带敷设装置以及用于构造层叠物的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于构造和加固层叠物(90)的方法和所属的带敷设装置(1)。本发明专利技术的方法在于实施如下各方法步骤：a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处；b)借助所述敷设装置(20)来敷设所馈送的带(93)；其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92)；以及c)通过如下方式来控制经加固的层叠物(90)的获得：将已敷设好的带结构(91)和待敷设到带结构(91)上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来；使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的、已敷设好的带结构(91)和待敷设到带结构(91)上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)内同时地进行塑化；借助敷设装置(20)将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接；将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及带敷设装置以及用于借助带敷设装置来构造和加固用于例如汽车构件的层叠物的方法，该装置至少包括：a)馈送装置(10)，所述馈送装置用于将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)；b)敷设装置(20)，所述敷设装置用于敷设所馈送的带(93)；其中，相邻敷设的带(93)限定了带结构(91)的带层(92)；以及c)控制装置(30)，所述控制装置用于通过如下装置来控制经加固的层叠物(90)的获得：·引导装置(40)，该引导装置用于将已经敷设好的带结构(91)以及待敷设于其上的带(93)引导到激励装置(50)和/或反过来；激励装置(50)，该激励装置用于仅在已引导到激励装置(50)处的、已经敷设好的带结构(91)以及待敷设于其上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上同时塑化粘结剂和/或基底材料；以及敷设装置(20)用于借助于该敷设装置(20)将仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的、仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得接合区域(95)彼此邻接；以及加固装置(60)，所述加固装置用于使已敷设好的带(93)以及承载该带(93)的已经敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。纤维复合材料的应用在过去几十年中越来越多，特别是当它们能被视作为金属材料的低价替代材料时，纤维复合材料的优势在于构造自由度以及因应用场合而异的表现可能性。尤其是CFK材料(碳纤维增强的塑料)
具有极高的轻质潜力，其中它的特征还在于高强度和非常高的结构刚度。而后者例如在汽车构造中是一个重要的标准。用于加工纤维复合材料的生产设备的目前研发活动因此涵盖了从机器的研发到准备好的生产系统。机器的研发包括常见的预制件生产单元、压力机以及如有可能注塑单元以及后处理单元－而生产系统则包括用于预制件处理、工具清洁、构件获取和类似更多的对应自动化。预制件的自动化生产确定无疑是在无限纤维增强的纤维复合物构件的生产过程中的关键技术，以实现具有可复制的稳定构件质量的高效率的大批量生产。即便是在混合构件、即模压板中，当应达到足够的生产力时，必须能在设备和控制技术上集成所有生产单元，这些混合构件主要与碳纤维半成品一起压制，以附加地增强临界负荷区域。为了生产出无限纤维增强的构件，目前主要采用织物纤维半成品，如用粘结剂(熔胶)润湿和/或用基底部分地或者完全地浸渍的纤维－纱线和/或平面组织(所谓的预浸料)、如纤维织物、纤维粗线(Gestricke)、纤维叠物(Gelege)或纤维料垫。纤维增强的塑料的基底的任务是：嵌入高负荷纤维(支承功能)和完全填充其空隙(阻隔功能)。原则上由选自热塑性或热固性塑料以及如有可能附加的弹性化成分、例如弹性体的组构成的材料可用作粘结剂和/或基底材料，这些材料在强度、最大延展率、使用温度、处理速度和耐化学性方面是不同的。热固性塑料的模塑材料通过温度作用来塑化，并且在塑化时可成型，并且然后在压力和温度下不可逆地硬化。与热塑性塑料不同的是，弹性体和热固性塑料(也被称为硬塑料)在处理之后、即在准备好可使用的状态下由或多或少强耦合的高分子构成，这些高分子通常既不会熔化也不会溶解。在裁切过程中从作为卷或者板状货物以标准尺寸可供使用的这些半成
品生产出料坯，这些料坯通常为成型构件在整个表面上进行加衬。在裁切坯料时根据构件的几何形状产生大量切割废料，这些切割废料不能进行加工，并且严重损害了该工艺的效率。为了改善资源效率，无限纤维增强的构件通过纤维敷设方法或者也已知为带敷设方法的方法来大幅减少边料或者无边料地进行生产。特别是，应用热塑性无限纤维带已被证明是非常吸引人的工艺选择。在此，特别是用于构造层叠物的通常作为带出现的纤维复合材料的敷设是一项特别的挑战。“带”与本专利技术结合较佳地是指轨道状的预浸材料类型，例如30到150毫米宽的预浸条带材料，该材料适于借助带敷设装置来进行敷设。“预浸材料”在本专利技术中特别是指纤维－纱线(粗纱)、纤维－叠物和/或纤维－织物，它们用粘结剂来润湿和/或用基底、例如热固性塑料基底或者热塑性塑料基底部分地或者完全地浸渍，特别是预先浸渍。“纤维”特别是指碳素纤维，但也可以相同的方式应用于玻璃纤维或者另一种、特别是人造的纤维。带可布置在承载材料上，特别是承载膜或者承载纸上，该带在为了构造层叠物而敷设带的过程中会与承载材料分离，其中该承载材料借助带敷设装置的合适装置被移除或者被卷起。然而，较佳地也可采用不再需要承载材料的带。为了加工带而已知的是，将带从线轴或辊子拉出，切成一定长度并且敷设在敷设台上或者已经位于台上的敷设好的带结构上。在敷设带条时，将该带条经由一定数目的超声波焊接头点状地与位于其下方的带层连接。焊接点在此总是仅将两个彼此交叠的带层之间的分界面相接在一起。由此，使复杂敷设的纤维带结构仅点状地彼此相连。为了从台接纳带结构并且例
如借助抽吸抓持系统来运送带结构，这种相接就够了。然而，由于这种松散的相接而不可以例如在红外加热场中均匀地加热带结构以及将其加工成构件。各个带在此时会分离开并且不能工艺上可靠地成型。对于处理敷设好的点状固定的带结构来说已知的现有技术是在压力机中进行加固。至此，带是指热塑性塑料基底，在此必须先将整个结构加热到熔化或流动温度，然后在平面压制力下又被冷却。为此，能量消耗非常高，并且由此使整个方法都不太经济。此外，由于整个结构的完全熔化会造成不期望的流动过程，在该流动过程中材料在压制平面内会被向外挤压。这会导致纤维定向的严重移位，而这种移位会造成更小的构件强度。因此，为了加工带或者实施带敷设方法，目前大多使用自动化装置，这些装置能够结构化地敷设带。已知的特别是所谓的带敷设装置，该带敷设装置例如也可理解为所谓的纤维放置装置。在自动化的敷设过程中，待敷设的带借助敷设头、根据所使用的带敷设装置的类型或者经由滑套或者按压辊、以相对较小的仅局部的以及非常短时间的压力被按压到已经敷设好的带结构上，以使得待敷设的带可连续地、即仅仅逐步地或者彼此相继地与已经敷设好的带结构稍作粘结或焊接。但为此在待敷设的带或已经敷设好的带结构中要求粘结剂和/或基底材料的适当粘性或可焊接性。在处理具有热固性粘结剂和/或基底系统的带时，可通过适度加热来提高粘性。因此，例如已知的是，使温热的空气流流过待敷设的带，该空气流起到通过热对流来对待敷设的带进行加热的作用。然而业已发现，借助温热的空气流的前述加热仅具有较小的热传递特性，并且导致待敷设的带的加热速度较小，以使得因此会达到不期望的敷设速度。此外，为了对具有热塑性粘结剂和/或基底系统的带进行近表面熔化，应用热空气是不合适的。该技术例如在WO 2009/130087 A1中进行改进，以由此能较佳地敷设也是热塑性塑料的带。在此，在敷设头处布置有激励装置，该激励装置用作超声波、感应和/或红外，并且使待敷设的带就在敷设时刻之前不久、在连续地从例如线轴或辊子拉出时在其厚度上进行加热，而局部地在其厚度上加热的带随后经由柔性的敷设辊被连续地按压到已经敷设好的带结构上并且因此相继地彼此相连。然而，该敷设过程也同样由于其仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助带敷设装置(1)来构造和固化层叠物(90)的方法，所述层叠物用于例如汽车构件，其特征在于：a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处；b)借助所述敷设装置(20)来敷设所馈送的带(93)；其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92)；以及c)通过如下方式来控制经加固的层叠物(90)的获得：‑将已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来；‑使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到所述激励装置(50)处的、已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)内同时地进行塑化；‑借助所述敷设装置(20)将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接；‑将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已经敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 DE 102014101446.41.一种用于借助带敷设装置(1)来构造和固化层叠物(90)的方法，所述层叠物用于例如汽车构件，其特征在于：a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处；b)借助所述敷设装置(20)来敷设所馈送的带(93)；其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92)；以及c)通过如下方式来控制经加固的层叠物(90)的获得：-将已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来；-使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到所述激励装置(50)处的、已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)内同时地进行塑化；-借助所述敷设装置(20)将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接；-将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已经敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到所述激励装置(50)的、已经敷设好的带结构(91)的最上方的带层(92)和待敷设到所述带结构上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上同时地进行塑化。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料至少在已经敷设好的带结构(91)的承载待敷设的带(93)的最上方的带层(92)内、在其厚度上同时地进行塑化。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使得还在位于已经敷设好的带结构(91)的承载待敷设的带(93)
\t的最上方的带层(92)下方的各带层(92)内的粘结剂和/或基底材料仅仅在彼此邻接的接合区域(95)的表面(96)上和/或在其厚度上同时地进行塑化。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的待敷设的带(93)、最上方的带层(92)或已经敷设好的带结构(91)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上以待敷设的带(93)、对应的最上方的带层(92)或者已敷设好的带结构(91)的对应横截面(Q)的仅10％、特别是仅20％、较佳地仅30％的最小深度直到60％、特别是75％、较佳为最大90％的最大深度同时地进行塑化。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的待敷设的带(93)、最上方的带层(92)或已经敷设好的带结构(91)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上、在接合区域(95)的表面(96)的已限定的表面段中、以不同的深度同时地进行塑化。7.一种带敷设装置(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格拉夫，
申请(专利权)人：迪芬巴赫机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE