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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion eines
dreidimensional gewebten Verstärkungsgewebes mit teilweise verändertem
Orientierungswinkel der Fäden, das für die Verwendung mit Kompositmaterial mit
unterschiedlichen Funktionsbereichen geeignet ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung
solcher gewebten Gewebe.
Bekannter Stand der Technik
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung schlugen in ihrer früheren
Patentanmeldung, der Japanischen Offenlegungsschrift H2-259148, eine Technologie zum
Weben von dreidimensionalen vier- oder fünfachsigen Geweben mit
unterschiedlichen Fadenorientierungswinkeln in vereinfachter Weise durch den Einsatz einer
Maschine vom Typ Rotor-Träger zum Weben dreidimensionaler Gewebe (im
folgenden der Einfachheit halber als "3D-Webmaschine" bezeichnet) vor.
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Bei dem früher vorgeschlagenen Verfahren zum Weben eines
dreidimensionalen Gewebes, das im folgenden mit Bezug auf Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben wird,
wird eine große Anzahl von Rotoren eingesetzt, die in einer Matrix aus vielfachen
Quer- und Längsreihen abwechselnd mit Fadenträgern angeordnet sind, welche
zwischen den Rotoren in den benachbart gegenüberstehenden Positionen gehalten
werden. Jeder Rotor ist an den vier Seiten seines Umfangs mit Führungsrillen
versehen, so daß dadurch die Träger zwischen den Führungsrillen auf den Rotoren
in benachbart gegenüberstehenden zusammenwirkenden Positionen und in einer
Konfiguration entsprechend dem Querschnitt des herzustellenden dreidimensionalen
Gewebes gehalten werden. Wenn einer der benachbart gegenüberstehenden
Rotoren gedreht wird, verschiebt sich die Position des zugehörigen Fadenträgers
unter Führung der Rille auf den anderen gegenüberstehenden Rotoren, und diese
Aktionen der Rotoren und Fadenträger werden wiederholt, wodurch ein
dreidimensionales Gewebe mit einer gewünschten Form gewebt wird. Außerdem sind bei
einem solchen Webvorgang alle Rotoren in zwei Gruppen von Rotoren unterteilt, die
jeweils Rotoren enthalten, welche sich in Bezug auf die Quer- und Längsreihen nicht
in benachbarter P6sition befinden. Die Rotoren einer Gruppe werden stationär
gehalten, um als nicht-drehbare feste Führungen zu dienen, während die Rotoren
der anderen Gruppe um 900 oder 1800 in eine Richtung gedreht werden. In der
nächsten Phase des Betriebsablaufs werden die Rotoren der zuerst gedrehten
Gruppe stationär gehalten, um als nicht-drehbare feste Führungen zu dienen,
während die Rotoren der anderen Gruppe um 90º oder 180º in die entgegengesetzte
Richtung gedreht werden. Diese Webaktionen werden wiederholt, um ein
dreidimensionales Gewebe zu weben.
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Mit der oben erwähnten früher vorgeschlagenen Technologie ist es möglich,
eine dreidimensional gewebte Gewebekonstruktion mit beliebigem
Faserorientierungswinkel zu erzeugen, die effektiv für vielfältige Zwecke eingesetzt werden kann.
Das Gewebe insgesamt weist jedoch einen gleichbleibenden
Faserorientierungswinkel auf, so daß es je nach dem Einsatz des dreidimensionalen Gewebes nicht
möglich ist, die vielfältigen funktionalen Fähigkeiten der Fasern maximal
auszunutzen.
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Dementsprechend ist ein noch effektiverer Einsatz der vielfältigen
funktionalen Fähigkeiten der Fasern angestrebt, indem in Anbetracht der Belastungen in den
verschiedenen Abschnitten der gewebten Struktur abschnittsweise der
Faserorientierungswinkel verändert wird.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein dreidimensionales Gewebe
bereitgestellt, das in einer gewünschten Querschnittsform hergestellt wird, indem
eine große Anzahl von Fäden miteinander verwoben werden, welche einen
Neigungswinkel zur Längsachse des dreidimensionalen Gewebes aufweisen, beim
längsgerichteten kontinuierlichen Verweben der Fäden die Fäden an der Oberfläche
des Gewebes zurückgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das
dreidimensionale Gewebe folgenden Bestandteil aufweist:
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einen Fadenabschnitt mit verändertem Orientierungswinkel, der an einem
Teilstück des Querschnitts des Gewebes durch Änderung des Orientierungswinkels
relativ zur Längsachse des Gewebes gebildet wird, wobei dieser Fadenabschnitt
kontinuierlich von einem Gewebeabschnitt zu einem benachbarten Gewebeabschnitt
des Gewebes übergeht.
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Einem solchen dreidimensional gewebten Gewebe sind unterschiedliche
Funktionseigenschaften verliehen, indem während des Webvorgangs eines
dreidimensional gewebten vier- oder fünfachsigen Gewebes abschnittsweise der
Fadenorientierungswinkel in beliebiger Weise geändert wird. Das kann durch die
oben erwähnte herkömmliche Maschine vom Typ Rotor-Träger zum Weben
dreidimensionaler Gewebe auf einfache und leichte Art und Weise bewerkstelligt
werden.
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In die oben beschriebene dreidimensionale Gewebestruktur können auf dem
gesamten Querschnitt oder in einem Teilabschnitt des Querschnitts des Gewebes
ein Kernfaden oder Kernfäden eingewebt werden, und zwar in geradliniger
Orientierung zur Längsrichtung des dreidimensionalen Gewebes.
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Darüber hinaus erfolgt entsprechend der vorliegenden Erfindung die
Vorstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensional gewebten
Gewebes durch Einsatz einer Maschine vom Typ Rotor-Träger zum Weben
dreidimensionaler Gewebe, die eine große Anzahl von Rotoren aufweist, welche in einer
solchen Weise in einer Matrix aus vielfachen Quer- und Längsreihen abwechselnd
mit Fadenträgern angeordnet sind, daß ein Fadenträger in Führungsrillen auf den
gegenüberstehenden Seiten der Rotoren in den nächstliegenden
zusammenwirkenden Positionen gehalten wird, wodurch ein dreidimensionales Gewebe gewebt wird,
indem ein Webzyklus wiederholt wird, der aus dem Verschieben der Position jedes
Fadenträgers durch Drehung von einem der Rotoren in die nächstliegenden
zusammenwirkenden Positionen bei gleichzeitiger Verwendung der Rille auf dem
anderen Rotor als Führung besteht, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
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Einteilung der Rotoren in einem Trägerverschiebebereich, dessen
Konfiguration dem Querschnitt des herzustellenden Gewebes entspricht, in zwei
Gruppen, die jeweils durch Rotoren in nicht-gegenüberstehenden Positionen in den
Quer- und Längsreihen gebildet werden; sowie
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Wiederholung eines Zyklus des regulären Webvorgangs, wobei zunächst die
Rotoren einer ersten Qruppe um 90º oder 180º in einer Richtung gedreht werden,
wobei die Rotoren einer zweiten Gruppe als nicht-rotierende Führungsvorrichtungen
genutzt werden, und anschließend die Rotoren der zweiten Gruppe um 90º oder
180º in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, wobei die Rotoren der ersten
Gruppe als nicht-rotierende Führungsvorrichtungen genutzt werden; dadurch
gekennzeichnet, daß
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von Zeit zu Zeit in den regulären Webvorgang ein Zyklus mit nur teilweise
regulärem Webvorgang eingefügt wird, bei dem die Drehung der Rotoren der ersten
der beiden Gruppen in einem Teilbereich des dreidimensionalen Gewebes
angehalten wird, während sich gleichzeitig die Rotoren in den anderen Abschnitten in der
regulären Art und Weise weiterdrehen, so daß Fadenabschnitte mit abweichendem
Orientierungswinkel bzw. mit abweichendem Neigungswinkel gegenüber der
Längsrichtung
des dreidimensionalen Gewebes in einem Teil des Querschnitts des
Gewebes entstehen.
