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WO2017129806A1 - Tool for draping a fibre blank and method for producing a three-dimensional preform - Google Patents

Tool for draping a fibre blank and method for producing a three-dimensional preform Download PDF

Info

Publication number
WO2017129806A1
WO2017129806A1 PCT/EP2017/051871 EP2017051871W WO2017129806A1 WO 2017129806 A1 WO2017129806 A1 WO 2017129806A1 EP 2017051871 W EP2017051871 W EP 2017051871W WO 2017129806 A1 WO2017129806 A1 WO 2017129806A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fiber
tool
blank
draping
gripping
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/051871
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Graf
Original Assignee
Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau filed Critical Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
Publication of WO2017129806A1 publication Critical patent/WO2017129806A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C31/00Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/04Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity
    • B29C31/08Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity of preforms to be moulded, e.g. tablets, fibre reinforced preforms, extruded ribbons, tubes or profiles; Manipulating means specially adapted for feeding preforms, e.g. supports conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/541Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement

Definitions

  • the invention relates to a tool for draping a fiber blank in the course of the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 1, and a method for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 12.
  • a tool for draping a fiber blank in the course of the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 1 and a method for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 12.
  • Fiber composite components called, in particular industrial use of the RTM process, resin transfer molding process, common practice. The whole
  • Manufacturing process to a usable plastic components consists of several subsequent individual processes. In a first
  • Process step near-net shape preforms / semi-finished fiber products are produced, which already have substantially the outer shape of the later plastic component.
  • preform process production of a preform
  • these preform process are usually several layers of fabric or fiber fabric, usually in two-dimensional form, stacked or possibly joined (sewing, welding, gluing), so that the
  • Fiber fabric stack substantially already the necessary outer contours and sometimes already special layers or layer thicknesses or local
  • a binder is introduced into the parting planes of the layers, which after reaching a reshaped three-dimensional shape and its activation and curing leads to a fixation of the layers to each other and the corresponding 3D contour (WO 2012 156 523 A1).
  • the fabric stacks are transferred to a forming tool and usually under (relatively low) pressure by closing the
  • Forming tool as far as the contour of the later molding approximated and cured by activation of the binder (heating and cooling), so that the
  • the semi-finished fiber is still re-cut or punched at predetermined locations in order to achieve an even more precise contour of the semifinished fiber product (preform) over the later plastic component.
  • the mold halves are closed and injected the necessary resin into the cavity of the tool, wherein the resin impregnates the fiber structure of the semi-finished fiber, the fibers and firmly binds in the resin matrix , After curing of the resin, the fiber-reinforced plastic component can be removed from the mold.
  • Fiber webs are also known in the following process steps: fiber webs or webs are unwound from a roll and made up of a number of different webs or plies, shapes and sizes into a fiber stack as needed. It may be necessary to edit or cut the outer and possibly inner contour according to a pattern of the preform or the plastic molding. The pattern is generated from a development of the preform, or the final component. Preferably, the created, substantially flat fiber stack is then by means of a
  • Draping device draped, respectively, converted into a three-dimensional preform (WO 2012 062 824 A1, WO 2012 062 825 A1, WO 2012 062 828 A1).
  • the cooled tool leads a solidification of the binder, whereby the preform is stabilized.
  • a further method for producing a preform is known from the document DE 10 2010 043 666 A1, wherein a fiber fabric stack is placed or formed between a draping device and a mold shell,
  • Drapierwerkmaschine is extended from the draping and at least partially introduces the fiber fabric stack in the shell mold until the fiber fabric stack is pressed by means of this Drapiertechnikmaschines to the shell mold and fixed there. Subsequently, in a predetermined order more
  • Draping tools individually or together from the draping in the direction of the shell mold.
  • the document DE 10 2013 208 778 A1 describes a device for picking up, handling and depositing textile structures in the production of
  • the device comprises a grid structure having a first bar system with first parallel bars and a second bar system with second parallel bars, the first bar system and the second bar system
  • Rod system arranged mutually angled crossed and rhombus-like or parallelogram-like sliding.
  • the textile blanks are picked up and deposited on a surface of a molding tool with a three-dimensionally curved, in particular spherical cap-like surface, or on further textile structures which are arranged on the molding tool.
  • the fiber-reinforced moldings at the locations where the hinges are to be connected to the tailgate locally reinforce in order to safely absorb and divert the forces occurring during the subsequent use of the tailgate, and thereby avoid the risk of premature wear or breakage of the tailgate.
  • the local reinforcements already in the production of preforms / semifinished fiber products there is therefore a need to form the local reinforcements already in the production of preforms / semifinished fiber products.
  • Reinforcement layer adversely affect the draping behavior of the fiber fabric stack or even impossible, because then the reinforcing layer can be brought by entrainment during draping in a wrong position in the fiber fabric stack.
  • Another disadvantage is that the reinforcement layers mostly in
  • Fiber fabric piles are embedded. A monitoring of the Drapier s the Verstärkungsiagen is not possible during the preforming process. Only by analyzing the produced preform errors in the forming can be discovered.
  • the tool at least one
  • Gripping element for gripping and receiving the fiber blank, and at least one Drapierstempelelement for draping the fiber blank, wherein the at least one gripping member and the at least one Drapierstempelelement are adjustable or movable relative to each other.
  • the tool is a combined unit by which a fiber blank for a local reinforcing ply can be grasped, placed and draped. This allows for easy handling and precise placement and at the same time
  • Drape the fiber blank while at the same time reduce the risk of wrinkling and / or the occurrence of distortion of the fiber blank when placing and draping successfully or completely rule out.
  • the Drapierstempeliana form through their Formstkovober Colour Analysis a contour which substantially the contour of the mold section, to which the
  • Fiber blank is to be draped, is modeled. Precise molding to the contour of the mold can thus be made possible.
  • the shape is determined essentially by the component geometry, so that the preform already a
  • the at least one gripping element and the at least one Drapierstempelelement relative to each other adjustable between a first position for gripping the fiber blank and a second position for molding the fiber blank by means of the at least one Drapierstempelelements on a fiber fabric pile.
  • the mostly flat fiber blank is received and in the second position, the molding of the fiber blank substantially to the contour of the shape by the at least one Drapierstempelelement respectively by its Formstempelober Design.
  • the fiber blank can thus be formed optimally without the formation of wrinkles or distortions of the mold.
  • a further embodiment provides that the at least one gripping element is designed as a vacuum gripping element and / or needle gripper. Gripping by vacuum is particularly advantageous because it does not damage the fiber structure in any way.
  • the tool has at least one
  • the fixing device can preferably be designed as an ultrasonic sonotrode, which is set up, the fiber blank by
  • Ultrasonic welding is fixed to the fiber fabric stack.
  • the fiber blank can be securely held in place without the risk that the position of the fiber blank shifts on or in a fiber fabric stack, be it laying or otherwise placing further fiber layers, or be it in forming a fully formed Fiber cloth stack for forming the preform.
  • the complete fiber fabric stack 12 for forming a preform may comprise a plurality of layered fiber fabric stacks 12, in which one or more fiber blanks 1 1 are arranged for a reinforcing layer.
  • the at least one fixing device at least
  • a tool can be realized, which can provide the functionality of fixing the fiber blank for the reinforcing layer in a particularly compact manner.
  • the gripper element (s) and the draping die element (s) can each be designed as dedicated elements, each of which is set up only to carry out the gripping or draping functionality.
  • the gripping element or at least one of the gripping elements is designed as a combined gripping / Drapierstempelelement, and / or that the Drapierstempelelement or at least one
  • Drapierstempelelement is designed as a combined gripping / Drapierstempelelement.
  • the tool may in particular be designed so that it is connected to a
  • Industrial robot can be attached.
  • Drapierstempelelement or the Drapierstempelelement
  • Form stamp surface be made heatable or heated.
  • Heating can also be a fixation of the fiber blank on the
  • Fiber fabric stack are enabled.
  • a station for placing and draping a fiber blank for a localized reinforcement ply in the course of manufacturing a three-dimensional preform for the manufacture of fiber reinforced moldings comprising: a deployment table for providing a fiber blank for a local reinforcement layer; an industrial robot; and a tool disposed on the industrial robot as stated above.
  • 3-dimensional preform of a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts which comprises a form for a fiber fabric stack, means for laying a fiber fabric stack in the form: and the aforementioned station.
  • a method for producing a three-dimensional preform from a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts is given. The method comprises: providing a
  • Fiber fabric stack and draping at least one fiber blank for at least one localized reinforcement layer on the fiber fabric stack by means of a tool as mentioned above.
  • draping the at least one fiber blank may further comprise: providing at least one fiber blank on one
  • Deployment table Gripping the at least one fiber blank with the tool; Moving the tool to a position over the location of the fiber web stack at which the at least one fiber blank is to be draped; Lowering the
  • the method after draping the at least one
  • Fiber blank on the fiber fabric stack and before lifting the tool from the fiber fabric stack and the fiber blank draped thereon further comprising: fixing the fiber blank on the fiber fabric stack by means of the fixing device, wherein the fixing preferably takes place selectively.
  • the fiber blank can either be cured directly by prolonged or ruptured ultrasonic heating or the entire preform is cured together after completion.
  • the fiber blank may preferably be provided and draped without preheating.
  • multiple fiber blanks may be picked up from a deployment table in a sequence of picking operations and draped onto the fiber web stack simultaneously or sequentially.
  • Fiber blanks are draped, which can improve the cycle times.
  • Fiber fabric stack predrawn by adjusting the at least one gripping element and the at least one Drapierstempelelements relative to each other.
  • the fiber blank already receives a shape approximated to the preform before it is deposited on the fiber fabric stack.
  • the positioning relative to one another can also be referred to as a third position or gripping position.
  • Fiber blanks to the mold can be done in a shorter time.
  • the contact friction between fiber blank and fiber fabric pile is reduced to a minimum.
  • the method may further include: applying further
  • Fiber fabric stack and forming and / or pressing the fiber fabric stack for the production of the preform.
  • FIG. 1 shows a tool according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2A to 2D schematically the gripping, placing and draping a
  • Fiber blank for a local reinforcement layer by means of
  • FIG. 3 shows a tool according to a second embodiment of the invention
  • Fiber blank for a local reinforcement layer by means of
  • FIGS. 5A and 5B show a tool according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a tool 1 for gripping, placing and draping a
  • Fiber blank 11 according to a first embodiment.
  • the tool 1 has two gripping elements 4.
  • the number of gripping elements 4 is not limited to two, and the tool 1 may also have only one gripping element 4, or may be more than two
  • gripping elements 4 for example, three, four, five or more gripping elements 4 have.
  • the gripping elements 4 are preferably arranged so that they grip and hold a fiber blank 11 for a local area
  • the gripping elements 4 are designed in this embodiment as vacuum gripping elements. For this purpose, in the gripping elements 4 vacuum devices. 5
  • the vacuum channels 5 are connected to a suction device (not shown). When the suction device is activated, so does one
  • a negative pressure generated in the vacuum devices 5, and a fiber blank 11 for a local reinforcing layer can be securely gripped and held at the vacuum openings 5a by the action of the negative pressure.
