DE102012100973B4

DE102012100973B4 - test methods

Info

Publication number: DE102012100973B4
Application number: DE102012100973.2A
Authority: DE
Inventors: Hardy Köke; Erik Kappel; Arne Stahl
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: DE102012100973A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Verschereigenschaft eines aus Fasern gebildeten Faserhalbzeuges, gekennzeichnet durch die Schritte: – Bereitstellen einer Prüfvorrichtung (1), die eine um mindestens zwei Krümmungsachsen (5, 6) mehrfach gekrümmte Oberfläche (2) aufweist, wobei jede Krümmung um die jeweilige Krümmungsachse (5, 6) einen vorgegebenen Krümmungswert hat, – Drapieren des ebenen Faserhalbzeuges auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) der Prüfvorrichtung (1), – Ermitteln einer Faserverscherung (11b) zwischen den Fasern des Faserhalbzeuges, und – Bestimmen der Verschereigenschaft in Abhängigkeit von dem Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) und der ermittelten Faserverscherung zwischen den Fasern.The invention relates to a method for determining a shear characteristic of a fiber semifinished product formed from fibers, characterized by the following steps: - Providing a test device (1) which has a surface (2) which is curved several times around at least two axes of curvature (5, 6), each Curvature around the respective axis of curvature (5, 6) has a predetermined curvature value, - draping the flat semi-finished fiber on the multi-curved surface (2) of the test device (1), - determining a fiber shear (11b) between the fibers of the semi-finished fiber, and - determining the shear characteristic as a function of the curvature value of at least one curvature of the multi-curved surface (2) and the determined fiber shear between the fibers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Verschereigenschaft eines aus Fasern gebildeten ebenen Faserhalbzeuges. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung hierzu.The invention relates to a method for determining a shearing property of a flat semifinished fiber product formed from fibers. The invention also relates to a device for this purpose.

Faserverbundbauteile können aus trockenen Faserhalbzeugen, die in der Regel aus miteinander verwobenen Fasern gebildet sind, durch Tränkung dieser mit einem Matrixharz und Aushärtung des Harzes hergestellt werden. Trockene Faserhalbzeuge sind dabei preiswerte und in großen Mengen erhältliche, vorkonfektionierte Halbzeuge, die in der Regel eben sind und ein richtungsabhängiges Materialverhalten aufweisen.Fiber composite components can be made from dry semifinished fiber products, which are usually formed from interwoven fibers, by impregnation of these with a matrix resin and curing of the resin. Dry semi-finished fiber products are inexpensive and available in large quantities, prefabricated semi-finished products, which are usually flat and have a directional material behavior.

Im sogenannten Preform-Prozess werden die trockenen Faserhalbzeuge in ein Formwerkzeug eingebracht, das die spätere Bauteilgeometrie hat. Die ebenen Faserhalbzeuge müssen an diese Bauteilgeometrie in dem Preform-Prozess angepasst werden, damit nach der Aushärtung das herzustellende Faserverbundbauteil die gewünschte Bauteilform aufweist. Bei komplizierten Bauteilformen bzw. Bauteilgeometrien, insbesondere bei doppelt gekrümmten Oberflächen, kommt es in der Regel zu Verscherungen innerhalb der Faserhalbzeuge.In the so-called preform process, the dry semi-finished fiber products are introduced into a mold that has the later component geometry. The planar semi-finished fiber products must be adapted to this component geometry in the preform process, so that after curing, the fiber composite component to be produced has the desired component shape. In the case of complicated component shapes or component geometries, in particular in the case of double-curved surfaces, there are generally shifts within the semi-finished fiber products.

Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen ist es wichtig, dass die Faserhalbzeuge während des Preform-Prozesses nicht bis an ihre Verschergrenze gebracht werden, um ungewollte Beul- und Knittervorgänge innerhalb des Materials zu vermeiden. Treten aufgrund einer übermäßigen Verscherung der Faserhalbzeuge Beul- und Knittervorgänge auf, so können innerhalb des späteren Bauteils Fehlstellen entstehen, da der gewollte Faserverlauf nicht mehr erfüllt ist und ein ungestörter Kraftfluss innerhalb des Bauteils verhindert wird. Darüber hinaus werden durch übermäßig verscherte Faserhalbzeuge spätere Faserlagen behindert, so dass sich der Fehler durch das gesamte Bauteil fortsetzen kann.In the manufacture of fiber composite components, it is important that the semi-finished fiber products are not brought to their shear limit during the preforming process to avoid unwanted buckling and creasing within the material. Occur due to excessive Verscherung the semi-finished fiber bulges and creases on, so defects can arise within the later component, since the desired fiber profile is no longer satisfied and an undisturbed power flow is prevented within the component. In addition, later fiber layers are hindered by excessively warped fiber semi-finished products, so that the error can continue through the entire component.

Bereits im Konstruktionsprozess von Faserverbundbauteilen ist somit die Verscherung von ebenen Faserhalbzeugen bei Preform-Prozessen zu berücksichtigen, um ein möglichst genaues Konstruktionsergebnis zu erhalten, das in der Praxis wenig Anpassungen bedarf.Already in the design process of fiber composite components, the shearing of flat semi-finished fiber products in preforming processes has to be considered in order to obtain the most accurate design result, which requires little adaptation in practice.

Übliche Tests, um die Verschereigenschaften von Faserhalbzeugen zu untersuchen, sind der einfache Schubversuch, der Schrägzugversuch und der Scherrahmenversuch (vgl. 1). Bei allen Verfahren hierbei ist gleich, dass sie eine Verformung des ebenen Faserhalbzeuges in der Faserhalbzeugebene untersuchen. Die ermittelten Verschereigenschaften beziehen sich dann allerdings ausschließlich auf den aufgebrachten Verformungsweg, der sich als Verschereigenschaft nur bedingt in den Konstruktions- und Entwurfsprozess verwenden lässt.Typical tests to investigate the shear properties of semi-finished fiber products are the simple shear test, the oblique tensile test and the shear frame test (cf. 1 ). It is the same with all methods that they investigate a deformation of the planar semifinished fiber product in the fiber semifinished product. However, the determined shear properties then relate exclusively to the applied deformation, which can only be used as a dislocation property in the design and design process.

Aus der DE 10 2004 059 785 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Drapierbarkeit eines textilen Flächematerials bekannt, das mit Hilfe von Unterdruck in eine mehrfach gekrümmte Oberfläche gedrückt wird. Mit Hilfe von Kraftsensoren lässt sich dann aus der für die Drapierbarkeit benötigte Kraft ermitteln und ein Maß für die Drapierbarkeit ableiten. Darüber hinaus kann mit Hilfe eines 3D-Scanners auf optischem Wege die Verformung des Textilmaterials erfasst werden, wobei aus der Verformung des drapierten Textilmaterials dann ein Messwert für die Wegstrecke abgeleitet wird, aus dem sich dann ein Maß für die Drapierbarkeit des Textilmaterials ergibt.From the DE 10 2004 059 785 A1 For example, there is known a method and an apparatus for measuring the drapability of a textile sheet material which is pressed by means of negative pressure into a multiply curved surface. With the help of force sensors can then be determined from the force required for the drapability and derive a measure of drapability. In addition, with the aid of a 3D scanner, the deformation of the textile material can be detected optically, wherein from the deformation of the draped textile material, a measured value for the distance is derived, from which then a measure of the drapability of the textile material results.

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2011 119 305 A1 ist ein Verfahren zur Materialprüfung für Prepregs bekannt, wobei trockenes Fasermaterial mit einem liquiden, hochviskosen Medium getränkt wird und anschließend einer nicht mehr erläuterten Prüfvorrichtung zugeführt wird.From the post-published DE 10 2011 119 305 A1 a method for material testing for prepregs is known, wherein dry fiber material is impregnated with a liquid, highly viscous medium and then fed to a not further explained tester.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Prüfverfahren zum Bestimmen einer Verschereigenschaft eines ebenen Faserhalbzeuges anzugeben, die sich wesentlich besser in den Entwurfs- und Konstruktionsprozess einbinden lässt, um so beim Entwurf komplex gekrümmter Bauteile einen guten Vorentwurf realisieren zu können.It is therefore an object of the present invention to provide an improved test method for determining a shear characteristic of a flat semi-finished fiber product, which can be much better integrated into the design and construction process, so as to be able to realize a good preliminary design in the design of complex curved components.

Die gestellte Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 erfindungsgemäß gelöst sowie mit der Verwendung gemäß Patentanspruch 8.The stated object is achieved by the method according to claim 1 according to the invention and with the use according to claim 8.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die eine um mindestens zwei Krümmungsachsen mehrfach gekrümmte Oberfläche aufweist. Grundsätzlich lassen sich Bauteilgeometrien rein mathematisch gesehen in drei Kategorien einteilen: ebene Bauteile (keine Krümmung), einfach gekrümmte Bauteile (um eine Achse gekrümmt) und doppelt bzw. mehrfach gekrümmte Bauteile (um zwei oder mehr Achsen gekrümmt). Ebene und einfach gekrümmte Oberflächen sind in der Regel immer entwickelbar, da hier bei den Faserhalbzeugen keine Verscherungen bzw. Verzerrungen auftreten. Allerdings entstehen beim Ablegen von ebenen Faserhalbzeugen auf doppelt oder mehrfach gekrümmten Oberflächen grundsätzlich Verscherungen innerhalb des Faserhalbzeuges, die bei der Konstruktion und Entwicklung der Bauteile mit berücksichtigt werden müssen.According to the invention it is proposed to provide a test device for solving the problem, which has a surface curved several times around at least two axes of curvature. Basically, component geometries can be divided mathematically into three categories: flat components (no curvature), single curved components (curved around an axis) and double or multiple curved components (curved by two or more axes). Level and simply curved surfaces are usually always developable, since here with the semifinished fiber products no distortions or distortions occur. However, when depositing planar semifinished fiber products on doubly or multiply curved surfaces, basically shifts occur within the semifinished fiber product, which must be taken into account in the design and development of the components.

Das zu untersuchende ebene Faserhalbzeug wird nun auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche der Prüfvorrichtung drapiert, insbesondere derart, dass das ebene Faserhalbzeug formschlüssig auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche aufliegt. Durch das Drapieren des ebenen Faserhalbzeuges auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche der Prüfvorrichtung entstehen innerhalb des Faserhalbzeuges Verscherungen, die im anschließenden Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelbar sind. Derartige Verscherungen lassen sich beispielsweise zwischen den Fasern des Faserhalbzeuges ermitteln, beispielsweise als Verscherungswinkel.The planar semifinished fiber product to be examined is now draped on the multiply curved surface of the test apparatus, in particular in such a way that the flat semifinished fiber product has a positive fit rests on the multiply curved surface. By draping the flat fiber semi-finished product on the multiply curved surface of the tester arise within the semifinished fiber sheds, which can be determined in the subsequent process step of the method according to the invention. Such shifts can be determined, for example, between the fibers of the semifinished fiber product, for example as Verscherungswinkel.

Anschließend wird die Verschereigenschaft des Faserhalbzeuges in Abhängigkeit von dem Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche und der ermittelten Faserverscherung zwischen den Fasern bestimmt, beispielsweise derart, dass der Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche ins Verhältnis zu der ermittelten Faserverscherung gesetzt wird.Subsequently, the shearing property of the semifinished fiber product is determined as a function of the curvature value of at least one curvature of the multiply curved surface and the determined fiber shearing between the fibers, for example such that the curvature value of at least one curvature of the multiply curved surface is set in relation to the determined fiber shearing.

Dabei wird der Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche verändert, bis die Verschergrenze des Faserhalbzeuges erreicht ist. So kann, wenn das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche drapiert ist, der Krümmungswert so verändert werden, dass während der Veränderung das Faserhalbzeug weiterhin formschlüssig auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche aufliegt und somit mit zunehmendem Krümmungswert mehr und mehr verschert, bis die Verschergrenze erreicht ist. Die Verschergrenze ist meist dann erreicht, wenn das Faserhalbzeug ohne Stauchen oder Knittervorgänge nicht mehr formschlüssig auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche drapierbar ist.In this case, the curvature value of at least one curvature of the multiply curved surface is changed until the shear limit of the semifinished fiber product is reached. Thus, when the semifinished fiber product is draped on the multi-curved surface, the curvature value can be changed so that during the change, the semi-finished fiber still rests positively on the multi-curved surface and thus with increasing curvature value more and more verert until the Verschergrenze is reached. The shear limit is usually reached when the semi-finished fiber without draining or creasing is no longer draped form-fitting on the multi-curved surface.

Dadurch wird es grundsätzlich möglich, eine Verschereigenschaft eines Faserhalbzeuges in Bezug auf die durchlaufende Krümmung der Fasern einer mehrfach gekrümmten Oberfläche und die daraus resultierende Faserverscherung zu ermitteln. Eine solche Verschereigenschaft lässt sich dabei im Konstruktions- und Entwurfsprozess bei der Entwicklung von komplexen Bauteilgeometrien wesentlich besser und einfacher verarbeiten, ohne dass es hierfür später zu manuellen Anpassungen an der Bauteilgeometrie kommen muss.This makes it fundamentally possible to determine a disintegration property of a semi-finished fiber product in relation to the continuous curvature of the fibers of a multiply curved surface and the resulting fiber shearing. Such a dislocation property can be processed much better and easier in the design and design process during the development of complex component geometries without the need for manual adjustments to the component geometry later on.

Vorteilhafterweise wird eine Prüfvorrichtung bereitgestellt, die eine an die mehrfach gekrümmte Oberfläche anschließende zweite und dritte, um jeweils eine Krümmungsachse einfach gekrümmte Oberfläche aufweist. Die mehrfach gekrümmte Oberfläche ist hierbei zwischen den beiden einfach gekrümmten Oberflächen in Art eines Gelenkes angeordnet und ermöglicht so das Drapieren des Faserhalbzeuges von der zweiten einfach gekrümmten Oberfläche über die mehrfach gekrümmte Oberfläche hin zu der dritten, wieder einfach gekrümmten Oberfläche.Advantageously, a testing device is provided which has a second and third surface adjoining the multiply curved surface and having a surface which is simply curved around a respective axis of curvature. The multiply curved surface is in this case arranged between the two simply curved surfaces in the manner of a joint and thus allows the draping of the semi-finished fiber from the second simple curved surface on the multi-curved surface to the third, again simply curved surface.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Krümmungsachse der zweiten Oberfläche, die Krümmungsachse der dritten Oberfläche und eine der Krümmungsachsen der mehrfach gekrümmten Oberfläche in einer gemeinsamen Ebene liegen, so dass sich eine Prüfvorrichtung ergibt, die um eine Krümmungsachse gekrümmt ist und in einen Bereich (mehrfach gekrümmte Oberfläche) eine um eine weitere Krümmungsachse gekrümmte Krümmung aufweist.In this case, it is particularly advantageous if the axis of curvature of the second surface, the axis of curvature of the third surface and one of the axes of curvature of the multiply curved surface lie in a common plane, resulting in a test device which is curved about a curvature axis and into a region (FIG. multi-curved surface) has a curvature curved around a further axis of curvature.

In diesem Zusammenhang ist es im Übrigen besonders vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Krümmungsachsen der mehrfach gekrümmten Oberfläche orthogonal zueinander ausgerichtet sind, so dass sich eine gleichmäßige und maximale Verscherung des Faserhalbzeuges ergibt.In this context, it is otherwise particularly advantageous if the at least two axes of curvature of the multiply curved surface are aligned orthogonal to each other, so that there is a uniform and maximum shearing of the semifinished fiber product.

Da die Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges weiterhin auch durch die Faserrichtung bedingt ist, ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche weiter in Abhängigkeit von einer Faserrichtung des Faserhalbzeuges drapiert wird. So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hauptfaserrichtung des Faserhalbzeuges orthogonal zu einer der Krümmungsachsen der mehrfach gekrümmten Oberfläche ausgerichtet ist.Since the shearing of the fibers of the semifinished fiber product is furthermore also due to the fiber direction, it is particularly advantageous if the semifinished fiber product is draped on the multiply curved surface as a function of a fiber direction of the semifinished fiber product. Thus, it is particularly advantageous if the main fiber direction of the semi-finished fiber is aligned orthogonal to one of the axes of curvature of the multi-curved surface.

In einer besonderen Ausführungsform wird das Faserhalbzeug auf der Prüfvorrichtung zunächst grob abgelegt, wobei anschließend bereitgestellte Niederhalter platziert werden, um das Faserhalbzeug an der Prüfvorrichtung zu halten. Anschließend wird das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche durch Ziehen des Faserhalbzeuges über die gekrümmte Oberfläche drapiert, bis das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche formschlüssig aufliegt. Die bereitgestellten Niederhalter erlauben dabei das Halten des Faserhalbzeuges in seiner Position, während gleichzeitig ein Gleiten über die Oberfläche möglich bleibt. So ist es denkbar, dass die Niederhalter Tonnenwälzkörper aufweise, mit der das Faserhalbzeug auf die Oberfläche gedrückt wird.In a particular embodiment, the semifinished fiber product is initially deposited coarsely on the test apparatus, wherein subsequently provided hold-downs are placed in order to hold the semifinished fiber product on the test apparatus. Subsequently, the semifinished fiber product is draped on the multi-curved surface by pulling the semifinished fiber product over the curved surface until the semi-finished fiber rests positively on the multi-curved surface. The hold-down provided thereby allow the holding of the semifinished fiber product in its position, while at the same time a sliding over the surface remains possible. Thus, it is conceivable that the hold-down barrel tumble bodies, with which the semi-finished fiber is pressed onto the surface.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch durch die Verwendung einer Prüfvorrichtung mit einer um mindestens zwei Krümmungsachsen mehrfach gekrümmten Oberfläche, wobei jede Krümmung um eine der Krümmungsachsen einen vorgegebenen Krümmungswert hat, zur Ermittlung einer Verschereigenschaft eines aus Fasern gebildeten Faserhalbzeuges mit dem vorgenannten Verfahren gelöst.Incidentally, the object is also achieved by the use of a test apparatus having a surface that is curved several times by at least two axes of curvature, each curvature having a predetermined curvature value about one of the axes of curvature, for determining a disintegration property of a semifinished fiber product formed from fibers with the aforementioned method.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 – aus dem Stand der Technik bekannte Prüfverfahren; 1 - Test methods known from the prior art;

2 – schematische Darstellung der Prüfvorrichtung in einer Draufsicht; 2 - Schematic representation of the test apparatus in a plan view;

3 – schematische Abbildung einer perspektivischen Darstellung der Prüfvorrichtung. 3 - Schematic diagram of a perspective view of the tester.

1 zeigt die aus dem Stand der Technik bekannten Prüfverfahren zur Ermittlung einer Verschereigenschaft eines Faserhalbzeuges, und zwar von links nach rechts den einfachen Schubversuch, den Schrägzugversuch sowie den Scherrahmenversuch. Die hierbei bestimmte Verschereigenschaft des zu untersuchenden Faserhalbzeuges bezieht sich hierbei auf den aufgebrachten Verformungsweg, der dann als Verschereigenschaft in den Konstruktions- und Entwicklungsprozess eingeht. Allerdings lässt sich allein auf Basis des aufgebrachten Verformungsweges im Konstruktionsprozess nicht ableiten, ob für die gewünschte Bauteilgeometrie ein Drapieren des Faserhalbzeuges ohne jegliche Verscherung möglich ist oder nicht. 1 shows the known from the prior art test method for determining a Verschereigenschaft a semifinished fiber, namely from left to right the simple shear test, the Schrägzugversuch and the Scherrahmenversuch. The particular shear characteristic of the semifinished product to be examined in this case refers to the applied deformation, which then enters into the design and development process as Verscherenigenschaft. However, based solely on the applied deformation path in the construction process, it can not be deduced whether draping the semifinished fiber product without any shearing is possible or not for the desired component geometry.

2 zeigt schematisch die Draufsicht auf die zu verwendende Prüfvorrichtung 1, die im Ausführungsbeispiel der 2 eine mehrfach gekrümmte Oberfläche 2 sowie daran anschließende einfach gekrümmte Oberflächen 3 und 4 aufweist. Sowohl die einfach gekrümmten Oberflächen 3 und 4 als auch die mehrfach gekrümmte Oberfläche 2 weisen eine gemeinsame Krümmungsachse 5 auf, um die die Oberflächen 2, 3 und 4 gemäß einem vorgegebenen Krümmungswert gekrümmt sind. Die Krümmungsachse 5 muss dabei nicht zwangsläufig für jede der gekrümmten Oberflächen 2, 3 und 4 axial verlaufen, sondern lediglich vorteilhafterweise in einer gemeinsamen Ebene liegen. 2 schematically shows the top view of the test device to be used 1 , which in the embodiment of the 2 a multi-curved surface 2 and subsequent simply curved surfaces 3 and 4 having. Both the simply curved surfaces 3 and 4 as well as the multiply curved surface 2 have a common axis of curvature 5 on to the the surfaces 2 . 3 and 4 are curved according to a predetermined curvature value. The axis of curvature 5 it does not necessarily have to be for each of the curved surfaces 2 . 3 and 4 axially, but only advantageously lie in a common plane.

Die mehrfach gekrümmte Oberfläche 2 ist darüber hinaus um eine weitere Krümmungsachse 6, deren Ebene orthogonal zu der Ebene der Krümmungsachse 5 steht, ein weiteres Mal gekrümmt. Durch diese zusätzliche Krümmung um die Krümmungsachse 6 ist die Oberfläche 2 mehrfach gekrümmt, so dass beim Drapieren des Faserhalbzeuges über diese mehrfach gekrümmte Oberfläche 2 zwangsläufig Verscherungen entstehen müssen.The multi-curved surface 2 is also another axis of curvature 6 whose plane is orthogonal to the plane of the axis of curvature 5 is standing, once more curved. Due to this additional curvature around the axis of curvature 6 is the surface 2 curved several times, so that when draping the semi-finished fiber over this multi-curved surface 2 inevitably there must be changes.

Bei der Prüfvorrichtung 1 im Ausführungsbeispiel der 2 wird vorteilhafterweise das überprüfende Faserhalbzeug auf die Prüfvorrichtung 1 abgelegt, so dass die Oberfläche 3, 2 und 4 hierbei mit einbezogen werden. Durch das Drapieren des Faserhalbzeuges über der mehrfach gekrümmten Oberfläche 2 entsteht beispielsweise auf der einfach gekrümmten Oberfläche 4, auf der das Faserhalbzeug dann ausläuft, eine Faserverscherung zwischen den Fasern, die dann ermittelbar ist. Durch das ins Verhältnis setzen dieser Faserverscherung mit dem Krümmungswert einer der Krümmungen um die Krümmungsachsen 5, 6, beispielsweise der Krümmungswert der Krümmung um die Krümmungsachse 6, kann dann eine Verschereigenschaft in Bezug auf die Krümmung und die dabei entstehende Faserverscherung bestimmt werden.At the test device 1 in the embodiment of 2 Advantageously, the semi-finished fiber to be examined is placed on the test device 1 filed, leaving the surface 3 . 2 and 4 be involved in this. By draping the semi-finished fiber over the multiply curved surface 2 arises, for example, on the simply curved surface 4 , on which the semi-finished fiber then runs out, a fiber shift between the fibers, which is then determined. By proportioning this fiber shift with the curvature value of one of the curvatures about the axes of curvature 5 . 6 For example, the curvature value of the curvature about the axis of curvature 6 , then a Verscherengenschaft with respect to the curvature and the resulting fiber shift can be determined.

3 zeigt die Prüfvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Im Bereich der einfach gekrümmten Oberfläche 3 (zweite Oberfläche) sind durch Pfeile 10 schematisch die Faserrichtungen eines darauf abgelegten Faserhalbzeuges dargestellt. Beim Drapieren des Faserhalbzeuges über der mehrfach gekrümmten Oberfläche 2 entsteht eine Faserverscherung derart, dass die am Rand laufenden Fasern 11a gegenüber den mittig laufenden Fasern 11b einen kürzeren Weg zurücklegen müssen, so dass hier eine Faserverscherung entsteht. Diese Faserverscherung ist in der einfach gekrümmten Oberfläche 4 dann deutlich erkennbar. 3 shows the tester 1 in a perspective view. In the area of the simply curved surface 3 (second surface) are by arrows 10 schematically illustrated the fiber directions of a semi-finished fiber deposited thereon. When draping the semifinished fiber product over the multiply curved surface 2 A fiber shift occurs in such a way that the fibers running on the edge 11a opposite to the center running fibers 11b have to travel a shorter distance so that a fiber shift occurs here. This fiber shift is in the single curved surface 4 then clearly recognizable.

So lässt sich beispielsweise auf der einfach gekrümmten auslaufenden Oberfläche 4 ein Faserwinkel zwischen verscherten Fasern ableiten, beispielsweise zwischen den exakt mittig laufenden Fasern und den am Rand der Prüfvorrichtung laufenden Fasern ermitteln, der dann in Bezug zu der Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche gesetzt wird.This can be done, for example, on the simply curved, expiring surface 4 derive a fiber angle between sheared fibers, for example, between the fibers running exactly in the middle and the fibers running at the edge of the tester, which is then set in relation to the curvature of the multiply curved surface.

Die hierdurch ermittelte Verschereigenschaft des Faserhalbzeuges lässt sich dabei in den Konstruktions- und Entwicklungsprozess wesentlich besser einbinden, da aus dieser Eigenschaft abgeleitet werden kann, ob eine gewünschte Bauteilgeometrie ohne Verscherung durch Drapieren des Faserhalbzeuges möglich ist oder nicht. Der Krümmungswert einer Krümmung um die Krümmungsachsen kann beispielsweise der Radius oder der Umfang bzw. die durch laufende Länge der Fasern sein.The thus determined shear characteristic of the semifinished fiber product can be incorporated much better in the design and development process, since it can be deduced from this property, whether a desired component geometry without Verschperieren by draping the semifinished fiber product is possible or not. The curvature value of a curvature about the axes of curvature may, for example, be the radius or the circumference or the length of the fibers passing through.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Verschereigenschaft eines aus Fasern gebildeten Faserhalbzeuges, mit den Schritten: – Bereitstellen einer Prüfvorrichtung (1), die eine um mindestens zwei Krümmungsachsen (5, 6) mehrfach gekrümmte Oberfläche (2) aufweist, wobei jede Krümmung um die jeweilige Krümmungsachse (5, 6) einen vorgegebenen Krümmungswert hat, – Drapieren des ebenen Faserhalbzeuges auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) der Prüfvorrichtung (1), – Ermitteln einer Faserverscherung (11b) zwischen den Fasern des Faserhalbzeuges, und – Bestimmen der Verschereigenschaft in Abhängigkeit von dem Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) und der ermittelten Faserverscherung zwischen den Fasern, gekennzeichnet durch Verändern des Krümmungswertes mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2), bis die Verschergrenze des Faserhalbzeuges erreicht ist, wenn das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) drapiert ist.Method for determining a shearing property of a semifinished fiber product made of fibers, comprising the steps of: - providing a test device ( 1 ), one by at least two axes of curvature ( 5 . 6 ) multi-curved surface ( 2 ), each curvature about the respective axis of curvature ( 5 . 6 ) has a predetermined curvature value, - draping the planar semifinished fiber product on the multiply curved surface ( 2 ) of the test device ( 1 ), - determining a fiber shift ( 11b ) between the fibers of the semifinished fiber product, and - determining the shear characteristic as a function of the curvature value of at least one curvature of the multiply curved surface ( 2 ) and the determined fiber shift between the fibers, characterized by changing the curvature value of at least one curvature of the multi-curved surface ( 2 ), until the shear limit of the semi-finished fiber product is reached when the semi-finished fiber on the multi-curved surface ( 2 ) is draped.

Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Prüfvorrichtung (1) derart, dass die Prüfvorrichtung (1) eine an die mehrfach gekrümmte Oberfläche (2) anschließende zweite und dritte um jeweils eine Krümmungsachse (5) einfach gekrümmte Oberfläche (3, 4) aufweist.Method according to claim 1, characterized by providing the testing device ( 1 ) such that the test device ( 1 ) one to the multiply curved surface ( 2 ) subsequent second and third by one axis of curvature ( 5 ) simply curved surface ( 3 . 4 ) having.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsachse (5) der zweiten Oberfläche (3), die Krümmungsachse (5) der dritten Oberfläche (4) und eine der Krümmungsachsen (5) der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) eine gemeinsame Ebene bilden.Method according to claim 2, characterized in that the axis of curvature ( 5 ) of the second surface ( 3 ), the axis of curvature ( 5 ) of the third surface ( 4 ) and one of the axes of curvature ( 5 ) of the multiply curved surface ( 2 ) form a common plane.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Prüfvorrichtung derart, dass mindestens zwei Krümmungsachsen (5, 6) der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) orthogonal zueinander ausgerichtet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized by providing the test apparatus such that at least two axes of curvature ( 5 . 6 ) of the multiply curved surface ( 2 ) are aligned orthogonal to each other.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Drapieren des Faserhalbzeuges auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) in Abhängigkeit von einer Faserausrichtung des Faserhalbzeuges.Method according to one of the preceding claims, characterized by draping the semifinished fiber product on the multiply curved surface ( 2 ) depending on a fiber orientation of the semifinished fiber product.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ablegen des Faserhalbzeuges auf der Prüfvorrichtung (1), Platzieren von bereitgestellten Niederhaltern, um das Faserhalbzeug an der Prüfvorrichtung zu halten und Drapieren des Faserhalbzeuges auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) durch Ziehen des Faserhalbzeuges über die mehrfach gekrümmte Oberfläche (2), bis das Faserhalbzeug auf der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) formschlüssig aufliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized by depositing the semi-finished fiber product on the test device ( 1 Placing provided hold-downs to hold the semi-finished fiber to the test fixture and draping the semi-finished fiber on the multi-curved surface (FIG. 2 ) by pulling the semifinished fiber product over the multiply curved surface ( 2 ) until the semi-finished fiber on the multiply curved surface ( 2 ) rests positively.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen der Verschereigenschaft als Verhältnis von Krümmungswert mindestens einer Krümmung der mehrfach gekrümmten Oberfläche (2) und einem Faserwinkel der ermittelten Faserverscherung.Method according to one of the preceding claims, characterized by determining the shear characteristic as the ratio of the curvature value of at least one curvature of the multi-curved surface ( 2 ) and a fiber angle of the determined fiber shift.

Verwendung einer Prüfvorrichtung mit – einer um mindestens zwei Krümmungsachsen mehrfach gekrümmten Oberfläche, wobei jede Krümmung um die jeweilige Krümmungsachse einen vorgegebenen Krümmungswert hat, – zur Ermittlung einer Verschereigenschaft eines aus Fasern gebildeten Faserhalbzeuges mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Using a tester with A surface curved several times around at least two axes of curvature, each curvature having a predetermined curvature value about the respective axis of curvature, - For determining a Verschereigenschaft a fiber-formed semi-finished fiber product with the method according to any one of the preceding claims.