DE102008028441A1 - Method and device for producing an annular preform made of semifinished fiber material, and use of such methods and devices - Google Patents

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen Weg zur Herstellung eines Vorformlings (12) aus Fasermaterialhalbzeug anzugeben, mittels welchem es insbesondere möglich ist, gekrümmte Strukturkomponenten aus Faserverbundwerkstoffen wirtschaftlich und effizient herzustellen. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings (12) aus Fasermaterialhalbzeug vorgesehen, umfassend ein Wickeln eines als Band bereitgestellten Halbzeugss auf einen Wickelkern (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Wickeln im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wickelkerns (16) auf eine konturierte Mantelfläche (18) des Wickelkerns (16) erfolgt, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Bandlagen sich in Axialrichtung (A) im Wesentlichen vollständig überlappen, und dass während des Wickelns die einzelnen Bandlagen, in deren Querschnitt betrachtet, in Anpassung an die Mantelflächenkontur verformt werden.It is an object of the present invention to provide a simple way of producing a semi-finished fiber preform (12) by means of which it is possible, in particular, to produce curved structural components made of fiber composite materials economically and efficiently. According to the invention, a method is provided for producing an annular preform (12) from semifinished fiber material, comprising winding a semifinished product provided as a band onto a winding core (16), characterized in that winding substantially in the circumferential direction of the winding core (16) onto a contoured lateral surface (18) of the winding core (16), so that successively wound tape layers in the axial direction (A) substantially completely overlap, and that during winding the individual band layers, viewed in the cross section, are deformed in adaptation to the lateral surface contour.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug sowie die Verwendung derartiger Verfahren und Vorrichtungen.The The present invention relates to a method and an apparatus for producing an annular Preform of fiber semis and the use of such Methods and devices.

Zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils (Faserverbundbauteil) ist es bekannt, zunächst einen Vorformling (”Preform”) aus Fasermaterialhalbzeug (z. B. enthaltend ein Gewebe, Gelege, Fasermatten etc.) vorzufertigen und diesen Vorformling sodann zum Faserverbundbauteil weiterzuverarbeiten, beispielsweise durch Infiltration mit Harzmaterial (z. B. Kunstharz) und anschließendem Aushärten (z. B. thermisch).to Production of a fiber-reinforced Component (fiber composite component), it is known, first a Preform ("preform") of fiber semis (eg containing a fabric, scrims, fiber mats, etc.) prefabricate and then further processing this preform to the fiber composite component, for example by infiltration with resin material (eg synthetic resin) and subsequent hardening (eg. Thermally).

Die Verwendung von Faserverbundbauteilen ist vor allem wegen ihrer hohen spezifischen Festigkeit (Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht) in vielen Anwendungsbereichen interessant. Durch gegenseitige Wechselwirkungen zwischen der Matrix und den darin eingebetteten Fasern erhält ein Faserverbundwerkstoff höherwertigere Eigenschaften als jede der beiden einzeln beteiligten Komponenten.The Use of fiber composite components is mainly because of their high specific strength (ratio from strength to weight) in many applications interesting. Through mutual interactions between the matrix and those in it receives embedded fibers a fiber composite material of higher quality Properties as each of the two individually involved components.

Faserverbund-Profilbauteile können z. B. als leichtgewichtige und dennoch stabile Verstärkungsprofile eingesetzt werden. Seit geraumer Zeit werden beispielsweise im Flugzeugbau Faserverbund-Profilbauteile zur Versteifung des Flugzeugrumpfes eingesetzt. Hierbei werden sowohl geradlinig sich erstreckende Profile als auch gekrümmte Profile benötigt. Gerade Profile können z. B. als ”Stringer” in Längsrichtung eines einfach gekrümmten Flugzeugschalenbereiches verwendet werden, wohingegen gekrümmte Profile z. B. als in einer Umfangsrichtung verlaufende ”Spanten” für einen solchen Schalenbereich verwendet werden können. Zur Ver steifung doppelt gekrümmter Schalenbereiche (z. B. Cockpit- und Hecksektion eines Flugzeuges) mit Stringern müssen diese ebenfalls eine Krümmung aufweisen.Fiber composite profile components can z. B. as lightweight, yet stable reinforcing profiles be used. For some time, for example, in aircraft Fiber composite profile components for stiffening the fuselage used. Here are both straight extending profiles as well as curved Profiles needed. Just Profiles can z. B. as a "stringer" in the longitudinal direction a simply curved Airplane shell area are used, whereas curved profiles z. B. as running in a circumferential direction "ribs" for such a shell area can be used. For stiffening double-curved Shell areas (eg cockpit and tail section of an aircraft) with stringers this also a curvature exhibit.

Zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug ist es bereits bekannt und weit verbreitet, ein als Band bereitgestelltes Halbzeug auf einen rotierenden Wickelkern zu wickeln. Bei bekannten Wickelverfahren wird ein (im Vergleich zur axialen Erstreckung des Wickelkerns) relativ schmales Halbzeugband in mehreren Wickellagen um den Wickelkern gewickelt. Dabei unterscheidet man üblicherweise zwischen so genannten Kreuz-, Polar- und Radialwickelverfahren. Diesen grundlegenden Wickelmustern ist gemeinsam, dass das zugeführte Fasermaterialband während des Wickelns in Axialrichtung bezüglich des Wickelkerns hin und her bewegt wird, etwa mit Hilfe eines gesteuert positionierbaren Wickelkopfes, über welchen das aufzuwickelnde Fasermaterialband geführt wird.to Production of an annular It is already known from preform made of semi-finished fibrous material and widespread, a semi-finished product made available as a band on one Winding winding core to wrap. In known winding method becomes a (relative to the axial extent of the winding core) relative Narrow semifinished product in several winding layers around the winding core wound. A distinction is usually made between so-called cross, Polar and radial winding process. These basic winding patterns is common that the supplied Fiber material band during the winding in the axial direction with respect to the winding core and is moved, about using a controlled positionable Winding head, over which the fiber material band to be wound is guided.

Die bekannten Wickelverfahren besitzen eine Reihe von Nachteilen. Ein Nachteil besteht z. B. darin, dass der Formgestaltung des Wickelkerns in der Praxis mehr oder weniger beträchtliche Einschränkungen auferlegt sind. Ein solches Problem ist z. B. ein Verrutschen von gerade aufgewickelten (d. h. noch nicht überdeckten) Abschnitten des Fasermaterialbandes. Je nach Verwendungszweck des herzustellenden Faserverbundbauteils kann es des weiteren einen erheblichen Nachteil darstellen, dass bestimmte Faserorientierungen bzw. Faserorientierungsverteilungen nur sehr schwierig oder gar nicht erzielt werden können. Ein im Radialwickelverfahren gewickelter Vorformling enthält z. B. keine durchgehenden Fasern in Axialrichtung sondern nur in Umfangsrichtung. Ein im Polarwickelverfahren gewickelter Vorformling kann demgegenüber zwar durchgehende, im Wesentlichen in Axialrichtung verlaufende Fasern besitzen, nicht jedoch in Umfangsrichtung durchgehende Fasern.The known winding methods have a number of disadvantages. One Disadvantage exists z. B. therein that the shape of the winding core in practice more or less significant limitations are imposed. Such a problem is z. B. slipping of straight wound (i.e. not yet covered) sections of the Fiber material band. Depending on the intended use of the produced Fiber composite component, there may be a further significant disadvantage represent that certain fiber orientations or fiber orientation distributions only very difficult or impossible to achieve. One wound in the radial winding process preform contains z. B. no continuous fibers in the axial direction but only in the circumferential direction. In contrast, a preform wound in the polar winding process can indeed continuous, substantially axially extending fibers possess, but not in the circumferential direction continuous fibers.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen Weg zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug anzugeben, mittels welchem es insbesondere möglich ist, gekrümmte Strukturkomponenten aus Faserverbundwerkstoffen wirtschaftlich und effizient herzustellen.It An object of the present invention is an easy way for the production of a high-quality preform made of semifinished fiber material indicate, by means of which it is possible in particular, curved structural components made of fiber composites economically and efficiently.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These Task is carried out according to the invention a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 8 solved. The dependent ones claims relate to advantageous developments of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug, zur Herstellung eines Bauteils aus dem mit einem Matrixmaterial getränkten und ausgehärteten Halbzeug, umfassend ein Wickeln eines als Band bereitgestellten Halbzeugs auf einen Wickelkern, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wickeln im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wickelkerns auf eine konturierte Mantelfläche des Wickelkerns erfolgt, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes sich in Axialrichtung im Wesentlichen vollständig überlappen, und dass während des Wickelns die einzelnen Lagen des Bandes in deren Querschnitt betrachtet in Anpassung an die Mantelflächenkontur verformt werden.The inventive method for producing an annular Preform of fiber semis, for the production of a component from the impregnated with a matrix material and cured semi-finished, comprising winding a semifinished product provided as a band on a winding core, is characterized in that the winding in Substantially in the circumferential direction of the winding core on a contoured lateral surface the winding core takes place, so that successively wound up Layers of the tape substantially completely overlap in the axial direction, and that during the Winding the individual layers of the tape considered in the cross section in adaptation to the lateral surface contour be deformed.

Die Erfindung ermöglicht ein großes Ausmaß an Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Verstärkungsfasern in einem profilierten Vorformling. Bei unten noch beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung ist es insbesondere möglich, durchgehende Fasern sowohl in Axialrichtung als auch lokal in Umfangsrichtung des Vorformlings anzuordnen.The Invention allows a big Extent Freedom of design with regard to the spatial arrangement of the reinforcing fibers in a profiled preform. Described below Further developments of the invention, it is possible in particular, continuous Fibers both in the axial direction and locally in the circumferential direction to arrange the preform.

Die Faserorientierungen bzw. Faserorientierungsverteilungen können in sehr großer Vielfalt im Wesentlichen durch eine jeweilige Gestaltung des aufzuwickelnden Bandes realisiert werden. Der Wickelprozess als solcher kann relativ einfach implementiert sein. Dies gilt auch dann, wenn relativ komplizierte Faserorientierungen im Vorformling realisiert werden sollen.The Fiber orientations or fiber orientation distributions can be found in very big Diversity essentially by a respective design of the wound tape will be realized. The winding process as such can be relatively simple be implemented. This is true even if relatively complicated Fiber orientations should be realized in the preform.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Band über dessen Länge eine einheitliche Breite besitzt und aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes einen Axialversatz von weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% der Bandbreite besitzen.In a preferred embodiment is provided that the tape over its length has a uniform width and wound up successively Lay the tape an axial offset of less than 20%, in particular have less than 10% of the bandwidth.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist beim Wickeln überhaupt kein Axialversatz von aufeinanderfolgend aufgewickelten Lagen des Bandes vorgesehen, so dass diese Lagen sich vollständig überlappen. In diesem Fall entfällt vorteilhaft der bei herkömmlichen Wickelverfahren betriebene Aufwand einer gesteuerten Axialbewegung eines Wickelkopfes (oder des Wickelkerns).In a particularly preferred embodiment is at wrapping at all no axial displacement of successively wound layers of the Bandes provided so that these layers completely overlap. In this case is omitted advantageous in conventional Winding method operated effort of a controlled axial movement a winding head (or the winding core).

Wenn das dem Wickelkern zugeführte Band während des Wickelns nicht in Axialrichtung (wie z. B. bei herkömmlichen Wickelverfahren) bewegt wird, so ist der Lagenaufbau im Querschnitt des Vorformlings und somit im späteren Faserverbundbauteil durch den Aufbau des zugeführten Bandes (und etwaig gleichzeitig zugeführter Faserhalbzeuge) gekennzeichnet. Hierbei besteht eine große Flexibilität. So kann man z. B. ein triaxiales Gelege, z. B. Kohlenstofffasergelege zuführen. In einem solchen Band liegen die Verstärkungsfasern in drei verschiedenen Richtungen (bezogen auf die Zuführrichtung des Bandes), z. B. in +45°/–45°/90°-Orientierung oder z. B. in +30°/–30°/90°-Richtung.If the supplied to the winding core Band while winding in the axial direction (such as in conventional Winding method) is moved, so the layer structure in cross section of the preform and thus in the later Fiber composite component by the structure of the supplied tape (and possibly at the same time supplied Semi-finished fiber products). There is a lot of flexibility here. So can one z. B. a triaxial clutch, z. B. carbon fiber scrim. In In such a band, the reinforcing fibers are in three different directions (relative to the feed direction of the tape), z. In + 45 ° / -45 ° / 90 ° orientation or z. In + 30 ° / -30 ° / 90 ° direction.

Durchgehende Verstärkungsfasern in 0°-Orientierung sind aufgrund der unterschiedlichen Wickelradien des konturierten Wickelkerns nicht möglich. Falls etwa aufgrund der gewünschten Statik des Bauteils unbedingt durchgehende 0°-Fasern im Lagenaufbau benötigt werden, so können z. B. zusätzlich ein oder mehrere weitere Bänder mit durchgehenden Verstärkungsfasern in 0°-Orientierung dem Wickelprozess zugeführt werden.continuous reinforcing fibers in 0 ° orientation are due to the different winding radii of the contoured Winding core not possible. If about because of the desired Statics of the component necessarily continuous 0 ° fibers are required in the layer structure, so can z. B. in addition one or more other bands with continuous reinforcing fibers in 0 ° orientation supplied to the winding process become.

Für das Verformen der Lagen des Bandes während des Wickelns gibt es verschiedene Möglichkeiten.For deforming the layers of the tape while There are various ways of winding.

In einer Ausführungsform ist beispielsweise vorgesehen, dass das Verformen der Lagen des Bandes ein Verformen eines jeweils gerade an den Wickelkern herangeführten Bandabschnitts umfasst.In an embodiment For example, it is provided that the deformation of the layers of Bandes a deformation of each brought straight to the winding core band section includes.

Zweckmäßigerweise wird das auf die konturierte Mantelfläche des Wickelkerns aufzuwickelnde Band von einer Vorratsrolle abgezogen. Das von der Vorratsrolle abgezogene Band wird in der Regel im Querschnitt betrachtet keine Konturierung aufweisen sondern einen langgestreckten rechteckigen Querschnitt.Conveniently, is the aufwickelnde on the contoured lateral surface of the winding core band withdrawn from a supply roll. The withdrawn from the supply roll Band is usually considered in cross section no contouring but have an elongated rectangular cross-section.

Ein solches Band kann bereits beim Heranführen an den Wickelkern in Anpassung an die Mantelflächenkontur verformt werden.One Such tape can already in the introduction to the hub in adaptation to the lateral surface contour be deformed.

In einer Ausführungsform einer solchen Bandverformung ist eine mehrstufige Verformung durch hintereinander angeordnete Verformungsstationen vorgesehen.In an embodiment Such a band deformation is a multi-stage deformation by provided deformation means arranged one behind the other.

Alternativ wäre es denkbar, die Bandkontur während des Heranführens an den Wickelkern kontinuierlich zu verformen, etwa indem das Band an geeigneten Schrägflächen oder dergleichen vorbeigeführt wird.alternative would it be conceivable, the band contour during of approaching to deform continuously to the winding core, such as the tape on suitable inclined surfaces or passed the like becomes.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Bandverformung noch bevor der betreffende Bandabschnitt den Wickelkern erreicht, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verformen der Lagen des Bandes ein Andrücken eines jeweils gerade aufgewickelten Bandabschnitts gegen den Wickelkern umfasst. Damit kann eine Bandverformung realisiert bzw. vervollständigt werden.alternative or additionally to a band deformation even before the band section concerned the Winding core reached, for example, be provided that the Deforming the layers of tape a pressing of each just wound Belt section against the winding core comprises. This can be a band deformation realized or completed become.

Ein solches Andrücken ist gemäß einer Ausführungsform an lediglich einer Stelle in Umfangsrichtung eines rotierenden Wickelkernes vorgesehen, zweckmäßigerweise etwa an oder kurz hinter derjenigen Stelle, an welcher das Band mit der Mantelfläche des Wickelkerns in Kontakt kommt (z. B. winkelmäßig weniger als 90°, insbesondere weniger als 45° versetzt von der Stelle, an der das Band die Mantelfläche des Wickelkerns erreicht).One such pressing is according to one embodiment at only one point in the circumferential direction of a rotating winding core provided, expediently at or shortly after the spot where the band is with the lateral surface the winding core comes into contact (eg angular less than 90 °, in particular less than 45 ° offset from the point where the tape reaches the surface of the winding core).

In einer Weiterbildung erfolgt das Andrücken über einen in Umfangsrichtung des Wickelkerns ausgedehnteren Bereich (winkelmäßig z. B. mehr als 45° überstreichend), oder z. B. an mehreren in Umfangsrichtung verteilt vorgesehenen Stellen.In In a further development, the pressing takes place via a circumferential direction the winding core more extensive range (angularly, for example, more than 45 ° sweeping), or z. B. at several distributed in the circumferential direction provided Put.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halbzeug einen aktivierbaren Binder (z. B. Thermoplastbinder) aufweist, der beim Wickeln aktiviert wird. Insbesondere kann vorteilhaft ein Binder eines jeweils gerade aufgewickelten Bandabschnitts aktiviert werden, so dass eine die Verformung des Bandes stabilisierende Verbindung mit einer bereits aufgewickelten Bandlage entsteht.In an embodiment is provided that the semi-finished an activatable binder (z. B. thermoplastic binder), which is activated during winding. In particular, advantageously, a binder of each just wound Tape section can be activated so that the deformation of the tape Stabilizing compound with an already wound tape layer arises.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Wickelns das Halbzeug geheizt wird (bevorzugt induktiv), beispielsweise um wie vorstehend erwähnt einen Binder zu aktivieren.In an embodiment is provided during that of winding the semi-finished product is heated (preferably inductive), for example as mentioned above to activate a binder.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Band Fasern in 90° Orientierung enthält, insbesondere sogar Fasern größtenteils in 90°-Orientierung enthält. Wenn 90°-Fasern über die gesamte axiale Länge des Vorformlings verlaufen, so ergeben sich für einige Anwendungsgebiete besondere Vorteile im Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit des mit dem Vorformling hergestellten Faserverbundbauteils.In an embodiment it is envisaged that the band contains fibers in 90 ° orientation, in particular even fibers mostly in 90 ° orientation contains. If 90 ° fibers over the total axial length of the preform, so arise for some applications particular advantages in terms of mechanical strength of the fiber composite component produced with the preform.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Band Fasern in mehreren verschiedenen Orientierungen enthält, wobei ein Großteil der Fasern in einem Orientierungswinkel von mindestens 30° angeordnet sind.In an embodiment It is envisaged that the band fibers in several different orientations contains being a big part the fibers are arranged at an orientation angle of at least 30 ° are.

Prinzipiell sind für die Erfindung beliebige Faserwerkstoffe und Matrixwerkstoffe geeignet. Als Fasern kommen beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern, synthetische Kunststofffasern, Stahlfasern oder Naturfasern in Betracht. Als Matrixmaterial sind insbesondere Kunststoffe wie z. B. duroplastische Kunststoffe (Kunstharze) interessant.in principle are for the invention is suitable for any fibrous materials and matrix materials. As fibers, for example, glass fibers, carbon fibers, Synthetic synthetic fibers, steel fibers or natural fibers into consideration. As a matrix material, in particular plastics such. B. thermosetting Plastics (synthetic resins) interesting.

Daneben ist es auch grundsätzlich denkbar, dass ein im Profilvorformling enthaltenes bzw. bei dessen Herstellung verwendetes Band ein so genanntes ”Prepreg” (vorimprägniertes Fasermaterial) ist. Derartige Prepregs sind in vielfältigen Ausführungen an sich bekannt und bedürfen daher hier keiner näheren Erläuterung.Besides it is also basically conceivable that one contained in the profile preform or in whose Manufacture used tape is a so-called "prepreg" (pre-impregnated fiber material). Such prepregs are in manifold versions known and required therefore no one here closer Explanation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wickeleinrichtung dazu ausgebildet ist, das Band im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wickelkerns auf eine konturierte Mantelfläche des Wickelkerns aufzuwickeln, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes sich in Axialrichtung im Wesentlichen vollständig überlappen, und dass die Vorrichtung Verformungsmittel umfasst, die dazu ausgebildet sind, während des Wickelns die einzelnen Lagen des Bandes in deren Querschnitt betrachtet in Anpassung an die Mantelflächenkontur zu verformen.The inventive device for producing an annular Preform is characterized in that the winding device is adapted to the band substantially in the circumferential direction wind the winding core on a contoured lateral surface of the winding core, so that successively wound layers of the tape are in Axial direction substantially completely overlap, and that the device Deforming means, which are formed during the Winding the individual layers of the tape considered in the cross section in adaptation to the lateral surface contour to deform.

