lassen sich durch eine Stich-oder Naht-Hybridisierung die Nahteigenschaften auf die besonderen Erfordernisse der erfindungsgemäß verwendeten Verstärkungsstruktur-Materialien einstellen. AuBerdem lassen sich hier mit besonders einfachen Garntypen, beispielsweise PES-Filamentgarn, sehr gute Nähergebnisse erzielen.

Die erfindungsgemäB mit definierten Eigenschaften vorzugsweise nähtechnisch eingebrachten Fixierungen können nach dem Ausschneiden ein gewisses MaB an Flexibilität aufweisen. Dies ist vorteilhaft für die weitere erfindungsgemäBe Verwendung der damit gebildeten endkonturgenauen Verstärkungsstruktur-Halbzeuge Im Sinne der Konsolidierung und der damit verbundenen Kompaktierung des Verstärkungsstruktur-Halbzeuge ist eine Anpassung an die in der Regel dreidimensional gestalteten Werkzeugform möglich.

Neben der verschiebe-und ausfranssicheren Ausführung der benötigten Kontur der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, auch die in der jeweiligen Lage des Verstärkungsstruktur-Materials verbleibende Gegenkontur des Verstärkungsstruktur-Halbzeuges durch eine Fixie- rung gegen Ausfransen gesichert werden. Hierfür werden zwei parallel zueinander verlaufende Fixierungen positioniert, nämlich eine innerhalb des Verstärkungsstruktur-Halbzeuges und eine innerhalb der Bahn oder Lage des Verstärkungsstruktur-Materials. Die Erstel- lung der formstabilen maßgenauen Endkontur des Verstärkungs- struktur-Halbzeuges erfolgt dann durch dessen Trennung von der Bahn des Verstärkungsstruktur-Materials zwischen den parallel zuein- ander ausgeführten Fixierungen.

Die Bahn des Verstärkungsstruktur-Materials, aus der schon erste Verstärkungsstruktur-Halbzeuge ausgeschnitten sind, kann durch die Vermeidung des Ausfransens verschnittoptimiert, d. h. Minimierung des Verschnitts beim weiteren Ausschneiden von Verstärkungsstruk- tur-Halbzeugen weiter ausgenutzt werden.

Durch die Verwendung entsprechender Handlingsysteme kann das teilweise ausgesprochen kostenintensive Verstärkungsstruktur-Mate- rial problemlos zwischengelagert und zu einem späteren Zeitpunkt für die erneute Entnahme von endmaßgenauen Verstärkungsstruktur- Halbzeugen weiter ausgenutzt werden. Dies ist insbesondere bei textilen Verstärkungsstruktur-Materialien, die eine Vorzugsrichtung der Fasern aufweisen, von Bedeutung, da hier nicht nur eine Verschnittoptimierung sondern auch eine Faser-Orientierungsopti- mierung der zu erstellenden Verstärkungsstruktur-Halbzeuge möglich ist. Dabei gewährleisten die Nähte sowohl exakte Randbedingungen als auch die zum Ausschneiden der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge notwendige Schiebefestigkeit des Verstärkungsstruktur-Materials, was beim Schneiden von Vorteil ist.

Durch Verwendung einer Nähmaschine die vorzugsweise einen dreh- baren Nähkopf aufweist, können erfindungsgemäß auch Ausbrüche (z. B. Löcher) und zusätzliche Verstärkungen derselben in der Bahn des Verstärkungsstruktur-Materials bzw innerhalb der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge erzeugt werden.

Vorbestimmbare Bauteilgeometrien können aus der Bahn bzw aus der Lage des textilen Verstärkungsstruktur-Materials ausgetrennt und entnommen werden, ohne Entstehung weiteren Materialverlustes durch anschließende materialabtragende Bearbeitungsprozesse. Er- findungsgemäß wird dadurch ein komplett maßgenauer Faser-Vor- formling für FKV Bauteile möglich.