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Während des Webvorgangs werden auf dem gesamten Querschnitt oder in
einem Teilabschnitt des Querschnitts des Gewebes ein Kernfaden oder Kernfäden in
das dreidimensionale Gewebe eingewebt, und zwar in geradliniger Orientierung zu
dessen Längsrichtung, was durch geradliniges Einführen der Kemfäden durch
Zentralabschnitte ausgewählter Rotoren erfolgt, welche die dazwischenliegenden
Fadenträger halten.
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Das dreidimensionale Gewebe mit der oben beschriebenen Konstruktion kann
so gewebt werden, daß es einen beliebigen Querschnitt entsprechend dem
jeweiligen Einsatzzweck hat, und besteht aus Gewebefäden, die im wesentlichen einen
geeigneten Neigungswinkel zur Längsrichtung des Gewebes zeigen, wobei der
Orientierungswinkel abschnittsweise geändert wird, um Fadenabschnitte mit
verändertem Orientierungswinkel zu erzeugen, wodurch unterschiedliche
Funktionseigenschaften an gewünschten Stellen der dreidimensionalen
Gewebestruktur erreicht werden können.
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Darüber hinaus kann beim Webvorgang eines dreidimensionalen Gewebes
durch Einsatz der bereits zuvor vorgeschlagenen 3D-Webmaschine vom Typ Rotor-
Träger mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung ein dreidimensionales vierachsiges
Verstärkungsgewebe für Kompositmaterial mit unterschiedlichen Funktionsbereichen
hergestellt werden, nämlich indem einfach zwischen den regulären Webzyklen eine
geeignete Anzahl von Webzyklen mit nur teilweise regulärem Webvorgang eingefügt
wird, bei denen die Drehung der Rotoren in einem bestimmten Teilbereich des
Querschnitts des dreidimensionalen Gewebes angehalten wird, während gleichzeitig
die Rotoren in den anderen Abschnitten in der regulären Art und Weise betätigt
werden.
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Darüber hinaus kann ein dreidimensionales fünfachsiges Gewebe mit
verstärkter Festigkeit in Längsrichtung hergestellt werden, indem Kemfäden durch
Zentralabschnitte ausgewählter Rotoren eingeführt werden, welche die Fadenträger
halten.
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Die oben dargestellten und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorzüge der
vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die
nachfolgenden Ansprüche verdeutlicht, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen wird, die beispielhaft einige bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beigefügten Zeichnungen haben folgende Bedeutung:
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Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines dreidimensionalen Gewebes
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die
Fadenorientierung des Gewebes abschnittsweise geändert ist;
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Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der das Gewebe mit einem Doppel-T-Querschnitt
gewebt wurde;
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform aus Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Perspektivdarstellung einer Modifikation, bei der Kernfäden in
die Gewebestruktur aus Fig. 2 eingearbeitet wurden, um dieser noch deutlicher
ausgeprägte unterschiedliche Funktionseigenschaften zu verleihen;
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Fig. 5A bis Fig. 5B sind schematische Illustrationen der verschiedenen
Phasen der Rotordrehung in einem Prozeß zum Weben des dreidimensionalen
Gewebes aus Fig. 4;
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Fig. 6 ist eine Perspektivdarstellung des dreidimensionalen Gewebes aus
Fig. 4 im Webprozeß;
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Fig. 7 ist eine Perspektivdarstellung des in Fig. 6 dargestellten
Trägerantriebsmechanismus;
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Fig. 8A bis Fig. 8C und Fig. 9A bis 9F sind schematische Illustrationen der
Bewegungspositionen der Träger beim zuvor vorgeschlagenen Verfahren;
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Fig. 10 ist eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung der
Fadenorientierung anhand eines der Gewebefäden, die das dreidimensionale
Gewebe bilden, das auf der zuvor vorgeschlagenen 3D-Webmaschine gewebt
wurde
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Fig. 11 ist eine schematische Illustration zur Veranschaulichung der
Fadenorientierung in einer anderen dreidimensionalen Gewebekonstruktion; und
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Fig. 12 ist eine schematische Illustration eines Beispiels der Prozeduren beim
Weben eines dreidimensionalen Gewebes entsprechend der vorliegenden
Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen beispielhaft drei Außenansichten von
dreidimensionalen Gewebekonstruktionen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Diese
dreidimensionalen Gewebekonstruktionen sind für die Verstärkung von
Kompositmaterial mit unterschiedlichen Funktionsbereichen geeignet und werden mit einem
beliebigen Querschnitt gefertigt, obwohl ein vierachsiges Gewebe mit rechteckigem
Querschnitt (Fig. 1) und Doppel-T-Querschnitt (Fig. 2 und 3) im Profil (Fig. 1) und
ein fünfachsiges Gewebe mit Doppel-T-Querschnitt (Fig. 4) im Profil dargestellt
werden, um die Erklärung der Bedingungen der Verstärkungsfadenorientierung zu
vereinfachen.