Je nach Kontur der Mantelfläche ist in der Praxis die Verwendung eines Bandes mit einer Breite erforderlich, welche die axiale Erstreckung der konturierten Mantelfläche beträchtlich übersteigt.ever according to contour of the lateral surface In practice, the use of a tape with a width is required, which considerably exceeds the axial extent of the contoured lateral surface.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verformungsmittel eine Bandführungseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen jeweils gerade an den Wickelkern herangeführten Bandabschnitt des Bandes in seinem Querschnitt zu verformen.In an embodiment it is provided that the deformation means a tape guide device include, which is adapted to a straight at the Winding core zoomed tape section deform the band in its cross section.

Die Bandführungseinrichtung kann z. B. hintereinander angeordnete Verformungsstationen umfassen, um eine mehrstufige Bandverformung vorzusehen, bei welcher der Bandquerschnitt sukzessive an einen gewünschten Querschnitt angenähert wird.The Belt guide can z. B. comprise deformation stations arranged one behind the other, to provide a multi-stage band deformation, wherein the band cross-section successively to a desired Cross section approximated becomes.

Eine solche Verformungsstation kann z. B. eine Anordnung von Führungsrollen umfassen, zwischen denen ein konturierter Spalt besteht, durch welchen der jeweils gerade an den Wickelkern herangeführte Bandabschnitt hindurchläuft. Mit einer Anordnung mehrerer solcher Verformungsstationen kann in Bandlaufrichtung betrachtet eine stufenweise Annäherung der Bandkontur an die Mantelflächenkontur erfolgen.A Such deformation station can, for. B. an arrangement of guide rollers between which there is a contoured gap through which the respective straight led to the winding core band section passes. With an arrangement of a plurality of such deformation stations can in the strip running direction Consider a gradual approach the band contour to the lateral surface contour respectively.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verformungsmittel eine Andruckeinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen jeweils gerade aufgewickelten Bandabschnitt des Bandes gegen den Wickelkern zu drücken.In an embodiment it is provided that the deformation means comprise a pressure device, which is adapted to a each just wound tape section of the tape to press against the winding core.

Die Andruckeinrichtung kann hierbei einen an die Mantelflächenkontur des Wickelkerns angepassten Andruckkörper umfassen, an welchem der gerade aufgewickelte Bandabschnitt in Umfangsrichtung vorbeiläuft. In einer Weiterbildung sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt (z. B. äquidistant verteilt) angeordnete An druckkörper vorgesehen. Die Andruckkörper können jeweils einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.The Pressure device can in this case a to the lateral surface contour comprise the winding core adapted Andruckkörper on which the straight wound tape section passes in the circumferential direction. In a development are several distributed in the circumferential direction (z. B. equidistant distributed) arranged on pressure body intended. The pressure bodies can each be formed in one piece or multiple parts.

In vielen Fällen interessant ist die Ausbildung eines Andruckkörpers oder Teilen davon aus einer Anordnung von Andruckrollen in Anpassung an die Mantelflächenkontur. Mit einer solchen Rollenanordnung kann ein vorbeilaufender Bandabschnitt in einfacher Weise gegen die Mantelflächenkontur angedrückt werden.In many cases interesting is the training of a pressure body or parts thereof an arrangement of pressure rollers in adaptation to the lateral surface contour. With such a roller arrangement, a passing band section be pressed in a simple manner against the lateral surface contour.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Andruckkörper oder Teile davon entsprechend eines während des Wickelns erfolgenden Dickenzuwachses des Bandwickels verlagert werden.In an embodiment is provided that the pressure body or parts thereof accordingly one while the winding occurring Dickenzuwachses the tape roll shifted become.

Eine solche Verlagerung zur Kompensierung des Dickenzuwachses kann aktiv (z. B. mittels eines aktiv angesteuerten Verlagerungsmechanismus) oder passiv (z. B. durch Überwindung einer Federkraft) vorgesehen sein. Auch eine Kombination von aktiver und passiver Verlagerung des oder der Andruckkörper ist denkbar (z. B. mittels einer Pneumatik).A such shift to compensate for the increase in thickness can be active (eg by means of an actively controlled displacement mechanism) or passive (eg by overcoming a spring force) may be provided. Also a combination of active and passive displacement of the pressure body (s) is conceivable (eg a pneumatics).

Durch Integration von zusätzlichen Niederhaltelementen könnte das aufgewickelte Band auf dem Wickelkern zusätzlich fixiert werden. Da der Vorformling mit jeder Umdrehung des Wickelkerns in seiner Wandstärke wächst, ist es von Vorteil, wenn die Niederhaltelemente oder Teile davon entsprechend federnd bzw. nachgebend gestaltet sind.By Integration of additional Hold down elements could the wound tape is additionally fixed on the winding core. Since the The preform grows in its wall thickness with each revolution of the winding core is it is advantageous if the hold-down elements or parts thereof are correspondingly resilient or compliant.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Heizeinrichtung zum Heizen des gerade aufgewickelten Bandabschnitts, beispielsweise um einen Binder thermisch zu aktivieren, der sich in oder an diesem Bandabschnitt befindet (z. B. als separates Bindervlies).In an embodiment The device comprises a heating device for heating the straight wound tape section, for example, thermally around a binder activate, which is located in or on this band section (eg as a separate binder fleece).

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Wickelkern axial teilbar ausgebildet ist. Für viele kompliziertere Konturierungen der Mantelfläche des Wickelkerns ermöglicht dies erst, dass der Wickelkern wiederverwendbar ist (und keinen ”verlorenen Kern” darstellt). Zum Entformen des Vorformlings können die Teile einer z. B. zweiteiligen Ausgestaltung des Wickelkerns dann vorteilhaft axial auseinander gefahren werden.In a development is provided that the winding core axially divisible is trained. For many more complicated contouring of the lateral surface of the winding core makes this possible first, that the core is reusable (and not a "lost core"). For demolding of the preform can the parts of a z. B. two-part design of the hub then advantageously be moved apart axially.

Eine im Rahmen der Weiterverarbeitung des Vorformlings erforderliche Infiltration mit Matrixmaterial kann bereits während der Zufuhr des Bandes zum Wickelprozess erfolgen (”Nasswickeln”), oder nach Beendigung des Wickelprozesses, beispielsweise direkt auf dem Wickelkern.A required as part of the further processing of the preform Infiltration with matrix material may already occur during the supply of the tape to the winding process ("wet winding"), or after completion of the winding process, for example, directly on the Winding core.

Ein Herstellungsverfahren und/oder eine Herstellungsvorrichtung der oben beschriebenen Art kann beispielsweise zur Herstellung eines ringförmigen Bauteils verwendet werden. Hierzu ist der mittels des Wickelns erzeugte Ringkörper im einfachsten Fall lediglich auszuhärten (z. B. thermisch), gegebenenfalls nach vorheriger Infiltration mit Matrixmaterial (z. B. Kunstharz).One Manufacturing method and / or a manufacturing device of As described above, for example, for the production of a annular Component be used. For this purpose, the generated by means of winding ring body in the simplest case only to harden (eg thermally), if necessary after previous infiltration with matrix material (eg synthetic resin).

Es ist anzumerken, dass aus einem ringförmigen Vorformling gegebenenfalls auch mehrere ringförmige Faserverbundbauteile hergestellt werden können, indem der Ringkörper vor oder nach dem Aushärten in mehrere ringförmige Teile aufgetrennt wird.It It should be noted that optionally from an annular preform also several ring-shaped Fiber composite components can be produced by the ring body before or after curing in several annular Parts is separated.

Alternativ kann ein Herstellungsverfahren und/oder eine Herstellungsvorrichtung der oben beschriebenen Art zur Herstellung eines langgestreckten gekrümmten Bauteils verwendet werden, welches durch eine Auftrennung des mittels des Wickelns erzeugten Ringkörpers erhalten wird.alternative may be a manufacturing method and / or a manufacturing device the type described above for producing an elongated curved Component can be used, which by a separation of the means the winding produced annular body is obtained.

Eine interessante Verwendung ist z. B. die Herstellung von gekrümmten Strukturkomponenten (z. B. Verstärkungsprofile), die mit der Erfindung wirtschaftlich und effizient hergestellt werden können. So können z. B. gekrümmte Verstärkungsprofile mit Omega-, Z-, U- oder L-Profil oder anderem Profil je nach Erfordernis erzeugt werden.A interesting use is z. B. the production of curved structural components (z. B. reinforcement profiles), which are produced economically and efficiently with the invention can. So can z. B. curved reinforcing profiles with Omega, Z, U or L profile or other profile as required be generated.

Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung besteht zur Herstellung ringförmiger Vorformlinge, welche zu CFK-Spanten mit Omega-, Z-, U- oder L-Querschnitt verarbeitet werden.A preferred use of the invention is to produce annular preforms, which processed into CFRP frames with omega, Z, U or L cross section become.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der ringförmig erzeugte Vorformling vollständig ausgehärtet, bevor dieser in mehrere Bauteile aufgetrennt wird. Die Aushärtung und gegebenenfalls auch eine vorausgehende Infiltration kann direkt am Wickelkern durchgeführt werden, oder mittels eines oder mehrerer anderer Werkzeuge. Hinsichtlich einer möglichst geringen Durchlaufzeit bei einer Serienfertigung von Bauteilen ist es von Vorteil, wenn der gewickelte Vorformling vor seiner vollständigen Aushärtung vom Wickelkern getrennt wird, also z. B. auf dem Wickelkern nur kompaktiert und/oder teilausgehärtet wird.In a preferred embodiment becomes the ring-shaped produced preform completely hardened, before it is separated into several components. The curing and if necessary, also a preliminary infiltration can directly performed at the winding core or by one or more other tools. Regarding one possible low turnaround time for mass production of components it is advantageous if the wound preform before its complete curing of the Winding core is separated, so z. B. only compacted on the hub and / or partially cured becomes.

Durch entsprechende Faserorientierungen des verwendeten Fasermaterialhalbzeugs können die Eigenschaften des Faserverbundbauteils den Anforderungen entsprechend eingestellt werden.By corresponding fiber orientations of the fibrous semifinished product used can they Properties of the fiber composite component according to the requirements be set.

In einer Ausführungsform umfasst das Band ein Gelege, welches Fasern in verschiedenen Orientierungen (bezogen auf die Zufuhr- bzw- Längsrichtung des Bandes) enthält.In an embodiment For example, the tape comprises a scrim containing fibers in different orientations (relative to the feed or longitudinal direction of the tape).

Außerdem könnten bestimmte Bauteilbereiche durch Zuführung von weiteren Fasermaterialien zusätzlich verstärkt werden, insbesondere Fasermaterialhalbzeug- Bändern (z. B. unidirektionale oder multidirektionale Bänder enthaltend Fasern in 0°-Orientierung).In addition, certain could Component areas by feeding additionally reinforced by further fiber materials, in particular fibrous semifinished product tapes (eg unidirectional or multidirectional bands containing fibers in 0 ° orientation).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontur der Mantelfläche (und somit die Kontur des daran erzeugten Vorformlings) im Querschnitt betrachtet wenigstens einen axial sich erstreckenden Konturabschnitt aufweist. Dies besitzt für viele Anwendungsfälle den gravierenden Vorteil, dass dem beschriebenen Wickelprozess wenigstens ein zusätzliches Faserband enthaltend durchgehende Fasern in 0°-Orientierung zugeführt werden kann. Wenn die Kontur mehrere sich in Axialrichtung erstreckende Konturabschnitte enthält, so kann ein solches zusätzliches Band für jeden dieser Abschnitte vorgesehen sein.In an embodiment is provided that the contour of the lateral surface (and thus the contour of the produced therefrom) viewed in cross section at least having an axially extending contour portion. This has for many use cases the serious advantage that the winding process described at least an additional Fiber sliver containing continuous fibers are fed in 0 ° orientation can. If the contour has multiple axially extending Contains contour sections, so can such an additional Band for be provided for each of these sections.

Ein zusätzliches bzw. nachträgliches Umformen der Vorformlinge vor deren Aushärtung ist zwar möglich, oftmals jedoch nicht erforderlich oder sogar ungünstig.One additional or later Forming of the preforms before curing is possible, often but not required or even unfavorable.

Mit der Erfindung können eine hohe Effizienz bezüglich der Durchlaufzeiten und Kosten bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen realisiert werden.With of the invention a high efficiency regarding Throughput times and costs in the production of fiber composite components will be realized.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:The Invention will now be described with reference to embodiments with reference on the attached Drawings further described. They show:

1 eine Seitenansicht von wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, 1 a side view of essential Components of an apparatus for producing an annular preform according to a first embodiment,

2 eine perspektivische Ansicht von Faserverbundbauteilen, die unter Verwendung der Vorrichtung von 1 hergestellt wurden, 2 a perspective view of fiber composite components, using the device of 1 were manufactured,

3 eine Seitenansicht einer Herstellungsvorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, 3 a side view of a manufacturing apparatus according to another embodiment,

4 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3, 4 a perspective view of a detail of the device of 3 .

5 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3, 5 a perspective view of a detail of the device of 3 .

6 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3, 6 a perspective view of a detail of the device of 3 .

7 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3, 7 a perspective view of a detail of the device of 3 .

8 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3, und 8th a perspective view of a detail of the device of 3 , and

9 eine perspektivische Ansicht eines Details der Vorrichtung von 3. 9 a perspective view of a detail of the device of 3 ,

Die Bezugszahlen von in einer Ausführungsform mehrfach vorgesehenen, in ihrer Wirkung jedoch analogen Komponenten, sind durchnumeriert (jeweils ergänzt durch einen Bindestrich und eine fortlaufende Zahl). Auf einzelne solcher Komponenten oder auf die Gesamtheit solcher Komponenten wird im Folgenden auch durch die nicht-ergänzte Bezugszahl Bezug genommen.The Reference numbers of in one embodiment multiply provided, but in their effect analog components, are numbered (each supplemented by a hyphen and a consecutive number). On individual of such components or on the totality of such components hereinafter also referred to by the unsupplemented reference number.

1 veranschaulicht wesentliche Komponenten einer Vorrichtung 10 zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings 12. 1 illustrates essential components of a device 10 for producing an annular preform 12 ,

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Wickeleinrichtung 14 zum Wickeln eines als Band (nicht dargestellt) bereitgestellten Fasermaterialhalbzeugs auf einen Wickelkern 16, der im dargestellten Ausführungsbeispiel axial teilbar aus zwei Wickelkernhälften 16-1 und 16-2 zusammengesetzt ist. In der Figur bezeichnet A die Achse, um welche der Wickelkern 16 sich im Betrieb der Vorrichtung 10 dreht, um das Halbzeugband auf den Wickelkern 16 aufzuwickeln.The device 10 includes a winding device 14 for winding a fibrous semifinished product provided as a band (not shown) onto a winding core 16 , which in the illustrated embodiment axially divisible from two winding core halves 16-1 and 16-2 is composed. In the figure, A denotes the axis about which the winding core 16 during operation of the device 10 turns to the semifinished product on the winding core 16 wind.

Die Wickeleinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, das Band in Umfangsrichtung des Wickelkerns 16 auf eine konturierte Mantelfläche 18 des Wickelkerns 16 aufzuwickeln, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes sich in Axialrichtung vollständig überlappen.The winding device 14 is adapted to the tape in the circumferential direction of the winding core 16 on a contoured lateral surface 18 of the winding core 16 wound so that successively wound layers of the tape completely overlap in the axial direction.

Eine weitere Besonderheit der Vorrichtung 10 besteht in einer Andruckeinrichtung 20, die dazu ausgebildet ist, einen jeweils gerade aufgewickelten Bandabschnitt des Bandes gegen den Wickelkern 16 zu drücken, um somit die einzelnen Lagen des Bandes in deren Querschnitt betrachtet in Anpassung an die Kontur (Abhängigkeit des Wickelradius von der Axialposition) der Mantelfläche 18 zu verformen.Another special feature of the device 10 consists in a pressure device 20 , which is adapted to a respective straight wound tape portion of the tape against the winding core 16 to press, so as to the individual layers of the tape in its cross-section considered in adaptation to the contour (dependence of the winding radius of the axial position) of the lateral surface 18 to deform.

Die Andruckeinrichtung 20 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen aus zwei Teilen 22-1 und 22-2 zusammengesetzten Andruckkörper 22, an dessen radiale Innenseite der gerade aufgewickelte Bandabschnitt in Umfangsrichtung vorbeiläuft und gegen die Mantelfläche 18 belastet wird.The pressure device 20 In the illustrated embodiment comprises one of two parts 22-1 and 22-2 composite pressure body 22 , at the radially inner side of the just wound band portion passes in the circumferential direction and against the lateral surface 18 is charged.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Mantelfläche 18 eine Kontur, die in Umfangsrichtung des Wickelkerns 16 nicht variiert. Ferner ist im dargestellten Beispiel vorgesehen, dass die Kontur sich aus mehreren im Querschnitt betrachtet jeweils geradlinig verlaufenden Konturabschnitten zusammensetzt. Im dargestellten Beispiel besitzt die Kontur im Querschnitt betrachtet drei jeweils in Axialrichtung verlaufende Konturabschnitte sowie zwei jeweils in Radialrichtung verlaufende Konturabschnitte, welche einen mittleren der Axialabschnitte mit den zwei äußeren Axialabschnitten verbinden. Insgesamt ergibt sich ein so genanntes Omega-Profil.In the illustrated embodiment has the lateral surface 18 a contour in the circumferential direction of the winding core 16 not varied. Furthermore, it is provided in the example shown that the contour is composed of several considered in cross-section each rectilinear contour sections. In the illustrated example, the contour in cross-section has three each extending in the axial direction contour sections and two each extending in the radial direction of contour sections, which connect a middle of the axial sections with the two outer axial sections. Overall, there is a so-called omega profile.

Die Andruckeinrichtung 20 dient dazu, das mit einem unkonturierten Querschnitt dem Wickelprozess zugeführte Band in die vorstehend beschriebene Kontur zu bringen. Hierzu übt der Andruckkörper 22 eine Kraft in Radialrichtung auf die in Axialrichtung sich erstreckenden Bandbereiche aus, wohingegen die in Radialrichtung sich erstreckenden Bandbereiche mit einer geeigneten Kraft in Axialrichtung belastet werden.The pressure device 20 serves to bring the supplied with a non-contoured cross-section of the winding process tape in the contour described above. For this purpose, the pressure body exercises 22 a force in the radial direction on the axially extending band areas, whereas the radially extending band areas are loaded with a suitable force in the axial direction.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die in Radialrichtung wirkende Kraft sehr einfach z. B. durch die Gewichtskraft des Andruckkörpers 22 realisiert werden, falls dieser Andruckkörper 22 (wie dargestellt) auf der Oberseite des Wickelkerns 16 angeordnet wird (z. B. an einem vertikal beweglichen Schlitten).In the illustrated embodiment, the force acting in the radial direction can be very simple z. B. by the weight of the Andruckkörpers 22 be realized if this Andruckkörper 22 (as shown) on the top of the hub 16 is arranged (for example, on a vertically movable carriage).

Die Andruckkraft in Axialrichtung A wird durch Federn 24-1 und 24-2 erzeugt, welche wie in der Figur dargestellt als Druckfedern zwischen den Teilen 22-1 und 22-2 angeordnet sind und die beiden Teile in Axialrichtung auseinander drängen.The pressing force in the axial direction A is by springs 24-1 and 24-2 generated, which as shown in the figure as compression springs between the parts 22-1 and 22-2 are arranged and urge the two parts apart in the axial direction.

