DE102013209270A1

DE102013209270A1 - Vorrichtung zum Einspannen einer Faseranordnung

Info

Publication number: DE102013209270A1
Application number: DE102013209270.9A
Authority: DE
Inventors: Horst Mai; Falko Schmidt; Joerg Theinert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-18
Also published as: DE102013209270B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zum Einspannen einer Faseranordnung (10) und zum Anordnen der derartig eingespannten Faseranordnung (10) zwischen Werkzeugteilen eines Presswerkzeugs, aufweisend zwei rahmenförmig und formstabil ausgebildete Klemmeinheiten (1, 3), zwischen denen ein Teil der Faseranordnung (10) einklemmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Seiten der beiden Klemmeinheiten (1, 3) jeweils als dreidimensionale Klemmfläche (4, 5) ausgebildet sind, wobei die beiden Klemmflächen (4, 5) komplementär zueinander ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen einer Faseranordnung und zum Anordnen der derartig eingespannten Faseranordnung zwischen Werkzeugteilen eines Presswerkzeugs, aufweisend zwei rahmenförmig und formstabil ausgebildete Klemmeinheiten, zwischen denen ein Teil der Faseranordnung einklemmbar ist.
Um das Gewicht von dreidimensionalen Bauteilen, beispielsweise für Fahrzeuge und Flugzeuge, zu reduzieren, ist es bekannt, Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen herzustellen. Solche Faserverbundwerkstoffe weisen üblicherweise eine aus Kohlenstofffasern oder Glasfasern gebildete Faserkomponente und eine Matrix aus einem Harz auf, wobei die Faserkomponente mit dem Harz imprägniert ist.
Um aus einem Faserverbundwerkstoff ein dreidimensionales Bauteil herzustellen, wird die mit Harz imprägnierte Faserkomponente in einen Spannrahmen eingespannt und in diesem eingespannten Zustand zwischen Werkzeugteilen eines Presswerkzeugs einer Presse angeordnet. Mittels der Presse kann eine Umformung der Faserkomponente erfolgen, wodurch die Faserkomponente die Form des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils annehmen kann. Alternativ kann eine noch nicht mit Harz imprägnierte Faserkomponente in einen Spannrahmen eingespannt werden, wobei die Imprägnierung der Faserkomponente in dem eingespannten Zustand vor oder nach der Umformung mittels der Presse erfolgen kann. Der Spannrahmen ist herkömmlich im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet und erstreckt sich somit im Wesentlichen in einer Ebene.
Bei der Umformung einer Faserkomponente mittels einer Presse werden außerhalb des Spannrahmens angeordnete Abschnitte der Faserkomponente, d. h. zunächst nicht von dem Spannrahmen eingespannte Abschnitte der Faserkomponente, in den Spannrahmen gezogen, um eine dreidimensionale Umformung der Faserkomponente zu ermöglichen. Die in den Spannrahmen eingezogenen und nach der Umformung zwischen dem Spannrahmen und der äußeren Kontur des dabei hergestellten dreidimensionalen Bauteils angeordneten Abschnitte der Faserkomponente werden üblicherweise nach der Umformung von dem Bauteil entfernt, beispielsweise von dem umgeformten Abschnitt der Faserkomponente abgeschnitten. Je nach Komplexität der Ausgestaltung des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils und abhängig von der jeweiligen Stellung des Spannrahmens relativ zu dem Presswerkzeug fallen die entsprechend von dem umgeformten Abschnitt der Faserkomponente zu entfernenden Abschnitte der Faserkomponente relativ groß aus, was mit einem entsprechend hohen Materialverlust bzw. mit einem entsprechend hohen Materialaufwand bei der Herstellung eines entsprechenden dreidimensionalen Bauteils einhergeht.
Des Weiteren sind komplex ausgebildete dreidimensionale Bauteile unter Verwendung eines zweidimensionalen Spannrahmens nur mit eingeschränkter Qualität herstellbar, da es beim Umformen der Faserkomponente beispielsweise zu Faltenbildung, Verwerfungen oder dergleichen an der Faserkomponente kommen kann, insbesondere wenn die äußere Kontur des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils stark von der zweidimensionale Spannebene des Spannrahmens abweicht, die nach der Umformung der Faserkomponente von dem dreidimensionalen Bauteil zu entfernenden Abschnitte der Faserkomponente also relativ groß sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung hochqualitativer dreidimensionaler Bauteile mit komplexer Formgebung unter geringem Materialaufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Nach Patentanspruch 1 sind die einander zugewandten Seiten der beiden Klemmeinheiten jeweils als dreidimensionale Klemmfläche ausgebildet, wobei die beiden Klemmflächen komplementär zueinander ausgebildet sind.
Die dreidimensionalen Klemmflächen können jeweils einteilig ausgebildet oder aus mehreren einzelnen Klemmflächenabschnitten gebildet sein. Durch die komplementäre Ausbildung der beiden Klemmflächen zueinander ist eine Klemmfläche das Negativ der jeweilig anderen Klemmfläche.
Unter einer Faseranordnung im Sinne der Erfindung kann eine mit einem Harz imprägnierte oder eine nicht mit einem Harz imprägnierte Faserkomponente verstanden werden. Die Fasern können beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern oder dergleichen sein. Auch sind Mischungen von verschiedenen Faserarten möglich. Die Faserkomponente kann als Gewebe, Gelege, Gewirk, Geflecht, Gestrick, Vlies oder dergleichen gegeben sein. Ferner kann die Faseranordnung zwei oder mehrere Faserlagen aufweisen.
Dass die Klemmeinheiten formstabil ausgebildet sind, soll im Sinne der Erfindung insbesondere bedeuten, dass sich die Klemmeinheiten unter den beim Betrieb der Vorrichtung auf sie einwirkenden mechanischen Kräften nicht verformen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit dreidimensionale Bauteil sehr exakt und mit gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden.
Bei der Vorrichtung sind die durch die Klemmeinheiten gebildeten Klemmflächen dreidimensional und nicht, wie herkömmlich, zweidimensional ausgestaltet, so dass für die Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils eine insbesondere an die äußere Kontur des herzustellenden dreidimensionalen Bauteil angepasste Vorrichtung verwendet werden kann. Durch eine solche Anpassung der Vorrichtung an die äußere Kontur des dreidimensionalen Bauteils lässt sich die Entfernung zwischen den Klemmeinheiten und dem herzustellenden dreidimensionalen Bauteil bzw. dessen äußerer Kontur weitestgehend reduzieren, was mit einer Verringerung des zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils erforderlichen Materialaufwandes und dadurch mit einer Verringerung von Herstellungskosten einhergeht. Zudem wird durch die Anpassung der Formgebung der Klemmeinheiten der Vorrichtung an die äußere Kontur des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils die Herstellung eines hochqualitativen, insbesondere ohne Fehl oder Schwachstellen ausgebildeten, dreidimensionalen Bauteils möglich, wodurch die Vielfalt an herstellbaren hochqualitativen dreidimensionalen Bauteilen erhöht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens eine Klemmeinheit eine die Klemmfläche dieser Klemmeinheit zumindest teilweise ausbildende, elastisch ausgebildete Klemmschicht und eine formstabil ausgebildete Stützeinheit auf, wobei die Klemmschicht an der Stützeinheit befestigt ist. Die Dicke einer eingespannten Faseranordnung kann schwanken. Hierdurch würden Abschnitte der Faseranordnung, die eine größere Dicke aufweisen, mit größeren Klemmkräften beaufschlagt als Abschnitte der Faseranordnung, die eine geringere Dicke aufweisen. Es käme somit bei der Verwendung von Klemmflächen aus unnachgiebigem Material zu einer punktuellen bzw. inhomogenen Einleitung der Klemmkräfte in die Faseranordnung, was sich negativ auf die Qualität eines herzustellenden dreidimensionalen Bauteils auswirken kann. Durch die elastische Ausbildung der einen oder beider Klemmflächen können Dickeschwankungen der Faseranordnung hingegen kompensiert werden, so dass keine inhomogene Einleitung von Klemmkräften in die Faseranordnung erfolgt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an wenigstens einer Klemmeinheit eine rahmenförmig ausgebildete Umformeinheit aus einem elastischen Material angeordnet, deren Stellung relativ zu dieser Klemmeinheit über Stellmittel derart veränderbar ist, dass die Umformeinheit zwischen einer ausgefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und einer eingefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit in einer an der Klemmfläche der Klemmeinheit ausgebildeten Nut angeordnet ist, hin und her bewegbar an der Klemmeinheit angeordnet ist. Durch die Ausbildung der Umformeinheit aus einem elastischen Material kann die Umformeinheit aus der zweidimensionalen ausgefahrenen Stellung mittels der Stellmittel in eine dreidimensionale eingefahrene Stellung überführt werden, und umgekehrt. Ist die Umformeinheit vollständig oder nahezu vollständig in der an der Klemmeinheit ausgebildeten Nut angeordnet, entspricht die Formgebung der Umformeinheit im Wesentlichen der Formgebung der Klemmfläche der Klemmeinheit. Bei der Klemmeinheit kann es sich beispielsweise um eine bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung bodennäher angeordnete untere Klemmeinheit der Vorrichtung handeln, wodurch die Umformeinheit als untere Umformeinheit bezeichnet werden kann.
Das Einspannen einer Faseranordnung kann nach dieser Ausgestaltung der Vorrichtung beispielsweise wie folgt ablaufen. Um die Faseranordnung zu deren Einspannung zwischen den Klemmeinheiten der Vorrichtung zu platzieren, wird die untere Umformeinheit vorzugsweise in ihre zweidimensionale ausgefahrene Stellung gefahren, was das Aufbringen bzw. Auflegen der Faseranordnung auf die untere Umformeinheit einfacher macht, als es der Fall wäre, wenn die untere Umformeinheit eine dreidimensionale Formgebung aufweisen würde. Dies begünstigt insbesondere den Aufwand bei einer automatisierten Zuführung einer Faseranordnung zu der Vorrichtung. Die auf die untere Umformeinheit aufgelegte Faseranordnung wird durch das Überführen der unteren Umformeinheit in ihre dreidimensionale eingefahrene Stellung umgeformt, um an die Formgebung der Klemmfläche der unteren Klemmeinheit angepasst zu sein. Anschließend können die obere Klemmeinheit und/oder die untere Klemmeinheit bewegt werden, um die Faseranordnung wie gewünscht zwischen den Klemmflächen der Klemmeinheiten einzuklemmen.
Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn an jeder Klemmeinheit eine rahmenförmig ausgebildete Umformeinheit aus einem elastischen Material angeordnet ist, deren Stellung relativ zu der jeweiligen Klemmeinheit über Stellmittel derart veränderbar ist, dass die Umformeinheit zwischen einer ausgefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und einer eingefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit in einer an der Klemmfläche der jeweiligen Klemmeinheit ausgebildeten Nut angeordnet ist, hin und her bewegbar an der jeweiligen Klemmeinheit angeordnet ist. Durch die Ausbildung der Umformeinheiten aus einem elastischen Material können die Umformeinheiten aus ihrer jeweiligen zweidimensionalen ausgefahrenen Stellung mittels der Stellmittel in eine dreidimensionale eingefahrene Stellung überführt werden, und umgekehrt. Sind die Umformeinheiten vollständig oder nahezu vollständig in den an den Klemmeinheiten ausgebildeten Nuten angeordnet, entsprechen die Formgebungen der Umformeinheiten im Wesentlichen den Formgebungen der Klemmflächen der Klemmeinheiten. Bei einer der Klemmeinheiten kann es sich beispielsweise um eine bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung bodennäher angeordnete untere Klemmeinheit der Vorrichtung handeln, wodurch die Umformeinheit dieser unteren Klemmeinheit als untere Umformeinheit bezeichnet werden kann. Des Weiteren kann es sich bei der anderen Klemmeinheit beispielsweise um eine bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung bodenferner angeordnete obere Klemmeinheit der Vorrichtung handeln, wodurch die Umformeinheit dieser oberen Klemmeinheit als obere Umformeinheit bezeichnet werden kann.
Das Einspannen einer Faseranordnung kann nach einer Kombination von dieser mit der unmittelbar vorhergehenden Ausgestaltung der Vorrichtung beispielsweise wie folgt ablaufen. Um die Faseranordnung zu deren Einspannung zwischen den Klemmeinheiten der Vorrichtung zu platzieren, wird die untere Umformeinheit vorzugsweise in ihre zweidimensionale ausgefahrene Stellung gefahren. Gleichzeitig wird die obere Umformeinheit in ihre ausgefahrene zweidimensionale Stellung gebracht, wodurch die auf die untere Umformeinheit aufgelegte Faseranordnung zwischen den beiden Umformeinheiten einklemmbar ist. Als nächstes kann die untere Umformeinheit in ihre eingefahrene dreidimensionale Stellung überführt werden. Gleichzeitig wird wenigstens eine der Klemmeinheiten in Richtung der jeweilig anderen Klemmeinheit bewegt und die obere Umformeinheit in eine dreidimensionale Formgebung überführt, die der Formgebung der oberen Umformeinheit in ihrer eingefahrenen Stellung entspricht, so dass die Faseranordnung während der Überführung der unteren Klemmeinheit in ihre eingefahrene dreidimensionale Stellung zwischen den beiden Umformeinheiten eingeklemmt bleibt. Hierdurch wird die Faseranordnung entsprechend umgeformt, um an die Formgebung der Klemmfläche der unteren Klemmeinheit angepasst zu sein. Anschließend wird wenigstens eine der Klemmeinheiten in Richtung der jeweilig anderen Klemmeinheit bewegt, während gleichzeitig die obere Umformeinheit in ihre eingefahrene dreidimensionale Stellung überführt wird, um die Faseranordnung wie gewünscht zwischen den Klemmflächen der Klemmeinheiten einzuklemmen.
Vorteilhafterweise stützen sich die Stellmittel einerseits an der jeweiligen Klemmeinheit und andererseits an der der jeweiligen Klemmeinheit zugeordneten Umformeinheit ab. Vorzugsweise weisen die Stellmittel jeweils ein Stellglied und eine Antriebseinheit auf, über die das Stellglied und damit die jeweilige Umformeinheit bewegbar sind. Die Antriebseinheit kann elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Antriebseinheit platzsparend innerhalb der jeweiligen Klemmeinheit angeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Klemmeinheit mit ihrer ihrer Klemmfläche abgewandte Seite an einer formstabilen Tragplatte befestigt. Dies dient der Unterstützung der Formstabilität der jeweiligen Klemmeinheit, um die Robustheit bzw. die Formstabilität der Vorrichtung insgesamt zu erhöhen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine die Klemmeinheiten umgebende, rahmenförmig ausgebildete Klemmeinrichtung mit zwei zusätzlichen Klemmeinheiten aufweist, zwischen denen ein Teil der Faseranordnung oder eine die Faseranordnung einschließende Umhüllung einklemmbar ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere von Vorteil, wenn die Faseranordnung in eine Umhüllung aus einem flexiblen Material eingeschlossen ist, was insbesondere die Handhabung einer mehrlagigen Faseranordnung vereinfacht. Zudem kann die Umhüllung größer als die Faseranordnung dimensioniert sein, so dass die Faseranordnung von einem Randabschnitt der Umhüllung, in den kein Abschnitt der Faseranordnung eingeschlossen ist, umgeben ist. Hierdurch wird eine Vergrößerung des der Umformung zuzuführenden Halbzeugs bewirkt, wobei der Randabschnitt zwischen den zusätzlichen Klemmeinheiten der Klemmeinrichtung eingeklemmt werden. Die Umhüllung kann beispielsweise aus einem Textil, einer Kunststofffolie, insbesondere einer Thermoplastfolie, oder dergleichen gebildet sein. Des Weiteren kann die Umhüllung zumindest abschnittweise kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Faseranordnung verbunden sein, um eine Kraftübertragung zwischen der Umhüllung und der Faseranordnung zu ermöglichen.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
1 eine schematische und perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der unteren Klemmeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Klemmeinheiten einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine schematische und perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer beispielhaften Ausführungsform der unteren Klemmeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ausgefahrener Umformeinheit,
5 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer beispielhaften Ausführungsform der unteren Klemmeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingefahrener Umformeinheit,
6a eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Ausgangszustand,
6b eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Zwischenzustand
6c eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Endzustand,
7 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch ein Ausführungsbeispiel für eine in eine Umhüllung eingeschlossene Faseranordnung,
8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
9a eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung in einem Ausgangszustand,
9b eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung in einem Zwischenzustand,
9c eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung in einem weiteren Zwischenzustand und
9d eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung in einem Endzustand.
1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der unteren Klemmeinheit 1 einer Vorrichtung 2 zum Einspannen einer in den 2, 6a, 6b und 6c dargestellten Faseranordnung 10 und zum Anordnen der derartig eingespannten Faseranordnung 10 zwischen nicht gezeigten Werkzeugteilen eines Presswerkzeugs, wobei die untere Klemmeinheit 1 bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung 2 bodennäher angeordnet ist als die in den 2, 6a, 6b und 6c gezeigte obere Klemmeinheit 3 der Vorrichtung 2. Die in den 2, 6a, 6b und 6c gezeigte obere Klemmeinheit 3 der Vorrichtung 2 wurde in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die untere Klemmeinheit 1 ist rahmenförmig und formstabil ausgestaltet. Sie weist an ihrer der oberen Klemmeinheit 3 zugewandten Seite eine dreidimensionale Klemmfläche 4 auf. Die nicht gezeigte obere Klemmeinheit 3 weist an ihrer der unteren Klemmeinheit 1 zugewandten Seite eine dreidimensionale Klemmfläche 5 auf, was in den 2, 6a, 6b und 6c angedeutet ist, wobei die beiden Klemmflächen 4 und 5 komplementär zueinander ausgebildet sind. Die Klemmeinheiten 1 und 3 sind aus Aluminium gebildet.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Klemmeinheiten 1 und 3 einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Jede Klemmeinheit 1 bzw. 3 weist eine die Klemmfläche 4 bzw. 5 der jeweiligen Klemmeinheit 1 bzw. 3 ausbildende, elastisch ausgebildete Klemmschicht 6 bzw. 7 und eine formstabil ausgebildete Stützeinheit 8 bzw. 9 auf, wobei die jeweilige Klemmschicht 6 bzw. 7 an der zugehörigen Stützeinheit 8 bzw. 9 befestigt ist. Zwischen den Klemmeinheiten 1 und 3 ist eine Faseranordnung 10 angeordnet, von der lediglich die Fasern 11 der Faserkomponente zu sehen sind. Wie zu erkennen ist, weist die Faseranordnung 10 eine variierende Dicke auf, was zur möglichst homogenen Einleitung von durch die Pfeile 12 angedeuteten Klemmkräften in die Faseranordnung 10 durch die elastischen Klemmschichten 6 und 7 kompensiert wird. Durch diese Einleitung der Klemmkräfte in die Faseranordnung 10 werden Rückhaltekräfte erzeugt, welche ebenfalls homogen auf die Faseranordnung 10 einwirken und die beabsichtigte Einspannung der Faseranordnung 10 ermöglichen, ohne eine für die dreidimensionale Umformung der Faseranordnung 10 erforderliche Nachführung von Abschnitten der Faseranordnung 10 in die Vorrichtung 2 zu verhindern.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2. Die Vorrichtung 2 weist eine bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung 2 bodennäher angeordnete untere Klemmeinheit 1 auf, deren Formgebung im Wesentlichen der Formgebung der in 1 gezeigten unteren Klemmeinheit 1 entspricht. Die untere Klemmeinheit 1 ist mit ihrer ihrer Klemmfläche 4 abgewandte Seite an einer formstabilen Tragplatte 13 befestigt. An der unteren Klemmeinheit 1 ist eine rahmenförmig ausgebildete untere Umformeinheit 14 aus einem elastischen Material angeordnet, deren Stellung relativ zu der unteren Klemmeinheit 1 über Stellmittel 15 derart veränderbar ist, dass die untere Umformeinheit 14 zwischen der gezeigten ausgefahrenen Stellung, in der die untere Umformeinheit 14 im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und der in den 5, 6b und 6c gezeigten eingefahrenen Stellung, in der die untere Umformeinheit 14 in einer an der Klemmfläche 4 der unteren Klemmeinheit 1 ausgebildeten, in den 4, 5, 6a, 6b und 6c gezeigten Nut 16 angeordnet ist, hin und her bewegbar an der unteren Klemmeinheit 1 angeordnet ist. Die Stellmittel 15 stützen sich einerseits an der unteren Klemmeinheit 1 und andererseits an der unteren Umformeinheit 14 ab.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer beispielhaften Ausführungsform der unteren Klemmeinheit 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 mit ausgefahrener unterer Umformeinheit 14. Es ist die an der Klemmfläche 4 der unteren Klemmeinheit 1 ausgebildete Nut 16 zu sehen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer beispielhaften Ausführungsform der unteren Klemmeinheit 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 mit eingefahrener unterer Umformeinheit 14.
6a zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 in einem Ausgangszustand. An der bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Vorrichtung 2 bodenferner angeordneten oberen Klemmeinheit 3 ist eine rahmenförmig ausgebildete obere Umformeinheit 17 aus einem elastischen Material angeordnet, deren Stellung relativ zu der oberen Klemmeinheit 3 über Stellmittel 18 derart veränderbar ist, dass die obere Umformeinheit 17 zwischen der in 6a gezeigten ausgefahrenen Stellung, in der die obere Umformeinheit 17 im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und einer in 6c gezeigten eingefahrenen Stellung, in der die obere Umformeinheit 17 in einer an der Klemmfläche 5 der oberen Klemmeinheit 3 ausgebildeten Nut 19 angeordnet ist, hin und her bewegbar an der oberen Klemmeinheit 3 angeordnet ist. Die Stellmittel 18 stützen sich einerseits an der oberen Klemmeinheit 3 und andererseits an der oberen Umformeinheit 17 ab. Auch die obere Klemmeinheit 3 ist mit ihrer ihrer Klemmfläche 5 abgewandte Seite an einer formstabilen Tragplatte 20 befestigt. In diesem Ausgangszustand der Vorrichtung 1 wird eine Faseranordnung 10 zwischen die zweidimensional ausgebildeten Umformeinheiten 14 und 17 geführt.
6b zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 in einem Zwischenzustand, der durch Einfahren der unteren Umformeinheit 14 in ihre eingefahrene Stellung und eine gleichzeitige Abwärtsbewegung der oberen Klemmeinheit 3 und einer Anpassung der Formgebung der oberen Umformeinheit 17 an die Formgebung der unteren Umformeinheit 14 aus dem in 6a gezeigten Ausgangszustand der Vorrichtung 2 herbeigeführt werden kann. Hierdurch erfolgt eine entsprechende dreidimensionale Umformung der Faseranordnung 10.
