用于制造纖維增強(qiáng)的塑料構(gòu)件的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種用于制造三維構(gòu)件(18、18’)的設(shè)備和相應(yīng)的方法，該三維構(gòu)件由基于已浸漬的纖維帶(10)的纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料構(gòu)成，其中，該設(shè)備具有-多個并排布置的抓取器(1、1’、1”)，用以抓取用基質(zhì)材料浸漬的纖維帶(10)，其中，抓取器(1、1’、1”)能夠在相互平行的路徑上分別在拿取位置(23)與最大位置(24)之間線性移動，從而纖維帶(10)能夠在抓取器(1、1’、1”)與相應(yīng)配屬的傳遞設(shè)備(2、2’、2”)之間張開，-能轉(zhuǎn)動的工作臺(3、3’)，在該工作臺上，能夠?qū)⒗w維帶放置在第一層中和至少在另外的層(12、13、14)中，-分離設(shè)備，其能夠在傳遞設(shè)備(2、2’、2”)附近分離纖維帶(10)，-加熱裝置(25)，用以將層加溫至160℃至400℃，-第一成形工具(8、8’)和一個或多個另外的成形工具(9、9’)，它們可以移動到一起，從而其使得層(12、13、14)三維地變形，-以及傳輸設(shè)備，其能夠?qū)⑷匀皇菬岬膶?12、13、14)傳輸?shù)匠尚喂ぞ?8、8’、9、9’)之間。
【專利說明】用于制造纖維増強(qiáng)的塑料構(gòu)件的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造三維構(gòu)件的設(shè)備和方法，該三維構(gòu)件由基于已浸漬的纖維帶的纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料構(gòu)成。

【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)的塑料構(gòu)件具有由增強(qiáng)纖維組成的結(jié)構(gòu)，其嵌入塑料基質(zhì)材料中。對于較復(fù)雜且較高性能的構(gòu)件來說，通常要求帶有盡可能滿足負(fù)載地布置的纖維方向的多層纖維結(jié)構(gòu)。使用已浸漬的熱塑性纖維帶作為用于上述制造方案的原材料。這種纖維帶由單層的帶狀的纖維基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該纖維基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)浸漬有所需的基質(zhì)材料。這種纖維帶例如作為卷曲材料被提供。用于制造這種已浸漬的纖維帶的可能性例如在DE 42 18 434 A1中描述。
[0003]由這種已浸漬的纖維帶制造出多層的矩形板是公知的，其用作后續(xù)加工的半成品。在US 2011/0111168 A1中描述了，如何能用這種纖維帶制作出寬至2m的多軸平板，其在縱向方向上具有良好的可塑性并且具有盡可能不依賴于方向的強(qiáng)度，并且該多軸平板可以被支承且之后可以被進(jìn)一步加工。在對板進(jìn)行進(jìn)一步加工的情況下，缺點(diǎn)是，當(dāng)生產(chǎn)較復(fù)雜地成型的構(gòu)件時，會產(chǎn)生很多昂貴的半成品材料的邊角料。
[0004]替選地，可以像在DE 100 12 378 A1中描述的那樣，借助所謂的帶鋪設(shè)器將已浸漬的纖維帶直接以某個形狀放置。纖維帶在被放置時受熱，因此其與另外的帶連接。為了能夠?qū)崿F(xiàn)任意的構(gòu)件形狀和滿足要求的纖維層，安設(shè)多軸吊架系統(tǒng)(mehrachsportalsystem)或彎臂機(jī)器人用于帶鋪設(shè)器頭部的運(yùn)動。運(yùn)動系統(tǒng)在進(jìn)行控制時是非常復(fù)雜的且相對較慢，或者說具有小的放置速率(單位kg/h)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)是，針對所提到的制造方案提供一種設(shè)備和一種方法，由于盡可能優(yōu)化地利用材料，其是更低成本的，并且能更好地自動化，并且適用于批量制作三維的、更復(fù)雜的構(gòu)件。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，對于設(shè)備來說，該任務(wù)以如下方式解決，S卩，該設(shè)備具有