  • the gripping elements 4 are not limited to vacuum gripping elements, it may alternatively or additionally also other technologies are used, such as needle grippers.
  • Gripping elements 4 may alternatively be designed so that they allow a recording of multiple fiber blanks 11 for a local reinforcement layer. Between the gripper elements 4 a Drapierstempelelement 2 is arranged in the tool 1 of the embodiment of FIG.
  • the drape stamping element 2 has a forming die surface 3 contoured in accordance with the shape 15 with which a fiber blank for a localized reinforcement layer is to be draped and formed onto a fiber fabric stack 12, as described in more detail below with reference to FIGS. 2A to 2D will be described. Again, the number of
  • Draping die elements 2 are not limited to one element, and two, three, four, five or more draping die elements 2 may be provided.
  • the Drapierstkovmaschine 2 may be fixedly connected to each other, or may also be designed to be adjustable relative to each other, for example, the
  • vacuum devices 5 can also be provided in the draping die element 2, which open into corresponding vacuum openings 5 a which are formed in the die surface 3. These vacuum devices 5 serve to assist and supplement the gripping and holding of the fiber blank 11 for a local reinforcement layer by the gripping elements 4, by forming additional stopping points, so that the fiber blank 11 can be held more securely for a local reinforcing layer.
  • Draping the fiber blank 11 for a localized reinforcement layer is thus to be avoided or reduced.
  • fixing means 7 may be provided in the tool 1, which are arranged on the Drapierstempelelement 2, or preferably at least partially formed by the Drapierstempelelement 2 extending therethrough, as shown in Fig. 1.
  • the fixing devices 7 may preferably be designed as ultrasonic sonotrodes. However, this is not limiting, it may alternatively or additionally be used other technologies, which fixation allow a fiber blank 11 on a fiber fabric stack 12, and it can be so formed, for example, as thermodes fixation means 7, which cause fixing by introducing thermal energy to activate a binder and / or melt the fibers of the fiber blank 11.
  • Further fasteners 8 are provided in this embodiment, which are fastened to the Drapierstempelelement 2, and each carrying an actuator 9, which can each actuate a push rod 6, at the end of each of the gripping elements 4 is arranged.
  • the actuators 9 can, for example, as
  • actuators 9 and push rods 6 in this way constitute a mechanism which allows the gripping elements 4 to be adjusted relative to the draping punch element 2.
  • the actuators 9 may also be designed as electromotive or as pneumatic actuators 9, by means of which the gripping elements 4 can be adjusted relative to the draping die element 2 by applying corresponding control signals from a controller (not shown).
  • Tool 1 of Fig. 1 in a method for producing a three-dimensional preform from a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts are described according to one embodiment.
  • Fig. 2A first a fiber blank 11 for a local
  • the fiber blank 11 for a local reinforcement layer can be formed by unwinding a fiber fabric or fabric from a roll and cutting it to the required dimensions, or a desired outer contour, and optionally also a desired inner contour.
  • the gripping elements 4 and the Drapierstempelelement 2 are thereby positioned relative to each other so that a flat, planar recording of Fiber blank 11 for the reinforcing layer by the tool 1 is possible. This relative positioning to each other may be referred to as a first position or gripping position.
  • the tool 1 is lowered until it comes into contact with the fiber blank 11.
  • the gripping elements 4, and optionally provided in the Drapierstempelelement 2 provided vacuum devices 5 to grip the fiber blank 11 and to hold the tool 1.
  • the tool 1, together with the fiber blank 11 held by the tool 1 can be moved over a fiber fabric stack 12, as shown in FIG. 2C.
  • the fiber fabric stack 12 may have been formed in a known manner.
  • fibrous webs or webs may be unwound from a roll and collapsed into a plurality of fibrous webs 12 as needed from a plurality of different webs or plies, shapes, and sizes.
  • the outer contour and / or the inner contour can be machined or cut to a pattern of the preform to be produced.
  • the pattern can be generated from a development of the preform or the final component.
  • the fiber fabric stack 12 can directly on a
  • Supporting table (not shown) are formed. It can also be provided that a binder material is scattered, applied or sprayed between the individual layers.
  • the fiber fabric stack 12 of FIG. 2C is formed only up to a height on which a local reinforcement layer is to be formed.
  • Fiber fabric stack 12 is formed, to be arranged.
  • the fiber fabric stack 12 shown in FIG. 2C may be an intermediate step in the formation of a (complete) fiber fabric stack 12 for the production of a preform.
  • the tool 1 In order to place the fiber blank 11 now on the fiber fabric stack 12 and to Drape, the tool 1 is first lowered until the fiber blank 11 for the reinforcement layer occurs in partial support on the fiber fabric stack 12. The location or places where it comes to the partial support on the fiber fabric stack 12, corresponding to the example in Figs. 2A to 2D, the locations where the fiber blank 11 is held for the reinforcing layer of the gripping elements 4. Subsequently, the tool 1 is further lowered in the direction of the fiber fabric stack 12, wherein at the same time the gripping elements 4 and the Drapierstempelelement 2 are adjusted relative to each other.
  • Reinforcement layer at least partially, in particular completely in the corresponding mold 15, here the predetermined by the trough 13 and the contour of the die surface 3 shape 15, draped and has formed on the fiber fabric stack 12 accordingly.
  • Reinforcement layer is completely draped on the fiber fabric stack 12 may be referred to as a second position or Drapierposition.
  • Drapierposition In order to facilitate molding of the fiber blank 11 for a reinforcing ply to the trough 13, the draping punch element 2 and the picking elements 4 can be moved relative to each other prior to contact with the fiber fabric stack 12.
  • a local reinforcement layer which is formed by the fiber blank 11, is now formed in the fiber fabric stack 12.
  • Further fiber layers for example as full-surface fiber layers, can now be applied to the fiber fabric stack 12 and / or further local reinforcement layers can be formed by draping further fiber blanks 11 for local reinforcement layers onto the fiber fabric stack 12 as described above.
  • the thus finished fiber fabric stack 12 can be pressed and / or reshaped in a manner known per se in order to produce the preform.
  • the tool 1 of the embodiment of FIG. 3 also has a draping punch element 2 and two gripping elements 4.
  • the die surface 3 of the draping die element 2 is formed with a concave contour, and the gripping elements 4 are in a central region of the
  • Drapierstempelelements 2 arranged and formed by the Drapierstempelelement 2 extending therethrough.
  • Drapierstempelelements 2 not shown relative to each other.
  • Drapierstempelelements 2 arranged gripping elements 4 more dedicated
  • Gripping elements may be provided in the region of the edge of the
  • Drapierstempelelements 2 are arranged to allow a planar gripping and holding a fiber blank 11 for a local reinforcing layer also in an edge region thereof.
  • a planar gripping and holding a fiber blank 11 for a local reinforcing layer also in an edge region thereof.
  • corresponding Vacuum devices 5 may be provided so that the Drapierstempelelement 2 can simultaneously perform the function of a gripping device.
  • the tool 1 As shown in FIGS. 4A to 4D, the tool 1 according to the
  • Embodiment of Fig. 3 can be similarly used for gripping, placing and draping a fiber blank 11 for a local reinforcement layer as the tool 1 of the embodiment of Fig. 1 (see Figures 2A to 2C), in the case of this example Fiber blank 11 for a local reinforcing ply is draped and formed on a bump 14 formed in the fiber fabric stack 12 as shown in Figs. 4C and 4D.
  • FIG. 5A and 5B Yet another embodiment of a tool 1 is shown in Figures 5A and 5B, the tool 1 of this embodiment being formed of three elements, each of which represents a combined gripping / draping stamping element 2a, 2b, 2c.
  • each of the combined gripping / draping stamping elements 2a, 2b, 2c is formed with a die surface 3a, 3b, 3c, which in FIG
  • Collaboration can define a contour, according to the one
  • Fiber blank 11 is draped and formed on a fiber fabric stack 12 for a local reinforcement layer.
  • each of the combined gripping / Drapierstempel institute 2a, 2b, 2c one or more fixing 7 have.
  • each of the combined gripping / Drapierstkov institute 2 a, 2 b, 2 c is formed simultaneously as a gripping element 4, for example, by vacuum devices 5 with corresponding vacuum openings 5 a in the
  • Forming die surfaces 3a, 3b, 3c are formed so that each of the combined gripping / Drapierstkovmaschinen 2a, 2b, 2c for gripping and holding the fiber blank 11 can serve for a local reinforcement layer.
  • a mechanism is also provided for augmenting one or more of the combined gripper / drape stamping elements 2a, 2b, 2c relative to another one or more of the combined gripping-type stamping die elements 2a, 2b, 2c adjust.
  • the central gripping / draping punch member 2a can be moved vertically relative to the two outer gripping / draping punch members 2b, 2c, as indicated by the vertical double arrows in Figs. 5A and 5B.
  • the middle gripping / Drapierstempelelement 2a can be adjusted relative to the two outer gripping / Drapierstempel instituten 2b, 2c so that, as shown in Fig. 5B, a first position or gripping position is taken, the vacuum openings 5a are positioned so that they are substantially in one Level lie, so that a substantially planar gripping and receiving a fiber blank 11 for a local reinforcement layer is possible.
  • the central gripper / drape stamping element 2a can also be displaced relative to the two outer gripping / draping stamping elements 2b, 2c such that a second position or gripping position is assumed, as shown in FIG. 5A, the forming die surfaces 3a, 3b and 3c being substantially briefly adjoin one another. This position corresponds to the end position at
  • the central gripping ZDrapierstempelelement 2a can also take any position relative to the two outer gripping / Drapierstkov instituten 2b, 2c, if this makes sense for the Drapierrea, especially if the fiber blank 11 to a contour to be nestled. Preference may also be given to any other gripping
  • the relative movement of the individual gripping / Drapierstempel institute 2a, 2b, 2c to each other may be particularly advantageous if the fiber blank 11 to be nestled to a contour or draped wrinkle-free.
  • the order of movement of the individual gripper / Drapierstkov institute 2a, 2b, 2c relative to each other can be done so that the fiber blank 11 is draped wrinkle-free and / or stress-free on the fiber fabric stack 12.
  • the gripping elements 4 may be formed as mechanical gripping elements 4, or may be formed as gripping elements 4, which can realize a gripping and holding the fiber blank 11 for a local reinforcing layer by means of electrostatic forces.
  • the drape stamping elements 2 and the gripping / draping stamping elements 2a, 2b, 2c may be formed without vacuum means 5, or may have mechanical or electrostatic gripping means instead of vacuum means 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

The invention relates to a tool for gripping, positioning and draping a fibre blank (11) for a local reinforcing layer as part of the production of a three-dimensional preform for the production of fibre-reinforced moulded parts. The tool (1) has at least one gripping element (4), in particular a vacuum gripping element, for gripping and receiving the fibre blank (11), and at least one draping punch element (2) for draping the fibre blank (11), wherein the at least one gripping element (4) and the at least one draping punch element (2) can be adjusted relative to one another, in particular between a first position for gripping the fibre blank (11) and a second position for shaping the fibre blank (11), by means of the at least one draping punch element (4), on a fibrous material stack (12). Preferably, a fixing device (7), such as an ultrasound sonotrode, can be provided in order to fix the fibre blank (11) on the fibrous material stack (12).