1 zeigt die Vorrichtung 10 nach Abschluss des Wickelprozesses, bei welchem z. B. 5 bis 20 Lagen eines Bandes (z. B. Kohlenstofffasergelege) auf den Wickelkern 16 aufgewickelt wurden. Der damit erzeugte Ringkörper bildet den Vorformling 12. 1 shows the device 10 after completion of the winding process, in which z. For example, 5 to 20 layers of a tape (e.g., carbon fiber web) onto the hub 16 were wound up. The ring body produced thereby forms the preform 12 ,

Die Bereitstellung der radialen und axialen Andruckkräfte durch die Gravitation bzw. durch eine Federwirkung ist konstruktiv einfach zu bewerkstelligen und besitzt bei der Aufwicklung einer Mehrzahl von Bandlagen den Vorteil, dass der Andruckkörper 22 bzw. dessen Teile 22-1 und 22-2 gewissermaßen ”automatisch” entsprechend eines während des Wickelns erfolgenden Dickenzuwachses des Bandwickels verlagert werden. Wenn z. B. ein Halbzeugband mit einer Dicke von 1 mm aufgewickelt wird, so vergrößert sich die Dicke des Bandwickels bei jeder Umdrehung des Wickelkerns um 1 mm. Dieser Dickenzuwachs wird im dargestell ten Beispiel jedoch durch ein Zurückweichen der Andruckteile 22-1 und 22-2 kompensiert. Diese weichen in Radialrichtung entgegen der Gravitation und in Axialrichtung entgegen der Kraft der Federn 24-1 und 24-2 zurück.The provision of the radial and axial pressure forces by gravity or by a spring action is structurally simple to accomplish and has the advantage during winding of a plurality of band layers that the contact pressure body 22 or its parts 22-1 and 22-2 are shifted to a certain extent "automatically" in accordance with a thickness increase of the tape roll during winding. If z. B. a semifinished product tape is wound with a thickness of 1 mm, so the thickness of the tape roll increases with each revolution of the winding core by 1 mm. This increase in thickness is in dargestell th example, however, by a retreat of the Andruckteile 22-1 and 22-2 compensated. These deviate in the radial direction against gravity and in the axial direction against the force of the springs 24-1 and 24-2 back.

Bei entsprechender Gestaltung der Andruckeinrichtung sind sowohl die radialen als auch die axialen Andruckkräfte über den gesamten Wickelprozess im Wesentlichen konstant.at appropriate design of the pressure device are both the radial as well as the axial pressure forces over the entire winding process essentially constant.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte anstatt einer ”passiven” Andruckeinrichtung 20, welche passiv den während des Wickelns erfolgenden Dickenzuwachs kompensiert, eine aktive Andruckerzeugung und/oder Verlagerung der Andruckteile vorgesehen sein. Dies könnte z. B. durch eine Hydraulik oder Pneumatik realisiert sein. Bei einer aktiven Ansteuerung der Verlagerung könnte mittels einer Sensorik z. B. die Winkelstellung des Wickelkerns 16 bzw. die Anzahl der bereits vollendeten Umdrehungen erfasst werden, um basierend auf derartigen Messgrößen eine Linearführung von Andruckteilen anzutreiben.Deviating from the illustrated embodiment could instead of a "passive" pressure device 20 , which passively compensates for the increase in thickness occurring during the winding, an active pressure generation and / or displacement of the pressure parts can be provided. This could be z. B. be realized by a hydraulic or pneumatic. In an active control of the displacement could be by means of a sensor z. B. the angular position of the winding core 16 or the number of revolutions already completed are detected in order to drive a linear guide of pressing parts based on such measured variables.

In einer Weiterbildung umfasst die Andruckeinrichtung 20 eine Heizeinrichtung zum Heizen des zwischen dem Andruckkörper 22 und der Mantelfläche 18 hindurchgeführten Bandabschnitts, also des gerade aufgewickelten Bandabschnitts. Dies kann z. B. zwecks Verbesserung der Verformbarkeit des Bandes und/oder zur thermischen Aktivierung eines Binders von Vorteil sein, welcher den gerade aufgewickelten Bandabschnitt dann an einer darunterliegenden (bereits aufgewickelten) Bandlage fixiert.In a further development, the pressure device comprises 20 a heater for heating the between the pressure body 22 and the lateral surface 18 passed through tape section, so the just wound tape section. This can be z. B. for the purpose of improving the deformability of the tape and / or for the thermal activation of a binder of advantage, which then fixes the just wound tape section to an underlying (already wound) tape layer.

Zusammenfassend beruht das Prinzip zur Erzeugung des Vorformlings 12 auf der Wickeltechnik. Der Vorformling 12 entsteht durch Wickeln eines bevorzugt quasiendlosen Bandes enthaltend bevorzugt Fasern in unterschiedlicher Orientierung, z. B. in +45°/–45°/90°-Orientierung mit jeweils an die Anforderungen des späteren Bauteils angepassten Anteilen. Im Ausführungsbeispiel ist der Wickelkern 16 symmetrisch gestaltet und rotiert um eine Achse A. Die Zuführung des Faserbandes erfolgt über Zuführorgane einer Bandführungsseinrichtung wie z. B. Zuführbleche, Rollen, Druckwalzen etc. Ein geeignet gestalteter Andruckkörper formt das zugeführte Band zum entsprechenden Profil auf den Wickelkern. Durch eine zusätzliche Integration einer Heizeinrichtung, z. B. eines Heizelements im Andruckkörper, die vorzugsweise am Anfang des Andruckkörpers angeordnet ist, kann ein auf das Band zuvor aufgetragener Binder bzw. eine auf dem Band angeordnete Binderlage während des Wickelns aktiviert werden. Damit können z. B. einzelne Lagen des Bandes miteinander verklebt und der Vorformling vorverstärkt werden. Bevor das Band den Andruckköper wieder verlässt, kann eine zusätzliche Kühlung vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der zuvor aktivierte Binder wieder erkaltet.In summary, the principle for producing the preform is based 12 on the winding technique. The preform 12 arises by winding a preferably quasi-continuous band containing preferably fibers in a different orientation, eg. B. in + 45 ° / -45 ° / 90 ° orientation with each adapted to the requirements of the later component shares. In the exemplary embodiment, the winding core 16 designed symmetrically and rotated about an axis A. The feeding of the sliver takes place via feed members of a tape guide device such. B. feed sheets, rollers, pressure rollers, etc. A suitably designed pressure body forms the supplied tape to the corresponding profile on the winding core. By an additional integration of a heater, for. B. a heating element in the pressing body, which is preferably arranged at the beginning of the pressure body, a previously applied to the tape binder or a belt layer arranged on the belt can be activated during winding. This can z. B. individual layers of the tape glued together and the preform be pre-reinforced. Before the belt exits the presser, additional cooling may be provided to ensure that the previously activated binder cools again.

Nach Abschluss des Wickelprozesses ist im dargestellten Beispiel vorgesehen, die axiale Teilbarkeit des Wickelkerns 16 zu nutzen, um den mittels des Wickelns erzeugten Ringkörper (Vorformling 12) zu entkernen.After completion of the winding process is provided in the example shown, the axial divisibility of the winding core 16 to use the ring body produced by means of winding (preform 12 ) to core.

Nach Infiltration mit einem Matrixmaterial (z. B. Kunstharz) und Aushärtung des Vorformlings 12 kann somit z. B. ein ringförmiges Faserverbundbauteil geschaffen werden.After infiltration with a matrix material (eg synthetic resin) and curing of the preform 12 can thus z. B. an annular fiber composite component can be created.

Die Infiltration kann direkt auf dem Wickelkern 16 erfolgen, oder in einem anderen Werkzeug. Auch kommt in Betracht, das an den Wickelkern 16 herangeführte Halbzeugband mit dem Matrixmaterial zu imprägnieren, z. B. indem das Band im Bereich einer Bandführungseinrichtung durch ein entsprechendes Tauchbad geführt wird.The infiltration can be done directly on the hub 16 done, or in another tool. Also comes into consideration, that to the hub 16 brought semi-finished strip to be impregnated with the matrix material, for. B. by the tape is guided in the region of a tape guide device by a corresponding dip.

Der mittels des Wickelns erzeugte Ringkörper kann (bevorzugt nach vollständiger Aushärtung) auch in verschiedener Weise aufgetrennt werden, um gleichzeitig mehrere Bauteile zu produzieren.Of the Ring body produced by winding can (preferably after complete curing) also be separated in different ways to several at the same time To produce components.

Zum einen kommt in Betracht, den Ringkörper entlang einer oder mehrerer radialer Ebenen aufzutrennen, um dementsprechend mehrere ringförmige Faserverbundbauteile zu erhalten.To the one comes into consideration, the ring body along one or more radial planes split, accordingly, a plurality of annular fiber composite components to obtain.

Zum anderen kommt in Betracht, den mittels des Wickelns erzeugten Ringkörper oder einen davon abgetrennten Ringkörper an mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Stellen zu durchtrennen. Damit können aus einem gewickelten Ringkörper mehrere gekrümmte Faserverbundbauteile erhalten werden, insbesondere z. B. gekrümmte Strukturkomponenten wie z. B. Verstärkungsprofile.To the Another comes into consideration, the ring body produced by means of winding or one of them separated ring body at a plurality of circumferentially distributed locations to cut. With that you can from a wound ring body several curved ones Fiber composite components are obtained, in particular z. B. curved structural components such as B. reinforcing profiles.

Derartige Verstärkungsprofile aus Faserverbundwerkstoff werden beispielsweise im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Fahrzeugtechnik in großer Vielfalt benötigt. Mit der Erfindung können z. B. sehr effizient Spanten zur Verstärkung von Flugzeugrümpfen hergestellt werden.such reinforcing profiles made of fiber composite material are used, for example, in the air and space technology as well as vehicle technology in a great variety needed. With the invention can z. B. very efficiently produced frames for the reinforcement of aircraft fuselages become.

2 veranschaulicht zwei Bauteile 12'-1 und 12'-2, welche nach Aushärtung des Vorformlings 12 und entsprechende Auftrennung des Vorformlings sowohl in Radialrichtung als auch an mehreren Umfangsstellen erhalten wurden. Jedes der Bauteile 12'-1 und 12'-2 stellt ein gekrümmtes Profilbauteil mit Z-Profil dar und kann z. B. als Verstärkungsprofil eingesetzt werden. 2 illustrates two components 12'-1 and 12'-2 which after curing of the preform 12 and corresponding separation of the preform was obtained both in the radial direction and at several circumferential locations. Each of the components 12'-1 and 12'-2 represents a curved profile component with Z-profile and z. B. be used as a reinforcing profile.

Ausgehend von dem Vorformling 12, welcher ein Omega-Profil besitzt, könnten auch ein oder mehrere gekrümmte Profilbauteile mit Omega-Profil hergestellt werden, indem der Vorformling 12 bzw. der bereits ausgehärtete Ringkörper an geeigneten Stellen des Umfangs aufgetrennt wird.Starting from the preform 12 , which has an omega profile, also one or more curved profile components with omega profile could be made by the preform 12 or the already hardened ring body is separated at suitable locations of the circumference.

Die dargestellten Bauteile 12'-1 und 12'-2 besitzen über ihre jeweilige Länge betrachtet eine einheitliche Krümmung bzw. einen konstanten Krümmungsradius, welcher dem Radius des verwendeten Wickelkerns 16 entspricht. Davon abweichend ist es jedoch durchaus denkbar, mittels einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art einen nicht-kreisringförmigen Vorformling und somit insbesondere auch nicht-konstant gekrümmte Faserverbundbauteile herzustellen. Hierfür ist lediglich ein entsprechend modifizierter Wickelkern zu verwenden, dessen Radius in Umfangsrichtung betrachtet variiert.The illustrated components 12'-1 and 12'-2 have considered over their respective length a uniform curvature or a constant radius of curvature, which corresponds to the radius of the winding core used 16 equivalent. Deviating from this, however, it is quite conceivable, by means of a device of the type described above, to produce a non-annular preform and thus in particular also non-constantly curved fiber composite components. For this purpose, only a correspondingly modified winding core is to be used, whose radius varies in the circumferential direction.

Bei der nachfolgenden Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben ”a” zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.at the following description of another embodiment be for equivalent components use the same reference numbers, each supplemented by a small letter "a" to distinguish the embodiment. there is essentially only due to the differences to those already described Exemplary embodiment received and by the way hereby expressly refer to the description of the previous embodiment.

3 zeigt eine Vorrichtung 10a zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings (nicht dargestellt), die im Wesentlichen wie die mit Bezug auf die 1 bereits beschriebene Vorrichtung 10 funktioniert. 3 shows a device 10a for producing an annular preform (not shown) substantially similar to that described with reference to FIGS 1 already described device 10 works.

Insbesondere ist eine Wickeleinrichtung 14a zum Wickeln eines als Band bereitgestellten Halbzeugs auf einen Wickelkern 16a vorgesehen. Das Band bzw. dessen Verlauf bei der Zufuhr zum Wickelkern 16a ist in 3 gestrichelt eingezeichnet und mit B bezeichnet.In particular, a winding device 14a for winding a semifinished product provided as a band onto a winding core 16a intended. The tape or its course in the supply to the winding core 16a is in 3 dashed lines and designated B.

Das Band B wird von einer (nicht dargestellten) Vorratsrolle abgezogen und zunächst einer speziellen Bandführungseinrichtung 30a zugeführt (vgl. Pfeil).The tape B is withdrawn from a supply roll (not shown) and first a special tape guide device 30a supplied (see arrow).

Die Einrichtung 30a dient dazu, einen jeweils gerade an den Wickelkern 16a herangeführten Abschnitt des Bandes B in seinem Querschnitt zu verformen, und zwar in Anpassung an die Kontur einer Mantelfläche 18a des Wickelkerns 16a. Die Kontur der Mantelfläche 18a ist in der Ansicht von 3 nicht zu erkennen, besser jedoch in den übrigen 4 bis 9.The device 30a serves to each one straight to the winding core 16a deformed approached section of the belt B in its cross section, in adaptation to the contour of a lateral surface 18a of the winding core 16a , The contour of the lateral surface 18a is in the view of 3 not recognizable, but better in the rest 4 to 9 ,

In 3 ebenfalls gestrichelt eingezeichnet sind vier im Verlauf des Bandes B durch die Bandführungseinrichtung 30a sich ergebende Querschnitte des Bandes B.In 3 also dashed lines are four in the course of the band B by the tape guide device 30a resulting cross sections of band B.

Die 4 und 5 zeigen Details der Bandführungseinrichtung 30a. Diese umfasst in Bandlaufrichtung betrachtet zunächst eine Umlenkrolle 32a und sodann Formungsrollenanordnungen 34a, 36a und 38a, die jeweils an einer vertikalen Stützenkonstruktion angebracht sind. Jede der Rollenanordnungen 34a bis 38a definiert jeweils einen schlitzförmigen Zwischenraum, durch welchen hindurch das Band B läuft und welcher von mehreren Rollenpaaren mit jeweils zwei parallel angeordneten Einzelrollen begrenzt wird.The 4 and 5 show details of the tape guide device 30a , This comprises, viewed in the strip running direction, first a deflection roller 32a and then forming roll assemblies 34a . 36a and 38a , which are each attached to a vertical support structure. Each of the role arrangements 34a to 38a defines in each case a slot-shaped intermediate space through which the belt B passes and which is bounded by a plurality of roller pairs, each with two parallel individual rollers.

Die Formungsrollenanordnung 34a besteht aus zwei Rollenpaaren, welche einen V-förmigen Schlitz bzw. Zwischenraum für das hindurchlaufende Band B begrenzen. Die Anordnung 36a besteht aus drei Rollenpaaren, welche einen etwa U-förmigen Schlitz definieren. Die Anordnung 38a besteht schließlich aus fünf Rollenpaaren, welche einen Omega-förmigen Schlitz definieren, der im Wesentlichen bereits der in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls Omega-förmig vorgesehenen Kontur der Mantelfläche 18a des Wickelkerns 16a entspricht.The forming roller assembly 34a consists of two pairs of rollers, which define a V-shaped slot or space for the passing band B. The order 36a consists of three pairs of rollers, which define an approximately U-shaped slot. The order 38a Finally, it consists of five pairs of rollers, which define an omega-shaped slot, which is essentially already in this embodiment also omega-shaped contour of the lateral surface 18a of the winding core 16a equivalent.

Wenn im Betrieb der Vorrichtung 10a das Band B die einzelnen Stationen bzw. Formungsrollenanordnungen 32a bis 38a durchläuft, so wird das Band B in dessen Querschnitt betrachtet stufenweise in Anpassung an die Mantelflächenkontur verformt (vgl. in 3 gestrichelt eingezeichnete Bandquerschnitte). Dies ist von erheblichem Vorteil hinsichtlich einer möglichst exakten und schonenden Ablage des Bandes B auf der konturierten Mantelfläche 18a.When in operation of the device 10a the band B, the individual stations or Formungsrollenanordnungen 32a to 38a passes through, so the band B is viewed in its cross section gradually deformed in adaptation to the lateral surface contour (see 3 dashed band cross sections). This is of considerable advantage in terms of the most accurate and gentle storage of the band B on the contoured lateral surface 18a ,

In den 3 und 4 ist unterhalb der Formungsrollenanordnung 38a eine Umlenkrolle 39a eingezeichnet, die vorteilhaft zur zusätzlichen Zufuhr wenigstens eines zusätzlichen unidirektionalen Bandes mit Fasern in 0°-Orientierung nutzbar ist, um wenigstens einen der drei in Axialrichtung sich erstreckenden Konturabschnitte des Vorformlingprofils zu verstärken. Beispielsweise könnten zusätzlich zum eigentlichen ”Hauptband” B drei zusätzliche unidirektionale Bänder über die Umlenkrollen 32a und 39a dem Wickelprozess zugeführt werden.In the 3 and 4 is below the forming roller assembly 38a a pulley 39a is drawn, which is advantageous for additional supply of at least one additional unidirectional band with fibers in 0 ° orientation can be used to reinforce at least one of the three axially extending contour sections of the preform profile. For example, in addition to the actual "main band" B, there could be three additional unidirectional bands over the pulleys 32a and 39a be fed to the winding process.

In den 6 und 7 ist eine weitere Besonderheit des dargestellten Beispiels zu erkennen, nämlich eine Heizeinrichtung 50a, mittels welcher das Band B induktiv geheizt wird, unmittelbar bevor das Band B in einen Spalt zwischen dem Andruckkörper 22a und der konturierten Mantelfläche 18a eintritt. Ein solches Heizen kann z. B. vorgesehen sein, um einen im Band B enthaltenen Binder zu aktivieren, so dass bereits unmittelbar nach der Ablage des Bandmaterials auf den Wickelkern 16a eine gute Haftung zwischen aufeinanderfolgend aufgewickelten Bandlagen entsteht.In the 6 and 7 is another special feature of the example shown to recognize namely a heater 50a , by means of which the band B is inductively heated, immediately before the band B in a gap between the pressure body 22a and the contoured lateral surface 18a entry. Such heating can z. B. be provided to activate a binder contained in the band B, so that immediately after the storage of the strip material on the winding core 16a Good adhesion between successively wound tape layers arises.

Von der Heizeinrichtung 50a ist in den Figuren ein an die geformte Bandkontur angepasster Doppelrahmen dargestellt, welcher einerseits ein berührungsfreies Durchlaufen des Bandes ermöglicht und andererseits als Basis für stromdurchflossene Elemente (wie z. B. Spulen) oder selbst als stromdurchflossenes Element dient, um eine Induktionsheizung für das durchlaufende Fasermaterialhalbzeug auszubilden.From the heater 50a In the figures, a double frame adapted to the shaped strip contour is shown, which on the one hand enables non-contact passage of the strip and on the other hand serves as a base for current-carrying elements (such as coils) or even as a current-carrying element to provide induction heating for the continuous fiber semifinished product train.

Nach dem Passieren der Heizeinrichtung 50a erreicht das Band B eine Andruckeinrichtung 20a mit einem Andruckkörper 22a, der wie in 3 ersichtlich beiderseits des Wickelkerns 16a jeweils an zwei Stützen 52a und 54a gelagert ist.After passing the heater 50a the belt B reaches a pressure device 20a with a pressure body 22a who like in 3 visible on both sides of the winding core 16a each on two supports 52a and 54a is stored.

Die Stützen 52a und 54a sind Teil einer stationären Vorrichtungsbasis, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel auch zwei Stützen 56a und 58a (3) umfasst, an welchen ein unters Ende der Stütze 52a gelagert ist und außerdem ein Drehlager 60a gehalten ist.The pillars 52a and 54a are part of a stationary device base, which in the illustrated embodiment, two supports 56a and 58a ( 3 ), at which one below the end of the support 52a is stored and also a pivot bearing 60a is held.

Das Drehlager dient zur Lagerung und zum Drehantrieb des Wickelkerns 16a, der hierfür über Speichen 62a mit einer die Drehachse A enthaltenden Nabe verbunden ist. Der Drehantrieb erfolgt mittels eines Elektromotors 64a.The pivot bearing is used for storage and rotary drive of the winding core 16a That spoke over spokes 62a is connected to a hub containing the axis of rotation A. The rotary drive takes place by means of an electric motor 64a ,

Zur Einstellung einer radialen Andruckkraft, welche das zwischen dem Andruckkörper 22a und der Mantelfläche 18a des Wickelkerns 16a hindurchlaufende Band B zum Wickelkern 16a hin belastet, kann z. B. ein geeigneter aktiv angesteuerter Verlagerungsmechanismus für die Stütze 52a und/oder 54a vorgesehen sein. Im dargestellten Beispiel könnte z. B. eine ansteuerbare Linearverlagerungseinrichtung an der Stütze 56a zum Verfahren der daran gelagerten Stütze 52a vorgesehen sein.For setting a radial pressure force, which between the pressure body 22a and the lateral surface 18a of the winding core 16a passing belt B to the winding core 16a charged, z. B. a suitable actively controlled displacement mechanism for the support 52a and or 54a be provided. In the example shown z. B. a controllable linear displacement device on the support 56a for moving the support mounted thereon 52a be provided.

Mittels einer solchen Verlagerung kann dann im Betrieb der Vorrichtung 10a sowohl eine radiale Andruckkraft eingestellt werden als auch eine Kompensation eines radialen Dickenzuwachses des Bandwickels während des Wickelprozesses vorgenommen werden.By means of such a shift can then during operation of the device 10a Both a radial pressure force can be adjusted as well as a compensation of a radial increase in thickness of the tape roll can be made during the winding process.

Wie es gut in 7 ersichtlich ist, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Andruckkörper 22a aus zwei Teilkörpern 22a-1 und 22a-2 gebildet, welche im Betrieb der Vorrichtung 10a auch in axialer Richtung eine Andruckkraft auf das gera de aufgewickelte Band B ausüben, nämlich auf die in Radialrichtung sich erstreckenden Bandbereiche des Omega-Profils.How good in 7 it can be seen, is also in this embodiment, the pressure body 22a from two partial bodies 22a-1 and 22a-2 formed during operation of the device 10a also in the axial direction exert a pressing force on the gera de wound band B, namely on the radially extending band areas of the omega profile.

Zur Schaffung dieser Andruckkraft könnte z. B. wie bereits mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben eine Federkraft vorgesehen sein, beispielsweise durch Anordnung einer oder mehrerer Druckfedern, welche die beiden Teile 22a-1 und 22a-2 in Axialrichtung belasten. Alternativ könnte auch z. B. ein aktiver Antrieb hierfür vorgesehen sein, etwa im Bereich der Lagerung der Teile 22a-1 und 22a-2 an den Stützen 52a und 54a.To create this pressure force z. B. as already with reference to the embodiment according to 1 described be provided a spring force, for example by arranging one or more compression springs, which are the two parts 22a-1 and 22a-2 load in the axial direction. Alternatively, z. B. an active drive be provided for this purpose, such as in the field of storage of the parts 22a-1 and 22a-2 at the supports 52a and 54a ,

Die Heizeinrichtung 50a ist im dargestellten Beispiel über eine Strebe mit dem Andruckkörper 22a verbunden. Alternativ könnte die Einrichtung 50a z. B. auch an einer oder mehrerer der Stützen 52a und 54a (oder einem anderen Teil der Vorrichtungsbasis) gelagert werden.The heater 50a is in the example shown via a strut with the pressure body 22a connected. Alternatively, the device could 50a z. B. also on one or more of the supports 52a and 54a (or any other part of the device base).

Eine weitere Besonderheit der Vorrichtung 10a besteht darin, dass zusätzlich zur Andruckeinrichtung 20a, welche die während des Wickelns der einzelnen Bandlagen erfolgende Querschnittsverformung vollendet, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete weitere Andruckeinrichtungen 70a-1, 70a-2 und 70a-3 vorgesehen sind. Im dargestellten Beispiel sind diese weiteren Andruckeinrichtungen 70a im Wesentlichen äquidistant über den Umfang des drehangetriebenen Wickelkerns 16a verteilt und mittels der stationären Vorrichtungsbasis abgestützt.Another special feature of the device 10a is that in addition to the pressure device 20a , which completes the cross-sectional deformation taking place during the winding of the individual tape layers, distributed in the circumferential direction further pressing devices 70a-1 . 70a-2 and 70a-3 are provided. In the example shown, these other pressure devices 70a substantially equidistant over the circumference of the rotary driven winding core 16a distributed and supported by means of the stationary device base.

Jede der weiteren Andruckeinrichtungen 70a dient dazu, den jeweils daran vorbeilaufenden Abschnitt des Bandes B nochmals gegen die konturierte Mantelfläche 18a anzudrücken, um somit die Bandverformung zu vollenden und/oder die Haftung an einer vorangegangen aufgewickelten Bandlage zu verbessern und/oder das Querschnittsprofil des Vorformlings zu stabilisieren.Each of the other pressure devices 70a serves to the each passing by section of the tape B again against the contoured lateral surface 18a to thereby complete the tape deformation and / or improve adhesion to a previously wound tape ply and / or to stabilize the cross-sectional profile of the preform.

8 zeigt die weitere Andruckeinrichtung 70a-1 etwas detaillierter. Sie umfasst drei koaxial angeordnete Andruckrollen 72a, 74a und 76a, welche jeweils einen der drei in Axialrichtung sich erstreckenden Konturabschnitte des vorbeilaufenden Vorformlingabschnitts in Radialrichtung gegen den korrespondierenden Konturabschnitt der Mantelflächenkontur andrücken. Selbstverständlich könnten abweichend vom dargestellten Beispiel der Andruckeinrichtung 70a-1 zusätzlich zwei zum axialen Belasten der in Radialrichtung verlaufenden Konturabschnitte des Bandes vorgesehen sein. Bei der hier beispielhaft gezeigten Omega-Konturierung bietet es sich an, solche zusätzlichen Andruckrollen wegversetzt von den Andruckeinrichtungen 70a-1 bis 70a-3 anzuordnen, beispielsweise in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei einander benachbarten der Einrichtungen 20a, 70a-1, 70a-2 und 70a-3. Um dem Dickenzuwachs des aufgewickelten Profils gerecht zu werden, ist die Andruckrolle 74a vorzugsweise geteilt und axial zusammenfahrbar ausgebildet, was in 8 durch die gestrichelte Linie zum Ausdruck gebracht ist. Mit zunehmender Dicke des aufgewickelten Profils wird, z. B. aufgrund von Federkräften, die Spur der Andruckrolle 74a kleiner bzw. schmäler. 8th shows the further pressure device 70a-1 a little more detailed. It comprises three coaxial pressure rollers 72a . 74a and 76a which press in each case one of the three axially extending contour sections of the passing preform section in the radial direction against the corresponding contour section of the lateral surface contour. Of course, deviating from the example shown, the pressure device 70a-1 in addition, two may be provided for axial loading of the radially extending contour sections of the band. In the omega contouring shown here by way of example, it is advisable to offset such additional pressure rollers away from the pressure devices 70a-1 to 70a-3 to arrange, for example in the circumferential direction in each case between two adjacent of the facilities 20a . 70a-1 . 70a-2 and 70a-3 , To cope with the increase in thickness of the wound profile, the pressure roller is 74a preferably divided and formed axially movable together, which is in 8th is expressed by the dashed line. With increasing thickness of the wound profile is, for. B. due to spring forces, the track of the pinch roller 74a smaller or narrower.

9 zeigt ein Detail des Wickelkerns 16a, in welchem ein Fixierungsbolzen 80a zur Fixierung eines vorderen Endes des Bandes B zu Beginn des Wickelprozesses vorgesehen ist. Der Bolzen 80a kann wie dargestellt durch eine in Axialrichtung durch das Material des Wickelkerns 16a verlaufende Bohrung eingeschoben werden, wobei der Bolzen und die Bohrung so gestaltet und angeordnet sind, dass damit ein vorderes Bandende zwischen dem Bolzen 80a und einem Bereich des Wickelkerns 16a eingeklemmt werden kann. Zu Beginn der Vorformlingherstellung wird der Bolzen 80a aus der Bohrung herausgezogen, sodann der Bandanfang an dieser Stelle des Wickelkerns 16a aufgelegt, und dann der Bolzen 80a wieder in die Bohrung eingeschoben. Mit einer solchen oder ähnlich wirkenden Fixierungseinrichtung lässt sich vorteilhaft sicherstellen, dass in einer Anfangsphase des Wi ckelprozesses das aufzuwickelnde Band B zuverlässig vom sich drehenden Wickelkern 16a mitgenommen wird und nicht abrutscht. 9 shows a detail of the winding core 16a in which a fixing bolt 80a is provided for fixing a front end of the band B at the beginning of the winding process. The bolt 80a may be represented by an axially through the material of the winding core 16a extending bore, wherein the bolt and the bore are designed and arranged so that a front end of the tape between the bolt 80a and a region of the winding core 16a can be trapped. At the beginning of the preform production, the bolt becomes 80a pulled out of the hole, then the beginning of the tape at this point of the winding core 16a hung up, and then the bolt 80a pushed back into the hole. With such or similar acting fixing device can be advantageous to ensure that in an initial phase of the Wi ckelprozesses the wound-up band B reliably from the rotating hub 16a is taken and does not slip off.

Falls durch die Fixierungseinrichtung (z. B. Fixierungsbolzen 80a) das Profil des Vorformlings lokal gestört ist, so kann diese Stelle vorteilhaft als Auftrennungsstelle zur Bildung mehrerer gekrümmter Bauteile vorgesehen werden.If by the fixing device (eg Fixierungsbolzen 80a ) the profile of the preform is disturbed locally, this location can be advantageously provided as a separation point to form a plurality of curved components.