Faserorientierungen mit vorbestimmbaren Faserrichtungen können durch die Verwendung textiler Verstärkungsstruktur-Materialien mit unterschiedlicher Faserorientierung gezielt ausgewählt und somit das Leichtbaupotential dieser Werkstoffe in einem hohen Maße genutzt werden.

Die aufgrund der Erfindung möglichen endmaßgenauen Verstär- kungsstruktur-Halbzeuge mit Randfixierung ermöglichen in beson- ders einfacher Weise den Einsatz von Handling-Systemen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können aufgrund der definierten, endkonturgenauen Maße der Verstärkungsstruktur-Halb- zeuge Inserts positionsgenau auf der Bahn des Verstärkungsstruk- tur-Materials bzw auf dem Verstärkungsstruktur-Halbzeug fixiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung lassen sich weitere Funktions-und/oder Verstärkungselemente frei, aber definiert und positionsgenau auf dem Verstärkungsstruktur-Halbzeug positio- nieren.

Durch die Erfindung ist es auch möglich, mittels einer Endvernähung exakt positioniert lokale Funktionen in die Preform einzubringen.

Beispielsweise können dies Z-Verstärkungen in Bereichen sein, die im späteren Einsatz des Bauteils einer erhöhten Impact-Belastung unterliegen.

Ein weiteres Beispiel ist die Ausgestaltung von FlieBkanälen zur Steuerung der Fließfront bei der Harzinjektion.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung der Erfindung kann durch Variation der vorerwähnten Nähparameter ein vorbestimmbares AusmaB der Kantensteifigkeit erreicht werden. Diese kann jeweils den Anforderungen des Foigeprozesses und/oder den späteren Einsatz- bedingungen des Bauteils angepabt werden.

Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die Erstellung einer maßgenauen Endkontur der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge nach den an sich vorbekannten Trennverfahren, wie z. B. Laserstrahl-, Wasserstrahl-oder Messerschnitt, erfolgen. Die erfindungsgemäB vorgesehene Ausführung der Randfixierung führt dabei zu einer erhöhten Schiebefestigkeit der textilen Verstärkungsstruktur-Halb- zeuge und erleichtert deren exakte Führung während des Trenn- prozesses.

Der erfindungsgemäB vorgesehene Fixier-und TrennprozeB für die Herstellung der ausfranssicheren Verstärkungsstruktur-Halbzeuge kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.

Die benötigten Endkonturen der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge lassen sich bevorzugt und besonders einfach innerhalb einer Ebene erstellen. Der Fixier-und Trennvorgang können dabei frei program- mierbar sein. Durch den Einsatz von an sich bekannten Automati- sierungsverfahren lassen sich hoch effizient maßgenaue Verstär- kungsstruktur-Halbzeuge mit hoher Reproduktionsqualität herstellen.

Die komplette für das Bauteil benötigte Verstärkungsstruktur bestehend aus a) einem oder mehreren maßgenauen textilen Verstärkungsstruktur- Halbzeugen und b) alien benötigten zusätzlichen Verstärkungs-und/oder Funktions- elementen, die aufgrund der maßgenauen formstabilen Konturen der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge bereits in trocknem Zustand auf diesen exakt positioniert werden können, können erfindungsgemäß vorkonfektioniert werden. Im weiteren Verarbeitungsprozeß läßt sich die so gebildete Verstärkungsstruktur als Einheit ins Werkzeug einlegen und ermöglicht damit sehr kurze Zykluszeiten.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zeichnung.