Description

Werkzeug zum Drapieren eines Faserzuschnitts und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings  Tool for draping a fiber blank and method of making a three-dimensional preform
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Drapieren eines Faserzuschnitts im Zuge der Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteiien nach Anspruch 1 , sowie ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Vorformlingen im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen nach Anspruch 12. Im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen, auch The invention relates to a tool for draping a fiber blank in the course of the production of three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 1, and a method for producing three-dimensional preforms in the course of the production of fiber-reinforced molded parts according to claim 12. In the course of production of fiber reinforced plastic components, too
Faserverbundbauteile genannt, ist insbesondere als industrielle Verwendung das RTM- Verfahren, Resin-Transfer-Moulding-Verfahren, gängige Praxis. Der gesamte  Fiber composite components called, in particular industrial use of the RTM process, resin transfer molding process, common practice. The whole
Herstellungsprozess bis zu einem verwendungsfähigen Kunststoffbauteilen besteht aus mehreren nachfolgend ablaufenden Einzelprozessen. In einem ersten Manufacturing process to a usable plastic components consists of several subsequent individual processes. In a first
Verfahrensschritt werden endkonturnahe Vorformlinge/Faserhalbzeuge hergestellt, die im Wesentlichen bereits die äußere Form des späteren Kunststoffbauteils aufweisen. In diesem Preform-Prozess (Herstellung eines Vorformlings) werden in der Regel mehrere Lagen Gewebe oder Fasergelege, üblicher Weise in zweidimensionaler Form, gestapelt oder ggf. gefügt (Nähen, Verschweißen, Kleben), so dass der Process step near-net shape preforms / semi-finished fiber products are produced, which already have substantially the outer shape of the later plastic component. In this preform process (production of a preform) are usually several layers of fabric or fiber fabric, usually in two-dimensional form, stacked or possibly joined (sewing, welding, gluing), so that the
Fasergewebestapel im Wesentlichen bereits die notwendigen äußeren Konturen und teilweise auch bereits besondere Schichten oder Schichtdicken bzw. lokale Fiber fabric stack substantially already the necessary outer contours and sometimes already special layers or layer thicknesses or local
Besonderheiten aufweist (WO 2012 156 524 A1 ). Vorzugsweise wird ein Binder in die Trennebenen der Schichten eingebracht, der nach Erreichen einer umgeformten dreidimensionalen Form und seiner Aktivierung und Aushärtung zu einer Fixierung der Schichten zueinander und der entsprechenden 3D Kontur führt (WO 2012 156 523 A1 ). Für den Preform-Prozess werden die Gewebestapel in ein Umformwerkzeug überführt und meist unter (relativ geringem) Druck durch Schließen des Has special features (WO 2012 156 524 A1). Preferably, a binder is introduced into the parting planes of the layers, which after reaching a reshaped three-dimensional shape and its activation and curing leads to a fixation of the layers to each other and the corresponding 3D contour (WO 2012 156 523 A1). For the preform process, the fabric stacks are transferred to a forming tool and usually under (relatively low) pressure by closing the
Umformwerkzeuges soweit der Kontur des späteren Formteiles angenähert und durch Aktivierung des Binders (Aufheizen und Abkühlen) ausgehärtet, so dass das Forming tool as far as the contour of the later molding approximated and cured by activation of the binder (heating and cooling), so that the
Faserhalbzeug endkonturnah in ein Werkzeug einer Presse zur Durchführung desSemi-finished fiber semi-finished in a tool of a press for performing the
RTM-Verfahrens selbst eingelegt werden kann (WO 2010 103 471 A2). Je nach Bedarf wird das Faserhalbzeug noch nachgeschnitten oder an vorgegebenen Stellen ausgestanzt, um eine noch präzisere Kontur des Faserhalbzeuges (Vorformlings) gegenüber dem späteren Kunststoffbauteil zu erreichen. Nach dem Einlegen des Faserhalbzeugs in das Werkzeug einer Presse, die vorzugsweise für das RTM- Verfahren geeignet ist, werden die Werkzeughälften geschlossen und das notwendige Harz in die Kavität des Werkzeuges injiziert, wobei das Harz die Faserstruktur des Faserhalbzeuges imprägniert, die Fasern einschließt und fest in die Harzmatrix einbindet. Nach dem Aushärten des Harzes kann das faserverstärkte Kunststoffbauteil entformt werden. RTM method itself can be inserted (WO 2010 103 471 A2). Depending on requirements, the semi-finished fiber is still re-cut or punched at predetermined locations in order to achieve an even more precise contour of the semifinished fiber product (preform) over the later plastic component. After inserting the Semi-finished fiber into the tool of a press, which is preferably suitable for the RTM process, the mold halves are closed and injected the necessary resin into the cavity of the tool, wherein the resin impregnates the fiber structure of the semi-finished fiber, the fibers and firmly binds in the resin matrix , After curing of the resin, the fiber-reinforced plastic component can be removed from the mold.
Neben dem RTM-Verfahren selbst, legt bereits die Herstellung eines Faserhalbzeuges den Grundstein für den Erfolg bei der Herstellung eines Kunststoffbauteiles. In addition to the RTM process itself, the production of a semifinished fiber product already lays the foundation for success in the production of a plastic component.
Es hat sich gezeigt, dass der Stand der Technik eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Herstellung eines Vorformlings beschreibt, die sich aber in der Regel in manuellen oder automatisierten Herstellung eines möglichst ebenen Fasergewebestapels erschöpfen, das in einer Presse schließlich aus seiner 2D-Form in eine 3D-Form überführt wird. It has been found that the state of the art describes a large number of possibilities for producing a preform, which, however, are usually exhausted in manual or automated production of as flat as possible a fibrous tissue stack, which finally ends up in a press from its 2D form into a 3D Form is transferred.
Für die 3D-Umformung von mehrlagigen zweidimensionalen Zuschnitten aus For the 3D forming of multi-layered two-dimensional blanks
Fasergeweben sind auch die folgenden Verfahrensschritte bekannt: Es werden Fasergewebe oder -gelege von einer Rolle abgewickelt und je nach Bedarf aus mehreren verschiedenen Geweben oder Gelegen, Formen und Größen zu einem Faserstapel zusammengelegt. Dabei kann es notwendig sein, die Außen- und ggf. Innenkontur entsprechend einem Schnittmuster des Vorformlings respektive des Kunststoffformteils zu bearbeiten oder zuzuschneiden. Das Schnittmuster wird dabei aus einer Abwicklung des Vorformlings, oder des Endbauteils erzeugt. Vorzugsweise wird dann der erstellte, im Wesentlichen ebene Faserstapel mittels einer Fiber webs are also known in the following process steps: fiber webs or webs are unwound from a roll and made up of a number of different webs or plies, shapes and sizes into a fiber stack as needed. It may be necessary to edit or cut the outer and possibly inner contour according to a pattern of the preform or the plastic molding. The pattern is generated from a development of the preform, or the final component. Preferably, the created, substantially flat fiber stack is then by means of a
Drapiervorrichtung drapiert, respektive in eine dreidimensionale Vorform umgeformt (WO 2012 062 824 A1 , WO 2012 062 825 A1 , WO 2012 062 828 A1 ).  Draping device draped, respectively, converted into a three-dimensional preform (WO 2012 062 824 A1, WO 2012 062 825 A1, WO 2012 062 828 A1).
Andere bekannte automatisierte Preformtechniken zur Herstellung von Vorformlingen (Preform) verwenden einen Spannrahmen, in dem der gesamte Lagenaufbau eines Fasergeleges, bestehend aus mehreren Fasermattenzuschnitten an den Außenkanten eingespannt gehalten wird. Im Spannrahmen wird das Fasergelege erhitzt, um den Binder aufzuschmelzen. Im nächsten Schritt wird der Lagenaufbau in einer Other known automated preforming techniques for the manufacture of preforms use a tentering frame in which the entire layer structure of a fiber fabric consisting of several fiber mat blanks is held clamped at the outer edges. The fiber web is heated in the tenter frame to melt the binder. In the next step, the layer structure in a
Umformpresse mit Ober- und Unterwerkzeug umgeformt. Das gekühlte Werkzeug führt zu einem Erstarren des Binders, wodurch der Vorformling stabilisiert wird. Es ist ebenfalls bekannt, statt eines festen Spannrahmens eine Vielzahl von vertikal verstellbaren Spannelementen vorzusehen, die das Faserhalbzeug randseitig an dessen Umfang klemmen (DE 10 2013 008 697 A1 ). Forming press with upper and lower tool formed. The cooled tool leads a solidification of the binder, whereby the preform is stabilized. It is also known, instead of a fixed clamping frame, to provide a multiplicity of vertically adjustable clamping elements which clamp the semifinished fiber product peripherally at its circumference (DE 10 2013 008 697 A1).
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings ist aus dem Dokument DE 10 2010 043 666 A1 bekannt, wobei ein Fasergewebestapel zwischen einer Drapiervorrichtung und einer Formschale platziert oder dort gebildet wird, A further method for producing a preform is known from the document DE 10 2010 043 666 A1, wherein a fiber fabric stack is placed or formed between a draping device and a mold shell,
anschließend ein Drapierwerkzeug aus der Drapiervorrichtung ausgefahren wird und dabei den Fasergewebestapel zumindest teilweise in die Formschale einbringt bis der Fasergewebestapel mittels dieses Drapierwerkzeugs an die Formschale gedrückt und dort fixiert wird. Anschließend werden in vorgegebener Reihenfolge weitere then a Drapierwerkzeug is extended from the draping and at least partially introduces the fiber fabric stack in the shell mold until the fiber fabric stack is pressed by means of this Drapierwerkzeugs to the shell mold and fixed there. Subsequently, in a predetermined order more
Drapierwerkzeuge einzeln oder zusammen aus der Drapiervorrichtung in Richtung der Formschale verfahren. Draping tools individually or together from the draping in the direction of the shell mold.
Das Dokument DE 10 2013 208 778 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Aufnehmen, Handhaben und Ablegen von textilen Strukturen bei der Herstellung von The document DE 10 2013 208 778 A1 describes a device for picking up, handling and depositing textile structures in the production of
Faserverbundwerkstoff-Bauteilen. Die Einrichtung weist eine Gitterstruktur mit einem ersten Stabsystem mit ersten parallelen Stäben und einem zweiten Stabsystem mit zweiten parallelen Stäben auf, wobei das erste Stabsystem und das zweite Fiber composite components. The device comprises a grid structure having a first bar system with first parallel bars and a second bar system with second parallel bars, the first bar system and the second bar system
Stabsystem zueinander winklig gekreuzt angeordnet und rhombusartig oder parallelogrammartig verschiebbar sind. Mithilfe des Endeffektors werden die textilen Zuschnitte aufgenommen und an einer Oberfläche eines Formwerkzeugs mit einer dreidimensional gekrümmten, insbesondere kugelkalottenartigen Oberfläche, oder an weitere textile Strukturen, die an dem Formwerkzeug angeordnet sind, abgelegt. Rod system arranged mutually angled crossed and rhombus-like or parallelogram-like sliding. By means of the end effector, the textile blanks are picked up and deposited on a surface of a molding tool with a three-dimensionally curved, in particular spherical cap-like surface, or on further textile structures which are arranged on the molding tool.