6c zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 in einem Endzustand, der durch Einfahren der oberen Umformeinheit 17 in ihre eingefahrene Stellung und ein gleichzeitiges Absenken der oberen Klemmeinheit 3 aus dem in 6b gezeigten Zwischenzustand der Vorrichtung 2 herbeiführbar ist. Die Faseranordnung 10 ist in diesem Endzustand der Vorrichtung 2 zwischen den Klemmflächen 4 und 5 der beiden Klemmeinheiten 1 und 3 eingeklemmt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch ein Ausführungsbeispiel für eine in eine Umhüllung 21 eingeschlossene Faseranordnung 10. Die Faseranordnung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel dreilagig ausgebildet. Die Umhüllung 21 ist größer als die Faseranordnung 10 dimensioniert, so dass die Faseranordnung 10 von einem Randabschnitt 22 der Umhüllung 21, in den kein Abschnitt der Faseranordnung 10 eingeschlossen ist, umgeben ist. Des Weiteren ist die Umhüllung 21 abschnittweise über Nähte 23 kraftschlüssig mit der Faseranordnung 10 verbunden. Eine entsprechende Anordnung aus Umhüllung 21 und Faseranordnung 10 kann mit einer in 8 gezeigten Vorrichtung 2 verarbeitet werden, wobei eine entsprechende beispielhafte Verarbeitung mit Bezug auf die 9a bis 9d erläutert wird.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2, wobei die Klemmeinheiten 1 und 3 der Vorrichtung gleichzeitig als Werkzeugteile eines Presswerkzeugs dienen. An den Klemmeinheiten 1 und 3 sind Umformeinheiten 14 bzw. 17 angeordnet, welche entsprechend den 3 bis 6c ausgebildet sein können. Die Faseranordnung 10 ist in eine Umhüllung 21 aus einem flexiblen Material eingeschlossen. Die einander zugewandten Seiten der beiden Klemmeinheiten 1 und 3 sind jeweils als dreidimensionale Klemmfläche 4 bzw. 5 ausgebildet, wobei die beiden Klemmflächen 4 und 5 komplementär zueinander ausgebildet sind, wodurch die Klemmeinheiten 1 und 3 in dieser Ausführungsform der Vorrichtung 2 als Werkzeugteile eines Presswerkzeugs einsetzbar sind. Die Vorrichtung 2 weist ferner eine die Klemmeinheiten 1 und 3 umgebende, rahmenförmig ausgebildete Klemmeinrichtung 24 mit zwei zusätzlichen Klemmeinheiten 25 und 26 auf, zwischen denen die die Faseranordnung 10 einschließende Umhüllung 21 bzw. deren Randabschnitt 22 einklemmbar ist, was in 9b gezeigt ist.
9a zeigt eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung 2 in einem Ausgangszustand, in dem die in der Umhüllung 21 eingeschlossene Faseranordnung 10 zwischen den Klemmeinheiten 1 und 3, den Umformeinheiten 14 und 17 sowie den zusätzlichen Klemmeinheiten 25 und 26 angeordnet ist, ohne dass die Umhüllung 21 oder die Faseranordnung 10 eingeklemmt ist.
9b zeigt eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung 2 in einem Zwischenzustand, der aus dem in 9a gezeigten Ausgangszustand dadurch hervorgeht, dass die zusätzlichen Klemmeinheiten 25 und 26 aufeinander zu bewegt worden sind und den Randabschnitt 22 der Umhüllung 21 zwischen sich einklemmen.
9c zeigt eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung 2 in einem weiteren Zwischenzustand, der aus dem in 9b gezeigten Zwischenzustand dadurch hervorgeht, dass die Umformeinheiten 14 und 17 und die Klemmeinheiten 1 und 3 aufeinander zu bewegt worden sind, so dass die Umhüllung 21 zusammen mit der Faseranordnung 10 zwischen den Umformeinheiten 14 und 17 eingeklemmt ist. Durch den Kontakt der Umhüllung 21 und der Faseranordnung 10 mit der Klemmeinheit 1 wird die Faseranordnung zusammen mit der Umhüllung 21 in eine faltenfreie dreidimensionale Form gebracht.