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Die dreidimensionalen Gewebe 10, 20 und 30 werden jeweils aus einer
großen Anzahl Fäden 1 gebildet, die einen Neigungswinkel zur Längsrichtung (in
Webrichtung) des Gewebes aufweisen. Die Fäden 1 werden an der Oberfläche des
Gewebes zurückgelegt und kontinuierlich in Längsrichtung des Gewebes
miteinander verwoben, so daß das Gewebe die benötigte Form erhält. In bestimmten
Abschnitten des Querschnitts weisen diese dreidimensionalen Gewebe 10, 20 und
Fadenabschnitte mit verändertem Orientierungswinkel 12, 22 bis 25 auf, die
einen unterschiedlichen Orientierungswinkel gegenüber den Gewebeabschnitten 11,
21 oder 31 mit normalem Orientierungswinkel haben. In diesen Abschnitten mit
verändertem Orientierungswinkel verändert sich der Neigungswinkel eines Fadens
1, der kontinuierlich zwischen benachbarten Gewebeabschnitten des
dreidimensionalen Gewebes verläuft, relativ zur Längsrichtung des Gewebes.
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Im Falle des in Fig. 4 dargestellten dreidimensionalen Gewebes 30 sind auf
der oberen und unteren Seite des Doppel-T-Querschnitts Kernfäden 2, die in
geradliniger Orientierung in Längsrichtung des Gewebes ausgerichtet sind, in die
Abschnitte mit verändertem Orientierungswinkel 32 und 35 eingewebt. Diese
Kernfäden 2 können beliebig in einem Teilabschnitt des Querschnitts oder im gesamten
Querschnitt des Gewebes integriert sein.
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Es folgt nun die Beschreibung eines Verfahrens zum Weben eines
dreidimensionalen Gewebes anhand der in Fig. 4 dargestellten Gewebekonstruktion 30.
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Zum Weben des oben erwähnten dreidimensionalen Gewebes mit Doppel-T-
Querschnitt ist es möglich, eine 3D-Webmaschine einzusetzen, wie sie in Fig. 6 und
Fig. 7 dargestellt ist, die - wie bereits erwähnt - zuvor von den Erfindern als 3D-
Webmaschine vom Typ Rotor-Träger vorgeschlagen wurde. Deshalb werden die
Konstruktion und der Betrieb dieser Maschine hier nur kurz und in Bezug auf die
genannten Abbildungen erklärt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Maschine
allgemein so angeordnet, daß Fäden 43 verwoben werden, welche mit Hilfe von
Trägerantriebseinheiten 41 von den jeweiligen Spulen abgewickelt werden, wobei
die Trägerantriebseinheiten 41 in einer großen Anzahl von Längs- und Querreihen
auf einer Trägerführungsfläche angeordnet sind, um Bewegungen der Fadenträger
42, welche die Spulen halten, zwischen vorbestimmten Positionen zu ermöglichen.
