纤维的横向铺设制造技术

本发明专利技术涉及一种利用包括至少一个铺设设备(150)和至少一个纤维载体(140)的生产机器把1维/2维的纤维形成物(110)铺设成特别是构造为纤维塑料复合物(FVK)或者FKV半成品的2维/3维的纤维形成物的方法，其中，1维/2维的纤维形成物(110)具有至少一个单向的纤维层，其中，至少一个铺设设备(150)沿铺设方向(120)把1维/2维的纤维形成物(110)如下布置地铺设到至少一个纤维载体(140)上，即，使被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)的纤维方向(130)相对铺设方向(120)具有角度α＞20°，优选α＞60°并且最大α＝90°，其中，1维/2维的纤维形成物(110)在其纤维方向(130)方面基本上无张力地铺设在纤维载体(140)上。本发明专利技术同样涉及一种用于实施该方法的生产机器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维的横向铺设
本专利技术涉及一种利用包括至少一个铺设设备和至少一个纤维载体的生产机器把1维/2维的纤维形成物铺设成特别是构造成纤维塑料复合物(FKV)或纤维塑料复合物半成品的2维/3维的纤维形成物的方法，其中，铺设设备把1维/2维的纤维形成物铺设到纤维载体上。此外，本专利技术还涉及一种用于根据上述方法制造特别是构造为纤维塑料复合物或纤维塑料复合物半成品的2维/3维的纤维形成物的生产机器。
技术介绍
在制造纤维塑料复合物时，使用例如自动铺丝(AutomatedFiberPlacement,AFP)或自动铺带(AutomatedTapeLaying,ATL)的方法。在这些方法中，1维/2维的纤维形成物以单向带的形式铺设到表面上。1维/2维的纤维形成物的铺设方向在这类方法中相应于1维/2维的纤维形成物的纤维方向。在此，可能需要预张紧，以便可以在铺设期间展开地放置纤维。然而，之前描述的铺设过程会导致在纤维载体的3维几何结构(1维/2维的纤维形成物铺设在其上)的情况下碰撞到其边界，这是因为依赖于纤维带宽度或者说带子带宽以及挤压滚筒的直径，1维/2维的纤维形成物在弯曲的面上的铺设是仅能有条件地实现的。
技术实现思路
本专利技术涉及以下任务，即，针对用于铺设1维/2维的纤维形成物的方法以及用于这种方法的生产机器给出改进的或者至少一种备选的实施方式，其特征特别是在于，更广泛的、例如也在弯曲的面的情况下的使用性。因此在本专利技术的这个方面中，提出了一种通过具有至少一个铺设设备和至少一个纤维载体的生产机器把1维/2维的纤维形成物铺设成2维/3维的纤维形成物的方法，2维/3维的纤维形成物特别是构造成纤维塑料复合物或者纤维塑料复合物半成品，其中，1维/2维的纤维形成物具体至少一个单向的纤维层。在此，至少一个铺设设备在铺设方向上把1维/2维的纤维形成物如下方式地铺设到至少一个纤维载体上，即，被铺设的1维/2维的纤维形成物的纤维方向相对铺设方向具有α>20°的角度。被铺设的1维/2维的纤维形成物的纤维方向还可以相对铺设方向具有α>40°的角度，特别是α>60°并且例如α>70°。在此，角度α可以具有90°的最大值。因此，换句话说，角度α总是为锐角或直角。其中，1维/2维的纤维形成物在纤维方向上无张力地铺设到纤维载体上。由于1维/2维的纤维形成物不是例如在多轴向织物的情况下的现有技术中那样作为连续的纤维形成物由卷筒展开并在张力下铺设，而是作为在纤维方向上无张力的区段铺设，所以也可以非常良好地形成弯曲的表面。此外，1维/2维的纤维形成物可以额外地在铺设方向上无张力地铺设在纤维载体上。在此，对于在纤维方向和/或在铺设方向上无张力铺设理解为1维/2维的纤维形成物的如下方式的铺设，即，1维/2维的纤维形成物在沿纤维方向和/或铺设方向铺设期间不处在张力下。因此，1维/2维的纤维形成物在铺设期间不是预张紧地、而是例如在端部无拉伸地铺设在纤维载体上。由于缺少预张紧，现在可以实现1维/2维的纤维形成物的延伸式的铺设，而不必使1维/2维的纤维形成物沿着其纤维方向和/或铺设方向张紧。还可以有利地在铺设时防止或减少铺设的层彼此间的滑脱以及伴随于此的1维/2维的纤维形成物在相邻的或下面的层中的不期望的移动。此外，与预张紧地铺设1维/2维的纤维形成物相比较，可以实现更高的铺设率，这是因为没有在1维/2维的纤维形成物所需的固定时可能导致之前固定的层或1维/2维的纤维形成物彼此间的移动、撕裂或意外松脱的拉力作用。此外，可以在无张力地铺设1维/2维的纤维形成物时将拉伸张力实际减小为0，这在利用拉伸张力工作的传统方法中是不能实现的，这是因为至少一个最小拉伸张力必须作用到1维/2维的纤维形成物上。在1维/2维的纤维形成物的传统铺设时，例如挤压装置之下的固定点以及铺设设备的材料输送以最小纤维长度为前提，其通常可以为6cm到30cm。由于这种最小纤维长度，特别是在小构件的情况下不能在构件的内部实现局部增强。此外，由于最小纤维长度而在构件之外还需要更多的边角料。有利地，通过这种类型的横向铺设1维/2维的纤维形成物(其中，1维/2维的纤维形成物的纤维方向相对铺设方向具有>20°的角度α)可以使用带有明显减少的最小纤维长度或者纤维形成物长度的1维/2维的纤维形成物。由于小的纤维长度或纤维形成物长度，可以实现在引入局部增强时的更大的柔韧性和减少边角料。相对于在航空和航天中的大型结构，这例如在小型的汽车结构中越来越多地被需求，特别是以便减少制造成本。此外，在纤维方向上传统地铺设1维/2维的纤维形成物时，由于纤维在纵向方向上的刚度而大多不能在纤维端部也就是在挤压装置与悬垂设备(Drapiervorrichtung)之间给出限定的材料输送。由此，正是在这个位置上，在必要时不能实现有针对性的用于固定所必需的热能输入。这种在传统铺设1维/2维的纤维形成物时出现的缺点可以通过1维/2维的纤维形成物的横向铺设来克服，从而还有利地在纤维端部实现必需的、有针对性的热能输入并且因此还可以在纤维端部保证并且再现1维/2维的纤维形成物的强化或固定。1维纤维形成物理解为如下的纤维形成物，即，其中，纤维形成物在宽度和高度方向上的延伸相对于纤维在长度方向上的延伸是可以忽略的。换句话说，纤维形成物在长度方向上的延伸是占优势的和显著的。在这种情况下，宽度和高度两个方向基本上具有相同的延伸，或者这两个方向中的一个可以相对于另一个在其延伸方面明显更大。术语1维纤维形成物包括纤维、连续纤维、纱、纤维束、纤维线、长丝、长丝束，粗纱或混合体。优选也可以铺设撑开(gespreizt)的纤维或粗纱。撑开可以提前地在原材料中进行或者在铺设之前或铺设期间以该方法进行。2维纤维形成物理解为如下的纤维形成物，即，其中，纤维形成物在高度方向上的延伸相对于纤维在长度和宽度方向上的延伸是可以忽略的。换句话说，纤维形成物在长度和宽度方向上的延伸是占优势的和显著的。在这种情况下，宽度和长度两个方向基本上具有相同的延伸，或者这两个方向中的一个可以相对于另一个在其延伸方面明显更大。术语2维纤维形成物包括，机织物、针织物、针织品、无纺布、单向铺设的纤维层、多轴向织物、地垫、编织物、间隔织物、编织软管、刺绣、缝纫制品剥离布(Abreiβgewebe)或混合形式。然而，所有在生产时作为1维/2维的纤维形成物使用的2维纤维形成物普遍地具有至少单向的纤维层。因此，例如可以为了把能使用的2维纤维形成物构造到无纺布上而施布单向的纤维层。多轴向织物例如具有多个单向的纤维层，其中，在各个纤维层中的纤维取向彼此扭转。但是被铺设的1维/2维的纤维形成物如下地构造，即，所有纤维具有相对于铺设方向处于上述角度范围中的纤维方向。优选地，1维/2维的纤维形成物仅由一个或多个单向的层组成。特别优选地，所有以1维/2维的纤维形成物铺设的纤维基本上具有相同的纤维方向。3维纤维形成物理解为如下的纤维形成物，即，其在长度、宽度和高度方向上的延伸，相对于这些方向中的任一延伸都不占优势。在这种情况下，所有方向基本上具有相同的延伸，或者这三个方向中的一个或两个可以相对于另外的两个或一个在其延伸上明显更大。术语3维纤维形成物大致上理解为多个彼此层置的2维纤维形成物。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用包括至少一个铺设设备(150)和至少一个纤维载体(140)的生产机器把1维/2维的纤维形成物(110)铺设成特别是构造为纤维塑料复合物(FKV)或者FKV半成品的2维/3维的纤维形成物的方法，其中，所述1维/2维的纤维形成物(110)具有至少一个单向的纤维层，其中，至少一个铺设设备(150)沿铺设方向(120)把所述1维/2维的纤维形成物(110)如下布置地铺设到至少一个纤维载体(140)上，即，被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)的纤维方向(130)相对所述铺设方向(120)具有角度α>20°，优选α>60°并且最大α＝90°，其中，所述1维/2维的纤维形成物(110)在其纤维方向(130)方面基本上无张力地铺设在所述纤维载体(140)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.05 DE 102012203388.21.一种利用包括至少一个铺设设备(150)和至少一个纤维载体(140)的生产机器把1维/2维的纤维形成物(110)铺设成2维/3维的纤维形成物的方法，其中，被铺设的所述2维的纤维形成物(110)具有至少一个单向的纤维层，其中，至少一个铺设设备(150)沿铺设方向(120)把所述1维/2维的纤维形成物(110)如下布置地铺设到至少一个纤维载体(140)上，即，被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)的纤维方向(130)相对所述铺设方向(120)具有角度α>20°并且最大α＝90°，其中，所述1维/2维的纤维形成物(110)在其纤维方向(130)方面基本上无张力地铺设在所述纤维载体(140)上，其中，所述铺设设备(150)与所述纤维载体(140)不直接接触，而是与所述纤维载体形成带有在1mm与20mm之间的宽度的间隙，并且其中，所述铺设设备(150)具有第一抽吸装置，借助所述第一抽吸装置在所述铺设设备中产生把所述1维/2维的纤维形成物(110)固定在所述铺设设备(150)上的吸力，其中，在铺设时间点和/或在铺设区域中，降低所述铺设设备(150)上的吸力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述1维/2维的纤维形成物(110)具有至少一种出自以下组的特性：具有多个单向的纤维层；构造为多轴向织物；由一个单向的纤维层组成；作为线束彼此连接，其中，各个1维/2维的纤维形成物构造线束区段，并且其中，所述1维/2维的纤维形成物的纤维方向以相对于所述线束的纵向方向>40°的角度来布置。3.根据权利要求1所述的方法，其中，被铺设的所述2维的纤维形成物(110)由多个单向的纤维层组成。4.根据权利要求1所述的方法，其中，以任意的顺序、额外地或备选地执行至少一个出自以下组的方法步骤：把所述1维/2维的纤维形成物(110)沿铺设方向(120)无张力地铺设在所述纤维载体(140)上；把所述1维/2维的纤维形成物(110)利用粘合介质或基质材料按如下方式预处理，即，使所述1维/2维的纤维形成物彼此附着；把所述1维/2维的纤维形成物(110)利用粘合介质或基质材料按如下方式预处理，即，使所述1维/2维的纤维形成物附着在所述纤维载体(140)处/上。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维载体(140)具有至少一个出自以下组的构件：带有表面构型的第一工具半体，所述表面构型使能以所述方法制造的纤维塑料复合物或者能以所述方法制造的纤维塑料复合物半成品在强化过程期间至少部分地构型化；包括多个保持元件的保持装置，所述保持装置使被铺设在所述纤维载体(140)上的1维/2维的纤维形成物(110)定位，其中，所述保持元件能够在所述纤维载体(140)中下降；第二抽吸装置，借助所述第二抽吸装置在所述纤维载体(140)中产生使被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)固定在所述纤维载体(140)上的吸力(190)；第一电极化装置，借助所述第一电极化装置产生使被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)固定在所述纤维载体(140)上的静电吸引力；第一加热装置，所述第一加热装置使被铺设的1维/2维的纤维形成物(110)升温到预先确定的温度；至少一个第一传输带，借助所述第一传输带使所述1维/2维的纤维形成物(110)在铺设之后沿带运行方向进一步运输，其中，所述1维/2维的纤维形成物(110)能够借助所述铺设设备(150)直接铺设到所述第一传输带上，并且其中，至少一个第一传输带的带运行方向相对于至少一个另外的第一传输带的带运行方向以预先确定的角度β取向。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铺设设备(150)具有至少一个出自以下组的构件：第一宽缝喷嘴，借助所述第一宽缝喷嘴把所述1维/2维的纤维形成物(110)施布到所述纤维载体(140)上；第二宽缝喷嘴，借助所述第二宽缝喷嘴把所述1维/2维的纤维形成物(110)施布到所述铺设设备(150)的构件上；定位装置，借助所述定位装置能够使所述铺设设备(150)按如下方式相对所述纤维载体(140)定位，即，能够调整不同的角度α；推进装置，借助所述推进装置使所述铺设设备(150)在铺设期间沿铺设方向(120)向前运动；第一料箱，所述1维/2维的纤维形成物(110)存放在所述第一料箱中并且从同一料箱中剥离到所述纤维载体(140)上；第二料箱，所述1维/2维的纤维形成物(110)存放在所述第二料箱中并且从同一料箱中剥离到所述铺设设备(150)的构件上；第二电极化装置，借助所述第二电极化装置产生使被铺设的1维/2维的纤维形成物(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚罗米尔·乌费尔，马可·格廷格，
申请(专利权)人：福伊特专利公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE