DE102015109864A1

DE102015109864A1 - Plant and method for producing a curved, multi-layer preform made of fibers of a fiber composite material

Info

Publication number: DE102015109864A1
Application number: DE102015109864.4A
Authority: DE
Inventors: Arne Stahl; Henrik Borgwardt
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-06-20
Also published as: DE102015109864B4; EP3310544A1; WO2016202851A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) und ein Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten, mehrlagigen Preform (8) aus Fasern eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einer Verschereinrichtung (2) zum kontinuierlichen Verscheren eines Faserhalbzeuges zur Bildung einer vorgegebenen Krümmung (11), wobei die Anlage (1) eine oder mehrere Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) aufweist, die zum Ablegen von zusätzlichen Fasermaterial (13) auf der Faserhalbzeugoberfläche des durch die Verschereinrichtung (2) verscherten Faserhalbzeuge ausgebildet sind.The invention relates to a system (1) and a method for producing a curved, multi-layer preform (8) from fibers of a fiber composite material for producing a fiber composite component with a shearing device (2) for continuously shearing a semi-finished fiber product to form a predetermined curvature (11). wherein the system (1) has one or more fiber laying heads (12a, 12b, 12c) which are designed to deposit additional fiber material (13) on the semifinished fiber surface of the semifinished product being sheared by the displacing device (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung einer gekrümmten, mehrlagigen Preformen aus Fasern eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren hierzu.The invention relates to a system for producing a curved, multi-layer preforms made of fibers of a fiber composite material for the production of a fiber composite component. The invention also relates to a method for this purpose.

Aufgrund der besonders vorteilhaften Eigenschaft, bei einem relativ geringem Gewicht in zumindest einer Richtung eine sehr hohe Steifigkeit aufzuweisen, eignen sich Faserverbundbauteile für eine Vielzahl von Anwendungszwecken. Dabei werden derartige Faserverbundbauteile vermehrt auch für lasttragende Strukturen im Fahrzeug- und Flugzeugbereich eingesetzt, um beispielsweise durch die Reduzierung des Gesamtgewichts Treibstoff einsparen zu können.Due to the particularly advantageous property, with a relatively low weight in at least one direction to have a very high rigidity, fiber composite components are suitable for a variety of applications. In this case, such fiber composite components are increasingly being used for load-bearing structures in the vehicle and aircraft sector, in order to be able to save fuel, for example, by reducing the total weight.

Faserverbundbauteile werden in der Regel aus einem Faserhalbzeug und einem Matrixmaterial gebildet, so dass sich eine integrale Struktur ergibt. Dabei wird das Faserhalbzeug oder die Faserhalbzeuge mit dem Matrixmaterial imprägniert bzw. infiltriert und anschließend ausgehärtet, so dass durch die Reaktion des Matrixmaterials ein integrales Bauteil entsteht. Die lasttragenden Fasern des Faserhalbzeuges, die nunmehr in das ausgehärtete Matrixmaterial eingebettet sind, verleihen dem Bauteil seine enorme Steifigkeit in Faserrichtung.Fiber composite components are usually formed from a semi-finished fiber and a matrix material, so that there is an integral structure. In this case, the semi-finished fiber product or semifinished fiber products is impregnated or infiltrated with the matrix material and then cured so that an integral component is created by the reaction of the matrix material. The load-bearing fibers of the semifinished fiber product, which are now embedded in the cured matrix material, give the component its enormous rigidity in the fiber direction.

Die Bauteilform wird in der Regel durch drapieren der Faserhalbzeuge in oder auf ein sogenanntes Formwerkzeug oder ein separates Preformwerkzeug gebildet. Das Werkzeug weist eine Oberflächenstruktur auf, die der Bauteilgeometrie des herzustellenden Faserverbundbauteils entspricht, wobei die trockenen oder vorimprägnierten Faserhalbzeuge an die Oberfläche angepasst werden. Bei komplizierten Strukturen können die Faserhalbzeuge auch durch andere Methoden in die gewünschte Form gebracht werden, was im Allgemeinen als „Preformen“ bezeichnet wird. Faserhalbzeuge, die entweder in dem Formwerkzeuge oder in einem anderen Umformprozess die gewünschte Bauteilgeometrie erhalten, werden auch als „Preform“ bezeichnet. Demnach ist eine Preform eine aus Faserhalbzeugen gebildetes Halbzeug, das zumindest teilweise die bauteilige Geometrie des herzustellenden Faserverbundbauteils aufweist.As a rule, the component form is formed by draping the semi-finished fiber products into or onto a so-called molding tool or a separate preforming tool. The tool has a surface structure that corresponds to the component geometry of the fiber composite component to be produced, wherein the dry or pre-impregnated fiber semi-finished products are adapted to the surface. In complicated structures, the semi-finished fiber products can also be brought into the desired shape by other methods, which is generally referred to as "preforms". Semi-finished fiber products, which receive the desired component geometry either in the molding tools or in another forming process, are also referred to as "preforms". Accordingly, a preform is a semifinished product formed from semifinished fiber products, which has at least partially the component geometry of the fiber composite component to be produced.

Ein Vorteil von Faserverbundbauteilen besteht darin, dass die Fasern lastgerecht orientiert werden können, um hohe Lasten bei geringem Gewicht übertragen zu können. Lasten quer zur Faserrichtung des Faserverbundbauteils können dagegen nur schwer getragen werden, so dass die Bauteile in der Regel quer zur Faserrichtung instabil wirken.An advantage of fiber composite components is that the fibers can be oriented load-oriented in order to transfer high loads with low weight. On the other hand, loads transverse to the fiber direction of the fiber composite component can only be carried with difficulty, so that the components as a rule act unstably transversely to the fiber direction.

So ist es für gekrümmte Profile, wie beispielsweise Z- oder C-Profile, die hauptsächlich auf Biegung beansprucht werden, sehr wichtig, dass die Orientierung der Fasern entlang der Profillänge konstant bleibt. Am Beispiel eines kreisförmig gebogenem Profils bedeutet dies, dass ein Koordinatensystem, nachdem sich die Faserorientierung richtet, auf dem Bauteil um den Kreismittelpunkt rotieren und den Fasern in jedem Punkt auf dem Bauteil eine andere Orientierung vorgeben würden. Aufgrund der größeren Umfangslänge des Außengurtes des Profils muss das Fasermaterial im Bereich des Außengurtes gestreckt und damit der ursprünglich rechtwinklige Faserwinkel zwischen den einzelnen Fasern verändert werden.Thus, for curved profiles, such as Z- or C-profiles, which are primarily stressed by bending, it is very important that the orientation of the fibers remain constant along the length of the profile. Using the example of a circular curved profile, this means that a coordinate system, after the fiber orientation is directed, would rotate on the component around the center of the circle and would give the fibers a different orientation at each point on the component. Due to the larger circumferential length of the outer belt of the profile, the fiber material in the region of the outer belt has to be stretched and thus the original right angle fiber angle between the individual fibers has to be changed.

Aus der DE 10 2012 101 706 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Verscheren von Faserhalbzeugen bekannt, um reproduzierbar uns prozesssicher Preformen herstellen zu können, die einen definierten Faserwinkel entlang ihrer Krümmung aufweisen. Hierbei wird das Faserhalbzeug einer Verschereinrichtung zugeführt, die mindestens zwei rotierende, in eine Walzrichtung voneinander beabstandete Walzkörper aufweist, die sich mit einer unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeit drehen. Aufgrund der zwischen den beiden beabstandet angeordneten Walzkörpern eingestellte Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz wird eine Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges bewirkt, die eine definierte Krümmung des Faserhalbzeugs bewirkt. Mit einer derartigen Vorrichtung bzw. Verfahren lassen sich somit gekrümmte Preformen-Profile herstellen, die beispielsweise als Spanten im Flugzeugbau verwendet werden können.From the DE 10 2012 101 706 A1 a method and an apparatus for the continuous shearing of semifinished fiber products is known in order to reproducibly us reliably produce preforms that have a defined fiber angle along their curvature. In this case, the semifinished fiber product is fed to a displacement device, which has at least two rotating, spaced apart in a rolling direction rolling body, which rotate at a different rotational speed. Due to the circulating speed difference set between the two spaced-apart rolling elements, a shearing of the fibers of the semi-finished fiber product is effected, which causes a defined curvature of the semi-finished fiber product. Curved preform profiles which can be used, for example, as frames in aircraft construction can thus be produced with such a device or method.

Bei der Herstellung derartiger gekrümmter Profile durch einen kontinuierlichen Verscherprozess werden in der Regel einzelne flächige Faserhalbzeuge zu Profilen umgeformt und anschließend die Fasern entsprechend einer Verschereinrichtung verschert, so dass ein solches gekrümmtes Profil als Preform lediglich eine einzige Faserlage aufweist. Für die Verwendung derartiger Profile als strukturelle Faserverbundbauteile ist es jedoch in der Regel erforderlich, die Stege oder Gurte bzw. Flansche eines derartigen Profils mit zusätzlichen Fasermaterialien zu verstärken. Unidirektionalen Faserlagen (UD-Lagen) sind jedoch nicht umformbar und werden in der Praxis meist aus vorgefertigten gekrümmten Bändern manuell abgelegt. Daher weisen diese mehrlagigen gekrümmten Profile bzw. Preformen in ihrer Herstellung einen hohen manuellen Anteil auf, der gerade größere Stückzahlen unwirtschaftlich macht und darüber hinaus keine reproduzierbar hohe Qualität gewährleisten. Denn der Drapiervorgang, in dem die zusätzlichen Fasermaterialien auf die jeweiligen Bereiche aufgelegt werden, ist nicht definiert und genügt somit nicht der großen Wiederholgenauigkeit, die für eine Serienproduktion erforderlich ist.In the production of such curved profiles by a continuous Verscherprozess individual flat semi-finished fiber products are usually formed into profiles and then the fibers according to a shearing deformed, so that such a curved profile as a preform having only a single fiber layer. For the use of such profiles as structural fiber composite components, however, it is usually necessary to reinforce the webs or straps or flanges of such a profile with additional fiber materials. However, unidirectional fiber layers (UD layers) are not deformable and are usually stored manually in practice from prefabricated curved bands. Therefore, these multi-layered curved profiles or preforms in their manufacture a high manual share, which makes just large numbers uneconomical and beyond ensuring no reproducible high quality. Because the Drapiervorgang in which the additional fiber materials are placed on the respective areas is not defined and therefore does not meet the great repeatability that is required for a series production.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Anlage und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von gekrümmten, mehrlagigen Preformen aus Fasern eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils anzugeben, das den hohen Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit für die Serienproduktion entspricht und eine definierte reproduzierbare Qualität erzeugt. It is therefore an object of the present invention to provide an improved system and an improved method for the production of curved, multi-layer preforms made of fibers of a fiber composite material for the production of a fiber composite component, which meets the high demands on repeatability for series production and produces a defined reproducible quality.

Die Aufgabe wird mit der Anlage gemäß Anspruch 1, sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 11 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the system according to claim 1, and the method according to claim 11 according to the invention.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Anlage zur Herstellung einer gekrümmten, mehrlagigen Preform aus Fasern eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, wobei die Anlage insbesondere ausgebildet ist, die gekrümmte, mehrlagige Preform vollständig automatisiert und ohne Eingriff menschlichen Zutuns herzustellen.According to claim 1, a system for producing a curved, multi-layer preform made of fibers of a fiber composite material for the production of a fiber composite component is proposed, wherein the system is particularly designed to produce the curved, multi-layer preform completely automated and without human intervention.

Hierfür weist die Anlage zunächst eine Verschereinrichtung auf, mit der Faserhalbzeuge zur Bildung einer vorgegebenen Krümmung der herzustellenden, mehrlagigen Preformen kontinuierlich verschert werden können. Beim Verscheren der Fasern des Faserhalbzeuges wird somit in das Faserhalbzeug ein definierter Winkel zwischen den Fasern eingebracht, wodurch sich eine Krümmung des Faserhalbzeuges um einen Radius ergibt. Eine solche Verschereinrichtung kann beispielsweise eine Verschereinrichtung sein, wie sie aus der DE 10 2012 101 706 A1 bekannt ist.For this purpose, the system initially has a displacement device, with which semifinished fiber products can be continuously sheared to form a predetermined curvature of the multilayer preforms to be produced. When shearing the fibers of the semi-finished fiber thus a defined angle between the fibers is introduced into the semi-finished fiber, resulting in a curvature of the semi-finished fiber to a radius. Such a displacement device can be, for example, a displacement device, as is known from the DE 10 2012 101 706 A1 is known.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass eine solche Anlage zum Verscheren von Faserhalbzeugen zur Herstellung von gekrümmten Preformen dahingehend erweitert wird, dass die Anlage weiterhin einen oder mehrere Faserlegeköpfe aufweist, mit dem zusätzliches Fasermaterial auf der Faserhalbzeugoberfläche des durch die Verschereinrichtung verscherten Faserhalbzeuges abgelegt werden kann.According to the invention, it is now provided that such a system for shearing semifinished fiber products for the production of curved preforms is expanded to the effect that the system further comprises one or more fiber laying heads, with which additional fiber material can be deposited on the semi-finished fiber surface of the semifinished fiber product deviated by the shearing device.

Hierdurch kann auf das verscherte Faserhalbzeug, weiteres zusätzliches Fasermaterial abgelegt werden, wodurch sich neben einer gekrümmten Preform aus einem einzigen Faserhalbzeug eine gekrümmte Preform herstellen lässt, die insbesondere mehrlagig ausgebildet ist. Es lässt sich somit in einem einzigen Prozessschritt eine Preform aus mehreren Lagen Fasermaterial aufbauen, die darüber hinaus auch noch eine gekrümmte Grundform aufweist. Beispiele für derartige gekrümmte, mehrlagige Preformen sind Profile, die beispielsweise U-, Z- oder C-Profile, wie sie beispielsweise bei Flugzeugspanten eingesetzt werden.As a result, further fiber material can be deposited on the sheared semi-finished fiber product, whereby a curved preform can be produced in addition to a curved preform from a single semifinished fiber product, which is designed in particular as a multilayer. It is thus possible in a single process step to build a preform of several layers of fiber material, which also has a curved basic shape beyond. Examples of such curved, multi-layered preforms are profiles, for example U-, Z- or C-profiles, as used for example in aircraft frames.

Die Erfinder haben dabei erkannt, dass auf eine verscherte Faserhalbzeugoberfläche prozesssicher weiteres Fasermaterial abgelegt werden kann, um so eine mehrlagige gekrümmte Preform herzustellen, und zwar in einem einzigen Prozessschritt.In this case, the inventors have recognized that further fiber material can be reliably deposited on a sheared fiber semi-finished surface in order to produce a multilayer curved preform, specifically in a single process step.

Die Anlage und im speziellen die Faserlegeköpfe können dabei so ausgebildet sein, dass das zusätzliche Fasermaterial auf einen Stegbereich der gekrümmten Preform abgelegt wird. Denkbar ist aber auch, dass das zusätzliche Fasermaterial in einen Gurtbereich der Preform, beispielsweise einen Innen- oder Außengurt einer gekrümmten Preform, abgelegt wird, sodass neben einer zusätzlichen Verstärkung bzw. Versteifung des Stegbereiches auch der Gurtbereich durch zusätzliches Fasermaterial aufgedickt werden kann. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass mittels eines thermisch aktivierbarem Binder eine weitere Verscherung oder "Rückverformung" verhindert wird, umso die Prozessqualität insgesamt zu verbessern. So können beispielsweise unidirektionale Halbzeuglagen bzw. Rovings, Tapes oder auch anderes Fasermaterial in den Stegbereich und oder Gurtbereich der verformten Preform abgelegt werden um die Bereiche einerseits zu verstärken und andererseits bei Verwendung eines thermisch aktivierbarem Binders eine weitere Verscherung oder Rückverformung zu verhindern.The plant and in particular the fiber laying heads can be designed so that the additional fiber material is deposited on a web portion of the curved preform. It is also conceivable, however, for the additional fiber material to be deposited in a belt region of the preform, for example an inner or outer belt of a curved preform, so that in addition to an additional reinforcement or stiffening of the web region, the belt region can also be thickened by additional fiber material. In this case, it is conceivable, for example, that by means of a thermally activatable binder a further shearing or "re-deformation" is prevented so as to improve the overall process quality. Thus, for example, unidirectional semifinished products or rovings, tapes or else other fiber material can be deposited in the web region and / or belt region of the deformed preform in order to reinforce the regions on the one hand and on the other hand to prevent further distortion or re-deformation when using a thermally activatable binder.

Unter Fasern eines Faserverbundwerkstoffes werden insbesondere Verstärkerungsfasern verstanden, die bei der Herstellung eines Faserverbundbauteils verwendet werden. Derartige Fasern eines Faserverbundwerkstoffes können beispielsweise trockene oder vorimprägnierte Fasern sein. So weist ein Faserhalbzeug insbesondere Fasern eines Faserverbundwerkstoffes auf, wobei das Faserhalbzeug beispielsweise ein flächiges Faserhalbzeug sein kann, das trocken oder vorimprägniert ist. Das zusätzliche Fasermaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung weist ebenfalls Fasern eines Faserverbundwerkstoffes auf und kann neben flächigen Faserhalbzeugen auch sogenannte Tapes, Rovings, Fasergewebe oder Gelege sein, insbesondere unidirektionale Faserlagen.By fibers of a fiber composite material is meant in particular reinforcing fibers, which are used in the manufacture of a fiber composite component. Such fibers of a fiber composite material may be, for example, dry or preimpregnated fibers. Thus, a semi-finished fiber, in particular fibers of a fiber composite material, wherein the semi-finished fiber, for example, may be a flat semi-finished fiber, which is dry or preimpregnated. The additional fiber material according to the present invention also has fibers of a fiber composite material and, in addition to flat semi-finished fiber products, may also be so-called tapes, rovings, fiber fabrics or scrims, in particular unidirectional fiber layers.

Faserlegeköpfe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind dabei Einheiten, mit denen Fasern eines Faserverbundwerkstoffes bzw. Fasermaterial auf einer Faserhalbzeugoberfläche abgelegt werden können. Derartige Faserlegeköpfe weisen in der Regel eine Anpressrolle oder Anpress-Gleitschuh auf, wobei das dem Faserlegekopf kontinuierlich zugeführte Fasermaterial kontinuierlich auf der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges abgelegt wird.Fibrous heads in the context of the present invention are units with which fibers of a fiber composite material or fiber material can be deposited on a semi-finished fiber surface. Such fiber laying heads usually have a pressure roller or press-on sliding shoe, wherein the fiber laying head continuously supplied fiber material is continuously stored on the fiber semi-finished surface of the sheared fiber semi-finished product.

Unter einem kontinuierlichen Verscheren im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere verstanden, dass der Verscherprozess durch Fördern des Faserhalbzeuges durch eine Verschereinrichtung hindurch verschert wird. Unter dem kontinuierlichen Verscheren wird insbesondere nicht verstanden, dass das Faserhalbzeug auf ein Formwerkzeug drapiert und entsprechend diskontinuierlich umgeformt wird. Bei dem kontinuierlichen Verscherprozess wird das Faserhalbzeug durchgehend über die gesamte Länge hinweg kontinuierlich verschert.Under a continuous shearing in the context of the present invention is in particular understood that the Verscherprozess by Conveying the fiber semi-finished by a Verschereinrichtung is pardoned through. In particular, continuous shearing does not mean that the semifinished fiber product is draped onto a molding tool and shaped correspondingly discontinuously. In the continuous displacement process, the semifinished fiber product is continuously sheared continuously over the entire length.

In einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Anlage insbesondere eingerichtet, während des kontinuierlichen Verscherens des Faserhalbzeuges das zusätzliche Fasermaterial durch die Faserlegeköpfe auf der Faserhalbzeugoberfläche des bereits verscherten Teils des Faserhalbzeuges abzulegen.In a particularly advantageous embodiment, the system is particularly adapted to deposit the additional fiber material through the fiber laying heads on the semi-finished fiber surface of the already deviated part of the semifinished fiber product during the continuous shearing of the semifinished fiber product.

Durch den kontinuierlichen Verscherprozess der Verschereinrichtung wird das Faserhalbzeug kontinuierlich durch die Verschereinrichtung hindurch gefördert und währenddessen verschert, wobei auf dem bereits verscherten Teil des Faserhalbzeuges gleichzeitig das zusätzliche Fasermaterial durch die Faserlegeköpfe abgelegt wird, wodurch der Vorschub des Faserhalbzeuges durch die Verschereinrichtung aufgrund des kontinuierlichen Verscherprozesses zur Ablage des zusätzlichen Fasermaterials genutzt wird. Die Herstellung der gekrümmten, mehrlagigen Preformen kann somit deutlich beschleunigt werden.Due to the continuous Verscherprozess the Verscherver the semi-finished fiber is continuously conveyed through the Verschuer device and meanwhile pardoned, being deposited on the already verscherten part of the semifinished fiber at the same time the additional fiber material through the Faserlegeköpfe, whereby the advance of the semifinished fiber product by the Verschereinrichtung due to the continuous Verscherprozesses Storage of additional fiber material is used. The production of the curved, multi-layered preforms can thus be significantly accelerated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Verschereinrichtung mindestens zwei rotierende, in eine Walzrichtung voneinander beabstandet angeordnete Walzkörper und eine mit dem Walzkörper verbundene Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung zum Einstellen voneinander verschiedene Umlaufgeschwindigkeiten der Walzkörper eingerichtet ist, so dass durch eine zwischen den in Walzrichtung voneinander beabstandet angeordneten Walzkörpern eingestellte Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz eine Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges zur Bildung der Krümmung der herzustellenden Preform bewirkt wird, wenn das Faserhalbzeug mittels der Walzkörper und Walzrichtung gefördert wird.In a further advantageous embodiment, the displacement device has at least two rotating rolling elements spaced apart in a rolling direction and a control device connected to the rolling element, wherein the control device is configured for adjusting different rotational speeds of the rolling elements, so that by one between the rolling direction in the rolling direction Circulating speed difference set at spaced-apart rolling bodies causes a shearing of the fibers of the semifinished fiber product to form the curvature of the preform to be produced, when the semifinished fiber product is conveyed by means of the rolling body and rolling direction.

Die Walzkörper sind in der Verschereinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie kraftschlüssig an einem in die Anlage eingebrachten Faserhalbzeuges anliegen und somit das Faserhalbzeug auch durch die Verschereinrichtung hindurch fördern können. Wird nun eine Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz eingestellt, indem die voneinander beabstandeten Walzkörper jeweils unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten aufweisen, so wird durch die Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Walzkörpern eine Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges bewirkt, die letztlich in einer definierten Krümmung des Faserhalbzeuges resultieren.The rolling elements are arranged and formed in the shifter so that they rest non-positively on a semi-finished fiber introduced into the system and thus can promote the semi-finished fiber through the shifter. If now a circulation speed difference is set by the spaced-apart rolling elements each having different rotational speeds, so is caused by the circulation speed difference between the rolling bodies, a shearing of the fibers of the semifinished fiber, which ultimately result in a defined curvature of the semifinished fiber product.

Als Walzkörper kommen hierbei jegliche rotierenden Körper in Betracht, die kraftschlüssig an dem Fasermaterial anliegen können und aufgrund der Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz eine Verscherung der Fasern bewirken können.As a rolling body in this case any rotating body come into consideration, which can rest against the fiber material frictionally and due to the circulation speed difference can cause a shearing of the fibers.

Unter der Umlaufgeschwindigkeit bzw. der Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz der Walzkörper wird insbesondere die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehwinkelgeschwindigkeit verstanden, wobei die Umlaufgeschwindigkeit über den gesamten Walzkörper hinweg konstant ist. Insbesondere die Drehwinkelgeschwindigkeit ist über den gesamten Walzköper hinweg konstant. Die Verscherung der Fasern erfolgt dabei ausschließlich basierend auf der Differenz der Umlaufgeschwindigkeiten der beiden rotierenden Walzkörper, insbesondere einer Differenz der Drehwinkelgeschwindigkeit der beiden rotierenden Walzkörper.The rotational speed or the rotational speed difference of the rolling bodies is understood in particular to mean the rotational speed or rotational angular speed, the rotational speed being constant over the entire rolling body. In particular, the rotational angular velocity is constant over the entire rolling body. The shearing of the fibers takes place exclusively based on the difference between the rotational speeds of the two rotating rolling elements, in particular a difference in the rotational angular velocity of the two rotating rolling elements.

Dabei ist es denkbar, dass einer oder alle Walzkörper einen gegenüberliegenden, gegensinnig rotierenden Walzkörper aufweisen, um so jeweils ein Walzkörperpaar zu bilden. Die beiden Walzkörper des Walzkörperpaares sind dabei so ausgebildet, dass das Faserhalbzeug in Walzrichtung zwischen den beiden Walzkörpern des Walzkörperpaares geführt werden kann. Beide Walzkörper liegen somit kraftschlüssig an je einer Seite des flächigen Faserhalbzeuges an. Durch die Bildung eines Walzkörperpaares erfolgt der Kraftschluss der Walzkörper mit dem Faserhalbzeug.It is conceivable that one or all rolling elements have an opposite, oppositely rotating rolling body, so as to form each pair of rolling bodies. The two rolling elements of the pair of rolling elements are designed so that the semifinished fiber can be guided in the rolling direction between the two rolling bodies of the pair of rolling elements. Both rolling bodies are thus non-positively on each side of the flat semi-finished fiber product. Through the formation of a pair of rolling elements, the frictional engagement of the rolling body with the semi-finished fiber product.

Durch die Walzkörperpaare kann darüber hinaus in der Verschereinrichtung auch eine Vorschubeinheit gebildet werden, die das flächige Faserhalbzeug zwischen den Walzkörpern der Walzkörperpaare führt und somit durch die Verschereinrichtung fördert.In addition, a feed unit can be formed by the pairs of rolling elements in the displacement device, which feeds the flat semifinished fiber product between the rolling elements of the rolling element pairs and thus promotes them through the displacement device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform hierzu weist die Verschereinrichtung mindestens drei Walzkörper (oder drei Walzkörperpaare) auf, wobei mindestens zwei der drei Walzkörper gegenüberliegend angeordnet sind und an jeweils einem Flansch des herzustellenden Profils kraftschlüssig anliegen. Die beiden gegenüberliegenden Walzkörper, die jeweils an unterschiedlichen Flanschen anliegen, werden dabei mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit mittels der Steuereinrichtung eingestellt. Mindestens einer der drei Walzkörper wird hingegen in Walzrichtung beabstandet angeordnet und wird von der Steuereinrichtung mit einer von den beiden anderen Walzkörpern verschiedenen Umlaufgeschwindigkeit eingestellt, so dass sich zwischen den mindestens zwei gegenüberliegenden Walzkörpern an den jeweils unterschiedlichen Flanschen und dem mindestens dritten beabstandeten angeordneten Walzkörper eine Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz einstellen lässt. Diese eingestellte Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz führt dann zu einer Verscherung an jeweils dem Flansch, an dem zwei Walzkörper beabstandet kraftschlüssig anliegen.In an advantageous embodiment for this purpose, the displacement device has at least three rolling elements (or three pairs of rolling elements), wherein at least two of the three rolling elements are arranged opposite each other and abut against a respective flange of the profile to be produced frictionally. The two opposing rolling elements, which abut respectively on different flanges, are thereby set at the same rotational speed by means of the control device. At least one of the three rolling elements, however, is arranged spaced apart in the rolling direction and is set by the control device with a different rotational speed from the two other rolling elements, so that between the at least two opposing rolling elements at the respective different flanges and the at least third spaced-apart rolling body a circulating speed difference can be set. This set Circumferential speed difference then leads to a Verscherung at each of the flange, against which two rolling elements spaced frictionally.

Somit kann eine Verscherung im Innen- oder Außengurt eines Profils ermöglicht werden, so dass sich gekrümmte Preformprofile mit einem oder mehreren Flanschen einerseits und einem dazwischenliegenden Steg herstellen lassen.Thus, a bulge in the inner or outer chord of a profile can be made possible, so that curved Preformprofile can be produced with one or more flanges on the one hand and an intermediate web.

Die Faserlegeköpfe können dabei so ausgebildet sein, dass das zusätzliche Fasermaterial beispielsweise im Stegbereich auf der Faserhalbzeugoberfläche abgelegt oder im Gurt bzw. Flanschbereich der Faserhalbzeugoberfläche abgelegt wird.The fiber laying heads can be designed so that the additional fiber material is deposited, for example in the web area on the fiber semi-finished surface or stored in the belt or flange of the fiber semi-finished surface.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn bei jedem der mindestens drei Walzkörper ein gegenüberliegender, gegen sich rotierender Walzkörper vorgesehen ist, die jeweils zusammen einen Walzkörper bilden, wobei durch die Walzkörper eines jeden Walzkörperpaares Teile des Faserhalbzeuges hindurchgeführt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dabei so eingerichtet, dass während des Verscherprozesses die Umlaufgeschwindigkeit der Walzkörper derart variiert werden kann, dass der Krümmungsradius der Krümmung der herzustellenden Preform variiert wird. Hierdurch lassen sich kontinuierlich Preformen herstellen, die unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Die Faserlegeköpfe sind dabei so ausgebildet und werden von der Steuereinheit so angesteuert, dass sie den variierenden Krümmungsradien entsprechend folgen und so hochgenau das zusätzliche Fasermaterial auf der Faserhalbzeugoberfläche ablegen.In this case, it is particularly advantageous if, in each of the at least three rolling bodies, an opposing rolling body rotating against each other is provided, which together form a rolling body, parts of the semi-finished fiber product being passed through the rolling bodies of each pair of rolling bodies. In an advantageous embodiment, the control device is arranged so that during the Verscherprozesses the rotational speed of the rolling elements can be varied such that the radius of curvature of the curvature of the preform to be produced is varied. As a result, preforms can be produced continuously, which have different radii of curvature. The fiber laying heads are designed and controlled by the control unit so that they follow the varying radii of curvature accordingly and store the additional fiber material on the semi-finished fiber surface so highly accurate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, die mindestens zwei rotierende Walzkörper hat, die an jeweils unterschiedlichen Flanschen der herzustellenden Preform anliegen, wobei die Verstelleinrichtung ausgebildet ist, den Abstand der Walzkörper zueinander zu variieren oder einzustellen. Durch eine Variation des Abstandes der Walzkörper zueinander, die jeweils an unterschiedlichen Flanschen bzw. Gurten der herzustellenden Preform anliegen, kann die Breite des Steges der Preform, der zwischen den beiden Flanschen definiert ist, variiert werden. Dadurch lassen sich gekrümmte Preformen herstellen, die ein über die Länge variierende Stegbreite aufweisen.In a further advantageous embodiment, an adjusting device is provided, which has at least two rotating rolling elements, which bear against respectively different flanges of the preform to be produced, wherein the adjusting device is designed to vary the distance between the rolling elements to each other or set. By varying the distance of the rolling elements to each other, which abut respectively on different flanges or straps of the preform to be produced, the width of the web of the preform, which is defined between the two flanges, can be varied. As a result, curved preforms can be produced which have a web width varying over the length.

Um den Prozess der Variation des Abstandes zwischen den Walzkörpern besser unterstützen zu können, ist es hierbei denkbar und vorteilhaft, wenn die beiden rotierenden Walzkörper in Walz- bzw. Förderrichtung kipp- oder verschwenkbar vorgesehen sind, um ein axiales Verschieben des Faserhalbzeuges bei Veränderung des Abstandes entlang der rotierenden Walzkörper unterstützen zu können.In order to be able to better support the process of varying the distance between the rolling bodies, it is conceivable and advantageous if the two rotating rolling bodies are provided tiltable or pivotable in the rolling or conveying direction in order to axially displace the semifinished fiber product as the distance changes to assist along the rotating rolling elements.

Die rotierenden Walzkörper der Verstelleinrichtung können beispielsweise in Bezug auf die Verschereinrichtung stromabwärts vorgesehen sein und zusätzlich zu den Walzkörper der Verschereinrichtung ausgebildet sein. Denkbar ist aber auch, dass die rotierenden Walzkörper der Verschereinrichtung zum Variieren des Abstandes ausgebildet sind, so dass die Verschereinrichtung auch die Verstelleinrichtung beinhaltet.The rotating rolling elements of the adjusting device can be provided downstream, for example, with respect to the displacing device and be formed in addition to the rolling elements of the displacing device. However, it is also conceivable that the rotating rolling elements of the displacement device are designed to vary the distance, so that the displacement device also includes the adjustment device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der eine oder die mehreren Faserlegeköpfe gegenüber der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges positionier-, dreh- und/oder verschiebbar ausgebildet, so dass die Position und Richtung des zusätzlich abzugebenden Fasermaterials auf der verscherten Faserhalbzeugoberfläche hochgenau angefahren werden kann.In a further advantageous embodiment, the one or more fiber lay heads are positioned, rotated and / or displaceable relative to the semi-finished fiber surface of the sheared semi-finished fiber, so that the position and direction of the additionally dispensed fiber material can be approached with high precision on the sheared fiber blank surface.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Faserlegeköpfe mit einer Steuereinheit verbunden, die eingerichtet ist, die Faserlegeköpfe gegenüber der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges derart zu positionieren, zu drehen und/oder zu verschieben, dass das zusätzliche Fasermaterial entlang einer äußeren Kontur oder Geometrie der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges abgelegt werden kann.It is advantageous if the fiber laying heads connected to a control unit which is adapted to position the Faserlegeköpfe relative to the semi-finished fiber surface of the sheared fiber semi-finished product to rotate and / or move that the additional fiber material along an outer contour or geometry of the semi-finished fiber surface of Scattered fiber semi-finished can be stored.

So kann das zusätzliche Fasermaterial beispielsweise auf den Stegbereich der gekrümmten Preform so abgelegt werden, dass mit einem ersten Faserlegekopf das zusätzliche Fasermaterial entlang eines Außengurtes bzw. Außenflansches abgelegt wird, wieder mit Hilfe eines zweiten Faserlegekopfes das zusätzliche Fasermaterial entlang eines Innengurtes bzw. Innenflansches auf dem Stegbereich der Faserhalbzeugoberfläche abgelegt wird. Ein dazwischen verbleibender nicht abgedeckter Teilbereich kann dann beispielsweise mit einem dritten Faserlegekopf durch Ablegen zusätzlichen Fasermaterials gefüllt werden. Durch eine Variation der Stegbreite und/oder des Krümmungsradius der Krümmung der Preform verändert sich dabei die Ablegeposition der einzelnen Faserlegeköpfe, so dass durch das Anfahren der entsprechenden Positionen basierend auf der Änderung der Stegbreite oder der Krümmung dann das zusätzliche Fasermaterial positionsgenau abgelegt werden kann.Thus, the additional fiber material can be deposited, for example, on the web region of the curved preform so that the additional fiber material is deposited along a Außengurtes or Außenflansches with a first fiber laying head again with the help of a second fiber laying head the additional fiber material along an inner belt or inner flange on the Web area of the fiber semi-finished surface is stored. An uncovered portion remaining therebetween can then be filled, for example, with a third fiber laying head by depositing additional fiber material. By varying the web width and / or the radius of curvature of the curvature of the preform, the depositing position of the individual fiber laying heads changes, so that the additional fiber material can be deposited with exact positioning by approaching the corresponding positions based on the change in the web width or the curvature.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es denkbar, dass einer oder mehrere Faserlegeköpfe eine Schneideinheit aufweisen, die zum Durchtrennen des zusätzlichen Fasermaterials ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere unkonfektioniertes Endlosmaterial den Faserlegeköpfen zugeführt werden und dann positionsgenau abgeschnitten werden, um die entsprechenden Bereiche zu befüllen. Dadurch wird es auch möglich, mehrere einzelne Preformen nacheinander durch die Anlage herzustellen.In a further advantageous embodiment, it is conceivable that one or more fiber laying heads have a cutting unit which is designed to sever the additional fiber material. As a result, in particular unconfined continuous material can be fed to the fiber laying heads and then cut to the exact position in order to fill the corresponding areas. This also makes it possible to have several produce individual preforms one after the other through the plant.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Umformeinrichtung vorgesehen, die das zu verscherende Faserhalbzeug, welches in Form eines flächigen Faserhalbzeuges in seiner Ausgangssituation vorliegt, in eine Profilpreform umformen, wobei die Profilpreform wenigstens einen Flansch und einen Steg aufweist, vorzugsweise zwei Flansche und einen dazwischen angeordneten Steg. Eine solche Profilpreform kann beispielsweise ein Z- oder C- oder U-Profil sein.In a further advantageous embodiment, a forming device is provided, which transforms the semi-finished fiber to be scraped, which is in the form of a flat semi-finished fiber product in its initial situation, in a Profilpreform, the Profilpreform has at least one flange and a web, preferably two flanges and arranged therebetween Web. Such a profile preform may be, for example, a Z or C or U profile.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:The invention will be explained by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1 schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage; 1 schematic representation of the system according to the invention;

2 abgelegtes zusätzliches Fasermaterial in einer ersten Ausführungsform; 2 deposited additional fiber material in a first embodiment;

3 abgelegtes zusätzliches Fasermaterial in einer zweiten Ausführungsform. 3 deposited additional fiber material in a second embodiment.

1 zeigt schematisch vereinfacht die Anlage 1 in einer Draufsicht. Die Anlage 1 hat eine Verschereinrichtung 2, die insgesamt drei Walzkörperpaare 3, 4 und 5 aufweist. Das Walzkörperpaar 3 hat dabei zwei gegenüberliegend angeordnete Walzkörper 3a und 3b, die gegensinnig rotieren und zwischen denen ein Fasermaterial geführt werden kann. In identischer Weise sind die Walzkörperpaare 4 und 5 ausgebildet, die jeweils über zwei Walzkörper 4a, 4b und 5a, 5b verfügen. 1 shows schematically simplifies the system 1 in a top view. The attachment 1 has a scaler 2 , the total of three pairs of rolling elements 3 . 4 and 5 having. The pair of rolling elements 3 has two oppositely arranged rolling elements 3a and 3b , which rotate in opposite directions and between which a fiber material can be performed. In an identical way, the roller body pairs 4 and 5 formed, each with two rolling elements 4a . 4b and 5a . 5b feature.

Die Walzkörper der drei Walzkörperpaare 3, 4 und 5 sind mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden, welche die einzelnen Walzkörper der Walzkörperpaare derart ansteuert, dass ihre Umlaufgeschwindigkeit V₁ und V₁ jeweils einstellbar ist. Die physische Verbindung der Steuereinheit 6 mit dem jeweiligen Walzkörpern der Walzkörperpaare ist aus Übersichtlichkeitsgründen der 1 nicht gezeigt.The rolling elements of the three pairs of rolling elements 3 . 4 and 5 are with a control device 6 connected, which controls the individual rolling elements of the roller body pairs such that their rotational speed V ₁ and V ₁ is adjustable in each case. The physical connection of the control unit 6 with the respective rolling bodies of the rolling element pairs is for clarity of the 1 Not shown.

Die Anlage 1 ist in 1 dazu ausgebildet, aus einem flächigen Faserhalbzeug 7 ein gekrümmtes Preformprofil 8, das ein C-Profil aufweist, herzustellen. Hierzu werden die Kanten 9a, 9b des flächigen Faserhalbzeuges 7 zwischen die Walzkörper der jeweiligen Walzkörperpaare geführt, so dass die Kanten 9a, 9b des Faserhalbzeuges die späteren Flansche bzw. Gurte des gekrümmten C-Profils 8 bilden.The attachment 1 is in 1 designed to be made of a flat semi-finished fiber 7 a curved preform profile 8th having a C-profile to produce. For this, the edges 9a . 9b of the flat semi-finished fiber product 7 passed between the rolling bodies of the respective pairs of rolling elements, so that the edges 9a . 9b of the semi-finished fiber, the later flanges or straps of the curved C-profile 8th form.

Daher wird mit dieser Anlage nicht nur die Krümmung des Preformprofils realisiert, sondern gleichzeitig auch die gewünschte Profilform hergestellt.Therefore, not only the curvature of the preform profile is realized with this system, but also produced the desired profile shape.

Die Walzkörperpaare 3 und 5 der Verschereinrichtung 2 sind dabei gegenüberliegend an den jeweiligen Kanten des Faserhalbzeuges angeordnet und werden durch die Steuereinrichtung 6 so angesteuert, dass die Walzkörper 3a, 3b, 5a, 5b jeweils dieselbe Umlaufgeschwindigkeit bzw. Drehwinkelgeschwindigkeit haben.The rolling element pairs 3 and 5 the shifter 2 are arranged opposite each other at the respective edges of the semifinished fiber and are by the control device 6 so controlled that the rolling elements 3a . 3b . 5a . 5b each have the same rotational speed or rotational angular velocity.

Das Walzkörperpaar 4 mit den Walzköpern 4a und 4b wird hingegen so angeordnet, dass es von dem Walzkörperpaar 3 in Walzrichtung 10 beabstandet angeordnet ist. Die Walzkörperpaare 3 und 4 greifen somit in dem gleichen Flansch 9a des Profils 8 an. Die Umlaufgeschwindigkeit der Walzkörper 4a, 4b des Walzkörperpaares 4 ist dabei von der Umlaufgeschwindigkeit V₁ der Walzkörperpaare 3 und 5 verschieden. Es ergibt sich somit eine Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz V₂ – V₁, die zu einer Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges 7 führt und somit zu einer gewünschten Krümmung 11 des Preformprofils 8.The pair of rolling elements 4 with the Walzköpern 4a and 4b On the other hand, it is arranged to be separated from the rolling body pair 3 in the rolling direction 10 spaced apart. The rolling element pairs 3 and 4 thus grip in the same flange 9a of the profile 8th at. The rotational speed of the rolling elements 4a . 4b of the rolling element pair 4 is from the rotational speed V _{1 of} the rolling element pairs 3 and 5 different. This results in a circulation speed difference V ₂ - V ₁ , which leads to a shearing of the fibers of the semifinished fiber product 7 leads and thus to a desired curvature 11 of the preform profile 8th ,

Durch die Variation der Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz V₂ – V₁ kann der Krümmungsradius der Krümmung 11 entsprechend eingestellt werden, wobei die Steuereinrichtung 6 derart eingerichtet ist, dass sie während des Umformprozesses, d.h. während das Faserhalbzeug 7 durch die Verschereinrichtung 2 kontinuierlich befördert und verschert wird, die Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz V₂ – V₁ so einstellen kann, dass sich ein Profil mit unterschiedlichen Krümmungsradien ergibt.By varying the rotational speed difference V ₂ - V ₁ , the radius of curvature of the curvature can 11 be adjusted accordingly, the control device 6 is set up so that they during the forming process, ie during the semi-finished fiber 7 through the scaler 2 is continuously conveyed and sheared, the circulation speed difference V ₂ - V ₁ can set so that results in a profile with different radii of curvature.

In Walzrichtung 10 hinter der Verschereinrichtung 2 sind im Ausführungsbeispiel der 1 drei Faserlegeköpfe 12a, 12b und 12c angeordnet, die zusätzliche Fasermaterial 13 auf die verscherte Faserhalbzeugoberfläche 14 ablegen. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist dies der Stegbereich, so dass das zusätzliche Fasermaterial 13 auf dem Steg der herzustellenden Profilformen abgelegt wird.In rolling direction 10 behind the scaler 2 are in the embodiment of 1 three fiber laying heads 12a . 12b and 12c arranged, the additional fiber material 13 on the sheared fiber semi-finished surface 14 lay down. In the embodiment of 1 This is the bridge area, leaving the extra fiber material 13 is stored on the bridge of the profile shapes to be produced.

Damit wird es möglich, innerhalb eines einzigen Prozessschrittes aus dem flächigen Faserhalbzeug 7 eine mehrlagige, gekrümmte Preform mit einem C-Profil herzustellen, die dann beispielsweise zu einem Faserverbundbauteil weiterverarbeitet werden kann.This makes it possible, within a single process step from the flat semi-finished fiber 7 to produce a multi-layered, curved preform with a C-profile, which can then be further processed, for example, to a fiber composite component.

Zum Fixieren der zusätzlichen Fasermaterialien 13 ist es beispielsweise denkbar, dass das flächige Faserhalbzeug 7 oder das zusätzliche Fasermaterial 13 ein Bindermaterial enthält, das thermisch aktivierbar ist, wobei die Anlage dann eine (nicht dargestellte) Thermoeinheit aufweist, um das Bindermaterial thermisch zu aktivieren.For fixing the additional fiber materials 13 For example, it is conceivable that the flat semi-finished fiber product 7 or the additional fiber material 13 contains a binder material that is thermally activated, the system then has a (not shown) thermo unit to thermally activate the binder material.

Die Faserlegeköpfe 12a, 12b und 12c können darüber hinaus auch positionier-, dreh- und/oder schwenkbar ausgebildet sein, um so die Ablegeposition bzw. Ablegerichtung einstellen bzw. bestimmen zu können.The fiber laying heads 12a . 12b and 12c can also be positioned, rotatable and / or pivotable, so as to To be able to set or determine the depositing position or direction.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Stegbereich der gekrümmten Preform auf der Faserhalbzeugoberfläche Rovings in mehreren Streifen S₁, S₂ und S₃ abgelegt wurden. Der Streifen S₁ bestehend aus mehreren Rovings folgt dabei dem äußeren Gurtverlauf mit seiner Faserorientierung, während der Streifen S₂ bestehend aus mehreren Rovings mit seiner Faserorientierung dem inneren Gurtverlauf folgt. Der Streifen S₃ füllt dabei jene Lücke mit seinen Rovings, die durch eine Anpassung der Stegbreite entsteht. 2 shows an embodiment in which rovings were deposited in several strips S ₁ , S ₂ and S ₃ in the web region of the curved preform on the fiber semi-finished surface. The strip S ₁ comprising a plurality of rovings follows the outer course of the belt with its fiber orientation, while the strip S ₂ consisting of several rovings with its fiber orientation follows the inner course of the belt. The strip S ₃ fills that gap with its rovings, which results from an adaptation of the web width.

Denkbar ist hier auch, dass an Stelle der abgelegten Rovings der Streifen S₁, S₂ und S₃ unidirektionale Faserlagen abgelegt werden, die als zusätzliches Fasermaterial auf den Stegbereich der Profilpreform aufgebracht werden sollen.It is also conceivable here that unidirectional fiber layers are deposited instead of the deposited rovings of the strips S ₁ , S ₂ and S ₃ , which are to be applied as additional fiber material to the web region of the profile preform.

In einer weiteren Ausführungsform in 3 ist es auch denkbar, dass ein Streifen S₄ mit minimaler Profilbreite auf der Faserhalbzeugoberfläche des Stegbereiches abgelegt wird, wobei im Bereich einer Verdickung des Steges weiteres Fasermaterial S₅ eingebracht wird.In a further embodiment in 3 it is also conceivable that a strip S _{4 is} deposited with minimal profile width on the fiber semi-finished surface of the web area, wherein in the region of a thickening of the web further fiber material S _{5 is} introduced.

Auch hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zusätzliche Fasermaterial unidirektionale Bänder bzw. Streifen sind, die im gekrümmten Stegbereich auf die Faserhalbzeugoberfläche abgelegt werden.Here, too, it is particularly advantageous if the additional fiber material are unidirectional bands or strips which are deposited on the fiber semifinished product surface in the curved web region.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Anlage investment
22: Verschereinrichtung Verschereinrichtung
3, 4, 53, 4, 5: Walzkörperpaare Roller body pairs
3a, 3b3a, 3b: Walzkörper des Walzkörperpaares 3 Rolling body of the rolling element pair 3
4a, 4b4a, 4b: Walzkörper des Walzkörperpaares 4 Rolling body of the rolling element pair 4
5a, 5b5a, 5b: Walzkörper des Walzkörperpaares 5 Rolling body of the rolling element pair 5
66: Steuereinrichtung control device
77: flächiges Faserhalbzeug flat semi-finished fiber product
88th: Preform preform
9a, 9b9a, 9b: Kanten des Faserhalbzeuges Edges of the semifinished fiber product
1010: Walzrichtung rolling direction
1111: Krümmung der Preform Curvature of the preform
12a, 12b, 12c12a, 12b, 12c: Faserlegeköpfe Fiber placement heads
1313: zusätzliches Fasermaterial additional fiber material
1414: verscherte Faserhalbzeugoberfläche spoiled fiber semi-finished surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012101706 A1 [0007, 0012] DE 102012101706 A1 [0007, 0012]

Claims

Anlage (1) zur Herstellung einer gekrümmten, mehrlagigen Preform (8) aus Fasern eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einer Verschereinrichtung (2), die zum kontinuierlichen Verscheren eines Faserhalbzeuges zur Bildung einer vorgegebenen Krümmung (11) der herzustellenden, mehrlagigen Preform (8) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) ein oder mehrere Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) aufweist, die zum Ablegen von zusätzlichem Fasermaterial (13) auf der Faserhalbzeugoberfläche des durch die Verschereinrichtung (2) verscherten Faserhalbzeuges ausgebildet sind.Investment ( 1 ) for producing a curved, multi-layer preform ( 8th ) of fibers of a fiber composite material for the production of a fiber composite component with a Verschereinrichtung ( 2 ), for the continuous shearing of a semifinished fiber product to form a predetermined curvature ( 11 ) of the multilayer preform to be produced ( 8th ), characterized in that the plant ( 1 ) one or more fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) for depositing additional fiber material ( 13 ) on the fiber semi-finished surface of the by the Verscherver ( 2 ) sheared fiber semi-finished are formed.

Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) eingerichtet ist, während des kontinuierlichen Verscherens des Faserhalbzeuges das zusätzliche Fasermaterial (13) durch die Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) auf die Faserhalbzeugoberfläche des bereits verscherten Teils des Faserhalbzeuges abzulegen.Investment ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the plant ( 1 ) is set up, during the continuous shearing of the semifinished fiber product, the additional fiber material ( 13 ) by the fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) deposit on the semi-finished fiber surface of the already sheared part of the semifinished fiber product.

Anlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschereinrichtung (2) mindestens zwei rotierende, in eine Walzrichtung (10) voneinander beabstandet angeordnete Walzkörper und eine mit den Walzkörpern verbundene Steuereinrichtung (6) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (6) zur Einstellung voneinander verschiedener Umlaufgeschwindigkeiten der Walzkörper eingerichtet ist, so dass durch eine zwischen den in Walzrichtung (10) voneinander beabstandet angeordneten Walzkörpern eingestellte Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz eine Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges zur Bildung der Krümmung (11) der herzustellenden Preform (8) bewirkt wird, wenn das Faserhalbzeug mittels der Walzkörper in Walzrichtung (10) gefördert wird.Investment ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement device ( 2 ) at least two rotating, in a rolling direction ( 10 ) spaced from each other rolling bodies and connected to the rolling elements control device ( 6 ), wherein the control device ( 6 ) is set up to set mutually different rotational speeds of the rolling bodies, so that by a between the in the rolling direction ( 10 ) arranged circulatingly spaced rolling speed difference a shearing of the fibers of the semifinished fiber product to form the curvature ( 11 ) of the preform to be produced ( 8th ) is effected when the semifinished fiber by means of the rolling elements in the rolling direction ( 10 ).

Anlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten ersten und zweiten Walzkörper gemeinsam an einem ersten Flansch der herzustellenden Preform (8) anliegen und mindestens ein dritter Walzkörper vorgesehen ist, der an einem dem ersten Flansch der Preform (8) gegenüberliegenden zweiten Flansch der Preform (8) anliegt, wobei die Steuereinrichtung (6) eingerichtet ist, bei dem ersten Walzkörper und dem dritten Walzkörper dieselbe Umlaufgeschwindigkeit einzustellen und bei dem zweiten Walzkörper eine hiervon verschiedene Umlaufgeschwindigkeit einzustellen.Investment ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the at least two spaced-apart first and second rolling bodies together on a first flange of the preform to be produced ( 8th ) and at least one third rolling body is provided, which at one of the first flange of the preform ( 8th ) opposite second flange of the preform ( 8th ), the control device ( 6 ) is set to set the same rotational speed in the first rolling body and the third rolling body and set a different rotational speed in the second rolling body.

Anlage (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eingerichtet ist, während des Verscherprozesses die Umlaufgeschwindigkeit der Walzkörper derart zu variieren, dass der Krümmungsradius der Krümmung (11) der herzustellenden Preform (8) variiert. Investment ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the control device ( 6 ) is arranged to vary during the Verscherprozesses the rotational speed of the rolling bodies such that the radius of curvature of the curvature ( 11 ) of the preform to be produced ( 8th ) varies.

Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, die mindestens zwei rotierende Walzkörper hat, die an jeweils unterschiedlichen Flanschen der herzustellenden Preform (8) anliegen, wobei die Verstelleinrichtung ausgebildet ist, den Abstand der Walzkörper zueinander zu variieren oder einzustellen.Investment ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that an adjusting device is provided, which has at least two rotating rolling bodies, which in each case on different flanges of the preform to be produced ( 8th abut, wherein the adjusting device is designed to vary the distance between the rolling bodies to each other or set.

Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) gegenüber der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges positionier-, dreh- und/oder verschiebbar ausgebildet sind. Investment ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one or more fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) are positioned, rotatable and / or displaceable relative to the semi-finished fiber surface of the sheared fiber semi-finished product.

Anlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) mit einer Steuereinheit verbunden sind, die eingerichtet ist, die Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) gegenüber der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges derart zu positionieren, zu drehen und/oder zu verschieben, dass das zusätzliche Fasermaterial (13) entlang einer äußeren Kontur oder Geometrie der Faserhalbzeugoberfläche des verscherten Faserhalbzeuges abgelegt wird.Investment ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) are connected to a control unit which is set up, the fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) to be positioned, rotated and / or displaced relative to the semi-finished fiber surface of the sheared semi-finished fiber so that the additional fiber material ( 13 ) is deposited along an outer contour or geometry of the semi-finished fiber surface of the sheared fiber semi-finished product.

Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) eine Schneideinheit aufweisen, die zum Durchtrennen des zusätzlichen Fasermaterials (13) ausgebildet ist.Investment ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one or more fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) have a cutting unit which, for severing the additional fiber material ( 13 ) is trained.

Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umformeinrichtung vorgesehen ist, die das zu verscherende Faserhalbzeug in Form eines flächigen Faserhalbzeuges (7) in eine Profilpreform umformt, die wenigstens einen Flansch und einen Steg aufweist.Investment ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that a shaping device is provided, which is the semi-finished fiber to be scraped in the form of a flat semi-finished fiber product ( 7 ) in a Profilpreform, which has at least one flange and a web.

Verfahren zu Herstellung einer gekrümmten, mehrlagigen Preform (8) aus Fasern als Teil eines Faserverbundwerkstoffes für die Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei ein Faserhalbzeug mittels einer Verschereinrichtung (2) zur Bildung einer vorgegebenen Krümmung (11) der herzustellenden, mehrlagigen Preform (8) kontinuierlich verschert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einem oder mehrerer Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) zusätzliches Fasermaterial (13) auf der Faserhalbzeugoberfläche des durch die Verschereinrichtung (2) verscherten Faserhalbzeuges abgelegt wird. Method for producing a curved, multilayer preform ( 8th ) of fibers as part of a fiber composite material for the production of a fiber composite component, wherein a semi-finished fiber product by means of a Verschereinrichtung ( 2 ) to form a predetermined curvature ( 11 ) of the multilayer preform to be produced ( 8th ) is continuously verschert, characterized in that by means of one or more fiber lay heads ( 12a . 12b . 12c ) additional fiber material ( 13 ) on the fiber semi-finished surface of the by the Verscherver ( 2 ) sheared semi-finished fiber is stored.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Fasermaterial (13) auf der Faserhalbzeugoberfläche des bereits verscherten Teils des Faserhalbzeuges während des kontinuierlichen Verscherens des Faserhalbzeuges abgelegt wird.Method according to claim 11, characterized in that the additional fiber material ( 13 ) on the semi-finished fiber surface of the already deviated part of the semifinished fiber product is stored during the continuous shearing of the semifinished fiber product.

Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschereinrichtung (2) mindestens zwei rotierende, in eine Walzrichtung (10) voneinander beabstandet angeordnete Walzkörper aufweist, wobei mittels einer mit den Walzkörpern verbundene Steuereinrichtung (6) voneinander verschiedener Umlaufgeschwindigkeiten der Walzkörper eingestellt werden, so dass durch eine zwischen den in Walzrichtung (10) voneinander beabstandet angeordneten Walzkörpern eingestellte Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz eine Verscherung der Fasern des Faserhalbzeuges zur Bildung der Krümmung (11) der herzustellenden Preform (8) bewirkt wird, wenn das Faserhalbzeug mittels der Walzkörper in Walzrichtung (10) gefördert wird.Method according to Claim 11 or 12, characterized in that the displacement device ( 2 ) at least two rotating, in a rolling direction ( 10 ) spaced from each other having rolling elements, wherein by means of a rolling elements connected to the control device ( 6 ) of different rotational speeds of the rolling bodies are adjusted so that by a between the in the rolling direction ( 10 ) arranged circulatingly spaced rolling speed difference a shearing of the fibers of the semifinished fiber product to form the curvature ( 11 ) of the preform to be produced ( 8th ) is effected when the semifinished fiber by means of the rolling elements in the rolling direction ( 10 ).

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung (6) während des Verscherprozesses die Umlaufgeschwindigkeit der Walzkörper derart variiert wird, dass der Krümmungsradius der Krümmung (11) der herzustellenden Preform (8) variiert wird.Method according to claim 13, characterized in that by means of the control device ( 6 ) during the Verscherprozesses the rotational speed of the rolling bodies is varied such that the radius of curvature of the curvature ( 11 ) of the preform to be produced ( 8th ) is varied.

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Verstelleinrichtung der Abstand mindestens zweier rotierender Walzkörper zueinander, die an jeweils gegenüberliegenden Flanschen der Preform (8) anliegen, während des Verscherprozesses variiert wird.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that by means of an adjusting device, the distance of at least two rotating rolling elements to each other, which at each opposite flanges of the preform ( 8th ) is varied during the Verscherprozesses.

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Fasermaterial (13) auf der Faserhalbzeugoberfläche mittels der Faserlegeköpfe (12a, 12b, 12c) derart abgelegt werden, dass das zusätzliche Fasermaterial (13) entlang einer äußeren Kontur oder Geometrie der verscherten Faserhalbzeugoberfläche (14) abgelegt wird.Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that the additional fiber material ( 13 ) on the semi-finished fiber surface by means of fiber laying heads ( 12a . 12b . 12c ) are deposited such that the additional fiber material ( 13 ) along an outer contour or geometry of the sheared fiber semi-finished surface ( 14 ) is stored.