[0007]-多個并排布置的抓取器，用以抓取用基質(zhì)材料浸漬的纖維帶，其中，抓取器可以在相互平行的路徑上分別在拿取位置與最大位置之間線性移動，從而纖維帶可以在抓取器與相應(yīng)配屬的傳遞設(shè)備之間張開，
[0008]-可轉(zhuǎn)動的工作臺，在該工作臺上，可以將纖維帶放置在第一層中和至少在另外的層中，
[0009]-分離設(shè)備，其可以在傳遞設(shè)備附近分離纖維帶，
[0010]-加熱裝置，用以將層加溫至160°至400°C，
[0011]-第一成形工具和一個或多個另外的成形工具，它們可以移動到一起，從而其使得層三維地變形，
[0012]-以及傳輸設(shè)備，其可以將仍然是熱的層傳輸?shù)匠尚喂ぞ咧g。
[0013]通過根據(jù)本發(fā)明的實施方案得到多個優(yōu)點(diǎn)。通過并排使用多個抓取器，可以將纖維帶同時放置在整個構(gòu)件面上?；谄叫泻途€性的運(yùn)動，相比在公知的帶鋪設(shè)器中的情況，設(shè)備和其自動化可以被更簡單地設(shè)計。這在整體上更快且更低成本且更靈活地用于適配不同的待制作的構(gòu)件。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中優(yōu)選存在至少10個，特別優(yōu)選至少20個抓取器。因為抓取器可以不相互依賴地移動到不同的中間位置上，所以纖維帶可以根據(jù)隨后的構(gòu)件輪廓被放置。由此避免了，像在使用矩形半成品時那樣產(chǎn)生高成本原料的過多的邊角料。由于使用已浸漬的纖維帶作為原材料，一方面，不必對具有不完全滲透風(fēng)險的多層纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行附加的浸漬，并且另一方面，可以節(jié)省高成本預(yù)制的半成品，例如多層板。此外，其是節(jié)省能量的，用于連接纖維帶或?qū)铀璧募訙赝瑫r也還用于三維的變形，其方法是，不設(shè)置層組件的臨時存儲部而是隨后直接進(jìn)行變形，為此，將仍然是熱的層置入到成形工具中。
[0014]所制造的三維構(gòu)件已經(jīng)可以具有最終輪廓，或者該三維構(gòu)件是還將被變形的中間
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[0015]所使用的纖維帶的纖維優(yōu)選是碳纖維、玻璃纖維或芳綸纖維。優(yōu)選使用單層的纖維帶，并且優(yōu)選使用如下纖維，在其中，纖維大部分或完全沿一個方向，特別優(yōu)選是沿縱向方向定向。也可以使用如下纖維帶，其具有織物或織品的基本結(jié)構(gòu)。作為浸漬物被安放的基質(zhì)材料是熱塑塑料，優(yōu)選是PEEK、PPS或聚酰胺，例如形式為作為粉末或纖維覆蓋物的薄膜、液滴、涂層、紗線。已浸漬的纖維帶例如在多個退卷站作為卷曲物被提供。
[0016]分離設(shè)備例如可以實施為刀具、圓盤刀具、剪刀、激光器、超聲刃或擺動刃。通過分離，工作臺可以在放置第一層和放置另外的層之間轉(zhuǎn)動?？赊D(zhuǎn)動的工作臺優(yōu)選能以+/-30°至+/-90°轉(zhuǎn)動，因此，層可以以不同的角度放置，以便可以盡可能滿足負(fù)載地布置纖維帶。在優(yōu)選的實施方案中，工作臺可以基本上垂直于抓取器的平行路徑地上升和下降，從而使工作臺可以運(yùn)動進(jìn)入到張開的纖維帶的平面內(nèi)，并且可以從該平面中運(yùn)動離開。為了張開使工作臺下降，并且為了放置而使其上升。在抓取器的一側(cè)可以存在另外的分離設(shè)備。替選地，抓取器也可以以能向上和向下運(yùn)動的方式實施。