9d zeigt eine schematische Darstellung der in 8 gezeigten Vorrichtung 2 in einem Endzustand, der aus dem in 9c gezeigten Zwischenzustand dadurch hervorgeht, dass die Umformeinheiten 14 und 17 in den nicht näher dargestellten Nuten 16 bzw. 19 an den Klemmeinheiten 1 bzw. 3 angeordnet sind und die beiden Klemmeinheiten 1 und 3 weiter aufeinander zu bewegt worden sind, um die Faseranordnung 10 zusammen mit der Umhüllung 21 in eine endgültige dreidimensionale Form zu bringen. Die zusätzlichen Klemmeinheiten 25 und 26 sind auseinander bewegt worden. Wenigstens eine zusätzliche Klemmeinheit 25 bzw. 26 kann relativ zu der zu ihr benachbart angeordneten Klemmeinheit 3 bzw. 1 bewegbar angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Klemmeinheit
2: Vorrichtung
3: Klemmeinheit
4: Klemmfläche
5: Klemmfläche
6: Klemmschicht
7: Klemmschicht
8: Stützeinheit
9: Stützeinheit
10: Faseranordnung
11: Faser
12: Pfeil
13: Tragplatte
14: Umformeinheit
15: Stellmittel
16: Nut
17: Umformeinheit
18: Stellmittel
19: Nut
20: Tragplatte
21: Umhüllung
22: Randabschnitt
23: Naht
24: Klemmeinrichtung
25: zusätzliche Klemmeinheit
26: zusätzliche Klemmeinheit

Claims

Vorrichtung (2) zum Einspannen einer Faseranordnung (10) und zum Anordnen der derartig eingespannten Faseranordnung (10) zwischen Werkzeugteilen eines Presswerkzeugs, aufweisend zwei rahmenförmig und formstabil ausgebildete Klemmeinheiten (1, 3), zwischen denen ein Teil der Faseranordnung (10) einklemmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Seiten der beiden Klemmeinheiten (1, 3) jeweils als dreidimensionale Klemmfläche (4, 5) ausgebildet sind, wobei die beiden Klemmflächen (4, 5) komplementär zueinander ausgebildet sind.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Klemmeinheit (1, 3) eine die Klemmfläche (4, 5) dieser Klemmeinheit (1, 3) zumindest teilweise ausbildende, elastisch ausgebildete Klemmschicht (6, 7) und eine formstabil ausgebildete Stützeinheit (8, 9) aufweist, wobei die Klemmschicht (6, 7) an der Stützeinheit (8, 9) befestigt ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Klemmeinheit (1, 3) eine rahmenförmig ausgebildete Umformeinheit (14, 17) aus einem elastischen Material angeordnet ist, deren Stellung relativ zu dieser Klemmeinheit (1, 3) über Stellmittel (15, 18) derart veränderbar ist, dass die Umformeinheit (14, 17) zwischen einer ausgefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit (14, 17) im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und einer eingefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit (14, 17) in einer an der Klemmfläche (4, 5) der Klemmeinheit (1, 3) ausgebildeten Nut (16, 19) angeordnet ist, hin und her bewegbar an der Klemmeinheit (1, 3) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Klemmeinheit (1, 3) eine rahmenförmig ausgebildete Umformeinheit (14, 17) aus einem elastischen Material angeordnet ist, deren Stellung relativ zu der jeweiligen Klemmeinheit (1, 3) Ober Stellmittel (15, 18) derart veränderbar ist, dass die Umformeinheit (14, 17) zwischen einer ausgefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit (14, 17) im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist, und einer eingefahrenen Stellung, in der die Umformeinheit (14, 17) in einer an der Klemmfläche (4, 5) der jeweiligen Klemmeinheit (1, 3) ausgebildeten Nut (16, 19) angeordnet ist, hin und her bewegbar an der jeweiligen Klemmeinheit (1, 3) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel (15, 18) sich einerseits an der jeweiligen Klemmeinheit (1, 3) und andererseits an der der jeweiligen Klemmeinheit (1, 3) zugeordneten Umformeinheit (14, 17) abstützen.
Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Klemmeinheit (1, 3) mit ihrer ihrer Klemmfläche (4, 5) abgewandte Seite an einer formstabilen Tragplatte (13, 20) befestigt ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Klemmeinheiten (1, 3) umgebende, rahmenförmig ausgebildete Klemmeinrichtung (24) mit zwei zusätzlichen Klemmeinheiten (25, 26), zwischen denen ein Teil der Faseranordnung (10) oder eine die Faseranordnung (10) einschließende Umhüllung (21) einklemmbar ist.