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Die Trägerantriebseinheiten 41 haben jeweils einen Rotor 44, dessen Form
insbesondere in Fig. 7 gezeigt wird. Die Rotoren in benachbarten Positionen halten
jeweils zwischen sich einen Fadenträger 42 und sind für diesen Zweck jeweils an
den vier Außenseiten mit Rillen 45 versehen. Die Innenfläche jeder Rille 45 weist
eine Bogenform auf, deren Zentrum an der Rotationsachse eines benachbart
angeordneten Rotors 44 liegt, so daß bei Drehung eines von zwei benachbarten
Rotoren 44 die Rille 45 des anderen Rotors 44 als Führung für den Fadenträger 42
dient. Die Rotoren dieser Bauweise liegen dicht nebeneinander in mehreren
Querund Längsreihen innerhalb eines Verschiebebereichs der Fadenträger 42. Ein
Kernfadendurchgangsloch 47 befindet sich in der Rotationsachse im Zentrum jedes
Rotors 44. In Bereichen, in denen das dreidimensionale Gewebe zusätzlich verstärkt
werden muß, werden Kernfäden 48 durch die Kernfadendurchgangslöcher 47 der
Rotoren zugeführt und treten aus diesen Kernfadendurchgangslöchern 47 aus. Es
können bei Bedarf auch Anordnungen ausgeführt werden, bei denen ein Kernfaden
48 von einer im Zentrum eines Rotors befestigten Spule zugeführt wird.
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In Fig. 6 bezeichnet die Kennziffer 49 eine Führung, die so angeordnet ist,
daß sie den Verschiebebereich der Fadenträger 42 umgibt.
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Jeder Fadenträger 42, der zwischen den benachbart angeordneten Rotoren
44 gehalten wird, ist mit einem Halterabschnitt 50 mit bogenförmigen Oberflächen 51
versehen, welche in die Rillen 45 der benachbart angeordneten Rotoren 44 passen.
Bei Bedarf kann am Halterabschnitt 50 jedes Fadenträgers 42 eine Spule befestigt
werden.
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Vor dem Antreiben der Fadenträger 42 durch eine Vielzahl von
Antriebseinheiten 41 mit den Rotoren 44 in der 3D-Webmaschine nach der oben
beschriebenen Anordnung sind entsprechend der Darstellung in Fig. 6 die Fadenträger 42 in
einer Matrix angeordnet, die dem Querschnitt des herzustellenden
dreidimensionalen Gewebes 30 entspricht. Während des Webprozesses werden die Rotoren 44 in
zwei Bereiche eingeteilt, die jeweils aus Rotoren bestehen, die in Bezug auf die
Längs- und Querreihen nicht in benachbarten Positionen angeordnet sind, und
werden gruppenweise durch nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen angetrieben,
was im folgenden beschrieben wird. In Fig. 7 sind die Rotoren der einen Gruppe
durch eine Schraffierung gegenüber den Rotoren der anderen Gruppe
gekennzeichnet. Die Rotoren jeder Gruppe können synchronisiert in Rotationsbewegung versetzt
werden, sie können aber mit einer geringfügigen Zeitverzögerung untereinander
angetrieben werden, um eine gegenseitige Behinderung der Träger zu vermeiden.
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Die Antriebsvorrichtungen für die Rotoren jeder Gruppe sind so angeordnet,
daß die jeweiligen Rotoren 44 intermittierend jedes Mal eine Drehbewegung von 90º
oder 180º in die gleiche Richtung ausführen, wobei die Richtung entgegengesetzt
zur Drehrichtung der Rotoren der anderen Gruppe ist. In der folgenden
Beschreibung gehören die in Fig. 7 schraffiert dargestellten Rotoren zu der Gruppe, die
intermittierend um 90º oder 180º im Uhrzeigersinn gedreht werden sollen (im
folgenden als "Rotoren der ersten Gruppe" bezeichnet), während die nicht schraffiert
dargestellten Rotoren zur anderen Gruppe von Rotoren gehören, die intermittierend
um 90º oder 180º entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht werden sollen (im
folgenden als "Rotoren der zweiten Gruppe" bezeichnet).