In der Zeichnung wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen rein schematisch dargestellt, es zeigen : Fig. 1 : ein Verstärkungsstruktur-Halbzeug mit mittels einer Doppel- naht abgenähten Schwingen-Preform-Einzelteilen ; Fig. 2 : ein Anlagenkonzept zur Herstellung von ebenen, bauteil- gerechten Verstärkungsstruktur-Halbzeugen mit Verstärkungsstruk- tur-Materialbahnen unterschiedlicher Faser-Orientierungen und gro- ßen Paketdicken ; Fig. 3 : eine Prinzipdarstellung einer Anlage zur Herstellung einer Doppelnaht sowie zur Durchführung des Trennvorganges ; Fig. 4 : ein fertiges bauteilgerechtes Verstärkungsstruktur-Halbzeug ; Fig. 5 : einen Abschnitt einer Bahn eines Verstärkungsstruktur- Materials nach der Entnahme der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge zur weiteren verschnittoptimierten Nutzung ; Zur Herstellung einer Schwinge aus Faser-Kunststoff-Verbundwerk- stoff (FKV) im Harzinjektionsverfahren wird ein spezieller Lagenaufbau benötigt. Dieser setzt sich aus verschiedenen in der Ebene orthogonalen Lagen eines textilen Verstärkungsstruktur-Halb- zeuges zusammen (Fig. 1). In der Ebene des bahn-oder lagenför- migen textilen Verstärkungsstruktur-Materials 1 wird die Kontur mittels einer Doppelnaht 2 genäht, die beispielsweise von zwei Kettenstich-oder Doppelsteppstich-Nähten gebildet ist. Dabei können die Faser-Orientierungen im Rahmen der Orthogonalität des textilen Verstärkungsstruktur-Materials beliebig gewäh ! t werden.

Hierzu werden die Konturen der herzustellenden Verstärkungsstruk- tur-Halbzeuge verschnittoptimiert auf die Ebene des Verstärkungs- struktur-Materials projiziert. In Fig 1 sind zwei Verstärkungsstruktur- Halbzeuge 3 derart auf die Materialbahn projiziert, daB die Fasern des Verstärkungsstruktur-Materials im Winkel von +/-45° zu dessen Achsen verlaufen, während die Lage des Verstärkungsstruktur-Halb- zeuges 4 so gewählt ist, daB die Fasern im Winkel von 0/90° zu seinen Achsen gerichtet sind. Weiterhin werden zur Aufnahme von Krafteinleitungselementen im herzustellenden Verstärkungsstruktur- Halbzeug vorgesehene Ausbrüche 5 auf die Materialebene projiziert.

Der beim Bauteil auf Lochleibung beanspruchte Bereich des Verstär- kungsstruktur-Halbzeuges kann mit einer Z-Verstärkung versehen sein. Die hierfür im Augenbereich des Bauteils benötigten sog.

Aufdoppler 6 werden analog zur Herstellung der Verstärkungs- struktur-Halbzeuge-gegebenenfalls gleichzeitig mit diesen-herge- stelit.

Mittels der in Fig. 2 gezeigten Anlage, die mehrere Aufnahmemöglich- keiten 9 für hinsichtlich ihrer Struktur unterschiedliche Bahnen von Verstärkungsstruktur-Materialen 1 aufweist, werden die Verstär- kungsstruktur-Halbzeuge endkonturengenau hergestellt, indem mit- tels eines 2-Nadel-Nähkopfes 7 die Kontur der Schwinge 8 exakt auf jedem der benötigten Verstärkungsstruktur-Materialen 1 und mit jeder benötigten Faser-Orientierung abgenäht wird. Der Nähkopf 7 wird entlang den auf das Verstärkungsstruktur-Material projizierten Konturen der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge bewegt und erzeugt hierbei die Doppelnaht 2 mit zwei mit Abstand parallel zueinander verlaufenden Nähten 18,22. Die beiden Nähte 18,22 werden im Bereich der Randzonen der herzustellenden Verstärkungsstruktur- Halbzeuge so angeordnet, daB nach dem Ausschneiden derselben die Naht 18 das jeweilige Verstärkungsstruktur-Halbzeug gegen Ausfransen sichert, während die Naht 22 die am Verstärkungs- struktur-Material 1 verbleibenden Schnittkanten gegen Ausfransen sichert.

Ist beispielsweise die Doppelnaht 2 zum Erreichen der notwendigen Kantenstabilität nicht ausreichend, so können auch 4-oder Mehr- Nadel-Maschinen eingesetzt werden. Die hiermit zu bildenden Nähte können in jeweils gleicher oder ungleicher Anzahl auf die Verstär- kungsstruktur-Halbzeuge und die Bahn des Verstärkungsstruktur- Materials aufgeteilt werden.

Eine Schneideinrichtung 10 mit einem im wesentlichen entlang der Bewegungsbahn des Nähkopfes bewegbaren Zuschneidekopf 15 wird mittig zwischen den beiden Nähten der Doppelnaht geführt und schneidet hierbei die vorbestimmte Kontur aus. In besonderen Fällen kann es auch zweckmäBig sein, den Schnitt in Bezug auf die beiden Nähte 18,22 der Doppelnaht 2 aubermittig durchzuführen.

Ein Handhabungs-System 11 greift die Verstärkungsstruktur-Halb- zeuge bildenden Zuschnitte und legt sie am Bestimmungsort, dem Preform-Träger 12 ab. Dort können die Pakete u. U. nochmals zu einem handhabbaren Preform-Paket vernäht werden. Es kann sowohl ein komplizierter Lagenaufbau der Verstärkungsstruktur-Halbzeuge abgelegt werden, als auch ein einziges Verstärkungsstruktur-Halb- zeug als Einzelteil einer maßgenauen Endmontage zur 3D-Pre-form zugeführt werden. Bei der Ablage mehrerer Einzelteile in eine Form, werden an die Festigkeit der Naht keine größeren Anfor-derungen gestellt. Folgt, wie bereits erwähnt, eine Montage der verschiedenen Einzelteile so muß die Kantenstablität hoch sein, um so eine exakte 3D-Preform, mit geringen Toleranzen zu erhalten.

Lokale Aufdoppler 6, z. B. zur Verstärkung der Augenbereiche einer Schwinge, werden im gleichen Verfahren hergestellt. Hier kann der Grad der Fixierung der Kanten des Verstärkungsstruktur-Halbzeuges durch Wahl geeigneter Nähparameter erhöht werden.

In Fig. 3 ist das System des Abnähens und des Zuschneidens in der Ebene zu erkennen. Der 2-Nadel-Nähkopf 7 und auch der Zuschnei- dekopf 15 sind drehbar gelagert ; Nährichtung und Nahtbilder sind frei programmierbar.

Die eingesetzten textilen Verstärkungsstruktur-Materialien 9 können Standard-Materialien sein, wie z. B. Bi-Axial, Tri-Axial, Quadraxial- Gelege, oder Gewebe.

Die so hergestellten Verstärkungsstruktur-Halbzeuge (Fig. 4) entspre- chen den Endmaßen des Bauteils 17 der Schwinge 8 und können zur komplexen Preform weiterverarbeitet werden. Der Grad der Fixierung ihrer Randbereiche hängt von den Nähparametern ab.

Zur Aufnahme von Krafteinleitungsbuchsen wird entlang einer vorbe- stimmbaren Kontur mittels des Zuschneidekopfes 15 ein Ausbruch 5 erzeugt, der mit einer Doppelnaht 2 oder einer Mehrfach-Naht 20 gesichert wird.

Das bahn-oder lagenförmige Verstärkungsstruktur-Material wird nach der Entnahme der erzeugten Verstärkungsstruktur-Halbzeuge verschnittoptimiert weiterverwendet.

Fig. 5 zeigt einen Abschnitt der Bahn des Verstärkungsstruktur-Mate- rials nach der Entnahme der hergestellten Verstärkungsstruktur-Halb- zeuge. Die Naht 22 der Doppelnaht 2 fixiert die Schnittkanten am Abschnitt der Bahn des Verstärkungsstruktur-Materials und verhin- dert dessen Ausfransen. Die freien Fiächen 23 in der Umgebung des Ausschnittes stehen für nachfolgend herzustellende Verstärkungs- struktur-Halbzeuge zur Verfügung.

Der Vorgang wird solange wiederholt, bis die komplette Preform fertiggestellt ist. Der Vorgang kann vollautomatisiert erfolgen. Zur Weiterverarbeitung der so hergestellten Einzelteile können verschie- dene Preforming-Prozesse (beispielsweise gemäß DE 196 08 127 A1) eingesetzt werden.