KR20160143718A - 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20160143718A
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귄터 울프스버거
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마그나 스티어 파르초이크테시닉 아게 운트 코. 카게
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Abstract

샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법은, 다수의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)를 제공하는 단계; 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하는 단계로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포하고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측을 따라서 상이한 방식으로 도포하는 단계; 적어도 하나의 코어 층(24)을 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 하나에 배치하는 단계; 및 재료 웨브(1, 2, 3, 4)와 코어 층(24)을 함께 가압하여 샌드위치형 부품을 형성하는 단계를 포함한다. 상술한 유형의 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법을 실시하기 위한 장치도 개시되어 있으며, 장치는 보유 롤러(5, 6, 7, 8)로부터 재료 웨브(1, 2, 3, 4)를 권출하기 위한 적어도 하나의 권출 유닛(10, 11, 12, 13)을 포함한다.

Description

샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A SANDWICH COMPONENT}
본 발명은 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법과, 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
샌드위치형 부품은 일반적으로 동일한 재료 또는 상이한 재료의 층들로 형성된 부품을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 가장 간단한 경우에서, 샌드위치형 부품은 2개의 커버 층인 상부 커버 층 및 하부 커버 층과, 상부 커버 층과 하부 커버 층 사이에 배치된 코어 층으로 구성된다. 각 층들 사이의 연결은 일반적으로, 예컨대, 프레스와 같은, 적절한 툴을 이용하여 가압함으로써 이루어진다.
이러한 샌드위치형 부품은 여러 다른 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 최근에는, 특히 경량 자동차 구조 분야에서 구조용 부품으로서, 그 중요성이 매우 높아지고 있다. 여기에서의 구조용 부품은 입체 형상을 갖는 부품을 의미하며, 반드시 하중을 지지하는 부품일 필요는 없다. 예컨대, 구조용 부품은 차량의 프론트 플랩 또는 트렁크 덮개 또는 도어일 수 있다.
종래 기술은 구조용 부품을 제조하기 위한 수많은 접근법을 개시하고 있다.
예컨대, 차량의 구조용 부품으로 사용하기 위한 샌드위치형 부품을 제조하는 방법이 DE 10 2012 222 376 A1에 기재되어 있다. 이 방법은 먼저 내부 커버 층을 툴 내에 배치하는 단계와, 다공성의 코어 층을 내부 커버 층의 적어도 특정 부분에 배치한 다음 외부 커버 층을 상기 코어 층에 배치하는 단계를 포함한다. 각 층을 전술한 바와 같이 배치한 후, 2개의 커버 층에 대해 프로세스 압력이 생성되고, 프로세스 압력에 대해 압력을 동등화시키는 코어 압력이 코어 층에 생성된다. 이 방법에서는, 코어 층이 과도한 프로세스 압력에 노출되지 않으며, 그 안정성의 관점에서 크기를 지나치게 크게 할 필요가 없다.
DE 10 2013 013 419 A1는 가시측에서 상이한 샌드위치형 부품들을 제조하기 위한 연속 제조 방법, 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 장치 및 이에 의해 제조할 수 있는 샌드위치형 부품을 개시하고 있다. 커버 층이 섬유 열가소성 재료의 층으로 구성된, 커버 층/코어 층/커버 층 스택에서 출발하여, 이 문헌에 제시된 샌드위치형 부품의 제조 방법은 샌드위치 형 구조를 가열하는 제1 단계를 포함하며, 섬유성 재료 층의 열가소성 재료가 적어도 유동하기 시작할 때까지 샌드위치 형 구조가 가열된다. 가열은 가열 툴, 예컨대, 가열 프레스에서 실시된다. 가열 프레스가 사용되는 경우, 생성되는 가압력으로 인해, 섬유 열가소성 재료의 층이 허니콤 코어(코어 층)에 접착된다. 다음의 방법 단계에서, 발포 층이 커버 층에 대향하도록 발포 층을 갖는 장식 층이 가열된 샌드위치 형 구조에 배치된다. 커버 층의 점성 열가소성으로 인해, 발포 층이 샌드위치 형 구조에 접착된다. 그 후, 장식 층의 표면은 성형 템플릿을 사용하여 완성된 샌드위치 형 구조가 가져야 하는 표면 구조로 조정된다. 이를 위해, 하나 이상의 성형 템플릿(들)이 압축 성형 툴의 하나 또는 양쪽의 기본 성형 표면에 배치된다. 방법의 최종 단계는 성형 프레스를 이용한 냉간 압축 성형에 해당한다.
마찬가지로, EP 1 897 680 A1는 허니콤 코어를 갖는 섬유-강화 샌드위치형 부품의 제조 방법을 개시하고 있으며, 허니콤 코어는 커버 층에 의해 일측만 폐쇄되어 있지만, 허니콤 층의 허니콤은 양측이 폐쇄되어 있다. 그 경우에서의 방법은, - 허니콤 코어와 아울러, 허니콤 코어의 적어도 일측에 내측으로부터 외측으로 배치되는 경화성 접착제 층, 배리어 층 및 섬유 층을 포함하는 레이-업을 제조하는 단계; - 레이-업을 기밀 공간에 투입하는 단계; - 이 기밀 공간에 진공을 생성하는 단계; - 이 진공 하에서 허니콤 코어와 배리어 층 사이의 접착제 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시켜서, 배리어 층에 의해 허니콤 셀이 폐쇄되기 전에 허니콤 셀을 적어도 부분적으로 취출하는 단계; - 접착제 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시킨 후, 진공 하에서 매트릭스 재료를 섬유 층에 주입하는 단계와, 진공 하에서 매트릭스 재료를 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해 해결되는 문제는 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 대안적인 방법과, 이 방법을 실시하기 위한 장치를 제안하는 것이다.
샌드위치형 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따르는 방법은,
- 다수의 재료 웨브를 제공하는 단계;
- 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하는 단계로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포하고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 상측 및/또는 하측을 따라서 상이한 방식으로 도포하는 단계;
- 적어도 하나의 코어 층을 재료 웨브 중 하나에 배치하는 단계; 및
- 재료 웨브와 코어 층을 가압하여 샌드위치형 부품을 형성하는 단계로서, 코어 층이 재료 웨브 중 적어도 2개 사이에 배치되는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르는 방법에 의해 제조된 샌드위치형 부품은, 실질적으로, 다수의 층, 적어도 2개의 재료 웨브 및 적어도 하나의 코어 층으로 구성된다. 이 경우, 코어 층은 재료 웨브 중 적어도 2개 사이에 배치된다.
재료 웨브는 섬유성 재료로 제조되는 것이 바람직하고, 코어 층에 비해 얇게 제조되는 것이 바람직하다. 이에 따라 사용되는 섬유는, 예컨대, 대마 섬유, 대나무 섬유, 셀룰로오스-기반 섬유 등의 천연 섬유 및/또는, 예컨대, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 유기 및 무기의 인공 섬유이다.
따라서, 섬유성 재료는 직포, 부직포 또는 편직물, 매트, 메쉬 등으로 처리된 섬유로 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 형태는 복합 재료로 알려진 것을 형성하기 위한 요구 조건에 적합한 기본 매트릭스로 추가로 처리되는 것이 바람직하다.
2개의 서로 다른 재료 웨브의 섬유는 다른 방향을 가질 수 있으며, 특히, 2개의 다른 층들의 섬유의 주요 방향은 서로에 대해 0 내지 180°, 또는 180°의 각도를 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 방법의 유리한 구현 변형예에서, 재료 웨브(섬유성 재료)는 전처리되며, 관련 기술 분야의 기술자에게 알려진 모든 전처리 방법, 예컨대, 프라이밍(priming), 함침, 코팅 등이 고려된다.
사용되는 각각의 재료 웨브는 그 (기본) 조성 및 설계에 있어서 서로 상이할 수 있다.
유리하게, 재료 웨브는 매트릭스 재료에 대해 침투성이 있도록 형성된다.
선택적인 구성 변형예에서, 각각의 재료 웨브는 층 형태로 형성되며, 즉, 각각의 재료 웨브는 적어도 2개의 개별 층으로 형성되고, 개별 층 중 적어도 하나는 섬유성 재료이다.
이 경우, 비-섬유성 재료의 개별 층이 플라스틱으로 구성되고, 필름 형태로 형성되는 것이 유리하다.
제공된 재료 웨브에서, 적어도 하나의 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 도포되며, 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포되고 그리고/또는 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포된다.
매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포함으로써, 샌드위치형 부품의 다른 부분의 특성과는 상이한 기계적 특성을 갖는 구역을 만드는 것이 가능하다. 특히, 더 쉽게 변형 가능하고, 보행자를 더욱 잘 보호하는 구역을 만드는 것이 가능하다. 다수의 구역-적어도 2개, 3개 또는 4개의 구역이 모두 다른 구역과는 상이한 기계적 특성을 갖도록 하는 것도 가능하다.
"상이한 방식으로"라는 문구는 상이한 양 및/또는 상이한 종류의 매트릭스 재료를 재료 웨브에 도포함으로써 매트릭스 재료를 도포하는 것을 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 방법에 따라, 매트릭스 재료는 하나 이상의 재료 웨브에 결과적으로 유리하게 균일하게 및/또는 불균일하게 도포된다.
매트릭스 재료는 열가소성 및/또는 열경화성 폴리머인 것이 바람직하다.
매트릭스 재료는 수지인 것이 바람직하며, 합성 수지(예컨대, 폴리우레탄)인 것이 특히 바람직하다.
특히 바람직하게, 매트릭스 재료는 접착제 방식으로 형성되며, 예컨대, 수지와 촉매 또는 기재와 촉매를 주요 구성 요소로 갖는다.
다양한 요구 조건, 예컨대, 강도 또는 탄성과 관련된 매트릭스 재료의 특성에 영향을 미치기 위해, 예컨대, 섬유 등의 추가적인 구성 요소 및/또는 재료가 매트릭스 재료와 혼합되는 것이 유리하다.
이는 매트릭스 재료에 균일하게 또는 불균일하게 혼합되어 있는 단-섬유 및/또는 장-섬유를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 매트릭스 재료가 상이한 방식으로, 즉, 균일하게 및/또는 불균일하게 재료 웨브에 도포된다. 이에 따라, 재료 웨브의 표면 영역 전체에 걸쳐 다양한 부품 특성, 예컨대, 불균일한 및/또는 균일한 구역 경도가 유사한 방식으로 생성된다. 그 결과, 샌드위치형 부품은 부품의 표면 영역 전체에 걸쳐 그리고 층들의 층 구조 전체에 걸쳐 균일한 및/또는 불균일한 층 구조를 갖게 된다. 특히, 상이한 종류 및/또는 길이의 섬유를 부품의 상이한 구역에 혼합함으로써, 기계적 특성이 상이한 구역들을 만드는 것이 가능하다.
재료 웨브를 보유 롤러에 보관하고, 적어도 하나의 권출 유닛을 이용하여 필요할 때 보유 롤러로부터 권출하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르는 방법을 실시하는 중에, 재료 웨브들이 실질적으로 수평으로 서로 평행하고 서로 겹치게 및/또는 실질적으로 수직으로 서로 나란하게 및/또는 서로에 대해 임의의 원하는 각도를 이루며 안내되는 것이 바람직하다.
선택적인 구현 변형예에서, 재료 웨브는 이미 샌드위치형 부품의 외형에 대응하는 미리 만들어진 개별 층의 형태이다.
재료 웨브의 안내는 프레스의 방향으로 이동하는 연속 조립 라인에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 재료 웨브들은 그 시작 부분에 있어서 프레스의 방향으로 수평으로 및/또는 수직으로 이격되어 안내된다.
재료 웨브가 프레스의 방향으로 보유 롤러로부터 안내되는 동안, 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하는 단계로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포하고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포하는 단계, 재료 웨브 중 적어도 하나에 코어 층을 배치하는 단계 및 프레스에서 재료 웨브와 코어 층을 가압하는 단계가 실질적으로 이 순서대로 진행한다.
결과적으로, 방법의 시작시에, 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포되고 그리고/또는 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포되도록, 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료가 도포된다.
본 발명에 따르면, 매트릭스 재료의 도포가 재료 웨브의 상측 또는 하측에서 이루어지는 것이 바람직하지만, 요구 조건에 따라, 재료 웨브의 상측과 하측에서 동시에 이루어질 수도 있다. 후자는 다수의 재료 웨브를 포함하는 구조의 경우 시간을 절약하게 된다.