Mit den obigen Ausführungsbeispielen wurden vorteilhafte Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug erläutert. Je nach konkretem Anwendungsfall sind viele Modifikationen möglich. Insbesondere ist das bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehene Omega-Profil des gewickelten Vorformlings lediglich beispielhaft zu verstehen. Durch einfache Modifikation der Mantelfläche des Wickelkerns (und entsprechende Modifikation der Bandführungs- und Andruckmittel) lassen sich nahezu beliebige Profile erzeugen, wie z. B. Z-, U- oder L-Profile.With the above embodiments have been advantageous methods and apparatus for the production an annular Preform of fiber material semifinished explained. Depending on the specific application many modifications are possible. Especially is that provided in the described embodiments Omega profile of the wound preform by way of example only to understand. By simple modification of the lateral surface of the Hub (and corresponding modification of the tape guide and pressure means) can produce almost any profile, such as B. Z, U or L profiles.

Bevorzugt weist das zu wickelnde Profil wenigstens einen im Querschnitt betrachtet geradlinigen Konturabschnitt auf, sei es in Axialrichtung, in Radialrichtung oder schräg zu diesen beiden Richtungen. Dies vereinfacht in der Praxis tendenziell die Konstruktion der Verformungsmittel für die Verformung der Bandlagen, also beispielsweise die Konstruktion einer hierzu ausgebildeten Bandführungseinrichtung und/oder eines Andruckkörpers.Prefers has the profile to be wound at least considered in cross section rectilinear contour section, be it in the axial direction, in the radial direction or at an angle to these two directions. This tends to be easier in practice the construction of the deformation means for the deformation of the band layers, So for example, the construction of a trained for this purpose Belt guide and / or a pressure body.

Die in den Ausführungsbeispielen gezeigte horizontale Orientierung der Drehachse des Wickelkerns ist ebenfalls lediglich beispielhaft zu verstehen. Sie stellt hinsichtlich des flächenmäßigen Platzbedarfes eine sehr kompakte Anordnung dar. Abweichend davon kommt insbesondere eine vertikale Drehachse in Betracht, womit je nach Anwendungsfall besondere Vorteile verbunden sein können.The in the embodiments shown horizontal orientation of the axis of rotation of the winding core is also meant to be exemplary only. She is considering the space required a very compact arrangement. Deviating from it comes in particular a vertical axis of rotation, which, depending on the application special benefits can be associated.

Zusammenfassend können mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erzielt werden:

• – Einsatz kostengünstiger Halbzeuge wie Multiaxialgelege, Gewebe, Geflechte etc.
• – Einfacher Herstellungsprozess mit gegebenenfalls hohem Automatisierungsgrad.
• – Möglichkeit einer integralen Fertigung von Strukturbauteilen (z. B. Spanten) in hoher Qualität.
• – Senkung der Fertigungsdurchlaufzeit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.
• – Möglichkeit einer gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Verstärkungsprofilsegmente (z. B. Spantsegmente).
• – Möglichkeit, im gesamten Bauteil durchgängige Fasern vorzusehen.
• – Faserorientierung kann den Anforderungen des Bauteils in einfacher Weise angepasst werden.

In summary, the following advantages can be achieved with the invention:

• - Use of cost-effective semi-finished products such as Multiaxialgelege, tissue, braids, etc.
• - Simple manufacturing process with possibly high degree of automation.
• - Possibility of an integral production of structural components (eg frames) in high quality.
• - Reduction of the production cycle time compared to conventional methods.
• Possibility of simultaneous generation of several reinforcement profile segments (eg frame segments).
• - Possibility to provide continuous fibers throughout the component.
• - Fiber orientation can be easily adapted to the requirements of the component.

Claims (16)

Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings (12) aus Fasermaterialhalbzeug, zur Herstellung eines Bauteils (12') aus dem mit einem Matrixmaterial getränkten und ausgehärteten Halbzeug, umfassend ein Wickeln eines als Band (B) bereitgestellten Halbzeugs auf einen Wickelkern (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Wickeln im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wickelkerns (16) auf eine konturierte Mantelfläche (18) des Wickelkerns (16) erfolgt, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes (B) sich in Axialrichtung (A) im Wesentlichen vollständig überlappen, und dass während des Wickelns die einzelnen Lagen des Bandes (B) in deren Querschnitt betrachtet in Anpassung an die Mantelflächenkontur verformt werden.Method for producing an annular preform ( 12 ) from fibrous semifinished product, for the production of a component ( 12 ' ) from the semifinished product impregnated and cured with a matrix material, comprising winding a semifinished product provided as a strip (B) onto a winding core ( 16 ), characterized in that the winding substantially in the circumferential direction of the winding core ( 16 ) on a contoured lateral surface ( 18 ) of the winding core ( 16 ) takes place, so that successively wound layers of the strip (B) in the axial direction (A) substantially completely overlap, and that during winding the individual layers of the strip (B) are considered in its cross section deformed in adaptation to the lateral surface contour. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verformen der Lagen des Bandes (B) ein Verformen eines jeweils gerade an den Wickelkern (16) herangeführten Bandabschnitts umfasst.Method according to claim 1, wherein the deformation of the layers of the strip (B) deforms each straight to the winding core ( 16 ) band section comprises. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verformen der Lagen des Bandes (B) ein Andrücken eines jeweils gerade aufgewickelten Bandabschnitts gegen den Wickelkern (16) umfasst.Method according to claim 1 or 2, wherein the deformation of the layers of the strip (B) presses a strip section which has just been wound up against the winding core (FIG. 16 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halbzeug einen aktivierbaren Binder aufweist, der beim Wickeln aktiviert wird.Method according to one of the preceding An claims, wherein the semifinished product has an activatable binder, which is activated during winding. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während des Wickelns das Halbzeug geheizt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein while of winding the semifinished product is heated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Band (B) Fasern in 90°-Orientierung enthält.Method according to one of the preceding claims, wherein the band (B) fibers in 90 ° orientation contains. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Band (B) Fasern in mehreren verschiedenen Orientierungen enthält, wobei ein Großteil der Fasern in einem Orientierungswinkel von mindestens 30° angeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the band (B) contains fibers in several different orientations, wherein a big part the fibers are arranged at an orientation angle of at least 30 ° are. Vorrichtung zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings (12) aus Fasermaterialhalbzeug, zur Herstellung eines Bauteils (12') aus dem mit einem Matrixmaterial getränkten und ausgehärteten Halbzeug, umfassend eine Wickeleinrichtung (14) zum Wickeln eines als Band (B) bereitgestellten Halbzeugs auf einen Wickelkern (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Wickeleinrichtung (14) dazu ausgebildet ist, das Band (B) im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wickelkerns (16) auf eine konturierte Mantelfläche (18) des Wickelkerns (16) aufzuwickeln, so dass aufeinanderfolgend aufgewickelte Lagen des Bandes (B) sich in Axialrichtung (A) im Wesentlichen vollständig überlappen, und dass die Vorrichtung Verformungsmittel umfasst, die dazu ausgebildet sind, während des Wickelns die einzelnen Lagen des Bandes (B) in deren Querschnitt betrachtet in Anpassung an die Mantelflächenkontur zu verformen.Device for producing an annular preform ( 12 ) from fibrous semifinished product, for the production of a component ( 12 ' ) from the impregnated with a matrix material and cured semifinished product, comprising a winding device ( 14 ) for winding a semifinished product provided as a band (B) onto a winding core ( 16 ), characterized in that the winding device ( 14 ) is adapted to the band (B) substantially in the circumferential direction of the winding core ( 16 ) on a contoured lateral surface ( 18 ) of the winding core ( 16 ), so that successively wound layers of the tape (B) substantially completely overlap in the axial direction (A), and that the device comprises deformation means adapted to, during winding, the individual layers of the tape (B) in its cross section considered to deform in adaptation to the lateral surface contour. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verformungsmittel (30, 20) eine Bandführungseinrichtung (30) umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen jeweils gerade an den Wickelkern (16) herangeführten Abschnitt des Bandes (B) in seinem Querschnitt zu verformen.Apparatus according to claim 8, wherein the deformation means ( 30 . 20 ) a tape guiding device ( 30 ), which is designed in each case straight to the winding core ( 16 ) section of the strip (B) in its cross section to deform. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verformungsmittel eine Andruckeinrichtung (20) umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen jeweils gerade aufgewickelten Abschnitt des Bandes (B) gegen den Wickelkern (16) zu drücken.Apparatus according to claim 8 or 9, wherein the deformation means comprise a pressure device ( 20 ), which is adapted to a each just wound portion of the tape (B) against the winding core ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Andruckeinrichtung (20) einen an die Mantelflächenkontur des Wickelkerns (16) angepassten Andruckkörper (22) um fasst, an welchem der gerade aufgewickelte Bandabschnitt in Umfangsrichtung vorbeiläuft.Apparatus according to claim 10, wherein the pressure device ( 20 ) one to the lateral surface contour of the winding core ( 16 ) adapted pressure body ( 22 ) To summarizes, at which the just wound tape section passes in the circumferential direction. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Andruckkörper (22) oder Teile (22-1, 22-2) davon entsprechend eines während des Wickelns erfolgenden Dickenzuwachses des Bandwickels verlagert werden.Apparatus according to claim 11, wherein the pressure body ( 22 ) or parts ( 22-1 . 22-2 ) thereof are displaced in accordance with a thickness increase of the tape roll during winding. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, umfassend eine Heizeinrichtung (50) zum Heizen des gerade aufgewickelten Bandabschnitts.Device according to one of claims 8 to 12, comprising a heating device ( 50 ) for heating the just wound tape section. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Wickelkern (16) axial teilbar ausgebildet ist.Device according to one of claims 8 to 13, wherein the winding core ( 16 ) is formed axially divisible. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14 zur Herstellung eines ringförmigen Bauteils.Use of a method according to one of claims 1 to 7 and / or a device ( 10 ) according to one of claims 8 to 14 for the production of an annular component. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14 zur Herstellung eines langgestreckten gekrümmten Bauteils (12'-1, 12'-2), welches durch eine Auftrennung des mittels des Wickelns erzeugten Ringkörpers (12) erhalten wird.Use of a method according to one of claims 1 to 7 and / or a device ( 10 ) according to one of claims 8 to 14 for producing an elongated curved component ( 12'-1 . 12'-2 ), which by a separation of the ring body produced by means of winding ( 12 ).