DE3131658C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder Fasergemischen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen unter Verwendung von kurzen gerichteten Fasern, die nach Durchlaufen einer Ausrichtstrecke (6) auf einem Filtrationsträger abgelegt werden. Der als Formfilter ausgebildete Filtrationsträger weist die Negativform eines zu fertigenden Gegenstands auf, und kann während des Ablegevorgangs um seine Rotationsachse gedreht werden. Formfilter und Ausrichtstrecke sind räumlich zueinander einstellbar. Es sind insbesondere rotationssymmetrische Bauteile hoher Festigkeit mit kompliziert geformter Außen- oder Innenwand herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder -gemischen, bei dem die Verstärkungsfasern in einem Schlämmittel aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer Ausrichtstrecke gerichtet auf einen Filtrationsträger bei Abfilterung des Schlämmittels abgelegt werden, und der abgefilterte Faserkuchen aufbereitet wird, wobei der Filtrationsträger als Formfilter mit einer negativen Formwand entsprechend einem Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands ausgebildet wird und gegebenenfalls eine Rotationsbewegung ausführt.

Es sind Verfahren bekannt, flächtige Vorformlinge, sogenannte Faservliese, aus diskontinuierlichen (»kurzen«) Verstärkungsfasern herzustellen. Dazu werden diese Kurzfasern in einer geeigneten Flüssigkeit, z. B. Glycerin, aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer hydrodynamisch oder anderweitig arbeitenden Ausrichtstrecke gerichtet auf einem ebenen oder zylindrischen Filtrationsträger abgelegt. Dabei wird die Schlämmflüssigkeit abgesaugt und nach Erreichen der gewünschten Dicke des Vlieses ausgewaschen. Das zu rückbleibende ebene flächige Faservlies wird anschließend in bekannter Weise mit geeigneten Matrix-Harzen getränkt und zu ebenen Rohwaren, sog. Prepregs, weiterverarbeitet bzw. zu Bauteilen verpreßt. (ERDE-Prozeß; vgl. Kelly, A. Proc. Roy. Soc, A 319 (1970) 95, Cooper, G. Α., Review of Physics in Technology, 2(2) (1971) 49, Dingle. L. E., Conf. Carbon Fibres, 1974, London; MBB-Vakuum-Trommel-Filter-Verfahren: vgl.

DE-PS 21 63 799 und Richter. H. Kunststoffe 67 (1977) 12, S. 739).

Es sind ferner Verfahren bekannt, diskontinuierliche Fasern ungerichtet durch Ansaugen auf einer porösen Filterform zu einem Vorformling zu verarbeiten, der dann in bekannter Art nach Zugabe eines Matrix-Harzes oder Binders verpreßt wird (z. B. Vacumat-Verfahren (GFK-Industrie) oder Eierkartonage-Verfahren (Papierindustrie)).

Ebenfalls bekannt sind ferner Verfahren, bei denen rohrförmige Körper durch Einlegen trockener Verstärkungsgelege unter Zentrifugalkraft mit einem geeigneten flüssigen Matrix-Harz getränkt und unter stetem Schleudern verdichtet und ausgehärtet werden.

Die erstgenannten Verfahren (ERDE-Prozeß, MBB-Verfahren) haben den Nachteil, daß bei komplizierten Formgebungen (wie z. B. »angewachsenen« Verdichteroder Turbinenschaufeln, starken Verrippungen, Flanschen, etc. oder starken Querschnittsänderungen) we-

gen der beim Preßfluß entstehenden Verschiebungen und Zerreißungen der Faservlies-Gelege die erwünschte Ausrichtung der Fasern zerstört wird. Dadurch entstehen Diskontinuitäten und Fehlstellen, die gerade diese stark beanspruchten Bauteilregionen empfindlich schwächen.

Bei den zweitgenannten Verfahren (z. B. Vacumat-Verfahren) können nur ungerichtete Faserverbundstoff-Körper erzeugt werden, die für hochbelastete Teile nicht ausrej :hend fest sind.

Bei den letzgenannten bekannten Verfahren zur Herstellung verstärkter rohrförmiger Körper unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft können hingegen zwar hoch- ' feste Teile hergestellt werden, jedoch nur mit relativ glatten Außenflächen, da das Einlegen bzw. Anschmiegen ausreichender Verstärkungsfaser-Volumina in tiefe und oft schmale, eventuell verkreuzte Formeinschnitte nicht oder nicht ausreichend möglich ist. Dadurch entstehen ebenfalls Fehlstellen (z. B. Matrix-Anreicherungen).

Aus DE-OS 22 42 491 ist ein Verfahren zur wirksamen Entfernung eines Aufschlämm- bzw. Dispergierungsmittel bekannt, wonach das Dispergierungsmittel rasch unter der Wirkung der Zentrifugalbeschleunigung einer sich drehenden filternden Formwand bei Erhaltung der Ausrichtung der orientierten Fasern auf der Formwand entfernt wird. Für komplizierte Formteile ist vorgenanntes Verfahren ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Cegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder Fasergemischen der eingangs genannten Art, bei dem bzw. der auch komplizierte Formteil mit ausgerichteten Fasern schnell und auf einfache Weise bei einwandfreier Formteil-Oberfläche belegt bzw. gefertigt werden können und dennoch eine hohe mechnische Festigkeit gegeben ist.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren, das sich dadurch kennzeichnet, daß der Formfilter bezüglich der Ausrichtstrecke der zugeführten gerichteten Verstärkungsfasern während eines Ablegevorgangs eine definieite Oszillationsbewegung ausführt. Dadurch ist es möglich, auch in komplizierte Verschneidungen von Formteilen Fasermaterial zur Ablagerung zu bringen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß der Formfilter eine Verstellbewegung ausführt. Die Verstellbewegung führt zusammen mit der erfindungsgemäßen Oszillationsbewegung dazu, daß selbst hochkomplizierte Verschneidungen von Formteilen mit Fasermaterial belegt werden können, beispielsweise Hinterschneidungen. welche durch eine reine Oszillationsbewegung nicht erfaßt werden könnten.

Vorteilhafte Weiterbildungen kennzeichnen sich durch die Merkmale der Unteransprüche 3 bis 15.

Im einzelnen kann der im wesentlichen rotationssymmetrische Formfilter während des Ablegevorgangs der ausgerichteten Verstärkungsfasern um seine Rotationsachse gedreht werden.

Wird zusätzlich zur definierten Oszillation- und/oder Verstellbewegung zumindest auch der Ausgangsbereich der räumlich verstellbaren Ausrichtstrecke während des Ablegevorgangs in einer entsprechenden Oszillations- und/oder Verstellbewegung gehalten, können Formfilter und Ausrichtstrecke demnach exakt in jeder gewünschten räumlichen Anordnung zueinander vor und während eines Ablegevorgangs eingestellt und gegebenenfalls eingestellt gehalten werden. Die eingestellte

Lage kann somit der jeweils gewünschten Formteilkontur angepaßt werden. Beispielsweise kann die Faserwinkelablage an einen möglichst breiten Winkelbereich im Zusammenspiel mit einem sich mit variabler Drehzahl drehenden Formfilter angepaßt werden. Da die Ausrichtung der Fasern meist in einer durch Schwerkraft bewegten Laminarströmung erfolgt, ist die Ausrichtstrecke im Austrittsbereich leicht gegen die Horizontale geneigt. Dieser Neigungswinkel bleibt vorzugsweise unverändert Es lassen sich ungefähr rotationssymmetrische räumliche Körper mit einer komplizierten Formteiloberfläche so herstellen, daß auch tiefe und komplizierte Verrippungen oder Anwachsungen mit ausgerichteten Faserschichten so befüllt werden können, daß ein nach Fasergehalt. Faserwinkel, Schichtstärke je Faserwinkel und Kontinuität der Schichtübergänge zur benachbarten Formfläche optimierter Aufbau steuerbar reproduziert werden kann. Verrippungen, Flanschübergänge, verdickte Querschnitte, etc. können durch selektives mehrmaliges Überfahren mit einer einen oder mehrere Ausgänge aufweisenden Ausrichtstrecke hergestellt werden, wobei durch zunehmende Überdekkung die Schichtübergänge kontinuierlich in die Nachbarflächen einlaufen, so daß ein gleichmäßiger Festigkeitsverbund entsteht. Winkellagen werden durch geeignete Kopplung einer Translationsbewegung einer Ausrichtstrecke und einer intermittierenden oder konstanten Drehbewegung des Formfilters hergestellt. Dabei können auch im Spezialfail der Herstellung einer Scheibe nahezu beliebige Winkellagen oder vorwiegend tangentiale oder radiale Faserwinkel erzielt werden.

Werden die ausgerichteten Verstärkungsfasern der Ausrichtstrecke in den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter eingeleitet, lassen sich komplizierte Außenkonturen abformen, beispielsweise die Außenkontur einer Schale oder eines Kegels (F i g. 3).

Für eine Innenkontur-Abformung werden die ausgerichteten Verstärkungsfasern der Ausrichtstrecke von außen an den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter zugeleitet (Fig. 4).

Auch kann während eines Ablegevorgangs ungerichtetes Fasermaterial dem Formfilter zugeleitet weiden. Die Zuleitung erfolgt kontinuierlich oder intermittierend und wird zweckmäßigerweise durch Einschleudern ungerichteten Fasermaterials bewerkstelligt, um so eine bessere räumliche Vernetzung bzw. Verankerung der aufgelegten Schichten zu erreichen.

Nach einem Ablegevorgang wird das Schlämmittel beschleunigt ausgespült und/oder der aufgelegte Faserkuchen verdichtet, insbesondere unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, wenn der Formfilter zusammen mit dem aufgelegten Faserkuchen zentrifugiert wird, und/ oder durch Ausnutzung einer linearen Preßkraft, wenn der Formfilter mit dem aufgelegten Faserkuchen einer Pressung unterzogen wird. Preß- und Schleuderdruck ermöglichen auch eine Abformung einfacherer Gegenkonturen, beispielweise von dünnwandigen Gegenständen, und erhöhen die Dichte des Fasergehaltes ohne Störung der abgelegten Gelegewinkel.

In Abänderung bekannter Verfahren kann auch in einem geeigneten, vorzugsweise bei Raumtemperatur nicht-Härtenden Harz aufgeschlämmt werden. Damit entfallen die Arbeitsgänge »Auswaschen« und »Trocknen des Filtrats« und jede dadurch möglicherweise entstehende Verunreinigung bzw. Schädigung des Faservlies-Körpers. Das abgesaugte Schlämmharz wird über geeignete Mittel dem Kreislauf wieder zugeführt.

Eine erfindungsgemäße Ablegevorrichtung mit einem Rotationsformfilter, der eine negative Formwand entsprechend einem Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands aufweist, und einer beweglichen Düse zum Ablegen von ausgerichteten Verstärkungsfasern auf dem Rotationsformfilter umfaßt insbesondere einen Formfilter aus einem leicht formbaren porösen mechanischen und chemisch beständigen Material, wobei zweckmäßigerweise eine poröse Trennmaske vorgesehen ist. Insbesondere kommen Sinterkörper aus Pulvermetall, Silikat- bzw. Tonerde-Silikat-Gemische (»Filternutschen«), poröser Kohlenstoff bzw. Graphit sowie Kunststoffe oder kunststoffgebundene Keramiken in Betracht. Die poröse Trennmaske hat den Vorteil, fertiggeschlämmte eventuell klebrige Faserkörper leichter entfernen zu können. Beispielsweise ist eine integrale oder diskrete poröse Maske in Form von Sinter-Teflon vorgesehen, um den gewünschten vorgenannten Effekt zu erzielen.

Ein Formfilter besteht beispielsweise darin, auf einem porösen Modellpositiv in bekannter Weise (z. B. nach dem Vacumat-Verfahren) einen dünnen, ungerichteten Vliesfilter vorzufertigen oder einen Gewebefiher zusammenzusetzen, der geeignet ist, ein integraler Bestandteil der Oberfläche des späteren Faserkörpers zu werden. Bei geeigneter Wahl kann er die Funktion einer Oberflächenschutz- oder Oberflächenfeinschicht erfüllen (z. B. sogenannter C-Glas-V!ies). Zur zeitweiligen Verfestigung dieses Faservliesfilters zwecks besserer Handhabbarkeit kann dieser durch Impregnation mit einem harzverträglichen Binder oder Harz behandelt werden.

Eine andere Ablegevorrichtung besteht darin, daß der Formfilter in oder an einem mit veränderlicher Drehzahl antreibbaren Schleudertopf befestigt ist. Der Schleudertopf wird intermittierend oder kontinuierlich angetrieben. Ist der Formfilter im Schleudertopf befestigt, lassen sich zweckmäßigerweise komplizierte Außenkonturen abformen. Ist der Formfilter am Topf bzw. außen montiert bzw. in einem zweckmäßig geformten weiteren Rotationskörper eingebracht, werden günstigerweise Innenkonturen abgeformt.

Die Absaugung des Filtriervakuums und der Schlämmflüssigkeit erfolgt durch eine Ablegeanlage, die einen gegenüber dem Schleudertopf abgedichteten Auffangbehälter aufweist

Auch kann die vorgenannte Absaugung durch eine an sich bekannte Ableitung der Schlämmflüssigkeit durch eine sich drehende Hohlwelle erfolgen.

Die Ablegeanlage fnr die gerichteten Verstärkungsfasern ist gesteuert schwenkbar und/oder verfahrbar und bezüglich der Ausrichtstelle einstellbar, um beispielsweise eine möglichst parallele und genaue Anpassung der Ausrichtstrecke bzw. deren Düsenköpfe an die jeweilige Formteilkontur zu erreichen.

Zum gleichen Zwecke zusätzlich zur Anpassung der Faserwinkelablage kann auch die Ausrichtstrecke gesteuert verfahren und bezüglich der Ablegeanlage eingestellt werden.

Die Ablegeanlage kann eine Preßeinrichtung mit einem Preßstempel aufweisen, der gegen den abgelegten Filterkuchen gedruckt werden kann, um höhere Konsistenz eines abgelegten Fasergemisches zu erhalten, ohne dessen Struktur zu zerstören. Der Stempel umfaßt insbesondere einen Deckel bzw. eine der gewünschten freien Formfläche angepaßte vorzugsweise geteilte Schale, der bzw. die fest mit dem Schleudertopf verbunden und aufgepreßt wird, so daß die verformbare Fasergelegemasse unter dem Preßdruck auch einfachere Gegenkonturen abzuformen vermag.

Durch die Erfindung lassen sich demnach komplexe Bauteile oder Vorformlinge derartiger Bauteile aus kurzfaserverstärkten Werkstoffen dergestalt herstellen, daß beispielweise unter Benutzung einer bekannten Aufbereitungsanlage eine Faseraufschlämmung vorgenommen wird. Der Faserschlamm wird in einer Ausrichtstrecke ausgerichtet, in definierter Weise auf einem speziellen Formfilter abgelegt, der die komplizierte Formteiloberfläche als Negativ enthält. Der fertiggeschlämmte und gegebenenfalls durch Schleudern oder Vorpressen verdichtete Vlieskörper wird entweder aus der Filterform gelöst, in die Preßform überführt und dort unter Nachimprägnierung gehärtet oder im Formfilter mit Harz nachgetränkt und angehärtet, so daß ein sogenannter Prepreg-Körper entsteht, der bereits eine verbesserte Formstabilität aufweist, welche die Handhabung vor dem Preß- und Aushärtungsvorgang erleichtert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung lassen sich auch kurzfaserverstärkte oder ungestärkte Vorformlinge mit anderer Matrix herstellen, z. B. Glas-, Keramik- oder Metallpulver. Auch können Pulvergemische homogen verteilt oder mit mehreren Düsen selektiv verteilt werden. Die pulverige Matrix wird zusammen mit der Kurzfaser aufgeschlämmt, durch die Ausrichtstrecke geleitet und auf dem Formfilter abgelegt. Dabei bleiben Pulvermatrix und ausgerichtete Fasern als Filterkuchen zurück und die Schlämmflüssigkeit wird abgesaugt, abzentrifugiert und/oder ausgepreßt. Auch hier kann mit Vorteil ein Zusatz zur Schlämmflüssigkeit zugegeben werden, der als zeitweiliger Binder mit dem nachfolgenden Verarbeitungsprozeß verträglich ist oder diesen sogar erst ermöglicht (z. B. reagierende Bestandteile, Sinterhilfen etc.). Desgleichen ist es vorteilhaft, mit dem nachfolgenden Herstellprozeß verträgliche Formfilter-Masken zu verwenden, die z. B. während des Sinterns rückstands- und reaktionslos zersetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbare Aufbereitungs- und Ablegeanlage,