이 경우, 개별 재료 웨브에 대한 매트릭스 재료의 도포는 분무 도포 및/또는 침지 공정 및/또는 롤링 도포(롤러를 이용한 도포)를 이용하여 실시되는 것이 바람직하다.
도포 유닛은 분무 유닛인 것이 특히 바람직하고, 분무 유닛은 적어도 2개의 분무 헤드를 갖는 것이 바람직하며, 이에 따라, 다양한 특성, 예컨대 점도, 요변성, 조성 등의 매트릭스 재료가 간단한 방식으로 재료 웨브에 도포될 수 있다.
이는, 예컨대, 구역의 경도 또는 표면 품질과 관련하여, 부분적으로 상이한 특성을 갖는 샌드위치형 부품의 제조를 가능하게 한다.
또한, 매트릭스 재료를 개별 재료 웨브에 (다양한 방식으로) 개별적으로 도포함과 아울러, 매트릭스 재료의 특성(예컨대, 점도, 요변성, 양)을 재료 웨브의 각각의 재료에 적합하게 하기 때문에, 각각의 경우에 비교적 얇은 매트릭스만을 도포하기만 하면 되고, 그 결과, 중량과 기능면에서 최적화된다.
본 발명에 따르는 방법의 특히 바람직한 실시예에서는, 적어도 하나의 코어 층이 재료 웨브 중 적어도 하나에 배치된다. 완성된 부품에서, 이 코어 층에 의해, 예컨대, 이 샌드위치형 부품의 유리한 강화가 발생하게 된다.
코어 층은 허니콤의 방식으로 구성되는 것이 유리하다. 그러나, 코어 층의 다른 구조 및 형태, 예컨대, 파형 형태가 배제되지는 않는다.
코어 층은 경량 재료, 예컨대, 폴리머(발포, 플라스틱, 고무 등), 셀룰로오스-기반 재료(종이, 나무, 카드 등), 복합 재료 또는 기타 금속 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
다른 선택적인 구성에서, 코어 층은 층형 방식으로, 예컨대, 서로 겹치게 배치된 다수의 개별 코어 층으로 형성된다. 여기서, 적어도 2개의 개별 코어 층은 서로 다르게 형성될 수 있다. 구체적으로, 다른 허니콤 형태, 허니콤 크기, 허니콤 정렬, 다른 셀 벽 형상 및/또는 허니콤 재료 및/또는 개별 코어 층을 갖는 허니콤 코어들이 적층되어 서로 결합될 수 있다. 이는, 결과적으로, 나중에 완성된 부품에 상이한 기능적 특성 또는 부품 특성을 부분적으로 부여할 수 있기 때문에, 특히 유리하며, 즉, 한편으로는, 부품은 요구되는 특정 강도와 경도를 갖도록 설계되지만, 다른 한편으로는, 예컨대, 보행자와 충돌했을 때 부상을 방지하기 위한 차량의 부분에서 유리한 바와 같이, 부품은 특정 위치에 부드럽고 쉽게 변형 가능한 구역을 포함하도록 설계된다.
코어 층은 매트릭스 재료에 대해 침투성이 있거나, 적어도 반침투성이 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 방법에서, 그 시작 부분에 있어서 수평으로 오프셋되고, 평행하게 서로 겹치고 및/또는 수직으로 서로 나란하게 안내되는 재료 웨브들과 적어도 하나의 코어 층이 가압되어 샌드위치형 부품을 형성하게 된다. 가압은 프레스를 이용하여, 바람직하게는 습식 가압 공정에 의해 이루어진다.
본 발명에 따르는 방법의 유리한 실시예에서, 샌드위치형 부품을 형성하기 위해 재료 웨브와 코어 층을 가압하는 과정에서, 가압되지 않은 재료 웨브로부터 샌드위치형 부품의 분리가 추가로 실시된다. 이는, 2개의 동작 단계가 하나의 공정으로 실시됨으로써, 결과적으로, 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법에서 시간을 절약할 수 있는 이점을 제공한다.
샌드위치형 부품을 제조하기 위한 전술한 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따르는 장치는, 실질적으로,
- 보유 롤러로부터 재료 웨브를 권출하기 위한 적어도 하나의 권출 유닛과,
- 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하기 위한 적어도 하나의 도포 유닛으로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포하고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포하는, 도포 유닛과,
- 적어도 하나의 코어 층을 재료 웨브 중 적어도 하나에 배치하기 위한 적어도 하나의 제1 파지 유닛과,
- 서로 겹쳐서 안내되는 재료 웨브와 코어 층을 가압하여 샌드위치형 부품을 형성하기 위한 적어도 하나의 프레스를 포함한다.
본 발명에 따르는 장치의 유리한 실시예에서, 재료 웨브와 코어 층을 가압하기 위한 프레스는 상부 가압 판의 영역 및/또는 하부 가압 판의 영역에 절단 장치를 갖는다. 상부 가압 판의 영역 및/또는 하부 가압 판의 영역에 절단 장치를 배치함으로써, 재료 웨브와 코어 층을 가압하여 샌드위치형 부품을 형성함과 동시에, 이 부품을 분리할 수 있게 된다. 이에 따라, 2개의 동작 단계가 하나의 공정으로 조합된다.
프레스는 가열 가능한 구성일 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르는 장치는 적어도 하나의 권출 유닛과, 어떤 상황에서는, 연속 조립 라인도 갖는 것이 바람직하며, 연속 조립 라인에 의해, 재료 웨브들은 프레스의 방향으로 실질적으로 수평으로 서로 평행하고 서로 겹치게 및/또는 실질적으로 수직으로 서로 나란하게 안내된다.
본 발명에 따르는 장치의 특히 바람직한 변형예에서, 재료 웨브의 보유 롤러들은 수평으로 및/또는 수직으로 서로로부터 이격되어 배치된다. 그 결과, 재료 웨브들을 그 시작 부분에 있어서 프레스의 방향으로 수평으로 및/또는 수직으로 이격하여 안내하는 것이 가능하게 된다.
적어도 하나의 도포 유닛을 이용하여, 적어도 하나의 매트릭스 재료가 재료 웨브 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 도포되며, 매트릭스 재료는 재료 웨브 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포되고 그리고/또는 매트릭스 재료는 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포된다.
이 경우, 도포 유닛은 분무 유닛 및/또는 침지 유닛 및/또는 롤링 유닛인 것이 바람직하다.
특히 바람직하게, 도포 유닛은 적어도 하나의 제2 분무 헤드를 갖는 분무 유닛이며, 제2 분무 헤드가 상이한 양 및/또는 상이한 종류의 매트릭스 재료를 도포함으로써 상이한 방식으로 매트릭스 재료를 도포하는 것이 바람직하다.
분무 유닛을 이용한 분무 도포에 의한 도포는, 추가적인 섬유성 재료, 예컨대, 단-섬유성 재료가 매트릭스 재료와 혼합된 경우에, 특히 유리하다.
본 발명을 도면을 참조하여 아래에서 예로서 기재한다.
도 1은 샌드위치형 부품을 제조하는 본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위해 본 발명에 따르는 장치의 측부로부터의 개략도를 도시한다.
도 2는 샌드위치형 부품을 제조하는 본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위해 본 발명에 따르는 장치의 위쪽으로부터의 개략도를 도시한다.
도 1 및 도 2는 샌드위치형 부품을 제조하기 위해 본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따르는 장치의 가능한 구성 변형예를 다양한 시점으로부터 - 측부에서(도 1) 그리고 위쪽에서(도 2) 관측한 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따르는 장치의 가능한 구조적 변형예의 측면도를 도시하고, 4개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)에 대해 6개의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)와, 4개의 권출 유닛(10, 11, 12, 13)과, 연속 조립 라인(14)과, 2개의 도포 유닛(19, 20)과, 2개의 파지 유닛(22, 23)과, 절단 장치(18)를 갖는 프레스(15)를 구비한다.
연속 조립 라인(14)은 프레스(15)를 향해 수평 방향으로 이동한다.
도 1에 예로서 도시된 장치를 이용하여, 코어 층(24) 및 4개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4) - 제1 재료 웨브(1), 제2 재료 웨브(2), 제3 재료 웨브(3) 및 제4 재료 웨브(4)를 갖는 샌드위치형 부품이 본 발명에 따르는 방법에 의해 제조될 수 있으며, 이 예시적인 실시예에서는, 제2 재료 웨브(2)와 제3 재료 웨브(3)은 이중 층 구성으로 되어 있다.
개별 재료 웨브(1, 2, 3, 4)의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 구조적 변형예에서는, 장치 위에 있는/주위에 있는 케이지-형 프레임워크(9)는 재료 웨브의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)의 장착부로서 기능한다. 재료 웨브의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)들은 각각의 권출 유닛(10, 11, 12, 13)과 연속 조립 라인(14) 위에 서로로부터 이격되어 수평으로 배치된다.
제1 재료 웨브(1)에는 제1 권출 유닛(10)이 할당되고, 제2 재료 웨브(2)에는 제2 권출 유닛(11)이 할당되며, 제3 재료 웨브(3)에는 제3 권출 유닛(12)이 할당되고, 제4 재료 웨브(4)에는 제4 권출 유닛(13)이 할당된다. 권출 유닛(10, 11, 12, 13)도 마찬가지로 케이지-형 프레임워크(9)에 배치된다.
장치를 따라서 재료 웨브의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)가 수평으로 오프셋 배치됨으로써, 재료 웨브(1, 2, 3, 4)들을 그 시작 부분에 있어서 프레스(15)의 방향으로 수평으로 이격하여 안내할 수 있고, 그 시작 부분들 사이에, 예컨대, 도포 유닛(19, 20) 또는 파지 유닛(22) 등의 장치의 개별적인 다른 구성 요소를 배치할 수 있다.
제1 재료 웨브(1)는 제1 권출 유닛(10)을 이용하여 연속 조립 라인(14) 위로 수평으로 안내된다.
제2 재료 웨브(2)는 제2 권출 유닛(11)을 이용하여 제1 재료 웨브(1) 위로 수평으로 안내된다. 이에 따라, 제2 재료 웨브(2)는 제1 재료 웨브(1)에 대해 실질적으로 평행하게 움직인다.
제3 재료 웨브(3)는 제3 권출 유닛(12)을 이용하여 제2 재료 웨브(2) 위로 수평으로 안내된다. 이에 따라, 제3 재료 웨브(3)는 제1 재료 웨브(1)와 제2 재료 웨브(2)에 대해 실질적으로 평행하게 움직인다.
제4 재료 웨브(4)는 제4 권출 유닛(13)을 이용하여 제3 재료 웨브(3) 위로 수평으로 안내된다. 이에 따라, 제4 재료 웨브(4)는 제1 재료 웨브(1), 제2 재료 웨브(2) 및 제3 재료 웨브(3)에 대해 실질적으로 평행하게 흐른다.
제1 도포 유닛(19)은 케이지-형 프레임워크(9)에서 제1 재료 웨브의 보유 롤러(5)와 제2 재료 웨브의 2개의 보유 롤러(6) 사이에 배치된다(제2 재료 웨브(2)는 이중 층 구성으로 되어 있다). 제1 도포 유닛(19)은 분무 유닛으로 구성되며, 2개의 분무 헤드(21)를 갖는다. 요구 조건에 따라, 매트릭스 재료를 도포할 때 하나의 분무 헤드(21)만을 또는 2개의 분무 헤드(21) 모두를 사용할 수 있다. 이 제1 도포 유닛(19)은 매트릭스 재료를 제1 재료 웨브(1)의 상측에 도포한다.
제2 재료 웨브(2)는 매트릭스 재료로 습윤화된 제1 재료 웨브(1) 위로 안내된다.
제1 파지 유닛(22)은 케이지-형 프레임워크(9)에서 제2 재료 웨브의 2개의 보유 롤러(6)와 제3 재료 웨브의 2개의 보유 롤러(7) 사이에 배치된다(제2 재료 웨브(2)와 제3 재료 웨브(3)는 이중 층 구성으로 되어 있다). 제1 파지 유닛(22)은 코어 층(24)을 제2 재료 웨브(2)의 상측에 배치한다.
제3 재료 웨브(3)는 코어 층(24) 위로 안내된다.