[0017]加熱裝置優(yōu)選是IR加熱裝置或熱空氣爐或感應(yīng)加熱裝置或微波加熱裝置，但其也可以具有與層接觸的加熱板。附加地也可以對一個或多個成形工具進(jìn)行加熱，以便能夠?qū)崿F(xiàn)良好的塑形和加固。但也可以有利的是，將一個或多個成形工具以能冷卻的方式實施，從而可以在塑形之后直接冷卻和固化構(gòu)件。傳遞設(shè)備可以具有夾持設(shè)備，其保持住纖維帶的始端，從而使抓取器可以在拿取位置中接收始端。
[0018]為了制造出復(fù)雜的構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)，三維的制作優(yōu)選可以兩階段地實施。首先，將層放置在工作臺上的已經(jīng)略微呈三維的預(yù)成形部上，并且隨后進(jìn)行三維變形，以便制作最終的構(gòu)件形狀。因此可以避免單一步驟中的過度變形，這種過度變形特別是在明顯呈三維形狀的情況中導(dǎo)致移動或形成褶皺的危險。
[0019]為了使層在放置之后不移動，有利的是，可以設(shè)置固定裝置，其可以對纖維帶進(jìn)行局部加溫，從而使層在這些部位上相互連接。這例如可以利用經(jīng)加熱的沖具，或者可以通過接觸式加溫，通過感應(yīng)加溫，利用熱空氣，利用微波加溫或利用局部IR輻射器來實現(xiàn)。在沖具的情況下，可以以如下方式構(gòu)造沖具，即，沖具可以在必要時將層按壓到存在于工作臺上的三維預(yù)成形部上。
[0020]為了能夠?qū)崿F(xiàn)層的加固并且擠出可能存在的空氣，可以有利的是，尤其是以與加熱裝置組合的方式設(shè)置擠壓裝置，擠壓裝置可以在加溫期間或在加溫之后使層相互壓擠。在平坦的層組件的情況下，擠壓裝置可以具有兩個平坦的板，其相互擠壓并且因此使層加固。擠壓裝置可以布置在加熱裝置之后，或者與加熱裝置組合，其方法是，板例如以可加熱的方式實施。
[0021]為了實現(xiàn)良好的可變形性和加固，可以有利的是，以如下方式構(gòu)造加熱裝置，即，可以將由纖維帶組成的層大面積地，尤其是完全地加溫到160°至400°C。在此有利的是，熱塑性基質(zhì)材料被加溫至熔化溫度(依賴于具體的熱塑性)，以便實現(xiàn)均勻的滲透。
[0022]優(yōu)選的是，分離設(shè)備應(yīng)該適用于，即使纖維帶位于不同的位置上也可以在每個傳遞設(shè)備處，必要時在每個抓取器處割斷纖維帶，以便盡可能良好地形成所期望的構(gòu)件輪廓。為此，相應(yīng)的分離設(shè)備可以在寬度上實施有多個分離模塊，其中，分離模塊例如裝配在傳遞設(shè)備或抓取器上，并且可以是能與其一起移動的。相應(yīng)的分離設(shè)備也可以在寬度上并且以能在抓取器的移動方向上移動的方式實施。
[0023]為了可以盡可能良好地形成之后的構(gòu)件輪廓，有利的是，抓取器的寬度處于10mm與300mm之間，優(yōu)選30mm與100mm之間。較小的寬度導(dǎo)致機(jī)械耗費(fèi)以及其它費(fèi)用的升高，這是因為需要大量抓取器，并且在較大的寬度中，牽引力變得過大，或者說難以保證纖維帶應(yīng)力的均勻性。
[0024]傳輸設(shè)備特別適合用于使層或?qū)咏M件運(yùn)動到成形工具，傳輸設(shè)備具有用于保持已加溫的層的張緊框架或夾持件。因為層在加溫之后變軟且是可變形的并且也是有粘性的，所以有利的是，在邊緣處環(huán)繞地保持層組件。在已經(jīng)三維地放置并且進(jìn)而預(yù)成形的層組件的情況下，替選或附加地，也可以將金屬絲編織網(wǎng)設(shè)置為支撐件或罩。此外，傳輸設(shè)備可以具有樞轉(zhuǎn)臂或運(yùn)輸裝置，例如側(cè)向的帶、鏈或牽引繩，利用樞轉(zhuǎn)臂或運(yùn)輸裝置來傳輸張緊框架或夾持件或金屬絲編織網(wǎng)。傳輸設(shè)備將已加溫的層至少從加熱裝置傳輸?shù)匠尚喂ぞ?。但傳輸設(shè)備還可以承擔(dān)從工作臺至加熱裝置的傳輸。對此替選地也可以設(shè)置單獨(dú)的傳輸設(shè)備。
[0025]當(dāng)傳遞設(shè)備可以相互平行且不相互依賴地朝著成形工具的方向移動到不同的位置上時，也可以在該側(cè)上放置根據(jù)所期望的構(gòu)件幾何形狀的輪廓，并且結(jié)合相應(yīng)的分離設(shè)備以節(jié)省材料的方式工作。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，對于方法來說，該任務(wù)以如下方式解決，為此，尤其是在使用上面描述的設(shè)備的情況下，依次實施以下步驟:
[0027]a)通過多個并排布置的抓取器，在相應(yīng)配屬的傳遞設(shè)備上抓取多個用基質(zhì)材料浸漬的纖維帶，
[0028]b)通過抓取器的直線平行的移動，使纖維帶在抓取器與相應(yīng)的傳遞設(shè)備之間張開，
[0029]c)將纖維帶作為層放置在可轉(zhuǎn)動的工作臺上，
[0030]d)在傳遞設(shè)備附近分離纖維帶，
[0031]e)重復(fù)步驟a)-d)，以便放置由用基質(zhì)材料浸漬的平行布置的纖維帶形成的另外的層，
[0032]f)將層加溫至160 °C至400°C，并且
[0033]g)借助第一成形工具和一個或多個另外的成形工具將仍然是熱的層變形成三維構(gòu)件。
[0034]對于方法來說類似地得到已經(jīng)在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中提到的優(yōu)點(diǎn)。對于能量需求來說有利的是，避免附加地加溫至160°至400°C。這在根據(jù)本發(fā)明的方法中剛好是如下情況，即，針對帶和層的連接以及針對變形利用所述加溫兩次，其方法是，使得放置帶的步驟直到構(gòu)件變形的步驟在時間上接近地相繼進(jìn)行。優(yōu)選的是，在張開期間工作臺下降，并且為了放置纖維帶，工作臺可以基本上垂直于張開的纖維帶地向上運(yùn)動到張開面中。
[0035]對于特別復(fù)雜的、例如帶有側(cè)凹部或高變形度的構(gòu)件形狀來說，可以將由纖維帶組成的層放置在略微呈三維的預(yù)成形部上，該預(yù)成形部設(shè)置在可轉(zhuǎn)動的工作臺上。于是，步驟g)中的變形不必那么強(qiáng)烈。由此避免纖維層的移動或形成褶皺的危險，并且進(jìn)而提高構(gòu)件強(qiáng)度。
[0036]為了實現(xiàn)盡可能滿足負(fù)載的纖維布置，還可以將步驟e)再重復(fù)一次或再重復(fù)多次，其中，在單次步驟e)之前或分別在每次步驟e)之前，工作臺繞特定的角度轉(zhuǎn)動，優(yōu)選在30°與90°之間，以便以不同的角度放置至少一個層。因此，整體上得到由多個層組成的層組件，所述多個層具有纖維帶和纖維方向的不同的角度。用于層的層構(gòu)建的示例可以是:0° /0° /+45° /-45° /90° /-45° /+45° /0° /0°。在此，在各層中，也可以將僅少量的或單個的纖維帶作為加強(qiáng)帶來安置。
[0037]為了阻止層的滑脫，可以有利的是，在放置一個或多個層之后，或者在放置每個層之后，通過局部的加溫進(jìn)行固定。加溫在此不是大面積地，而是僅局部地進(jìn)行，以便提供各個固定點(diǎn)。
[0038]對于獲得良好的材料特性來說有利的是，在步驟f)期間或之后，也就是在加溫期間或之后，并且在步驟g)之前，也就是在變形之前，壓擠由纖維帶組成的層。由此，使得層加固并且擠出可能存在的空氣。對于平坦地放置的層，可以借助相互擠壓的兩個板來進(jìn)行。
[0039]為了提高步驟g)中的針對變形的可塑性，并且為了獲得良好的加固，可以在步驟f)中將層大面積地，尤其是完全地加溫至160°至400°C。
[0040]為了進(jìn)一步最小化邊角料，根據(jù)之后的構(gòu)件輪廓，可以在步驟b)期間或在步驟c)之前將抓取器并且優(yōu)選還有傳遞設(shè)備移動到不同的位置上。
