DE102014114377B4

DE102014114377B4 - Clamping device and method for producing a fiber composite component

Info

Publication number: DE102014114377B4
Application number: DE102014114377.9A
Authority: DE
Inventors: Arne Hindersmann; Jens Ramon Bölke; Patrick Schulz
Original assignee: Ism H Schulz GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Ism H Schulz GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: DE102014114377A1; FR3026669A1; FR3026669B1

Abstract

Klemmvorrichtung (1) zum klemmenden Fixieren von Objekten (3) mit zwei Klemmarmen (11, 12), die an einem Klemmende jeweils ein Klemmanschlag (15) aufweisen, mittels derer ein Objekt (3) klemmend fixierbar ist und die über ein Gelenk (13) relativ zueinander bewegbar gelagert sind, und mit einer Vorspanneinrichtung (17) zum Erzeugen einer voreinstellbaren Vorspannkraft, die als Klemmkraft auf die Klemmanschläge (15) wirkt, wenn ein Objekt (3) mittels der Klemmvorrichtung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Vorspanneinrichtung (17) mindestens ein temperaturabhängiges Stellglied (18) vorgesehen ist, das beim Einstellen der Vorspannkraft an der Vorspanneinrichtung (17) einen ersten Zustand hat, in dem das temperaturabhängige Stellglied (18) keine zusätzliche Vorspannkraft erzeugt, und das bei Temperaturerhöhung des die Klemmvorrichtung umgebenden Mediums in einen zweiten Zustand wechselt, in dem das temperaturabhängige Stellglied (18) eine auf dem Wärmeausdehnungseffekt basierende, zusätzliche Vorspannkraft erzeugt, die als Klemmkraft auf die Klemmanschläge (15) wirkt.Clamping device (1) for the clamping fixing of objects (3) with two clamping arms (11, 12), each having a clamping stop (15) at one end of the clamping, by means of which an object (3) can be fixed in a clamping manner and which is connected via a joint (13 ) are mounted relative to each other in a movable manner, and with a biasing means (17) for generating a presettable biasing force which acts as a clamping force on the clamping stops (15) when an object (3) is fixed by means of the clamping device, characterized in that in addition to the Biasing means (17) at least one temperature-dependent actuator (18) is provided which has a first state when setting the biasing force to the biasing means (17) in which the temperature-dependent actuator (18) generates no additional biasing force, and the temperature increase of the clamping device surrounding medium in a second state, in which the temperature-dependent actuator (18) on the Wärmeausd ehnenseffekt based, additional biasing force generated, which acts as a clamping force on the clamp stops (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zum Klemmen der Fixierung von Objekten, insbesondere Faserpreformen zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, das aus einem mit einem Matrixmaterial infundierten Fasermaterial gebildet wird. The invention relates to a clamping device for clamping the fixation of objects, in particular Faserpreformen for producing a fiber composite component. The invention also relates to a method for producing a fiber composite component, which is formed from a fiber material infused with a matrix material.

Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff, sogenannte Faserverbundbauteile, sind aus der Luft- und Raumfahrt heute nicht mehr wegzudenken. Aber auch im Automobilbereich findet die Verwendung derartiger Werkstoffe immer mehr Zuspruch. Insbesondere kritische Strukturelemente werden aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Gewicht aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Durch die aus der Faserorientierung resultierenden anisotropen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe können die Bauteile an lokale Belastungen angepasst werden und ermöglichen so eine optimale Materialausnutzung im Sinne des Leichtbaus. Components made of a fiber composite material, so-called fiber composite components, have become indispensable in the aerospace industry today. But also in the automotive sector, the use of such materials is becoming more and more popular. In particular, critical structural elements are made of fiber reinforced plastics due to the high weight specific strength and stiffness with minimal weight. Due to the anisotropic properties of the fiber composites resulting from the fiber orientation, the components can be adapted to local loads and thus enable optimal material utilization in terms of lightweight construction.

Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen wird häufig ein Fasermaterial in einem Formwerkzeug eingebracht und anschließend ein in das Fasermaterial infundiertes Matrixmaterial, beispielsweise Harzsysteme, unter Temperatur und gegebenenfalls Druckbeaufschlagung ausgehärtet, so dass sich ein integrales Bauteil bilden lässt. Das zur Herstellung der Faserpreform verwendete Fasermaterial, beispielsweise flächige Faserhalbzeuge, kann trockenes oder bereits vorimprägniertes Fasermaterial sein. Bei der Verwendung von trockenem Fasermaterialien wird zu einem späteren Zeitpunkt dann das Matrixmaterial, beispielsweise im Vakuuminfusionsverfahren, in das Fasermaterial infundiert und anschließend ausgehärtet. In the production of fiber composite components, a fiber material is often introduced into a mold and then a matrix material infused into the fiber material, for example resin systems, cured under temperature and optionally pressurization, so that it is possible to form an integral component. The fiber material used for the production of the fiber preform, for example flat semi-finished fiber products, may be dry or already pre-impregnated fiber material. When using dry fiber materials, the matrix material is then infused into the fiber material at a later time, for example in the vacuum infusion process, and then cured.

Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen wird hierbei sehr häufig die sogenannte Open-Mould-Technologie verwendet, bei der das Fasermaterial zur Herstellung der Preform einschließlich der notwendigen Hilfsstoffe in Form von Fließhilfen, Saugfließen und schlussendlich einer Vakuumfolie auf eine feste Formwerkzeugseite eines Formwerkzeuges aufgebracht wird. Die Faserpreform wird somit nicht in einem ganzheitlich geschlossenen Formwerkzeug gebildet und ausgehärtet. An Versteifungselementen oder Geometrieübergängen werden dabei häufig zusätzliche Formwerkzeugteile als Stützelemente unter dem Vakuumaufbau oder auf dem Vakuumaufbau appliziert, um auch bei der Herstellung des Faserverbundbauteils die vorgegebene Geometrie des Bauteils innerhalb der Toleranzen einhalten zu können. In the production of fiber composite components here very often the so-called open-mold technology is used in which the fiber material for producing the preform including the necessary auxiliary materials in the form of flow aids, suction flow and finally a vacuum film is applied to a solid mold side of a mold. The Faserpreform is thus not formed and cured in a holohedral closed mold. At stiffening elements or geometry transitions additional mold tool parts are often applied as support elements under the vacuum structure or on the vacuum structure in order to comply with the predetermined geometry of the component within the tolerances in the manufacture of the fiber composite component.

Während des nun eigentlichen Fertigungsprozesses, d.h. während des Aushärtevorgangs des Matrixmaterials durch Temperierung und gegebenenfalls Druckbeaufschlagung, erfährt die zwischen den Werkzeugen befindliche Faserpreform eine Komprimierung, so dass gewährleistet sein muss, dass die Formwerkzeuge diesen Setzprozess bzw. Setzerscheinung folgen. During the actual manufacturing process, i. during the curing process of the matrix material by tempering and optionally pressurization, the Faserpreform located between the tools undergoes compression, so that it must be ensured that the molds follow this setting process or setting phenomenon.

In der Praxis wird eine Vorspannklammer verwendet, bei der die Vorspannung mit Hilfe eines gefederten Bolzens auf einen Hebelarm erzeugt wurde. Es hat sich hierbei allerdings als nachteilig herausgestellt, dass aufgrund des Setzprozesses bzw. der Setzerscheinung während der Temperierung der Faserpreform die Vorspannung teilweise oder gänzlich verloren geht, so dass die Werkzeuge nicht ausreichend aneinander gepresst werden und dadurch die geforderten Bauteiltoleranzen nicht eingehalten werden können. Denn aufgrund der hohen Temperaturen bei dem eigentlichen Aushärtungsprozesses lässt die Federspannung nach, so dass die durch den Setzprozess verloren gegangene Vorspannung nicht mehr ausreichend kompensiert werden kann. In practice, a preload clamp is used in which the bias was generated by means of a spring-loaded bolt on a lever arm. However, it has proved to be disadvantageous that due to the setting process or the settling phenomenon during the tempering of Faserpreform the bias is partially or completely lost, so that the tools are not sufficiently pressed together and thereby the required component tolerances can not be met. Because due to the high temperatures in the actual curing process, the spring tension decreases, so that lost by the setting process bias can not be compensated sufficiently.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, insbesondere dem der Open-Mould-Technologie, sowie eine hierbei zu verwendende Klammervorrichtung anzugeben, mit der die im Fertigungsprozess zu beobachtenden Setzerscheinungen der Faserpreform prozesssicher kompensiert werden können. It is therefore an object of the present invention to provide an improved method for producing a fiber composite component, in particular that of open-mold technology, and a stapler to be used in this case, with which the settling phenomena of the fiber preform to be observed in the production process can be reliably compensated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Klemmvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. The object is achieved with the clamping device according to claim 1 and the method according to claim 8.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Klemmvorrichtung zum klemmenden Fixieren von Objekten vorgeschlagen, wobei die Klemmvorrichtung mindestens zwei Klemmarme aufweist, die an einem Klemmende jeweils einen Klemmanschlag aufweisen. Die Klemmanschläge sind dabei so ausgebildet, dass mittels derer eine Objektklemme fixierbar ist, beispielsweise indem das Objekt zwischen den beiden Klemmanschlägen der Klemmarme eingelegt wird. Denkbar ist auch, dass die Klemmanschläge an den Klemmarmen so angeordnet sind, dass sie eine klemmende Fixierung weg voneinander bewirken. According to claim 1, a clamping device for the clamping fixing of objects is proposed, wherein the clamping device has at least two clamping arms, each having a clamping stop at a terminal end. The clamping strokes are designed so that by means of which an object clamp can be fixed, for example by the object between the two clamping strokes of the clamping arms is inserted. It is also conceivable that the clamping strokes are arranged on the clamping arms so that they effect a clamping fixation away from each other.

Die Klemmanschläge sind dabei über ein Gelenk relativ zueinander bewegbar gelagert, so dass aufgrund der bewegbar gelagerten Klemmanschläge eine Klemmkraft zum Fixieren auf die Klemmanschläge übertragen werden kann. Somit lasse sich beispielsweise bei diametral gegenüberliegenden Klemmanschlägen ein Objekt zwischen diesen Klemmanschlägen einsetzen und durch Aufbringung einer Klemmkraft in Richtung des zu klemmenden Objektes fixieren. The clamping strokes are movably mounted relative to one another via a joint, so that due to the movably mounted clamping stops a clamping force can be transmitted for fixing to the clamping stops. Thus, for example, with diametrically opposed clamping attacks, an object can be inserted between these clamping stops and by application Fix a clamping force in the direction of the object to be clamped.

Des Weiteren ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, die zum Erzeugen einer voreinstellbaren Vorspannkraft, die als Klemmkraft auf die Klemmanschläge wirkt, wenn ein Objekt mittels der Klemmvorrichtung fixiert wird, eingerichtet ist. Eine solche Vorspanneinrichtung kann beispielsweise ein Federkraftmechanismus sein, der eine entsprechende Vorspannkraft erzeugt, die dann als Klemmkraft auf die Klemmanschläge wirkt. Denkbar ist auch, dass die Vorspanneinrichtung einen Gewindebolzen hat, mit dem durch Verstellen einer aufgeschraubten Mutter eine Vorspannkraft erzeugt wird. Furthermore, a biasing means is provided which is adapted to generate a presettable biasing force acting as a clamping force on the clamping abutments when an object is fixed by means of the clamping device. Such biasing means may for example be a spring force mechanism which generates a corresponding biasing force, which then acts as a clamping force on the clamping strokes. It is also conceivable that the biasing means has a threaded bolt with which a biasing force is generated by adjusting a nut screwed.

Mit Hilfe einer derartigen gattungsgemäßen Klemmvorrichtung kann somit ein Objekt klemmend fixiert werden, wobei mittels der Vorspanneinrichtung eine voreinstellbare Vorspannkraft erzeugbar ist, die dann als dauerhafte Klemmkraft zur Fixierung des Objektes auf die Klemmanschläge wirkt. Somit lassen sich über einen längeren Zeitraum hinweg Objekte fixieren, indem für den Benutzungszeitraum die voreingestellte Vorspannkraft als Klemmkraft auf die Klemmanschläge zur Fixierung wirkt. With the help of such a generic clamping device thus an object can be fixed by clamping, by means of the biasing means a presettable biasing force can be generated, which then acts as a permanent clamping force for fixing the object to the terminal stops. Thus, objects can be fixed over a longer period of time by acting for the period of use, the preset biasing force as a clamping force on the clamp stops for fixing.

Um nun aufgrund von Setzprozessen bzw. Setzerscheinungen die Reduzierung oder den Verlust der voreingestellten Vorspannkraft zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in der Wirkkette zwischen Vorspanneinrichtung zum Erzeugen der voreinstellbaren Vorspannkraft und den Klemmanschlägen zum Bewirken der Klemmkraft ein zusätzliches, temperaturabhängiges Stellglied vorgesehen ist, das einen ersten Zustand und mindestens einen zweiten Zustand aufweist. Im ersten Zustand, der beim Einstellen der Vorspannkraft an der Vorspanneinrichtung vorliegt, erzeugt das temperaturabhängige Stellglied keine zu der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung zusätzliche Klemmkraft auf die Klemmanschläge, so dass es bezüglich der zu bewirkenden Klemmkraft als neutral anzusehen ist. In diesem Falle wird die zu bewirkende Klemmkraft ausschließlich über die Vorspanneinrichtung durch Erzeugung der voreingestellten Vorspannkraft bewirkt. In order to compensate for the reduction or loss of the preset biasing force due to setting processes or settling phenomena, it is proposed according to the invention that an additional, temperature-dependent actuator be provided in the action chain between biasing means for generating the presettable biasing force and the clamping strokes for effecting the clamping force a first state and at least a second state. In the first state, which is present when setting the biasing force on the biasing means, the temperature-dependent actuator generates no additional to the biasing force of the biasing device clamping force on the clamping strokes, so that it is to be considered neutral with respect to the clamping force to be effected. In this case, the clamping force to be effected is effected solely by the biasing means by generating the preset biasing force.

Bei einer Temperaturerhöhung, ausgehend von der Anfangs-Temperatur während des Einstellens der Vorspannkraft an der Vorspanneinrichtung bis hin zu einer Soll-Temperatur wechselt das temperaturabhängige Stellglied von dem beim Einstellen der Vorspannkraft vorliegenden ersten Zustand in einen zweiten Zustand, der beim Erreichen der Soll-Temperatur der Temperaturerhöhung vorliegt. Die Temperaturerhöhung betrifft dabei das die Klemmvorrichtung umgehende Medium, beispielsweise ein gasförmiges oder auch flüssiges Fluid. Upon a temperature increase, starting from the initial temperature during the adjustment of the biasing force on the biasing means to a target temperature, the temperature-dependent actuator changes from the present in adjusting the biasing force of the first state to a second state, when reaching the target temperature the temperature increase is present. The temperature increase in this case relates to the medium surrounding the clamping device, for example a gaseous or even liquid fluid.

Im zweiten Zustand ist das temperaturabhängige Stellglied in Bezug auf die zu bewirkende Klemmkraft an den Klemmanschlägen nicht mehr als neutral einzustufen, sondern im zweiten Zustand erzeugt das temperaturabhängige Stellglied eine auf dem Wärmeausdehnungseffekt basierende zusätzliche Vorspannkraft, die dann als zusätzliche Klemmkraft auf die Klemmanschläge wirkt. Im zweiten Zustand hat das temperaturabhängige Stellglied eine im Vergleich zu dem ersten Zustand vergrößerte Abmessung bezüglich des Vorspannkraft-Übertragungsweges, so dass eine zusätzliche Vorspannkraft erzeugt wird. In the second state, the temperature-dependent actuator is no longer neutral with respect to the clamping force to be effected at the Klemmanschlägen, but in the second state, the temperature-dependent actuator generates a based on the thermal expansion effect additional biasing force, which then acts as an additional clamping force on the clamping strokes. In the second state, the temperature-dependent actuator has a larger dimension compared to the first state with respect to the biasing force transmission path, so that an additional biasing force is generated.

Dadurch wird erfindungsgemäß der vorteilhafte Effekt erreicht, dass bei einer Temperaturerhöhung und damit einhergehenden Setzprozessen bzw. Setzerscheinungen bei dem zu fixierenden Objekt der Verlust der voreingestellten Vorspannkraft mit Hilfe des temperaturabhängigen Stellgliedes kompensiert werden kann, da nunmehr das temperaturabhängige Stellglied bei der Temperaturerhöhung selbst eine entsprechende Vorspannkraft erzeugt, die dann als Klemmkraft auf die Klemmanschläge wirkt. Der Verlust der Klemmkraft aufgrund des Verlustes der voreingestellten Vorspannkraft wird dann durch eine zusätzliche Klemmkraft erzeugt aufgrund einer zusätzlichen Vorspannkraft des temperaturabhängigen Stellgliedes kompensiert. As a result, the advantageous effect according to the invention is achieved that can be compensated for the object to be fixed, the loss of the preset biasing force by means of the temperature-dependent actuator at a temperature increase and concomitant setting processes, since now the temperature-dependent actuator in the temperature increase itself a corresponding biasing force generated, which then acts as a clamping force on the terminal stops. The loss of clamping force due to the loss of the preset biasing force is then compensated by an additional clamping force generated due to an additional biasing force of the temperature dependent actuator.

Erfindungsgemäß kann somit eine derartige Klemmvorrichtung in Prozessen eingesetzt werden, bei denen die zu fixierenden Objekte temperiert werden und damit die Gefahr von Setzprozessen während der Temperierung besteht und kompensiert werden müssen. According to the invention, such a clamping device can thus be used in processes in which the objects to be fixed are tempered and thus there is the danger of setting processes during the temperature control and must be compensated.

Die Erfinder haben dabei erkannt, dass mit Hilfe des Wärmeausdehnungseffektes eines temperaturabhängigen Stellgliedes, das in der Wirkkette bzw. Kraftübertragungskette der Klemmvorrichtung angeordnet ist, der Verlust einer eingestellten Vorspannkraft kompensierbar ist, da aufgrund der Wärmeausdehnung des verwendeten Materials des temperaturabhängigen Stellgliedes eine zusätzliche Vorspannkraft erzeugbar ist. The inventors have recognized that with the aid of the thermal expansion effect of a temperature-dependent actuator, which is arranged in the chain of action or force transmission chain of the clamping device, the loss of a set biasing force is compensated because due to the thermal expansion of the material used of the temperature-dependent actuator, an additional biasing force can be generated ,

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Klemmarme über das Gelenk verbunden und relativ zueinander bewegbar gelagert, so dass die Klemmanschläge relativ zueinander bewegbar sind. Hierbei sind die Klemmanschläge an dem jeweiligen Klemmarm angeordnet, beispielsweise fest oder Sitz eines Kugelkopfgelenkes zum Zwecke des Richtungsausgleiches. Mit Hilfe der Gelenkarme, die über das Gelenk bewegbar zueinander gelagert sind, können die Klemmanschläge relativ zueinander bewegt werden. According to an advantageous embodiment, the two clamping arms are connected via the joint and mounted so as to be movable relative to one another, so that the clamping abutments are movable relative to one another. Here, the clamping strokes are arranged on the respective clamping arm, for example, fixed or seat of a ball joint for the purpose of directional compensation. With the help of the articulated arms, which are mounted on the hinge movable to each other, the clamping strokes can be moved relative to each other.

Die Klemmanschläge sind an den Klemmarmen dabei radial gegenüberliegend angeordnet, so dass eine auf die Klemmanschläge wirkende Klemmkraft in einer gemeinsamen Ebene bzw. auf einer gemeinsamen Achse wirken. Die Klemmkraft kann dabei in Richtung hin zu dem gegenüberliegenden Klemmanschlag wirkend oder in Richtung weg zu dem gegenüberliegenden Klemmanschlag, je nach Einsatzzweck und Ausführungsform der Klemmvorrichtung. Durch die beweglich gelagerten Klemmarme, an denen die Klemmanschläge radial gegenüberliegend angeordnet sind, lassen sich die Klemmanschläge relativ zueinander derart bewegen, dass die Distanz zwischen den Klemmanschlägen verkleinert oder vergrößert werden kann. The clamping strokes are arranged radially opposite to the clamping arms, so that a clamping force acting on the clamping stops acts in a common plane or on a common axis. The clamping force can in the direction towards the opposite Klemmanschlag acting or in the direction away to the opposite Klemmanschlag, depending on the purpose and embodiment of the clamping device. By the movably mounted clamping arms on which the clamping strokes are arranged radially opposite one another, the clamping stops can be moved relative to each other in such a way that the distance between the clamping stops can be reduced or increased.

Demnach gilt für die vorliegende Erfindung im Allgemeinen, dass die Klemmanschläge über das Gelenk relativ zueinander derart bewegbar gelagert sind, dass die Klemmanschläge aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind, um so die gewünschte Klemmkraft auf das Objekt zu bewirken. Accordingly, it is generally the case for the present invention that the clamping abutments are movably supported by the hinge relative to each other such that the clamping abutments are movable towards or away from each other so as to effect the desired clamping force on the object.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung an einem dem Klemmende der Klemmarme gegenüberliegenden Betätigungsende so angeordnet, dass die durch die Vorspanneinrichtung erzeugte Vorspannung auf die Klemmanschläge über die als Hebel wirkenden Klemmarme übertragen wird. So könnte die Vorspanneinrichtung beispielsweise ein Kraft ausübendes Stellglied aufweisen, das an dem Betätigungsende eines Klemmarmes angeordnet ist und gegen das Betätigungsende des anderen Klemmarmes drückt, wobei durch eine Anordnung des Gelenkes zwischen Betätigungsende und Klemmende zur drehbaren Lagerung der Klemmarme die Klemmarme als kraftübertragender Hebel genutzt werden. According to an advantageous embodiment, the biasing means is disposed on an operating end opposite the clamping end of the clamping arms so that the bias voltage generated by the biasing means is transmitted to the clamping abutments via the clamping arms acting as levers. For example, the biasing means could comprise a force applying actuator disposed on the actuating end of a clamping arm and urging against the actuating end of the other clamping arm, the clamping arms being utilized as a force transmitting lever by an arrangement of the joint between the actuating end and clamping end for rotatably supporting the clamping arms ,

Denkbar ist allerdings auch, dass die über das Gelenk beweglich zueinander gelagerten Klemmarme mittels eines Drehgelenkes linear bewegbar zueinander angeordnet sind, wodurch das Drehgelenk gleichzeitig auch die Vorspanneinrichtung bildet. It is also conceivable, however, that the clamping arms movably mounted to one another via the joint are arranged so as to be linearly movable relative to one another by means of a rotary joint, whereby the rotary joint simultaneously also forms the pretensioning device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das temperaturabhängige Stellglied zwischen der an dem ersten Klemmarm angeordneten Vorspanneinrichtung und dem zweiten Klemmarm vorgesehen, so dass eine durch die Vorspanneinrichtung erzeugte Vorspannkraft im ersten, neutralen Zustand des temperaturabhängigen Stellgliedes lediglich übertragen wird. According to an advantageous embodiment, the temperature-dependent actuator between the arranged on the first clamping arm biasing means and the second clamping arm is provided so that a biasing force generated by the biasing means is only transmitted in the first, neutral state of the temperature-dependent actuator.

In einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist das temperaturabhängige Stellglied an dem Klemmende zwischen einem der Klemmarme und dem jeweiligen Klemmanschlag des Klemmarms vorgesehen, so dass auch hier im ersten, neutralen Zustand des temperaturabhängigen Stellgliedes die von der Vorspanneinrichtung erzeugte Vorspannkraft über die Klemmarme, dem temperaturabhängigen Stellglied sowie dem Klemmanschlag übertragen wird und so als Klemmkraft wirken kann. Erst im mindestens zweiten krafterzeugenden Zustand erzeugt das temperaturabhängige Stellglied aufgrund des Wärmeausdehnungseffektes eine zusätzliche Vorspannkraft, die dann als Klemmkraft wirkt. In another, alternative or additional embodiment, the temperature-dependent actuator is provided at the clamping end between one of the clamping arms and the respective clamping stop of the clamping arm, so that here in the first, neutral state of the temperature-dependent actuator, the biasing force generated by the biasing means on the clamping arms, the Temperature-dependent actuator and the terminal stop is transmitted and can act as a clamping force. Only in the at least second force-generating state, the temperature-dependent actuator generates an additional biasing force due to the thermal expansion effect, which then acts as a clamping force.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem temperaturabhängigen Stellglied um einen Werkstoffkörper. Dieser Werkstoffkörper kann ein Material enthalten oder aus einem Material bestehen, welches einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Eisen oder Stahl hat. Bei höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten erfolgt bei gleichem Materialaufkommen eine größere Längenausdehnung, so dass grundsätzlich ein größerer Stellweg erreicht und somit größere Setzprozesse kompensiert werden können. According to a further advantageous embodiment, the temperature-dependent actuator is a material body. This material body may contain a material or consist of a material which has a higher coefficient of thermal expansion than iron or steel. At higher coefficients of thermal expansion takes place with the same amount of material a greater length expansion, so that in principle a larger travel can be achieved and thus larger setting processes can be compensated.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften, Ausführungsform ist das temperaturabhängige Stellglied ein Werkstoffkörper, der Aluminium enthält oder aus Aluminium besteht. According to a further, particularly advantageous, embodiment, the temperature-dependent actuator is a material body which contains aluminum or consists of aluminum.

Gemäß Anspruch 8 wird darüber hinaus auch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, das aus einem mit einem Matrixmaterial infundierten Fasermaterial gebildet wird. Erfindungsgemäß wird hierbei zunächst eine Klemmvorrichtung, wie vorstehend erläutert, bereitgestellt, insbesondere eine Klemmvorrichtung mit einem zusätzlichen, temperaturabhängigen Stellglied. Anschließend wird das Fasermaterial (trocken oder vorimprägniert) in ein Formwerkzeug eingebracht, um eine entsprechende Faserpreform bilden zu können. Um nun die Faserpreform entsprechend der Bauteilgeometrie zu fixieren, wird die bereitgestellte Klemmvorrichtung klemmend an der Faserpreform angeordnet, wobei mindestens ein Klemmanschlag der Klemmvorrichtung mit der Faserpreform in Wirkverbindung gebracht und mittels der Vorspanneinrichtung eine Vorspannkraft, die als Klemmkraft über die Klemmanschläge auf die Faserpreform wirkt, eingestellt. Zur Herstellung des Faserverbundbauteils wird diese Anordnung aus Faserpreform, Formwerkzeug sowie Klemmvorrichtung temperiert, wodurch das in das Fasermaterial der Faserpreform infundierte Matrixmaterial aushärtet und das Faserverbundbauteil bildet. In addition, according to claim 8, a method for producing a fiber composite component is proposed, which is formed from a fiber material infused with a matrix material. According to the invention, a clamping device, as explained above, is provided, in particular a clamping device with an additional temperature-dependent actuator. Subsequently, the fiber material (dry or preimpregnated) is introduced into a mold to form a corresponding Faserpreform can. In order to fix the Faserpreform according to the component geometry, the provided clamping device is clamped to the Faserpreform, at least one clamping stop of the clamping device brought into operative connection with the Faserpreform and means of the biasing means a biasing force acting as a clamping force on the Klemmanschläge on the Faserpreform, set. To produce the fiber composite component, this arrangement of Faserpreform, mold and clamping device is tempered, whereby the infused into the fiber material of the Faserpreform matrix material hardens and forms the fiber composite component.

Vorteilhafterweise wird die Anordnung mit Faserpreform, Formwerkzeug und Klemmvorrichtung sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten in einen Autoklav eingefahren und dann der Herstellungsprozess zur Herstellung des Faserverbundbauteils und der Temperierung und bedarfsweise Druckbeaufschlagung durchgeführt. Advantageously, the arrangement with Faserpreform, mold and clamping device and optionally other components is retracted into an autoclave and then carried out the manufacturing process for producing the fiber composite component and the temperature and, if necessary, pressurization.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Größe und/oder das Material des temperaturabhängigen Stellgliedes, das beispielsweise als Werkstoffkörper, vorzugsweise bolzenförmig, in Abhängigkeit von der Temperatur des Herstellungsprozesses und einer zu erwartenden Setzerscheinung bzw. Setzprozesses der Faserpreform während des Herstellens des Faserverbundbauteils gewählt. Die zu erwartende Setzerscheinung kann dabei die Verringerung des Klemmweges zur klemmenden Fixierung des Objektes mittels der Klemmvorrichtung sein. Anhand der Temperatur des Herstellungsprozesses und der zuvor ausgeführten Einstellung der Vorspannkraft unter Raumtemperatur kann dann die Temperaturdifferenz ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit dieser Komponenten dann Größe und/oder Material des temperaturabhängigen Stellgliedes gewählt werden können, um so optimal den zu erwartenden Setzprozess der Faserpreform kompensieren zu können. According to an advantageous embodiment, the size and / or the material of the temperature-dependent actuator, for example, as a material body, preferably bolt-shaped, depending on the temperature of the manufacturing process and an expected settling or setting process of Faserpreform during manufacture of the fiber composite component. The expected settling phenomenon can be the reduction of the clamping path for the clamping fixation of the object by means of the clamping device. Based on the temperature of the manufacturing process and the previously performed adjustment of the biasing force below room temperature then the temperature difference can be determined, depending on these components then size and / or material of the temperature-dependent actuator can be selected so as to compensate optimally for the expected setting process of Faserpreform can.

Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Größe und/oder das Material des temperaturabhängigen Stellgliedes weiter in Abhängigkeit von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des entsprechenden Materials gewählt werden. It is particularly advantageous if the size and / or the material of the temperature-dependent actuator are further selected in dependence on a thermal expansion coefficient of the corresponding material.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen: The invention will be explained by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1 – Schematische Darstellung einer Klemmvorrichtung in einer ersten Ausführungsform; 1 - Schematic representation of a clamping device in a first embodiment;

2 – Schematische Darstellung der Klemmvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform. 2 - Schematic representation of the clamping device in a second embodiment.

1 zeigt schematisch eine Klemmvorrichtung 1, mit der eine in ein Formwerkzeug 2 gebildete Faserpreform 3 fixiert werden soll. Die Klemmvorrichtung 1 weist hierfür einen ersten Klemmarm 11 und einen zweiten Klemmarm 12 auf, die mittels eines Gelenkes 13 drehbar zueinander gelagert sind. Der erste Klemmarm 11 und der zweite Klemmarm 12 sind dabei über das Gelenk 13 nicht kreuzend, drehbar gelagert. 1 schematically shows a clamping device 1 , with the one in a mold 2 formed fiber preform 3 should be fixed. The clamping device 1 has a first clamp arm for this purpose 11 and a second clamp arm 12 on, by means of a joint 13 are rotatably mounted to each other. The first clamp arm 11 and the second clamp arm 12 are doing over the joint 13 not crossing, rotatably mounted.

An einem Klemmende 14 der Klemmvorrichtung 1 sind an den Klemmarmen 11 und 12 jeweils Klemmanschläge 15 angeordnet, die zur Fixierung der Faserpreform 3 in dem Formwerkzeug 2 mit diesem in Kontakt gebracht werden können, um so die Klemmkraft auf die Faserpreform 3 bewirken zu können. Die Klemmanschläge 15 sind dabei an den jeweiligen Klemmarmen 11 und 12 so angeordnet, dass sie radial gegenüberliegend angeordnet sind, wobei mit Hilfe des Gelenkes 13 die Klemmanschläge 15 relativ zueinander bewegbar gelagert sind, derart, dass sie aufeinander zu- oder wegbewegbar sind. At a terminal end 14 the clamping device 1 are at the clamp arms 11 and 12 each clamping strokes 15 arranged to fix the Faserpreform 3 in the mold 2 can be brought into contact with this, so the clamping force on the Faserpreform 3 to be able to effect. The clamp stops 15 are at the respective clamps 11 and 12 arranged so that they are arranged radially opposite one another, with the aid of the joint 13 the clamp stops 15 are movably mounted relative to each other, such that they are on or moved away from each other.

An einem dem Klemmende 14 gegenüberliegenden Betätigungsende 16 ist im Ausführungsbeispiel der 1 an dem ersten Klemmarm 11 eine Vorspanneinrichtung 17 angeordnet, die zum Einstellen einer Vorspannkraft ausgebildet ist, um so eine Klemmkraft an den Klemmanschlägen 15 bewirken zu können. Die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 17 wird dabei auch über den zweiten Klemmarm 12 übertragen. At one end of the clamp 14 opposite actuating end 16 is in the embodiment of 1 on the first clamp arm 11 a pretensioner 17 arranged to set a biasing force, so as to a clamping force on the clamping strokes 15 to be able to effect. The biasing force of the pretensioner 17 is also about the second clamping arm 12 transfer.

Bei der Temperierung der Faserpreform 3 können Setzerscheinungen bzw. Setzprozesse entstehen, die dazu führen, dass die Faserpreform 3 im Bereich der Klemmung ihre Dicke verringert. Hierdurch wird die Klemmdistanz D zwischen den beiden Klemmanschlägen 15 verringert, was zu einem Verlust der Vorspannkraft führt. Um diese Setzerscheinung auszugleichen, ist zwischen der Vorspanneinrichtung 17 und dem zweiten Klemmarm 12 ein temperaturabhängiges Stellglied 18 vorgesehen, das diesen Setzprozess kompensieren soll. Das temperaturabhängige Stellglied 18 weist dabei einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand auf. Im ersten, neutralen Zustand, der bei einer Temperatur vorliegt, bei der die Vorspanneinrichtung 17 bezüglich der voreinstellbaren Vorspannkraft eingestellt wird, ist das temperaturabhängige Stellglied 18 neutral und überträgt die von der Vorspanneinrichtung 17 angelegte Vorspannkraft auf den zweiten Klemmarm 12. Das temperaturabhängige Stellglied 18 wirkt in dem ersten Zustand somit in Art eines Anschlages, an den die Vorspanneinrichtung 17 zur Erzeugung der Vorspannkraft anliegt. When tempering the Faserpreform 3 Set-up or setting processes can arise, which lead to the Faserpreform 3 its thickness is reduced in the area of the clamping. As a result, the clamping distance D between the two terminal stops 15 reduces, resulting in a loss of biasing force. To compensate for this settling phenomenon is between the pretensioner 17 and the second clamp arm 12 a temperature-dependent actuator 18 intended to compensate for this setting process. The temperature-dependent actuator 18 has a first state and a second state. In the first, neutral state, which is at a temperature at which the pretensioner 17 is set with respect to the presettable biasing force is the temperature-dependent actuator 18 neutral and transmits those from the pretensioner 17 applied biasing force on the second clamping arm 12 , The temperature-dependent actuator 18 acts in the first state thus in the manner of a stop, to which the biasing device 17 for generating the biasing force is applied.

Bei Temperierung und damit einhergehender Setzung des Fasermaterials (Verringerung der Klemmdistanz D) wechselt das temperaturabhängige Stellglied 18 in einen zweiten Zustand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das temperaturabhängige Stellglied 18 im Vergleich zum ersten Zustand seine Abmessungen bezüglich des Vorspannkraft-Übertragungsweges vergrößert. Diese Vergrößerungen der Abmessung des temperaturabhängigen Stellgliedes 18 führt dabei im Bereich des Betätigungsendes 16 zur Erzeugung einer zusätzlichen Vorspannkraft, die zusätzlich zu der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 17 ist. Hierdurch kann der Setzprozess kompensiert werden, da nunmehr im Bereich des Betätigungsendes 16 der Weg vergrößert wird, wodurch die Klemmdistanz D verringert und somit der Setzprozess kompensiert wird. When tempering and concomitant setting of the fiber material (reducing the clamping distance D) changes the temperature-dependent actuator 18 in a second state, which is characterized in that the temperature-dependent actuator 18 compared to the first state increases its dimensions with respect to the biasing force transmission path. These enlargements of the dimension of the temperature-dependent actuator 18 leads in the area of the end of the operation 16 for generating an additional biasing force in addition to the biasing force of the biasing means 17 is. As a result, the setting process can be compensated, since now in the area of the operating end 16 the path is increased, whereby the clamping distance D is reduced and thus the setting process is compensated.

2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, bei der das Gelenk 13 in Form eines Schraubgelenkes ausgeführt ist. Das temperaturabhängige Stellglied 18 ist dabei zwischen der als Vorspanneinrichtung 17 ausgebildeten Flügelmutter und dem ersten Klemmarm 11 vorgesehen, so dass bei Temperierung eine zusätzliche Vorspannkraft auf den Klemmarm 11 ausgeübt werden kann. 2 schematically shows a further embodiment in which the joint 13 executed in the form of a screw joint. The temperature-dependent actuator 18 is between the biasing device 17 trained wing nut and the first clamp arm 11 provided so that when tempering an additional biasing force on the clamping arm 11 can be exercised.

Claims

Clamping device ( 1 ) for clamping objects ( 3 ) with two clamp arms ( 11 . 12 ), each at a terminal end a Klemmanschlag ( 15 ) by means of which an object ( 3 ) is fixable by clamping and which has a joint ( 13 ) are mounted relative to each other movable, and with a biasing device ( 17 ) for generating a presettable biasing force acting as a clamping force on the clamping abutments ( 15 ) acts when an object ( 3 ) is fixed by means of the clamping device, characterized in that in addition to the pretensioning device ( 17 ) at least one temperature-dependent actuator ( 18 ) is provided which, when adjusting the biasing force on the biasing device ( 17 ) has a first state in which the temperature-dependent actuator ( 18 ) generates no additional biasing force, and that changes with temperature increase of the clamping device surrounding medium in a second state in which the temperature-dependent actuator ( 18 ) generates an additional preload force based on the thermal expansion effect which acts as a clamping force on the clamp stops ( 15 ) acts.

Clamping device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that both clamping arms ( 11 . 12 ) over the joint ( 13 ) and are mounted relative to each other movable, so that the clamping stops ( 15 ) are movable relative to each other.

Clamping device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the pretensioning device ( 17 ) at a terminal end of the clamping arms ( 11 . 12 ) opposite actuating end of the clamping arms ( 11 . 12 ) is arranged so that by the biasing device ( 17 ) generated biasing force on the clamping strokes ( 15 ) via the levers acting as levers ( 11 . 12 ) is transmitted.

Clamping device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature-dependent actuator ( 18 ) between the on the first clamping arm ( 17 ) arranged biasing device ( 17 ) and the second clamping arm ( 12 ) is provided.

Clamping device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature-dependent actuator ( 18 ) is provided at the clamping end between one of the clamping arms and the respective clamping stop of the clamping arm.

Clamping device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature-dependent actuator ( 18 ) is a material body which contains a material or consists of a material which has a higher coefficient of thermal expansion than iron or steel.

Clamping device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature-dependent actuator ( 18 ) is a material body containing aluminum or consists of aluminum.

Method for producing a fiber composite component, which is formed from a fiber material infused with a matrix material, comprising the steps of: a) providing a clamping device ( 1 ) according to any one of the preceding claims; b) introducing a fiber material into a mold ( 2 ) and forming a fiber preform ( 3 ); c) fixing the fiber preform ( 3 ) by means of the clamping device ( 1 ) by at least one clamp stop ( 15 ) of the clamping device ( 1 ) with the fiber preform ( 3 ) are brought into operative connection and by means of the biasing device ( 17 ) a biasing force acting as a clamping force on the clamping stops ( 15 ) on the fiber preform ( 3 ) is set, is set; d) producing the fiber composite component by tempering the fiber preform ( 3 ) in the mold during fixation by the clamping device ( 1 ).

Method according to claim 8, characterized in that the fiber preform ( 3 ) together with the mold ( 2 ) and the fixing clamping device ( 1 ) is introduced into an autoclave, the Faserpreform ( 3 ) is tempered by the autoclave and pressurized as needed to produce the fiber composite component.

A method according to claim 8 or 9, characterized in that the size and / or the material of the temperature-dependent actuator ( 18 ) of the clamping device ( 1 ) depending on the temperature of the manufacturing process and an expected settling of the Faserpreform ( 3 ) during manufacture of the fiber composite component.

A method according to claim 10, characterized in that the size and / or the material of the temperature-dependent actuator ( 18 ) are further selected depending on a thermal expansion coefficient of the material.