제2 도포 유닛(20)은 케이지-형 프레임워크(9)에서 제3 재료 웨브의 2개의 보유 롤러(7)(제3 재료 웨브(3)는 이중 층 구성으로 되어 있다)와 제4 재료 웨브의 보유 롤러(8) 사이에 배치된다. 제2 도포 유닛(20)도 마찬가지로 분무 유닛으로 구성되며, 마찬가지로 2개의 분무 헤드(21)를 갖는다. 여기서도, 역시, 요구 조건에 따라, 매트릭스 재료를 도포할 때 2개의 분무 헤드(21) 모두를 사용하거나, 오직 하나만을 사용할 수 있다. 이 제2 도포 유닛(20)은 매트릭스 재료를 제3 재료 웨브(3)의 상측에 도포한다.
제4 재료 웨브(4)는 매트릭스 재료로 습윤화된 제3 재료 웨브(3) 위로 안내된다.
이렇게 얻어진 샌드위치형 부품은 (하단에서 상단까지) 다음과 같은 층들을 포함한다: 제1 재료 웨브(1)-매트릭스 재료-제2 재료 웨브(2)-코어 층(24)-제3 재료 웨브(3)-매트릭스 재료-제4 재료 웨브(4).
예로서 주어진 장치의 구조에 의해, 제4 재료 웨브(4)가 결과적으로 샌드위치형 부품의 말단부를 형성하게 된다.
적층된 샌드위치형 부품은 연속 조립 라인(14)에 의해 프레스(15)로 급송된다. 프레스(15)에서는, 개별 층들(재료 웨브(1, 2, 3, 4)와 코어 층(24))이 가압되어 완성된 샌드위치형 부품이 형성된다. 도시된 프레스(15)는 상부 가압 판(16)과 하부 가압 판(17)에 절단 장치(18)를 갖는다. 이에 따라, 가압 공정 중에, 완성된 샌드위치형 부품이 원재료(재료 웨브(1, 2, 3, 4))로부터 분리된다.
제2 파지 유닛(23)은 완성된 샌드위치형 부품을 프레스(15)로부터 분리한다.
도 2는 상술한 장치를 위쪽에서 도시한다. 동일한 부품에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있다. 또한, 코어 층(들)(24)의 중간 보관 장소(25)도 이 도면에 도시되어 있다. 제1 파지 유닛(22)은 이 중간 보관 장소(25)들로부터 코어 층(24)을 파지하여, 이를 제2 재료 웨브(2)에 배치한다.
1: 제1 재료 웨브
2: 제2 재료 웨브
3: 제3 재료 웨브
4: 제4 재료 웨브
5: 제1 재료 웨브의 보유 롤러(들)
6: 제2 재료 웨브의 보유 롤러(들)
7: 제3 재료 웨브의 보유 롤러(들)
8: 제4 재료 웨브의 보유 롤러(들)
9: 프레임워크
10: 제1 권출 유닛
11: 제2 권출 유닛
12: 제3 권출 유닛
13: 제4 권출 유닛
14: 연속 조립 라인
15: 프레스
16: 상부 가압 판
17: 하부 가압 판
18: 절단 장치
19: 제1 도포 유닛
20: 제2 도포 유닛
21: 분무 헤드
22: 제1 파지 유닛
23: 제2 파지 유닛
24: 코어 층
25: 중간 보관 장소

Claims (22)

  1. 샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
    - 다수의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)를 제공하는 단계;
    - 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하는 단계로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포하고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나에 그 상측 및/또는 하측을 따라서 상이한 방식으로 도포하는 단계;
    - 적어도 하나의 코어 층(24)을 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 하나에 배치하는 단계; 및
    - 재료 웨브(1, 2, 3, 4)와 코어 층(24)을 가압하여 샌드위치형 부품을 형성하는 단계로서, 코어 층(24)이 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개 사이에 배치되는 단계를 포함하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상이한 양 및/또는 상이한 종류의 매트릭스 재료를 도포함으로써, 상이한 방식으로 매트릭스 재료의 도포가 실시되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    매트릭스 재료를 재료 웨브 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포함으로써, 샌드위치형 부품의 다른 부분의 특성과는 상이한 기계적 특성을 갖는 적어도 하나의 구역이 만들어지는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나, 바람직하게는 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개는 섬유성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개는 코어 층(24)의 적어도 일측에 배치되며, 매트릭스 재료가 이들 2개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)에 상이한 방식으로 도포되고 그리고/또는 매트릭스 재료가 이들 2개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    코어 층(24)은 허니콤의 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    매트릭스 재료와 섬유가 혼합되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    개별 재료 웨브(1, 2, 3, 4)의 