[0041]為了可以更好地放置纖維帶，尤其是在使用工作臺上的三維預(yù)成形部的情況下，可以在纖維帶被放置之前對其進(jìn)行加溫，優(yōu)選加溫到80°C與260°C之間的溫度。合適的溫度根據(jù)熱塑性得到，例如，該溫度在PEEK的情況中比在聚酰胺的情況中要高很多。在每種情況下，溫度都應(yīng)該位于熔化溫度以下，由此塑料基質(zhì)僅變得略軟，但仍未熔化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]借助實施例，參考附圖來闡述本發(fā)明的其它有利的特征。其中:
[0043]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一部分(放置)；
[0044]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二部分(加溫、變形)；
[0045]圖3以將多個層放置和固定在可轉(zhuǎn)動的工作臺上的步驟示出示意性的步驟圖；
[0046]圖4不出根據(jù)本發(fā)明的其它設(shè)備。

【具體實施方式】
[0047]下面將更詳細(xì)地描述這些附圖。根據(jù)本發(fā)明，在實施例中提到的特征，不僅以在實施例中描述的組合方式被使用，也可以單個地用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或相應(yīng)的方法。
[0048]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一部分，確切的說是在放置了一層或多層纖維帶之后。已浸漬的纖維帶10從退卷站被引導(dǎo)至并排布置的傳遞設(shè)備2。抓取器1同樣并排地布置，并且分別可以在拿取位置23與最大位置24之間直線地且相互平行地移動。在拿取位置中，抓取器1抓住纖維帶10的始端，并且將其拉動越過可轉(zhuǎn)動的工作臺3。抓取器1根據(jù)期望的構(gòu)件輪廓朝中間位置運(yùn)動。例如實施為夾持設(shè)備的傳遞設(shè)備2也可以移動，以便盡可能良好地接近構(gòu)件輪廓。由此，產(chǎn)生的邊角料可以被限制到最小。工作臺3優(yōu)選被抬升，以便放置作為單個層的纖維帶。通過重復(fù)該過程依次放置至少兩層，并且因此在工作臺3上形成層組件15，其包括第一層和一個或多個另外的層。然后，未示出的分離設(shè)備在傳遞設(shè)備的一側(cè)切斷纖維帶。在抓取器1的一側(cè)可以設(shè)置另外的分離設(shè)備或者打開抓取器1，并且因此釋放纖維帶始端。以相同的類型和方法可以在工作臺上放置其它層。通過轉(zhuǎn)臺3，可以以不同的角度放置各個層。由此，可以實現(xiàn)滿足負(fù)載且輪廓近似地放置纖維帶。在每層之后或僅在單個層之后，可以借助固定裝置4來加溫且進(jìn)而固定各個部位，固定裝置優(yōu)選實施為加熱盒、IR加熱件或感應(yīng)加熱件。工作臺3尤其是也可以具有略微呈三維的預(yù)成形部，纖維帶的層15放置到該預(yù)成形部上。由此，特別是對于明顯呈三維的構(gòu)件，減小了之后的變形的程度。由此減小纖維結(jié)構(gòu)中的移動或褶皺的危險。為了改進(jìn)放置，尤其是當(dāng)三維的預(yù)成形部存在于工作臺上時，可以在放置之前對纖維帶10進(jìn)行加溫，優(yōu)選加溫至80°C與260 °C之間的溫度。
[0049]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二部分，其示出針對預(yù)成形的層組件的加溫和變形。類似地，本發(fā)明可以用于平坦地放置的層組件。把在該示例中預(yù)成形的、包括第一層和一個或多個另外的層的層組件16從未詳細(xì)示出的可轉(zhuǎn)動的工作臺輸送至處理室5。為了維持預(yù)成形件，其例如可以在相應(yīng)的金屬絲編織網(wǎng)上傳輸，在放置時金屬絲編織網(wǎng)已經(jīng)位于預(yù)成形部與第一層之間。在處理室中存在加熱裝置和擠壓裝置，利用它們將層組件優(yōu)選大面積地加溫至160°C至400°C，并且局部地進(jìn)行壓擠。借助傳輸設(shè)備將包括第一層和一個或多個另外的層的、加溫預(yù)成形的層組件17引入到第一成形工具8與第二成形工具9之間，傳輸設(shè)備例如實施為帶有張緊框架7的樞轉(zhuǎn)臂6。通過閉合第一和第二成形工具8、9，加溫預(yù)成形的層組件17以期望的構(gòu)件形狀三維地變形。在冷卻之后，構(gòu)件18固化。成形工具8、9可以是被加熱的或被冷卻的。根據(jù)是否為了改進(jìn)可塑性還應(yīng)進(jìn)一步加溫，或者根據(jù)是否為了穩(wěn)定形狀而已經(jīng)應(yīng)該進(jìn)行冷卻。
[0050]代替樞轉(zhuǎn)臂6地也可以使用鏈運(yùn)輸部或牽引繩運(yùn)輸部。代替張緊或夾持框架7地，金屬絲編織網(wǎng)也可以支撐加溫預(yù)成形的層組件17。此外也可以設(shè)置兩個分離的處理站，用以利用加熱裝置進(jìn)行加溫以及利用擠壓裝置進(jìn)行壓擠。壓擠部和加熱裝置的順序也可以交換，從而尤其是當(dāng)存在固定裝置時首先進(jìn)行壓擠，然后進(jìn)行大面積的加溫。
[0051]為了清楚地示出多個層的放置，在圖3中依次示出步驟。圖3a示出在將纖維帶的第一層12放置在平坦的可轉(zhuǎn)動的工作臺3’上之后的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。抓取器1’已經(jīng)大致返回，并且傳遞設(shè)備2’位于拿取位置處。退卷站11’提供已浸漬的纖維帶。在圖3?中示出的步驟是可選的。在此清楚示出的是，如何能夠通過局部加溫特定的固定部位20來進(jìn)行固定。然后，圖3b中示出，在第一層12上放置另外的層13。例如，以相對于第一層大致呈30°的角度。為此，在放置第一層12之后工作臺3’繞相應(yīng)的角度轉(zhuǎn)動。在第二層13之后，也可以通過在固定部位21處的加溫來進(jìn)行固定(圖3bi)。圖3c示出在其它的層12、13上放置第三層14。在此，工作臺3’也被提前轉(zhuǎn)動了，例如從而可以以相對于第一層12大致呈60°的方式放置第三層14。必要時，隨后也可以進(jìn)行在固定部位22處的固定(圖3Cl)。這些層共同形成例如在圖1中用15表示的層組件，其作為預(yù)成形的層組件16被傳輸，以便進(jìn)行加溫，并且作為已加溫的層組件17進(jìn)一步被變形成構(gòu)件18。在圖4中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記用16’、17’、18’等表示。
[0052]由于可以將抓取器1’并且優(yōu)選還有傳遞設(shè)備2’移動到不同的位置上，因此可以實現(xiàn)根據(jù)期望的構(gòu)件形狀來輪廓近似地放置纖維帶，從而可以使邊角料最小化。沒有額外地示出分離設(shè)備。所描述的設(shè)備和所描述的方法可以被設(shè)置用于在工作臺3’上的平坦放置，就像被設(shè)置用于在三維預(yù)成形部(其存在于工作臺3’上)上的放置那樣。優(yōu)選可以通過經(jīng)加熱的固定沖具進(jìn)行固定，其必要時將由纖維帶組成的層按壓到預(yù)成形部上。
[0053]圖4中示出的設(shè)備是用于根據(jù)本發(fā)明的實施方案的另一變型方案。在帶有預(yù)成形部的工作臺3”(預(yù)成形部位于該工作臺上)上放置多層纖維帶，從而形成預(yù)成形的層組件16’。同樣示出:可移動的抓取器1”；傳遞設(shè)備2”，其必要時也可以是能移動的；和用于提供已浸漬的纖維帶的退卷站11”。在該示例中還安置有兩個單獨(dú)的加強(qiáng)條19。層組件16’和加強(qiáng)條19被加熱裝置25加溫至160°至40(TC。然后，將加溫預(yù)成形的層組件17’傳輸?shù)降谝怀尚喂ぞ?’與第二成形工具9’之間，并且通過閉合第一和第二成形工具8’、9’使其以期望的構(gòu)件形狀三維地變形。通過在變形時使用變大的擠壓力，層組件還可以附加地被加固，并且可以擠出空氣。當(dāng)冷卻三維構(gòu)件18’時，其發(fā)生固化。冷卻過程可以以與成形工具8’或9’完全或局部接觸的形式進(jìn)行。
[0054]附圖標(biāo)記列表
[0055]1、1’、1”抓取器
[0056]2、2’、2”傳遞設(shè)備
[0057]3、3’、3”可轉(zhuǎn)動的工作臺
[0058]4固定裝置
[0059]5帶有加熱裝置和擠壓裝置的處理室
[0060]6樞轉(zhuǎn)臂
[0061]7張緊框架
[0062]8、8’第一成形工具
[0063]9、9’第二或者說其它成形工具
[0064]10已浸漬的纖維帶
[0065]11、11’、11”退卷站
[0066]12放置的第一層
[0067]13放置的第二層
[0068]14放置的第三層
[0069]15在工作臺上的層組件，其包括第一層和一個或
[0070]多個另外的層[0071 ]16、16 ’在加溫前的預(yù)成形的層組件，其包括第一層和
[0072]一個或多個另外的層
[0073]17、17’在加溫后的預(yù)成形的層組件，其包括第一層和
[0074]一個或多個另外的層
[0075]18、18’三維構(gòu)件，其包括第一層和一個或多個另外的
[0076]層
[0077]19單個的加強(qiáng)條
[0078]20、21、22固定部位
[0079]23拿取位置的方位
[0080]24最大位置的方位
[0081]25加熱裝置
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造三維構(gòu)件〈18、18’ )的設(shè)備，所述三維構(gòu)件由基于已浸漬的纖維帶(10)的纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料構(gòu)成，其中，所述設(shè)備具有 -多個并排布置的抓取器(^廠、！”)，用以抓取用基質(zhì)材料浸漬的纖維帶(10),其中，所述抓取器(丨“’“”)能夠在相互平行的路徑上分別在拿取位置(23)與最大位置(24)之間線性移動，從而所述纖維帶(10)能夠在所述抓取器(丨“’“”)與相應(yīng)配屬的傳遞設(shè)備(2,2^2^)之間張開， -能轉(zhuǎn)動的工作臺口^’^”)，在所述工作臺上，能夠?qū)⑺隼w維帶放置在第一層(12)中和至少在另外的層(1334)中， -分離設(shè)備，其能夠在所述傳遞設(shè)備附近分離所述纖維帶， -加熱裝置(25),用以將層(120304)加溫至160°至4001， -第一成形工具〈8、8’ )和一個或多個另外的成形工具〈9、9’)，這些成形工具能夠移動到一起，從而其使所述層(120304)三維地變形， -以及傳輸設(shè)備出)，其能夠?qū)⑷匀皇菬岬乃鰧?120304)傳輸?shù)剿龀尚喂ぞ摺?、8’、9、9’ )之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述工作臺(33,)具有三維的預(yù)成形部，所述層(120304)放置在所述預(yù)成形部上，并且/或者所述工作臺能夠基本上垂直于所述抓取器(丨“’“”)的平行的路徑地上升和下降。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有固定裝置(4)，其能夠局部地對所述纖維帶進(jìn)行加溫，從而使所述層(120304)在這些部位上相互連接。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，尤其是以與所述加熱裝置(25)組合的方式地設(shè)置有擠壓裝置(5),所述擠壓裝置能夠在加溫期間或在加溫之后使所述層(12^13^14)相互壓擠。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一成形工具和/或所述一個或多個另外的成形工具〈8、8’、9、9’)以能被加熱或能被冷卻的方式實施。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述分離設(shè)備在寬度上實施有多個分離模塊，或者在寬度上且在所述抓取器(丨“’“”)的運(yùn)動方向上能移動，從而即使在不同的位置中，也能夠在每個傳遞設(shè)備上將所述纖維帶(10)分離。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳遞設(shè)備能夠相互平行且不相互依賴地朝著所述成形工具〈8、8’、9、9’ )的方向移動到不同的位置上。
8.—種尤其是在使用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備的情況下用于制造三維構(gòu)件〈18、18’ )的方法，所述三維構(gòu)件由基于已浸漬的纖維帶(10)的纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料構(gòu)成，所述方法依次具有如下步驟: 通過多個并排布置的抓取器(丨“’“”)，在相應(yīng)配屬的傳遞設(shè)備口、〗’、〗”)上抓取多個用基質(zhì)材料浸漬的纖維帶(10), 幻通過所述抓取器(丨“’“”)的直線平行移動，使所述纖維帶(10)在所述抓取器〈1、 與所述相應(yīng)的傳遞設(shè)備之間張開， 0)將所述纖維帶作為層(120304)放置在能轉(zhuǎn)動的工作臺〈3、3’ )上， (1)在所述傳遞設(shè)備附近分離所述纖維帶， 0)重復(fù)步驟幻-(1),以便放置由用基質(zhì)材料浸漬的平行布置的纖維帶形成的另外的層(13,14), f)將所述層(12、13、14)加溫到160。至400。。，并且 g)借助第一成形工具(8、8’)和一個或多個另外的成形工具(9、9’ )將仍然是熱的所述層(12、13、14)變形成三維構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟c)中，將所述纖維帶放置到所述工作臺(3、3’ )上的略微呈三維的預(yù)成形部上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，將所述步驟e)重復(fù)一次或重復(fù)多次，其中，在單次步驟e)之前或分別在每次步驟e)之前，所述工作臺(3、3’)繞特定的角度轉(zhuǎn)動，優(yōu)選在30°與90°之間，以便以不同的角度放置至少一個層(13、14)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法，其特征在于，在放置一個或多個層(12、13、14)之后，或者在放置每個層之后，通過局部的加溫來進(jìn)行固定。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的方法，其特征在于，在所述步驟f)期間或之后，并且在所述步驟g)之前對所述層進(jìn)行壓擠，并且/或者在步驟f)中大面積地進(jìn)行加溫。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的方法，其特征在于，
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述的方法，其特征在于，相應(yīng)于隨后完成的構(gòu)件輪廓，在步驟b)期間或在步驟c)之前將所述抓取器以及優(yōu)選還有所述傳遞設(shè)備(2、2’、2”)移動到不同的位置上。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項所述的方法，其特征在于，在被放置在所述工作臺(3、3’ )上之前對所述纖維帶(10)進(jìn)行加溫，尤其是加溫到80°C與260°C之間的溫度。
【文檔編號】B29C70/34GK104487232SQ201380038143
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】馬庫斯-托馬斯·朗, 邁克爾·凱澤, 馬可·格廷格, 塞巴斯蒂安·吉爾 申請人:福伊特專利公司, 奧迪股份公司