F i g. 2 eine schematische Variante der Ablegeanlage nach F i g. 1 für ein Ablegen ausgerichteter Verstärkungsfasern zur Herstellung eines außenkonfigurierten Formteils,

Fig. 3 eine andere Ablegeanlage zur Herstellung eines außenkonfigurierten Formteils,

Fig.4 eine Ablegeanlage zur Herstellung eines innenkonfigurierten kegeligen Formteils,

F i g. 5 verschiedene Wegführungen des Ausgangs einer Ausrichtstrecke in schematischer Darstellung für eine Herstellung eines rippenartigen Formteils,

F i g. 6 einen Schnitt durch das Formteil der F i g. 5 längs der Linie AA,

F i g. 7 die Wegführung einer Ausrichtstrecke und einer herzustellenden Rundscheibe in schematischer Darstellung, mit schrittweise gedrehtem Formfilter,

F i g. 8 eine der F i g. 7 ähnliche schematische Darstellung zur Herstellung einer kreisrunden Scheibe bei kreisförmiger Ablage der Fasern,

F i g. 9 eine Darstellung ähnlich den F i g. 7 und 8 zur Herstellung einer Scheibe, wobei die Ausrichtstrecke eine Oszillationsbewegung und der kreisrunde Formfilter zur Herstellung einer Scheibe eine kontinuierliche

Drehbewegung ausführt, und

Fig. 10 eine der Fig.7 ähnliche schematische Darstellung einer Wegführung einer Ausrichtstrecke in bezug auf einen kontinuierlich sich drehenden kreisrunden Formfilter zur Herstellung einer Scheibe.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Verfahrensanlage zur Herstellung eines Radial-Verdichter-Rads gezeigt.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einer an sich bekannten Aufbereitungsanlage 21 und einer daran angeschlossenen erfindungsgemäßen Ablegeanlage 20.

Die Aufbereitungsanlage 21 umfaßt im wesentlichen einen Vorratsbehälter 22 zum Aufschlämmen ungerichteter zugeleiteter Verstärkungsfasern 9 bei Zuführung von Schlämmflüssigkeit Ii. wobei ein Rührwerk R den Faserschlamm gleichmäßig vermischt, einen Niveaubehälter 24 mit einem Rührwerk R. der an den Vorratsbehälter 22 über ein Pumpsystem P und über eine Ausrichtstrecke 6 an die erfindungsgemäße Ablegeanlage 20 angeschlossen ist, wobei ein weiterer Anschluß für die Atmosphäre 23 vorgesehen ist, und einen Filtrier- und Entgasungsbehälter 26 für die abgesaugte Schlämmflüssigkeit, der über ein Pumpsystem P mit dem Vorratsbehälter 22 verbunden ist und einen Vakuumanschluß 4 aufweist, durch den Schlämmflüssigkeit der Ablegeanlage 20 abgesaugt werden kann.

Die Ablegeanlage 20 besteht im wesentlichen aus einem im wesentlichen vertikal angeordneten Schleudertopf 2 mit vertikaler Drehachse 5 und einem oberseitig im Innern montierten Formfilter 1. Der Formfilter 1 weist die Außenkontur eines Radialverdichterrads auf und ist so bezüglich der Ausrichtstrecke 6 angeordnet, daß deren vier Austrittsdüsen 8 auf dem Halbmesser des Radialverdichterrades gleich beabstandet liegen, so daß ausgerichtete Verstärkungsfasern auf der einen Hälfte des zu formenden Formteils zugeführt werden können.