제공이 별도의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)로부터의 권출에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4)는 적어도 하나의 권출 유닛(10, 11, 12, 13)에 의해 보유 롤러(5, 6, 7, 8)로부터 권출되는 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    매트릭스 재료의 도포는 분무 유닛에 의한 분무 도포 및/또는 침지 공정 및/또는 롤링 도포에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    분무 유닛은 적어도 제2 분무 헤드(21)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4)들은 그 시작 부분에 있어서 프레스(15)의 방향으로 수평으로 이격되고 그리고/또는 수직으로 이격되어 안내되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4)들은 프레스(15)의 방향으로 실질적으로 수평으로 서로 평행하고 서로 겹치게 그리고/또는 실질적으로 수직으로 서로 나란하게 안내되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    평행하게 서로 겹치고 그리고/또는 수직으로 서로 나란하게 안내되는 재료 웨브들과 코어 층(24)이 프레스(15)에 의해, 바람직하게는 습식 가압 공정에 의해 가압되어 샌드위치형 부품을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    샌드위치형 부품을 형성하기 위해 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 및 코어 층(24)을 가압하는 과정에서, 가압되지 않은 재료 웨브(1, 2, 3, 4)로부터 샌드위치형 부품의 분리가 추가로 실시되는 것을 특징으로 하는,
    샌드위치형 부품을 제조하기 위한 방법.
  16. 제1항에 따르는 방법을 실시하기 위한 장치이며,
    보유 롤러(5, 6, 7, 8)로부터 재료 웨브(1, 2, 3, 4)를 권출하기 위한 적어도 하나의 권출 유닛(10, 11, 12, 13)과,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나의 상측 및/또는 하측에 적어도 하나의 매트릭스 재료를 도포하기 위한 적어도 하나의 도포 유닛(19, 20)으로서, 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 2개에 상이한 방식으로 도포할 수 있고 그리고/또는 매트릭스 재료를 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포할 수 있는, 도포 유닛과,
    적어도 하나의 코어 층(24)을 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나에 배치하기 위한 적어도 하나의 제1 파지 유닛(22)과,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4)와 코어 층(24)을 가압하여 샌드위치형 부품을 형성하기 위한 적어도 하나의 프레스(15)를 포함하는,
    장치.
  17. 제16항에 있어서,
    프레스(15)는 상부 가압 판(16)의 영역 및/또는 하부 가압 판(17)의 영역에 절단 장치(18)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  18. 제16항에 있어서,
    재료 웨브(1, 2, 3, 4)들은 다수의 가이드에 의해 실질적으로 수평으로 서로 평행하고 서로 겹치게 그리고/또는 수직으로 서로 나란하게 안내되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  19. 제16항에 있어서,
    재료 웨브의 보유 롤러(5, 6, 7, 8)들은 수평으로 및/또는 수직으로 서로로부터 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  20. 제16항에 있어서,
    적어도 2개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)가 코어 층(24)의 적어도 일측에 배치될 수 있도록 권출 유닛(10, 11, 12, 13)이 형성되며, 도포 유닛(19, 20)에 의해 매트릭스 재료가 이들 2개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4)에 상이한 방식으로 도포될 수 있고 그리고/또는 매트릭스 재료가 이들 2개의 재료 웨브(1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나에 그 표면 영역을 따라서 상이한 방식으로 도포될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  21. 제16항에 있어서,
    도포 유닛(19, 20)은 분무 유닛 및/또는 침지 유닛 및/또는 롤링 유닛인 것을 특징으로 하는,
    장치.
  22. 제21항에 있어서,
    분무 유닛은 적어도 제2 분무 헤드(21)를 갖고, 제2 분무 헤드(21)는 바람직하게는 상이한 양 및/또는 상이한 종류의 매트릭스 재료를 도포함으로써 상이한 방식으로 매트릭스 재료를 도포할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    장치.
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