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In einem Zyklus des regulären Webvorgangs werden beispielsweise zuerst
die Rotoren 44 der ersten Gruppe stationär gehalten, um als nicht-drehbare
Führungen zu dienen, während die Rotoren 44 der zweiten Gruppe um 90º oder
180º in eine Richtung gedreht werden, und anschließend werden die zuerst
gedrehten Rotoren der zweiten Gruppe stationär gehalten, um als nicht-drehbare
Führungen zu dienen, während die Rotoren der ersten Gruppe um 90º oder 180º in
die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Im wesentlichen wird dann dieser
Zyklus wiederholt, um das Gewebe zu weben.
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Eine Beobachtung der Fadenträgerbewegungen im oben beschriebenen
Webvorgang zeigt, daß die Fadenträger 42 unabhängig davon, ob sie um 90º oder
180º gedreht werden, so bewegt werden, daß sie innerhalb des Verschiebebereichs
der Fadenträger jeweils auf eine andere Position verschoben werden, und zwar
entsprechend relativ einfacher Regeln. So werden beispielsweise in Fig. 7 bei jedem
abwechselnden Drehen der Rotoren der ersten und zweiten Gruppe um jeweils 90º
die zwischen zwei Rotoren in benachbarter Position gehaltenen Fadenträger so
bewegt, daß ihre Position verschoben wird, wobei jeder Fadenträger insgesamt eine
Bewegung in Form einer geschlossenen Schleife ausführt, wie das in Fig. 8A bis 8C
dargestellt ist. Andererseits werden die jeweiligen Fadenträger, wenn die Rotoren
der ersten und zweiten Gruppe jedes Mal um 180º gedreht werden, so verschoben,
daß sie insgesamt eine Bewegung ausführen wie das in Fig. 9A bis 9F dargestellt
ist. Jeder der Fäden 1 wird an der Oberfläche des dreidimensionalen Gewebes 30
zurückgelegt und kontinuierlich in Längsrichtung fortgeführt, wobei sie miteinander
zu dem Gewebe verwoben werden.
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Bei Bedarf kann im oben beschriebenen Webprozeß auch ein Schlagen
ausgeführt werden. Der grundlegende Neigungswinkel der Fäden 1 in der
dreidimensionalen Gewebekonstruktion kann durch Einstellung der Schlagintensität und
der Wicklergeschwindigkeit verändert werden.
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Fig. 10 zeigt ein Beispiel für die Orientierung eines Fadenpaares 1a und 1b in
einem dreidimensionalen Gewebe mit T-förmiger Querschnittsform, das durch
Verwendung von Trägern hergestellt wurde, die in gleicher Form angeordnet sind,
und indem die Rotoren der ersten und zweiten Gruppe um 90º in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung gedreht werden. In dem Fall, wo die Rotoren der ersten und
zweiten Gruppe jedes Mal um 180º gedreht werden, um die Positionen der in
gleicher Form angeordneten Träger zu verschieben, weist der entsprechende Faden
1c eine Orientierung entsprechend der Darstellung in Fig. 11 auf.
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Bei diesen Abbildungen wird nur ein Teil der miteinander verwobenen Fäden
in einer vereinfachten Darstellung (bei der die Kernfäden weggelassen sind) gezeigt,
um das Verständnis der Fadenorientierung zu erleichtern. Alle Fäden, die insgesamt
das dreidimensionale Gewebe bilden, weisen im wesentlichen eine gleiche
Orientierung auf und sind miteinander verwoben, wodurch das Gewebe entsteht.
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Um im oben beschriebenen Webprozeß Fadenabschnitte 32 bis 35 mit einem
veränderten Orientierungswinkel durch Änderung des Orientierungswinkels dieser
Fadenabschnitte zu erzeugen, wird zwischen den oben beschriebenen regulären
Webzyklen ein nur teilweise regulärer Webzyklus eingefügt, was in Fig. 5A bis 5D
dargestellt ist. Bei diesem nur teilweise regulärem Webzyklus wird die Drehung der
Rotoren der ersten und der zweiten Gruppe in einem Teilbereich des Querschnitts
des dreidimensionalen Gewebes 30 angehalten wird, während gleichzeitig mit den
Rotoren in den anderen Abschnitten der reguläre Webzyklus durchgeführt wird.