Der Schleudertopf 2 ist in abgedichteter Weise drehbar in einem Auffang- und Vakuumbehälter 3 angeordnet und wird mittels eines drehzahlgeregelten Motors Mim Betrieb kontinuierlich angetrieben, wobei der Ablegeanlage 20 zugeleitete ausgerichtete Verstärkungsfasern 10 kreisförmig dem Formfilter 1 eingegeben werden (vgl. F i g. 8), bis der gesamte Formfilter 1 mit einem Filterkuchen 7 aufgefüllt ist. Durch den Formfilter wird über den Evakuierungsanschluß 4 und den Auffang- und Vakuumbehälter 3 abgelieferte Schlämmflüssigkeit abgesaugt. Der Abfilterungseffekt wird erhöht durch die Drehbewegung des Formfilters 1, der als Innenzentrifuge wirkt Durch die im Betrieb auftretende Fliehkraft am Formfilter 1 wird ausgerichtetes Verstärkungsfasermaterial an die durch den Formfilter 1 gebildete Formwand exakt mit hoher Konsistenz des Fasermaterials angelegt, ohne die Struktur der ausgerichteten Fasern zu zerstören. Nach einem Auffüllen des Innenbereichs des Formfilters 1 gemäß Fig. 1 mit ausgerichteten Fasern 10 wird die freie Formfläche des Formfilters 1 durch eine geeignete Preßvorrichtung (nicht dargestellt) nach unten zusammengepreßt, so daß keine Fehlstellen im Formfilter 1 zurückbleiben und das eingefüllte Formmaterial insgesamt hohe Dichtigkeit aufweist. Das so rohgefertigte Formteil wird in an sich bekannter Weise nachbehandelt.

In Fig.2 ist eine Variante der Ablegeanlage nach F i g. 1 gezeigt Die Anlage umfaßt einen Schleuderlopf 2 mit einem Formfilter 1 gemäß F i g. 1 und einer integrierten Absauganlage 4 (Hohlachsen-Konstruktion). Die gesamte Ablegeanlage ist um einen Drehpunkt 9 schwenkbar, der im wesentlichen dem Zentrum des zu formenden Formteils entspricht.

In Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 1 ist auch die Ausrichtstrecke 6 räumlich verfahrbar und deren Ausgangsbereich bezüglich des Formfilters 1 einstellbar, so daß in der Ausrichtstrecke 6 ausgerichtete Fasern in geeigneter Lage in den Formfilter 1 eingebracht werden können.

F i g. 3 zeigt ein Beispiel der Formung einer kegeligen, zweigeteilten Schale mit eingeformten Flanschen, Rippen und Bohrungen in der Außenfläche (Außenkontur-Abformung). Auch hier ist die gesamte Ablegeanlage nahezu in die horizontale Lage geschwenkt und die Ausrichtstrecke 6 im wesentlichen horizontal nach innen in das Formteil 1 geführt.

In F i g. 4 ist ein Beispie! der Formung einer kegeligen, innen ring- und längsverrippten Schale mittels »verlorener« oder geteilter Filterkerne gezeigt. Die Kerne 11' bestehen aus einem porösen Material (z. B. Sand-Salz, Gips, löslicher offenporiger Kernschaum). Der Formfilter 1 ist z. B. ein Mehrfach-Filtergewege oder eine poröse Folie aus einem ausschmelzbaren Metall. Die Ablegeanlage gemäß F i g. 4 entspricht im wesentlichen derjenigen nach F i g. 3 und eignet sich insbesondere für eine Innenkontur-Abformung mit einer Ausrichtstrecke 6.

die außenseitig nahezu horizontal zugeführt ist. Eine oder mehrere diskrete, tangential an den Formhlter herangeführte Ablegedüsen 6a können hierbei die Umfangsrippen füllen.
In F i g. 5 sind in perspektivischer Ansicht Wegführungen eines Düsenknopfes gezeigt, der sich am Ausgang einer Ausrichtstrecke 6 befindet, und zwar bei der Herstellung eines Formteils in Rippenkonstruktion. Der erste Weg !2 des Düsenkopfes entsprächt einer translatorischen Bewegung in Längsrichtung der Rippe, dem sich ein zweiter Oszillationsweg 13 anschließt, der auch seitliche Regionen des Formteils erfaßt. Ersichtlich können auf diese Weise auch tiefere Verrippungen bei hoher Formwiedergabe hergestellt werden (vgl. F i g. 6), und zwar durch ein geschichtet gerichtetes Gelege mit kontinuierlichen Schichtübergängen in einer Rippensektion (»Anbindung«).

In Fig. 7 ist die Wegführung der Ausrichtstrecke 6 bezüglich eines kreisrunden Formfilters zur Herstellung einer Scheibe gezeigt. Insbesondere veranschaulicht Fig. 7 das Muster der abgelegten Verstärkungsfasern, wenn die Ausrichtstrecke 6 bzw. deren Düsenkopf radial um den Drehpunkt 10 geschwenkt wird und die Scheibenform schrittweise gedreht wird. Die Punkte 0 bis 9 sind Relativpositionen des Drehpunkts relativ zur Scheibe.

!n Fi g. S ist ein weiteres kreisförmiges Ablagcrnuster von Fasern für die Herstellung einer Scheibe gezeigt. Hierbei ist die Ausrichtstrecke 6 stationär gehalten, und es dreht sich die Scheibe bzw. der Formfilter kontinuierlieh im Uhrzeigersinn.

Das in F i g. 9 wiedergegebene Muster einer Wegführung dient ebenfalls zur Herstellung einer kreisrunden Scheibe. Die aus der Ausrichtstrecke austretenden gerichteten Verstärkungsfasern werden nahezu radial zum Formfilter bei oszillatorischem Hub //des Ablagekopfs der Ausrichtstrecke abgelegt, wobei sich der Formfilter bzw. die Scheibe kontinuierlich dreht. Bei schrittweiser Drehung des Formfilters erfolgt eine Ablage in exakt radialer Richtung.

b5 Das in Fi g. 10 veranschaulichte Muster von abgelegten Fasern schafft einen sehr konsistenten Aufbau einer zu fertigenden Scheibe. Das Muster entsteht, wenn die Ausrichtstrecke 6 bzw. deren Düsenkopf radial um den

Drehpunkt DO geschwenkt wird und die Scheibenform
«. kontinuierlich gedreht wird. Die Punkte DO bis D 12

■^! sind die Relativpositionen für dje Bahnumkehrpunkte 0

. I bis 12 am Scheibenumfang.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

15

»5

10

15

«0

«5

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CO

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus kurzen ausgerichteten Verstärkungsfasern oder -gemischen, bei dem die Verstärkungsfasern in einem Schlämmittel aufgeschlämmt und nach Durchlaufen einer Ausrichtstrecke gerichtet auf einem Filtrationsträger bei Abfilterung des Schlämmittels abgelegt werden, und der abgefilterte Faserkuchen aufbereitet wird, wobei der Filtrationsträger als Formfilter mit einer negativen Formwand entsprechend einem Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands ausgebildet wird und gegebenenfalls eine Rotationsbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (t) bezüglich der Ausrichtstrecke (6) der zugeführten gerichteten Verstärkungsfasern (10) während eines Ablegevorgangs eine definierte Osziliationsbewegung ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) eine Verstellbewegung ausführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) zusammen mit dem Faserkuchen als integrales Schichtmaterial zu dem späteren Formkörper weiterverarbeitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Ausgangsbereich der räumlich verstellbaren Ausrichtstrecke (6) während eines Ablegevorgangs in definierter Oszillationsbewegung gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgerichteten Verstärkungsfasern (10) der Ausrichtstrecke (6) von außen an den nicht-ebenflächigen im wesentlichen rotationssymmetrischen Formfilter (1) zugeleitet werden (F ig. 4).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Ablegevorgangs zusätzlich ungerichtetes Fasermaterial dem Formfilter (1) zugeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Ab'egevorgang Schlämmittel (11) beschleunigt ausgespült und/oder eine Verdichtung des Faserkuchens (7) vorgenommen wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Rotationsformfilter, der eine negative Formwand entsprechend einem Konturenbereich eines zu fertigenden Gegenstands aufweist, und einer beweglichen Düse zum Ablegen von ausgerichteten Verstärkungsfasern auf dem Rotationsformfilter, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) aus einem leicht formbaren porösen mechanischen und chemisch beständigen Material besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) mit einer porösen Trennmaske versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) ein dünner ungerichteter Vliesfilter ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter ein vorgeformtes feines Fasergewebe ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (1) in

einem weiteren entsprechend geformten Rotationskörper eingebracht ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablegeanlage (20) mit einem abgedichteten Auffangbehälter (3) für eine Vakuumabsaugung des Schlämmittels (11) vorgesehen ist (F i g. 1).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeanlage (20) gesteuert schwenkbar und/oder verfahrbar und bezüglich der Ausrichtstrecke (6) einstellbar ist

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeanlage (20) eine Preßeinrichtung mit einem Stempel aufweist, der gegen den abgelegten Filterkuchen (7) preßbar ist.