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Fig. 5A bis Fig. 5D zeigen eine weitere Anordnung der Rotoren, die in
gleicher Art und Weise wie beim Webzyklus für das dreidimensionale Gewebe von
Fig. 4 gedreht werden. Insbesondere zeigt Fig. 5A einen regulären Webzyklus, bei
dem die Rotoren 44 der ersten und der zweiten Gruppe im gesamten
Verschiebebereich der Fadenträger 42 normal gedreht werden. Dem regulären Webzyklus aus
Fig. 5A folgt ein nur teilweise regulärer Webzyklus, der in Fig. 5B dargestellt ist, bei
dem sowohl die Rotoren in einem Abschnitt 31 mit regulärem bzw. normalem
Orientierungswinkel als auch die Rotoren in den Abschnitten 33 und 34 mit
abweichendem Orientierungswinkel wie in einem regulären Webzyklus gruppenweise
gedreht werden, wobei allerdings die Drehung der Rotoren in den Abschnitten 32
und 35 mit abweichendem Orientierungswinkel angehalten wird.
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In einem in Fig. 5C gezeigten nachfolgenden Webzyklus, der einen weiteren
nur teilweise regulären Webzyklus darstellt, werden die Rotoren im Abschnitt 31 mit
normalem Orientierungswinkel des dreidimensionalen Gewebes 30 in regulärer Art
und Weise gedreht, während die Rotation der Rotoren in den Abschnitten 32 bis 35
mit abweichendem Orientierungswinkel angehalten wird. Wie in Fig. 5D dargestellt,
folgt als nächstes erneut ein nur teilweise regulärer Webzyklus entsprechend dem
aus Fig. 5B, bevor wieder zum regulären Webzyklus zurückgekehrt wird, der in
Fig. 5A gezeigt wird. Im Anschluß daran werden die Webzyklen 5A bis 5D in dieser
Reihenfolge wiederholt.
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Auf diese Art und Weise werden die regulären und nur teilweise regulären
Webzyklen ausgeführt und so oft wiederholt, wie das zum Weben eines Gewebes
erforderlich ist, das längs in Teilabschnitten des Gewebequerschnitts Abschnitte 32
bis 35 mit abweichendem Orientierungswinkel aufweist. Im Fall des
dreidimensionalen Gewebes aus Fig. 4, das durch Wiederholung der Webzyklen aus Fig. 5A bis
Fig. 5D erzeugt wird, haben bei einem Neigungswinkel der Fäden mit normaler
Orientierung von beispielsweise 1 die Fäden in den Abschnitten 33 und 34 mit
abweichendem Orientierungswinkel einen Neigungswinkel von ½, und die Fäden in
den Abschnitten 32 und 35 mit abweichendem Orientierungswinkel haben einen
Neigungswinkel von ¼.
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Beim oben beschriebenen Webprozeß können bei Bedarf Kernfäden 48 in
geradliniger Orientierung zur Längsrichtung des Gewebes in das Gewebe eingewebt
werden, und zwar im gesamten Querschnitt oder in einem Teilabschnitt des
Gewebequerschnitts, indem die Kemfäden 48 in ausgewählten Positionen durch
Zentralabschnitte der Rotoren 44 ausgezogen werden.
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Beim im oben beschriebenen Verfahren gewebten dreidimensionalen Gewebe
werden die jeweiligen Fäden 43 an der Oberfläche des Gewebes zurückgelegt, um
in Längsrichtung des Gewebes weiterzuverlaufen. Zusätzlich zur effektiven
Verbesserung bei der Festigkeit des Kompositmaterials trägt diese dreidimensionale
Gewebekonstruktion mit zur effektiven Gewährleistung von unterschiedlichen
Funktionseigenschaften des Kompositmaterials bei, indem der Orientierungswinkel
in einem Abschnitt der miteinander verwobenen Fäden 43 durch benachbarte
Abschnitte mit abweichendem Orientierungswinkel verändert wird. Darüber hinaus
ist es möglich, ein fünfachsiges Gewebe herzustellen, bei dem auf dem gesamten
Querschnitt oder in einem Teilabschnitt des Querschnitts des dreidimensionalen
Gewebes Kemfäden 48 in geradliniger Orientierung zur Längsrichtung des Gewebes
angeordnet sind, wodurch die Festigkeit in Richtung der Kernfzden erhöht oder die
Elastizität in den Abschnitten mit Kernfäden eingeschränkt werden kann.
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Bei Bedarf kann während des Webprozesses auch ein Schlagen ausgeführt
werden. Die Neigungswinkel der jeweiligen Fäden können auch durch Einstellung
der Schlagintensität und der Wicklergeschwindigkeit verändert werden. Darüber
hinaus kann der Querschnitt des dreidimensionalen Gewebes während des
Webvorgangs geändert werden, indem der Trägerverschiebebereich verändert wird.
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Auch wenn Fig. 2 bis Fig. 4 anhand von Beispielen dreidimensionale
Gewebekonstruktionen mit dreifacher Änderung des Orientierungswinkels
veranschaulichen, soll hier außerdem darauf hingewiesen werden, daß auch viele andere
dreidimensionale Gewebekonstruktionen für Kompositmaterialien mit
unterschiedlichen Funktionseigenschaften hergestellt werden können, indem die Rotoren in den
nur teilweise regulären Webzyklen selektiv gedreht werden. So ist es beispielsweise
im Fall des dreidimensionalen Gewebes aus Fig. 1, das die Form eines langen
Streifens oder einer polygonalen Säule hat, möglich, den Fadenorientierungswinkel
in den inneren Abschnitten der polygonalen Säule gegenüber dem in den
Außenabschnitten zu ändern. Eigenschaften wie bei Röhren können erzielt werden, indem
der Orientierungswinkel in den inneren Abschnitten erhöht wird. Das gilt auch für
den Fall der dreidimensionalen Gewebekonstruktionen aus Fig. 2 bis Fig. 4, die
einen Doppel-T-Querschnitt haben, um als Hauptfunktion Biegungsbelastungen
standzuhalten. In dem Fall, wo das Gewebe die Form eines Doppel-T-Profils hat,
wird angestrebt, den Fadenorientierungswinkel in den oberen und unteren
Flanschabschnitten zu minimieren, welche Zug- und Druckkräften ausgesetzt sind,
die beim Einwirken von Biegungsbelastungen entstehen.
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Fig. 12 zeigt in einer schematischen Illustration eine dreidimensionale
Gewebekonstruktion, die gewebt wurde, indem verschiedene Webzyklen für die
Rotoren in der äußerst rechten, mittleren und äußerst linken Reihe in der Rotor- und
Trägeranordnung aus Fig. 7 eingesetzt wurden. Konkret werden in diesem Fall die
Rotoren in der zweiten bzw. mittleren Reihe so betätigt, daß sie einen Webzyklus
ausführen, während die Rotoren in der ersten bzw. äußerst rechten Reihe zwei
Webzyklen ausführen, und die Rotoren in der dritten bzw. äußerst linken Reihe
werden so betätigt, daß sie einen Webzyklus ausführen, während die Rotoren in der
ersten bzw. äußerst rechten Reihe vier Webzyklen ausführen. Im Teil (a) dieser
Abbildung werden die Fadenpositionen in Draufsicht gezeigt, Teil (b) zeigt die
Konstruktion aus miteinander verwobenen Fäden in einer perspektivischen
Darstellung, und Teil (c) zeigt Positionsbeziehungen zwischen einigen der Fäden und den
Rotoren. In dieser Abbildung bezeichnen die Kennziffern 1 bis 3 die am
Webvorgang beteiligten Rotorreihen, wobei die Suffix-Buchstaben "R" und "L" die
Drehrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) der beteiligten
Rotoren kennzeichnen. Von den schematisch dargestellten Rotoren sind die in
Drehung befindlichen Rotoren durch eine dickere Umrißlinie markiert, und ein
beigeordneter Pfeil zeigt die Drehrichtung an.