Die vorgenannten Ansätze haben sich insbesondere in Anwendungen bewährt, bei denen die Vorformlinge/Faserhalbzeuge aus großflächigen Fasergewebelagen gebildet werden, die entsprechend leicht aufeinander gestapelt oder gefügt werden können. The aforementioned approaches have proven particularly useful in applications in which the preforms / semifinished fiber products are formed from large-area fiber fabric layers, which can be correspondingly easily stacked or joined.
In letzter Zeit jedoch besteht zunehmend die Anforderung, faserverstärkte Formteile herzustellen, die lokale Verstärkungen aufweisen. So ist es zum Beispiel für Recently, however, there is an increasing demand to produce fiber-reinforced molded parts having local reinforcements. So it is for example
Heckklappen von Automobilen erforderlich, die faserverstärkten Formteile an den Stellen, an denen die Scharniere für die Heckklappe angebunden werden sollen, lokal zu verstärken, um die bei der späteren Benutzung der Heckklappe auftretenden Kräfte entsprechend sicher aufnehmen und ableiten zu können, und dadurch die Gefahr eines vorzeitigen Verschleißes oder eines Bruchs der Heckklappe zu vermeiden. Für die Herstellung derartiger Heckklappen und anderer faserverstärkter Formteile, die solche lokalen Verstärkungen aufweisen sollen, besteht daher die Notwendigkeit, die lokalen Verstärkungen bereits bei der Herstellung der Vorformlinge/Faserhalbzeuge auszubilden. So wäre es denkbar, bei den vorgenannten Ansätzen die lokalen Verstärkungen dadurch auszubilden, dass an den entsprechenden Stellen zusätzlich entsprechend klein bemessene Verstärkungslagen aus Fasergeweben in den Stapel aus Tailgates of automobiles required, the fiber-reinforced moldings at the locations where the hinges are to be connected to the tailgate, locally reinforce in order to safely absorb and divert the forces occurring during the subsequent use of the tailgate, and thereby avoid the risk of premature wear or breakage of the tailgate. For the production of such tailgates and other fiber-reinforced moldings, which should have such local reinforcements, there is therefore a need to form the local reinforcements already in the production of preforms / semifinished fiber products. Thus, it would be conceivable to form the local reinforcements in the above-mentioned approaches by additionally providing correspondingly small reinforcing layers made of fiber fabrics into the stack at the corresponding points
(großflächigen) Fasergeweben eingelegt werden, um anschließend den so gebildeten Stapel mit den Verstärkungslagen gemeinsam in die gewünschte Form umzuformen. (Large area) fiber fabrics are inserted in order then to transform the thus formed stack with the reinforcing layers together in the desired shape.
Es besteht dabei jedoch der Nachteil, dass die vorgenannten Ansätze sich oftmals nur wenig geeignet erweisen, eine einfache Handhabung auch klein bemessene However, there is the disadvantage that the aforementioned approaches often prove to be less suitable, easy handling and small sized
Verstärkungslagen zu ermöglichen und die notwendige Präzision während des Preform-Prozesses gewährleisten zu können. Insbesondere kann es dabei zur Faltenbildung oder zu Verwerfungen im Fasergewebestapel im Bereich der To allow reinforcement layers and to ensure the necessary precision during the preform process. In particular, it may cause wrinkles or warping in the fiber fabric stack in the field of
Verstärkungslagen kommen. Gerade bei größeren Umformschritten kann die Reinforcing layers come. Especially with larger forming steps, the
Verstärkungslage das Drapierverhalten des Fasergewebestapels negativ beeinflussen oder gar unmöglich machen, da dann die Verstärkungslage durch Mitnahme während des Drapierens in eine falsche Position im Fasergewebestapel gebracht werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Verstärkungslagen meist im Reinforcement layer adversely affect the draping behavior of the fiber fabric stack or even impossible, because then the reinforcing layer can be brought by entrainment during draping in a wrong position in the fiber fabric stack. Another disadvantage is that the reinforcement layers mostly in
Fasergewebestapel eingebettet sind. Eine Überwachung des Drapierverhaltens der Verstärkungsiagen ist während des Preformprozesses nicht möglich. Erst durch Analyse des hergestellten Vorformlings können Fehler in der Umformung entdeckt werden.  Fiber fabric piles are embedded. A monitoring of the Drapierverhaltens the Verstärkungsiagen is not possible during the preforming process. Only by analyzing the produced preform errors in the forming can be discovered.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile zu überwinden, und Werkzeuge und Verfahren anzugeben, mittels derer sich auf einfache und präzise Weise lokalisierte Verstärkungen in faserverstärkten Formbauteilen ausbilden lassen. Die vorstehende und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch ein Werkzeug zum Greifen, Platzieren und Drapieren eines Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage im Zuge der Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen, sowie mit einem Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. It is therefore an object of the present invention to overcome the above drawbacks and to provide tools and methods by means of which simple and precise localized reinforcements can be formed in fiber-reinforced molded components. The above and other objects of the present invention are achieved by a tool for gripping, placing and draping a fiber reinforcement for a local reinforcement layer in the course of manufacturing a three-dimensional preform for the production of fiber-reinforced molded parts, as well as a method for producing a three-dimensional preform for the Production of fiber-reinforced molded parts. Further preferred embodiments are set forth in the dependent claims.
Als eine erste Lösung wird ein Werkzeug zum Greifen, Platzieren und Drapieren zumindest eines Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage im Zuge der Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von As a first solution, a tool for gripping, placing and draping at least one fiber blank for a local reinforcing layer in the course of the production of a three-dimensional preform for the production of
faserverstärkten Formteilen angegeben, wobei das Werkzeug zumindest ein fiber-reinforced molded parts specified, the tool at least one
Greifelement zum Greifen und Aufnehmen des Faserzuschnitts, und zumindest ein Drapierstempelelement zum Drapieren des Faserzuschnitts aufweist, wobei das zumindest eine Greifelement und das zumindest eine Drapierstempelelement relativ zueinander verstellbar oder bewegbar sind. Gripping element for gripping and receiving the fiber blank, and at least one Drapierstempelelement for draping the fiber blank, wherein the at least one gripping member and the at least one Drapierstempelelement are adjustable or movable relative to each other.
Das Werkzeug stellt eine kombinierte Einheit dar, mittels derer sich ein Faserzuschnitt für eine lokale Verstärkungslage sowohl greifen, platzieren und drapieren lässt. Dies ermöglicht gleichzeitig eine einfache Handhabung und eine präzise Platzierung undThe tool is a combined unit by which a fiber blank for a local reinforcing ply can be grasped, placed and draped. This allows for easy handling and precise placement and at the same time
Drapierung des Faserzuschnitts, wobei sich gleichzeitig die Gefahr einer Faltenbildung und/oder des Auftretens eines Verzugs des Faserzuschnitts beim Platzieren und Drapieren erfolgreich vermindern oder gänzlich ausschließen lassen. Die Drapierstempelelemente bilden durch Ihre Formstempeloberfläche eine Kontur, welche im Wesentlichen der Kontur des Formabschnitts, an welchen der Drape the fiber blank, while at the same time reduce the risk of wrinkling and / or the occurrence of distortion of the fiber blank when placing and draping successfully or completely rule out. The Drapierstempelelemente form through their Formstempeloberfläche a contour which substantially the contour of the mold section, to which the
Faserzuschnitt drapiert werden soll, nachgebildet ist. Ein präzises Anformen an die Kontur der Form kann somit ermöglicht werden. Die Form wird dabei im Wesentlichen durch die Bauteilgeometrie bestimmt, so dass der Vorformling bereits eine Fiber blank is to be draped, is modeled. Precise molding to the contour of the mold can thus be made possible. The shape is determined essentially by the component geometry, so that the preform already a
endkonturnah ausgebildet wird. is formed close to the final contour.
Alternativ oder in Kombination sind das zumindest eine Greifelement und das zumindest eine Drapierstempelelement relativ zueinander verstellbar zwischen einer ersten Stellung zum Greifen des Faserzuschnitts und einer zweiten Stellung zum Anformen des Faserzuschnitts mittels des zumindest einen Drapierstempelelements auf einen Fasergewebestapel. Alternatively or in combination, the at least one gripping element and the at least one Drapierstempelelement relative to each other adjustable between a first position for gripping the fiber blank and a second position for molding the fiber blank by means of the at least one Drapierstempelelements on a fiber fabric pile.
In einer ersten Stellung wird somit der meist ebene Faserzuschnitt aufgenommen und in der zweiten Stellung erfolgt das Anformen des Faserzuschnitts im Wesentlichen an die Kontur der Form durch das zumindest eine Drapierstempelelement respektive durch dessen Formstempeloberfläche. Der Faserzuschnitt kann somit optimal ohne Bildung von Falten oder Verwerfungen an die Form angeformt werden. In a first position, therefore, the mostly flat fiber blank is received and in the second position, the molding of the fiber blank substantially to the contour of the shape by the at least one Drapierstempelelement respectively by its Formstempeloberfläche. The fiber blank can thus be formed optimally without the formation of wrinkles or distortions of the mold.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Greifelement als ein Vakuumgreifelement und/oder Nadelgreifer ausgeführt ist. Das Greifen mittels Vakuum ist besonders vorteilhaft, da damit die Faserstruktur in keiner Weise beschädigt wird. A further embodiment provides that the at least one gripping element is designed as a vacuum gripping element and / or needle gripper. Gripping by vacuum is particularly advantageous because it does not damage the fiber structure in any way.
Bevorzugt kann weiter vorgesehen sein, dass das Werkzeug zumindest eine Preferably, it can further be provided that the tool has at least one
Fixiereinrichtung zum Fixieren des Faserzuschnitts auf dem Fasergewebestapel aufweist. Die Fixiereinrichtung kann dabei bevorzugt als eine Ultraschall-Sonotrode ausgeführt sein, welche eingerichtet ist, den Faserzuschnitt durch Has fixing device for fixing the fiber blank on the fiber fabric stack. The fixing device can preferably be designed as an ultrasonic sonotrode, which is set up, the fiber blank by
Ultraschallschweißen auf dem Fasergewebestapel zu fixieren. Ultrasonic welding to fix on the fiber fabric pile.
Indem das Werkzeug mit einer Fixiereinrichtung ausgebildet ist, ist es möglich, nach Drapieren des Faserzuschnitts auf die entsprechende Stelle des Fasergewebestapels den Faserzuschnitt an dem Fasergewebestapel, bzw. an einer obersten Lage des Fasergewebestapels zu fixieren, beispielsweise indem der Faserzuschnitt mittels den als Ultraschall-Sonotroden ausgeführten Fixiereinrichtungen punktweise durch By forming the tool with a fixing device, it is possible, after draping the fiber blank to the corresponding point of the fiber fabric stack, to fix the fiber blank to the fiber fabric stack or to a topmost layer of the fiber fabric stack, for example by cutting the fiber by means of ultrasonic sonotrodes executed fixing devices point by point
Ultraschallschweißen an den Fasergewebestapel fixiert wird. Auf diese Weise kann der Faserzuschnitt sicher an Ort und Stelle gehalten werden, ohne die Gefahr, dass sich die Lage des Faserzuschnitts auf bzw. in einem Fasergewebestapel verschiebt, sei es beim Legen oder anderweitigen Platzieren weiterer Faserlagen, oder sei es beim Umformen eines vollständig gebildeten Fasergewebestapels zur Ausbildung des Vorformlings. Ultrasonic welding is fixed to the fiber fabric stack. In this way, the fiber blank can be securely held in place without the risk that the position of the fiber blank shifts on or in a fiber fabric stack, be it laying or otherwise placing further fiber layers, or be it in forming a fully formed Fiber cloth stack for forming the preform.
Der vollständige Fasergewebestapel 12 zur Ausbildung eines Vorformlings kann dabei aus mehreren geschichteten Fasergewebestapeln 12 umfassen, in welche ein oder mehrere Faserzuschnitte 1 1 für eine Verstärkungslage angeordnet sind. Besonders bevorzugt kann die zumindest eine Fixiereinrichtung zumindest The complete fiber fabric stack 12 for forming a preform may comprise a plurality of layered fiber fabric stacks 12, in which one or more fiber blanks 1 1 are arranged for a reinforcing layer. Particularly preferably, the at least one fixing device at least
teilweilweise innerhalb des zumindest einen Formstempelelements verlaufend angeordnet sein, und insbesondere so angeordnet sein, dass ein Ende der zumindest einen Fixiereinrichtung flüchtig mit einer Formstempelfläche des zumindest einen Formstempelelements ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Werkzeug verwirklicht werden, das auf besonders kompakte Weise auch die Funktionalität des Fixierens des Faserzuschnitts für die Verstärkungslage bereitstellen kann. be arranged partially extending within the at least one forming die element, and in particular be arranged so that one end of the at least one fixing device is formed transiently with a forming die surface of the at least one forming die element. In this way, a tool can be realized, which can provide the functionality of fixing the fiber blank for the reinforcing layer in a particularly compact manner.
Das oder die Greifelement(e) und das oder die Drapierstempelelement(e) können jeweils als dedizierte Elemente ausgeführt sein, die jeweils nur zur Ausübung der Funktionalität des Greifens bzw. des Drapierens eingerichtet sind. Alternativ und bevorzugt kann auch vorgesehen sein, dass das Greifelement oder zumindest eines der Greifelemente als ein kombiniertes Greif-/Drapierstempelelement ausgebildet ist, und/oder dass das Drapierstempelelement oder zumindest eines The gripper element (s) and the draping die element (s) can each be designed as dedicated elements, each of which is set up only to carry out the gripping or draping functionality. Alternatively and preferably, it can also be provided that the gripping element or at least one of the gripping elements is designed as a combined gripping / Drapierstempelelement, and / or that the Drapierstempelelement or at least one
Drapierstempelelement als ein kombiniertes Greif-/Drapierstempelelement ausgebildet ist. Drapierstempelelement is designed as a combined gripping / Drapierstempelelement.
Auf diese Weise kann ein höherer Grad von Integration erzielt werden, was es erlaubt, das Werkzeug kompakter auszuführen. Dies kann den Einsatz auch zum Greifen, Platzieren und Drapieren von Faserzuschnitten für lokale Verstärkungslagen von kleinen und kleinsten Abmessungen erlauben, und/oder die Ausbildung komplexerer Formen erleichtern. In this way, a higher degree of integration can be achieved, which makes it possible to make the tool more compact. This may also permit use for gripping, placing and draping fiber blanks for localized reinforcements of small and minute dimensions, and / or facilitate formation of more complex shapes.
Das Werkzeug kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es an einem The tool may in particular be designed so that it is connected to a
Industrieroboter angebracht werden kann. Industrial robot can be attached.
Alternativ oder in Kombination kann das Drapierstempelelement oder die Alternatively or in combination, the Drapierstempelelement or the
Formstempeloberfläche beheizbar oder erwärmbar ausgeführt sein. Durch die Form stamp surface be made heatable or heated. By the
Erwärmung kann auch eine Fixierung des Faserzuschnitts auf dem Heating can also be a fixation of the fiber blank on the
Fasergewebestapel ermöglicht werden. Fiber fabric stack are enabled.
Insbesondere wird eine Station zum Platzieren und Drapieren eines Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage im Zuge der Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen angegeben, wobei die Station aufweist: einen Bereitstellungstisch zum Bereitstellen eines Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage; einen Industrieroboter; und ein an dem Industrieroboter angeordnetes Werkzeug wie vorstehend angegeben. In particular, there is provided a station for placing and draping a fiber blank for a localized reinforcement ply in the course of manufacturing a three-dimensional preform for the manufacture of fiber reinforced moldings, the station comprising: a deployment table for providing a fiber blank for a local reinforcement layer; an industrial robot; and a tool disposed on the industrial robot as stated above.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Anlage zur Herstellung eines In an advantageous embodiment, a plant for producing a
dreidimensionalen Vorformlings aus einem Fasergewebe im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen angegeben, welche eine Form für ein Fasergewebestapel, Mittel zum Legen eines Fasergewebestapels in die Form: und die vorstehend genannte Station umfasst. Als eine weitere Lösung wird ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Vorformlings aus einem Fasergewebe im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen angegeben. Das Verfahren weist auf: Bereitstellen eines 3-dimensional preform of a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, which comprises a form for a fiber fabric stack, means for laying a fiber fabric stack in the form: and the aforementioned station. As a further solution, a method for producing a three-dimensional preform from a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts is given. The method comprises: providing a
Fasergewebestapels; und Drapieren zumindest eines Faserzuschnitts für zumindest eine lokale Verstärkungslage auf dem Fasergewebestapel mittels einem Werkzeug wie vorstehend genannt. Fiber fabric stack; and draping at least one fiber blank for at least one localized reinforcement layer on the fiber fabric stack by means of a tool as mentioned above.
In dem Verfahren kann das Drapieren des zumindest einen Faserzuschnitts weiter aufweisen: Bereitstellen zumindest eines Faserzuschnitts auf einem In the method, draping the at least one fiber blank may further comprise: providing at least one fiber blank on one
Bereitstellungstisch; Greifen des zumindest einen Faserzuschnitts mit dem Werkzeug; Bewegen des Werkzeugs zu einer Position über der Stelle des Fasergewebestapels, an welcher der zumindest eine Faserzuschnitt zu drapieren ist; Absenken des Deployment table; Gripping the at least one fiber blank with the tool; Moving the tool to a position over the location of the fiber web stack at which the at least one fiber blank is to be draped; Lowering the
Werkzeugs in Richtung auf den bereits im Drapierwerkzeug liegenden Tool towards the already lying in Drapierwerkzeug
Fasergewebestapel, bis der Faserzuschnitt zumindest bereichsweise in Kontakt mit dem Fasergewebestapel tritt; Drapieren des zumindest einen Faserzuschnitts auf dem Fasergewebestapel durch Verstellen des zumindest einen Greifelements und des zumindest einen Drapierstempelelements relativ zueinander; und Abheben des Werkzeugs von dem Fasergewebestapel und dem darauf drapierten Faserzuschnitt. Fiber fabric stack until the fiber blank at least partially comes into contact with the fiber fabric stack; Draping the at least one fiber blank on the fiber fabric stack by adjusting the at least one gripping element and the at least one drape stamping element relative to each other; and lifting the tool from the fiber web stack and the fiber blank draped thereon.
Bevorzugt weist das Verfahren, nach dem Drapieren des zumindest einen Preferably, the method, after draping the at least one
Faserzuschnitts auf dem Fasergewebestapel und vor dem Abheben des Werkzeugs von dem Fasergewebestapel und dem darauf drapierten Faserzuschnitt, weiter auf: Fixieren des Faserzuschnitts auf dem Fasergewebestapel mittels der Fixiereinrichtung, wobei das Fixieren bevorzugt punktuell erfolgt. Beim Einsatz von reaktiven Bindersystemen kann der Faserzuschnitt entweder durch anhaltendes oder gepultes Ultraschall-Erwärmen direkt ausgehärtet werden oder der gesamte Vorformling wird nach Fertigstellung gemeinsam ausgehärtet. Der Faserzuschnitt kann vorzugsweise ohne Vorwärmung bereitgestellt und drapiert werden. Fiber blank on the fiber fabric stack and before lifting the tool from the fiber fabric stack and the fiber blank draped thereon, further comprising: fixing the fiber blank on the fiber fabric stack by means of the fixing device, wherein the fixing preferably takes place selectively. When using reactive binder systems, the fiber blank can either be cured directly by prolonged or ruptured ultrasonic heating or the entire preform is cured together after completion. The fiber blank may preferably be provided and draped without preheating.
Insbesondere können mehrere Faserzuschnitte in einer Abfolge von Greifvorgängen von einem Bereitstellungstisch aufgenommen werden und auf den Fasergewebestapel gleichzeitig oder nacheinander drapiert werden. Somit können mehrere In particular, multiple fiber blanks may be picked up from a deployment table in a sequence of picking operations and draped onto the fiber web stack simultaneously or sequentially. Thus, several can
Faserzuschnitte drapiert werden, wodurch sich die Taktzeiten verbessern lassen können.  Fiber blanks are draped, which can improve the cycle times.
Bevorzugt wird der zumindest eine Faserzuschnitt vor dem Aufsetzen auf dem Preferably, the at least one fiber blank prior to placement on the
Fasergewebestapel durch Verstellen des zumindest einen Greifelements und des zumindest einen Drapierstempelelements relativ zueinander vordrapiert. Somit erhält der Faserzuschnitt bereits eine an die Preform angenäherte Form bevor dieser auf dem Fasergewebestapel abgelegt wird. Die Positionierung zueinander kann auch als dritte Stellung oder Greifposition bezeichnet werden. Das Anformen des Fiber fabric stack predrawn by adjusting the at least one gripping element and the at least one Drapierstempelelements relative to each other. Thus, the fiber blank already receives a shape approximated to the preform before it is deposited on the fiber fabric stack. The positioning relative to one another can also be referred to as a third position or gripping position. The molding of the
Faserzuschnitts an die Form kann dadurch in einer kürzeren Zeit erfolgen. Zudem wird auch die Kontaktreibung zwischen Faserzuschnitt und Fasergewebestapel auf ein Minimum reduziert. Fiber blanks to the mold can be done in a shorter time. In addition, the contact friction between fiber blank and fiber fabric pile is reduced to a minimum.
Weiter bevorzugt kann das Verfahren weiter aufweisen: Aufbringen weiterer More preferably, the method may further include: applying further
Faserzuschnitte und/oder weiterer Faserlagen und/oder Fasergewebe auf den Fiber blanks and / or further fiber layers and / or fiber fabric on the
Fasergewebestapel, und Umformen und/oder Pressen des Fasergewebestapels zur Herstellung des Vorformlings.  Fiber fabric stack, and forming and / or pressing the fiber fabric stack for the production of the preform.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor. Further advantageous measures and embodiments of the subject matter of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description with the drawing.
Es zeigen: Fig. 1 ein Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Show it: Fig. 1 shows a tool according to a first embodiment of the invention;
Fig. 2A bis 2D schematisch das Greifen, Platzieren und Drapieren eines Fig. 2A to 2D schematically the gripping, placing and draping a
Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage mittels des  Fiber blank for a local reinforcement layer by means of
Werkzeugs der Fig. 1 ;  Tool of Fig. 1;
Fig. 3 ein Werkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ; 3 shows a tool according to a second embodiment of the invention;
Fig. 4A bis 4D schematisch das Greifen, Platzieren und Drapieren eines 4A to 4D schematically the gripping, placing and draping a
Faserzuschnitts für eine lokale Verstärkungslage mittels des  Fiber blank for a local reinforcement layer by means of
Werkzeugs der Fig. 3; und  Tool of Fig. 3; and
Fig. 5A und 5B ein Werkzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 1 zum Greifen, Platzieren und Drapieren eines FIGS. 5A and 5B show a tool according to a third embodiment of the invention. Fig. 1 shows a tool 1 for gripping, placing and draping a
Faserzuschnitts 11 gemäß einer ersten Ausführungsform. Fiber blank 11 according to a first embodiment.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist das Werkzeug 1 zwei Greifelemente 4 auf. Die Anzahl der Greifelemente 4 ist jedoch nicht auf zwei beschränkt, und das Werkzeug 1 kann auch lediglich ein Greifelement 4 aufweisen, oder kann auch mehr als zweiAs shown in FIG. 1, the tool 1 has two gripping elements 4. However, the number of gripping elements 4 is not limited to two, and the tool 1 may also have only one gripping element 4, or may be more than two
Greifelemente 4 aufweisen, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr Greifelemente 4 aufweisen. Die Greifelemente 4 sind bevorzugt so angeordnet, dass sie ein sicheres und flächiges Greifen und Halten von einem Faserzuschnitt 11 für eine lokale Have gripping elements 4, for example, three, four, five or more gripping elements 4 have. The gripping elements 4 are preferably arranged so that they grip and hold a fiber blank 11 for a local area
Verstärkungslage erlauben. Allow reinforcement layer.
Die Greifelemente 4 sind in dieser Ausführungsform als Vakuumgreifelemente ausgeführt. Hierzu können in den Greifelementen 4 Vakuumeinrichtungen 5 The gripping elements 4 are designed in this embodiment as vacuum gripping elements. For this purpose, in the gripping elements 4 vacuum devices. 5
ausgebildet sein, die in entsprechenden Vakuumöffnungen 5a auf einer Oberfläche der Greifelemente 4 münden. Die Vakuumkanäle 5 sind mit einer Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Wenn die Absaugvorrichtung aktiviert wird, wird so ein be formed, which open into corresponding vacuum openings 5a on a surface of the gripping elements 4. The vacuum channels 5 are connected to a suction device (not shown). When the suction device is activated, so does one
Unterruck in den Vakuumeinrichtungen 5 erzeugt, und ein Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage kann an den Vakuumöffnungen 5a durch die Wirkung des Unterdrucks sicher gegriffen und gehalten werden. Die Greifelemente 4 sind jedoch nicht beschränkt auf Vakuumgreifelemente, es können alternativ oder ergänzend auch andere Technologien verwendet werden, wie beispielsweise Nadelgreifer. Die A negative pressure generated in the vacuum devices 5, and a fiber blank 11 for a local reinforcing layer can be securely gripped and held at the vacuum openings 5a by the action of the negative pressure. However, the gripping elements 4 are not limited to vacuum gripping elements, it may alternatively or additionally also other technologies are used, such as needle grippers. The
Greifelemente 4 können alternativ auch so ausgebildet sein, dass diese eine Aufnahme von mehreren Faserzuschnitten 11 für eine lokale Verstärkungslage ermöglichen. Zwischen den Greifelementen 4 ist in dem Werkzeug 1 der Ausführungsform der Fig. 1 ein Drapierstempelelement 2 angeordnet. Das Drapierstempelelement 2 weist eine Formstempelfläche 3 auf, die entsprechend der Form 15 konturiert ist, mit der bzw. in der ein Faserzuschnitt für eine lokale Verstärkungslage auf einen Fasergewebestapel 12 drapiert und angeformt werden soll, wie in größerem Detail nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2D beschrieben werden wird. Auch hier ist die Anzahl der Gripping elements 4 may alternatively be designed so that they allow a recording of multiple fiber blanks 11 for a local reinforcement layer. Between the gripper elements 4 a Drapierstempelelement 2 is arranged in the tool 1 of the embodiment of FIG. The drape stamping element 2 has a forming die surface 3 contoured in accordance with the shape 15 with which a fiber blank for a localized reinforcement layer is to be draped and formed onto a fiber fabric stack 12, as described in more detail below with reference to FIGS. 2A to 2D will be described. Again, the number of
Drapierstempelelemente 2 nicht auf ein Element beschränkt, und es können auch zwei, drei, vier, fünf oder mehr Drapierstempelelemente 2 vorgesehen sein. Die Drapierstempelelemente 2 können miteinander fest verbunden sein, oder können ebenfalls relativ zueinander verstellbar ausgebildet sein, um zum Beispiel das  Draping die elements 2 are not limited to one element, and two, three, four, five or more draping die elements 2 may be provided. The Drapierstempelelemente 2 may be fixedly connected to each other, or may also be designed to be adjustable relative to each other, for example, the
Drapieren in komplexeren Geometrien verwirklichen oder vereinfachen zu können. To realize or simplify draping in more complex geometries.
Bevorzugt können auch in dem Drapierstempelelement 2 Vakuumeinrichtungen 5 vorgesehen sein, die in entsprechenden Vakuumöffnungen 5a münden, die in der Formstempelfläche 3 ausgebildet sind. Diese Vakuumeinrichtungen 5 dienen dazu, das Greifen und Halten des Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage durch die Greifelemente 4 zu unterstützen und zu ergänzen, indem zusätzliche Haltepunkte ausgebildet werden, so dass der Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage sicherer gehalten werden kann. Die Gefahr eines Durchhängens des Faserzuschnitts 11 , und damit verbunden die Gefahr etwaiger Ungenauigkeiten in der Positionierung des Faserzuschnitts 11 und/oder die Ausbildung von Falten beim Platzieren undPreferably, vacuum devices 5 can also be provided in the draping die element 2, which open into corresponding vacuum openings 5 a which are formed in the die surface 3. These vacuum devices 5 serve to assist and supplement the gripping and holding of the fiber blank 11 for a local reinforcement layer by the gripping elements 4, by forming additional stopping points, so that the fiber blank 11 can be held more securely for a local reinforcing layer. The risk of sagging of the fiber blank 11, and the associated risk of any inaccuracies in the positioning of the fiber blank 11 and / or the formation of wrinkles during placement and
Drapieren des Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage ist so zu vermeiden oder zu verringern. Draping the fiber blank 11 for a localized reinforcement layer is thus to be avoided or reduced.
Darüber hinaus können in dem Werkzeug 1 auch Fixiereinrichtungen 7 vorgesehen sein, die an dem Drapierstempelelement 2 angeordnet sind, oder bevorzugt zumindest teilweise durch das Drapierstempelelement 2 hindurch verlaufend ausgebildet sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Fixiereinrichtungen 7 können bevorzugt als Ultraschall- Sonotroden ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht beschränkend, es können alternativ oder ergänzend auch andere Technologien verwendet werden, welche ein Fixieren eines Faserzuschnitts 11 auf einem Fasergewebestapel 12 erlauben, und es können so die Fixiereinrichtungen 7 beispielsweise auch als Thermoden ausgebildet sein, die ein Fixieren durch Einbringen von thermischer Energie bewirken, um ein Bindemittel zu aktivieren und/oder die Fasern des Faserzuschnitts 11 anzuschmelzen. In addition, fixing means 7 may be provided in the tool 1, which are arranged on the Drapierstempelelement 2, or preferably at least partially formed by the Drapierstempelelement 2 extending therethrough, as shown in Fig. 1. The fixing devices 7 may preferably be designed as ultrasonic sonotrodes. However, this is not limiting, it may alternatively or additionally be used other technologies, which fixation allow a fiber blank 11 on a fiber fabric stack 12, and it can be so formed, for example, as thermodes fixation means 7, which cause fixing by introducing thermal energy to activate a binder and / or melt the fibers of the fiber blank 11.
Weiter sind in dieser Ausführungsform Befestigungselemente 8 vorgesehen, die an dem Drapierstempelelement 2 befestigt sind, und die jeweils einen Aktuator 9 tragen, welche jeweils eine Schubstange 6 betätigen können, an deren Ende jeweils eines der Greifelemente 4 angeordnet ist. Die Aktuatoren 9 können beispielsweise als Further fasteners 8 are provided in this embodiment, which are fastened to the Drapierstempelelement 2, and each carrying an actuator 9, which can each actuate a push rod 6, at the end of each of the gripping elements 4 is arranged. The actuators 9 can, for example, as
Federmechanismen ausgeführt sein, mittels deren die Schubstangen 6 und über diese die Greifelemente 4 in Richtung nach unten in der Fig. 1 vorgespannt sind. Die Befestigungselemente 8, Aktuatoren 9 und Schubstangen 6 stellen auf diese Weise einen Mechanismus dar, welcher es erlaubt, die Greifelemente 4 relativ zu dem Drapierstempelelement 2 zu verstellen. Alternativ können die Aktuatoren 9 auch als elektromotorische oder als pneumatische Aktuatoren 9 ausgebildet sein, mittels deren durch Anlegen entsprechender Steuerungssignale von einer Steuerung (nicht dargestellt) die Greifelemente 4 relativ zu dem Drapierstempelelement 2 verstellt werden können. Im Folgenden soll nun mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2D die Verwendung des Be carried out spring mechanisms, by means of which the push rods 6 and via these the gripping elements 4 are biased in the downward direction in FIG. The fastening elements 8, actuators 9 and push rods 6 in this way constitute a mechanism which allows the gripping elements 4 to be adjusted relative to the draping punch element 2. Alternatively, the actuators 9 may also be designed as electromotive or as pneumatic actuators 9, by means of which the gripping elements 4 can be adjusted relative to the draping die element 2 by applying corresponding control signals from a controller (not shown). In the following, with reference to FIGS. 2A to 2D, the use of the
Werkzeugs 1 der Fig. 1 in einem Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Vorformlings aus einem Fasergelege im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen gemäß einer Ausführungsform beschrieben werden. Wie in der Fig. 2A gezeigt, wird zunächst ein Faserzuschnitt 11 für eine lokale  Tool 1 of Fig. 1 in a method for producing a three-dimensional preform from a fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts are described according to one embodiment. As shown in Fig. 2A, first a fiber blank 11 for a local
Verstärkungslage auf einem Bereitstellungstisch 10 bereitgestellt. Der Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage kann gebildet werden, indem ein Fasergewebe oder -gelege von einer Rolle abgewickelt und auf die erforderlichen Abmessungen, bzw. eine gewünschte Außenkontur, und gegebenenfalls auch eine gewünschte Innenkontur zugeschnitten wird.  Reinforcement layer provided on a deployment table 10. The fiber blank 11 for a local reinforcement layer can be formed by unwinding a fiber fabric or fabric from a roll and cutting it to the required dimensions, or a desired outer contour, and optionally also a desired inner contour.
Dann wird das Werkzeug 1 , das beispielsweise als ein Endeffektor ausgebildet ist, der an einem Industrieroboter (nicht dargestellt) angeordnet ist, in eine Position über den Faserzuschnitt 11 bewegt. Die Greifelemente 4 und das Drapierstempelelement 2 werden dabei relativ zueinander so positioniert, dass eine plane, ebene Aufnahme des Faserzuschnitts 11 für die Verstärkungslage durch das Werkzeug 1 möglich ist. Diese relative Positionierung zueinander kann als eine erste Stellung oder Greifposition bezeichnet werden. Als nächstes wird, wie in Fig. 2B dargestellt, das Werkzeug 1 abgesenkt, bis es in Auflage mit dem Faserzuschnitt 11 tritt. Es werden nun die Greifelemente 4, und gegebenenfalls in dem Drapierstempelelement 2 vorgesehene Vakuumeinrichtungen 5 aktiviert, um den Faserzuschnitt 11 zu greifen und an dem Werkzeug 1 zu halten. Anschließend kann das Werkzeug 1 , zusammen mit dem von dem Werkzeug 1 gehaltenen Faserzuschnitt 11 , über einen Fasergewebestapel 12 bewegt werden, wie in Fig. 2C dargestellt. Then, the tool 1, which is formed, for example, as an end effector disposed on an industrial robot (not shown), is moved to a position over the fiber blank 11. The gripping elements 4 and the Drapierstempelelement 2 are thereby positioned relative to each other so that a flat, planar recording of Fiber blank 11 for the reinforcing layer by the tool 1 is possible. This relative positioning to each other may be referred to as a first position or gripping position. Next, as shown in Fig. 2B, the tool 1 is lowered until it comes into contact with the fiber blank 11. There are now the gripping elements 4, and optionally provided in the Drapierstempelelement 2 provided vacuum devices 5 to grip the fiber blank 11 and to hold the tool 1. Subsequently, the tool 1, together with the fiber blank 11 held by the tool 1, can be moved over a fiber fabric stack 12, as shown in FIG. 2C.
Der Fasergewebestapel 12 kann dabei auf bekannte Weise ausgebildet worden sein. Insbesondere können Fasergewebe oder -gelege von einer Rolle abgewickelt und je nach Bedarf aus mehreren verschiedenen Geweben oder Gelegen, Formen und Größen zu dem Fasergewebestapel 12 zusammengelegt worden sein. Dabei können gegebenenfalls die Außenkontur und/oder die innenkontur entsprechend einem Schnittmuster des herzustellenden Vorformlings bearbeitet oder zugeschnitten sein. Das Schnittmuster kann dabei aus einer Abwicklung des Vorformlings oder des Endbauteils erzeugt sein. Der Fasergewebestapel 12 kann direkt auf einem The fiber fabric stack 12 may have been formed in a known manner. In particular, fibrous webs or webs may be unwound from a roll and collapsed into a plurality of fibrous webs 12 as needed from a plurality of different webs or plies, shapes, and sizes. In this case, if appropriate, the outer contour and / or the inner contour can be machined or cut to a pattern of the preform to be produced. The pattern can be generated from a development of the preform or the final component. The fiber fabric stack 12 can directly on a
Auflagetisch (nicht dargestellt) ausgebildet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zwischen die einzelnen Lagen ein Bindermaterial aufgestreut, aufgetragen oder eingesprüht ist. Supporting table (not shown) are formed. It can also be provided that a binder material is scattered, applied or sprayed between the individual layers.
Der Fasergewebestapel 12 der Fig. 2C ist dabei nur bis zu einer Höhe ausgebildet, auf der nun eine lokale Verstärkungslage ausgebildet werden soll, wobei im Beispiel der Fig. 2C die lokale Verstärkungslage im Bereich einer Mulde 13, die in dem In this case, the fiber fabric stack 12 of FIG. 2C is formed only up to a height on which a local reinforcement layer is to be formed. In the example of FIG. 2C, the local reinforcement layer in the region of a depression 13 which is located in the region
Fasergewebestapel 12 ausgebildet ist, angeordnet werden soll. Mit anderen Worten kann der in Fig. 2C gezeigte Fasergewebestapel 12 einen Zwischenschritt bei der Ausbildung eines (vollständigen) Fasergewebestapels 12 für die Herstellung eines Vorformlings dar. Fiber fabric stack 12 is formed, to be arranged. In other words, the fiber fabric stack 12 shown in FIG. 2C may be an intermediate step in the formation of a (complete) fiber fabric stack 12 for the production of a preform.
Um den Faserzuschnitt 11 nun auf den Fasergewebestapel 12 zu platzieren und zu drapieren, wird das Werkzeug 1 zunächst abgesenkt, bis der Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage in teilweise Auflage auf dem Fasergewebestapel 12 tritt. Der Ort oder die Orte, an denen es dabei zur teilweisen Auflage auf dem Fasergewebestapel 12 kommt, entsprechend in dem Beispiel der Fig. 2A bis 2D den Stellen, an denen der Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage von den Greifelementen 4 gehalten wird. Anschließend wird das Werkzeug 1 weiter in Richtung auf den Fasergewebestapel 12 hin abgesenkt, wobei gleichzeitig die Greifelemente 4 und das Drapierstempelelement 2 relativ zueinander verstellt werden. Während die Greifelemente 4 den Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage weiterhin in Auflage auf dem Fasergewebestapel 12 halten, wird mit dem Drapierstempelelement 2 der Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage in die Mulde 13 des Fasergewebestapels 12 hinein drapiert, bis schließlich wie in Fig. 2D gezeigt, das Drapierstempelelement 2 den Faserzuschnitt 11 für die In order to place the fiber blank 11 now on the fiber fabric stack 12 and to Drape, the tool 1 is first lowered until the fiber blank 11 for the reinforcement layer occurs in partial support on the fiber fabric stack 12. The location or places where it comes to the partial support on the fiber fabric stack 12, corresponding to the example in Figs. 2A to 2D, the locations where the fiber blank 11 is held for the reinforcing layer of the gripping elements 4. Subsequently, the tool 1 is further lowered in the direction of the fiber fabric stack 12, wherein at the same time the gripping elements 4 and the Drapierstempelelement 2 are adjusted relative to each other. While the gripping elements 4 continue to restrain the fiber blank 11 for the reinforcing ply in contact with the fiber fabric stack 12, with the draping punch element 2 the fiber blank 11 for the reinforcing ply is draped into the trough 13 of the fiber web stack 12 until finally, as shown in FIG Drapierstempelelement 2 the fiber blank 11 for the
Verstärkungslage zumindest teilweise, insbesondere vollständig in die entsprechende Form 15, hier die von der Mulde 13 und der Kontur der Formstempelfläche 3 vorgegebene Form 15, drapiert und entsprechend auf den Fasergewebestapel 12 angeformt hat. Diese relative Positionierung der Greifelemente 4 und des Reinforcement layer at least partially, in particular completely in the corresponding mold 15, here the predetermined by the trough 13 and the contour of the die surface 3 shape 15, draped and has formed on the fiber fabric stack 12 accordingly. This relative positioning of the gripping elements 4 and
Drapierstempelelements 2 in der Stellung, in der der Faserzuschnitt 11 für die Drapierstempelelements 2 in the position in which the fiber blank 11 for the
Verstärkungslage vollständig auf den Fasergewebestapel 12 drapiert ist, kann als eine zweite Stellung oder Drapierposition bezeichnet werden. Um das Anformen des Faserzuschnitts 11 für eine Verstärkungslage an die Mulde 13 zu erleichtern können das Drapierstempelelement 2 und die Greifelemente 4 bereits vor dem Kontakt mit dem Fasergewebestapel 12 relativ zu einander bewegt werden. Reinforcement layer is completely draped on the fiber fabric stack 12 may be referred to as a second position or Drapierposition. In order to facilitate molding of the fiber blank 11 for a reinforcing ply to the trough 13, the draping punch element 2 and the picking elements 4 can be moved relative to each other prior to contact with the fiber fabric stack 12.
Zu diesem Zeitpunkt können nun vorzugsweise die Fixierelemente 7 aktiviert werden, um den Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage auf dem Fasergewebestapel 12, bzw. einer obersten Lage des Fasergewebestapels 12 punktuell zu fixieren, At this time, it is now possible to activate the fixing elements 7 in order to fix the fiber blank 11 for the reinforcing layer on the fiber fabric stack 12, or an uppermost layer of the fiber fabric stack 12, in a punctiform manner,
beispielsweise durch Ultraschallschweißen mittels als Ultraschall-Sonotroden ausgebildeten Fixiereinrichtungen 7. Anschließend werden die Greifelemente 4 respektive die in oder an den For example, by ultrasonic welding using trained as ultrasonic sonotrodes fixing 7. Then the gripping elements 4 respectively in or on the
Greifelementen 4 angeordneten Vakuumeinrichtungen 5 deaktiviert, um den  Gripping elements 4 arranged vacuum devices 5 deactivated to the
Faserzuschnitt 11 für die Verstärkungslage loszulassen, und das Werkzeug 1 wird nach erfolgter, zumindest punktueller Fixierung abgehoben und steht beispielsweise zum Ausbilden weiterer lokaler Verstärkungslagen bereit. Es ist nun in dem Fasergewebestapel 12 eine lokale Verstärkungslage ausgebildet, die von dem Faserzuschnitt 11 gebildet ist. Es können nun weitere Faserlagen, beispielsweise als ganzflächige Faserlagen, auf dem Fasergewebestapel 12 aufgebracht werden, und/oder weitere lokale Verstärkungslagen ausgebildet werden, indem weitere Faserzuschnitte 11 für lokale Verstärkungslagen wie oben beschrieben auf den Fasergewebestapel 12 drapiert werden. Letting fiber blank 11 for the reinforcing layer, and the tool 1 is lifted after completed, at least selective fixation and is ready, for example, to form further local reinforcing layers. A local reinforcement layer, which is formed by the fiber blank 11, is now formed in the fiber fabric stack 12. Further fiber layers, for example as full-surface fiber layers, can now be applied to the fiber fabric stack 12 and / or further local reinforcement layers can be formed by draping further fiber blanks 11 for local reinforcement layers onto the fiber fabric stack 12 as described above.
Wenn der Fasergewebestapel 12 auf diese Weise durch Aufbringen weiterer lokaler und/oder ganzflächiger Faserlagen vervollständigt wurde, kann der so fertig gestellte Fasergewebestapel 12 auf an sich bekannte Weise gepresst und/oder umgeformt werden, um den Vorformling herzustellen. When the fiber fabric stack 12 has been completed in this way by applying further local and / or all-over fiber layers, the thus finished fiber fabric stack 12 can be pressed and / or reshaped in a manner known per se in order to produce the preform.
Mit Bezug auf die Fig. 3 soll nun eine weitere Ausführungsform eines Werkzeugs 1 beschrieben werden. With reference to FIG. 3, a further embodiment of a tool 1 will now be described.
Ähnlich wie das Werkzeug 1 der Ausführungsform der Fig. 1 weist auch das Werkzeug 1 der Ausführungsform der Fig. 3 ein Drapierstempelelement 2 und zwei Greifelemente 4 auf. Im Unterschied zur Fig. 1 ist in dem Werkzeug 1 der Ausführungsform der Fig. 3 die Formstempelfläche 3 des Drapierstempelelements 2 mit einer konkaven Kontur ausgebildet, und die Greifelemente 4 sind in einem mittleren Bereich des Similar to the tool 1 of the embodiment of FIG. 1, the tool 1 of the embodiment of FIG. 3 also has a draping punch element 2 and two gripping elements 4. In contrast to FIG. 1, in the tool 1 of the embodiment of FIG. 3, the die surface 3 of the draping die element 2 is formed with a concave contour, and the gripping elements 4 are in a central region of the
Drapierstempelelements 2 angeordnet und durch das Drapierstempelelement 2 hindurch verlaufend ausgebildet. Aus Gründen der Klarheit der Darstellung ist in der Fig. 3 der Mechanismus zum Verstellen der Greifelemente 4 und des  Drapierstempelelements 2 arranged and formed by the Drapierstempelelement 2 extending therethrough. For the sake of clarity of illustration, in Fig. 3, the mechanism for adjusting the gripping elements 4 and the
Drapierstempelelements 2 relativ zueinander nicht dargestellt. Drapierstempelelements 2 not shown relative to each other.
Um einen Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage sicher greifen und halten zu können, können in dem Werkzeug 1 dieser Ausführungsform zusätzlich zu den in Fig. 3 gezeigten, im Wesentlichen in einem mittleren Bereich des In order to securely grasp and hold a fiber blank 11 for a local reinforcing layer, in the tool 1 of this embodiment, in addition to those shown in FIG. 3, substantially in a central region of FIG
Drapierstempelelements 2 angeordneten Greifelemente 4 weitere dedizierte Drapierstempelelements 2 arranged gripping elements 4 more dedicated
Greifelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die im Bereich des Randes desGripping elements (not shown) may be provided in the region of the edge of the
Drapierstempelelements 2 angeordnet sind, um ein flächiges Greifen und Halten eines Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage auch in einem Randbereich davon zu ermöglichen. Alternativ und bevorzugt können jedoch in dieser Ausführungsform wie in Fig. 3 gezeigt im Randbereich des Drapierstempelelements 2 selbst entsprechende Vakuumeinrichtungen 5 vorgesehen sein, so dass das Drapierstempelelement 2 gleichzeitig die Funktion einer Greifeinrichtung ausüben kann. Drapierstempelelements 2 are arranged to allow a planar gripping and holding a fiber blank 11 for a local reinforcing layer also in an edge region thereof. Alternatively and preferably, however, in this embodiment, as shown in Fig. 3 in the edge region of the Drapierstempelelements 2 itself corresponding Vacuum devices 5 may be provided so that the Drapierstempelelement 2 can simultaneously perform the function of a gripping device.
Wie in den Fig. 4A bis 4D dargestellt, kann das Werkzeug 1 gemäß der As shown in FIGS. 4A to 4D, the tool 1 according to the
Ausführungsform der Fig. 3 auf ähnliche Weise zum Greifen, Platzieren und Drapieren eines Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage verwendet werden wie das Werkzeug 1 der Ausführungsform der Fig. 1 (vgl. die Fig. 2A bis 2C), wobei im Fall dieses Beispiels der Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage auf eine Erhebung 14 drapiert und angeformt wird, die in dem Fasergewebestapel 12 ausgebildet ist, wie in der Fig. 4C und 4D gezeigt. Embodiment of Fig. 3 can be similarly used for gripping, placing and draping a fiber blank 11 for a local reinforcement layer as the tool 1 of the embodiment of Fig. 1 (see Figures 2A to 2C), in the case of this example Fiber blank 11 for a local reinforcing ply is draped and formed on a bump 14 formed in the fiber fabric stack 12 as shown in Figs. 4C and 4D.
Eine nochmals weitere Ausführungsform eines Werkzeugs 1 ist in den Fig. 5A und 5B dargestellt, wobei das Werkzeug 1 dieser Ausführungsform aus drei Elementen gebildet ist, von denen jedes ein kombiniertes Greif-/Drapierstempelelement 2a, 2b, 2c darstellt. Mit anderen Worten ist jedes der kombinierten Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c mit einer Formstempelfläche 3a, 3b, 3c ausgebildet, die in Yet another embodiment of a tool 1 is shown in Figures 5A and 5B, the tool 1 of this embodiment being formed of three elements, each of which represents a combined gripping / draping stamping element 2a, 2b, 2c. In other words, each of the combined gripping / draping stamping elements 2a, 2b, 2c is formed with a die surface 3a, 3b, 3c, which in FIG
Zusammenwirkung eine Kontur definieren können, entsprechend der ein Collaboration can define a contour, according to the one
Faserzuschnitt 11 für eine lokale Verstärkungslage auf einen Fasergewebestapel 12 drapiert und angeformt werden soll. Auch kann jedes der kombinierten Greif- /Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c eine oder mehrere Fixiereinrichtungen 7 aufweisen. Darüber hinaus ist jedes der kombinierten Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c gleichzeitig als ein Greifelement 4 ausgebildet, indem beispielsweise Vakuumeinrichtungen 5 mit entsprechenden Vakuumöffnungen 5a in den Fiber blank 11 is draped and formed on a fiber fabric stack 12 for a local reinforcement layer. Also, each of the combined gripping / Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c one or more fixing 7 have. In addition, each of the combined gripping / Drapierstempelelemente 2 a, 2 b, 2 c is formed simultaneously as a gripping element 4, for example, by vacuum devices 5 with corresponding vacuum openings 5 a in the
Formstempelflächen 3a, 3b, 3c ausgebildet sind, so dass jedes der kombinierten Greif- /Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c zum Greifen und Halten des Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage dienen kann. Forming die surfaces 3a, 3b, 3c are formed so that each of the combined gripping / Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c for gripping and holding the fiber blank 11 can serve for a local reinforcement layer.
Wie in den Fig. 5A und 5B weiter dargestellt, ist auch ein Mechanismus vorgesehen, um eines oder mehrere der kombinierten Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c relativ zu einem anderen oder mehreren anderen der kombinierten Greif- ZDrapierstempelelemente 2a, 2b, 2c zu verstellen. So kann im Beispiel der Fig. 5A und 5B das mittlere Greif-/Drapierstempelelement 2a in vertikaler Richtung relativ zu den beiden äußeren Greif-/Drapierstempelelementen 2b, 2c verstellt werden, wie durch die vertikalen Doppelpfeile in den Fig. 5A und 5B angedeutet. Das mittlere Greif- /Drapierstempelelement 2a kann dabei relativ zu den beiden äußeren Greif- /Drapierstempelelementen 2b, 2c so verstellt werden, dass wie in Fig. 5B dargestellt eine erste Stellung oder Greifposition eingenommen wird, wobei die Vakuumöffnungen 5a so positioniert sind, dass sie im Wesentlichen in einer Ebene liegen, so dass ein im Wesentlichen planes Greifen und Aufnehmen eines Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage möglich ist. Das mittlere Greif-/Drapierstempelelement 2a kann auch relativ zu den beiden äußeren Greif-/Drapierstempelelementen 2b, 2c so verstellt werden, dass wie in Fig. 5A dargestellt eine zweite Stellung oder Greifposition eingenommen wird, wobei die Formstempelflächen 3a, 3b und 3c im Wesentlichen flüchtig aneinander angrenzen. Diese Stellung entspricht der Endposition beim As further illustrated in Figs. 5A and 5B, a mechanism is also provided for augmenting one or more of the combined gripper / drape stamping elements 2a, 2b, 2c relative to another one or more of the combined gripping-type stamping die elements 2a, 2b, 2c adjust. Thus, in the example of Figs. 5A and 5B, the central gripping / draping punch member 2a can be moved vertically relative to the two outer gripping / draping punch members 2b, 2c, as indicated by the vertical double arrows in Figs. 5A and 5B. The middle gripping / Drapierstempelelement 2a can be adjusted relative to the two outer gripping / Drapierstempelelementen 2b, 2c so that, as shown in Fig. 5B, a first position or gripping position is taken, the vacuum openings 5a are positioned so that they are substantially in one Level lie, so that a substantially planar gripping and receiving a fiber blank 11 for a local reinforcement layer is possible. The central gripper / drape stamping element 2a can also be displaced relative to the two outer gripping / draping stamping elements 2b, 2c such that a second position or gripping position is assumed, as shown in FIG. 5A, the forming die surfaces 3a, 3b and 3c being substantially briefly adjoin one another. This position corresponds to the end position at
Drapieren des Faserzuschnitts 11 auf den Fasergewebestapel 12. Das mittlere Greif- ZDrapierstempelelement 2a kann zudem jede beliebige Stellung relativ zu den beiden äußeren Greif-/Drapierstempelelementen 2b, 2c einnehmen, wenn dies für den Drapierprozess sinnvoll erscheint, insbesondere wenn der Faserzuschnitt 11 an eine Kontur angeschmiegt werden soll. Bevorzugt können auch jedes andere Greif- Draping of the fiber blank 11 on the fiber fabric stack 12. The central gripping ZDrapierstempelelement 2a can also take any position relative to the two outer gripping / Drapierstempelelementen 2b, 2c, if this makes sense for the Drapierprozess, especially if the fiber blank 11 to a contour to be nestled. Preference may also be given to any other gripping
/Drapierstempelelemente 2b, 2c oder alle Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c relativ zueinander verstellt werden. / Drapierstempelelemente 2b, 2c or all gripper / Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c are adjusted relative to each other.
Das relative bewegen der einzelnen Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c zueinander kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Faserzuschnitt 11 an eine Kontur angeschmiegt werden soll oder faltenfrei drapiert werden soll. Hierfür kann die Reihenfolge des Bewegens der einzelnen Greif-/Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c relativ zueinander so erfolgen, dass der Faserzuschnitt 11 faltenfrei und/oder spannungsfrei auf dem Fasergewebestapel 12 drapiert wird. The relative movement of the individual gripping / Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c to each other may be particularly advantageous if the fiber blank 11 to be nestled to a contour or draped wrinkle-free. For this purpose, the order of movement of the individual gripper / Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c relative to each other can be done so that the fiber blank 11 is draped wrinkle-free and / or stress-free on the fiber fabric stack 12.
Während die Erfindung im Vorstehenden an Hand verschiedener beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. So können die Greifelemente 4 auch als mechanische Greifelemente 4 ausgebildet sein, oder können als Greifelemente 4 ausgebildet sein, die ein Greifen und Halten des Faserzuschnitts 11 für eine lokale Verstärkungslage mittels elektrostatischer Kräfte verwirklichen können. Auch können die Drapierstempelelemente 2 sowie die Greif- /Drapierstempelelemente 2a, 2b, 2c ohne Vakuumeinrichtungen 5 ausgebildet sein, oder an Stelle von Vakuumeinrichtungen 5 ebenso mechanische oder elektrostatisch wirkende Greifmittel aufweisen. Bezugszeichenliste P1508: While the invention has been described above with reference to various exemplary embodiments, the invention is not limited to these. Thus, the gripping elements 4 may be formed as mechanical gripping elements 4, or may be formed as gripping elements 4, which can realize a gripping and holding the fiber blank 11 for a local reinforcing layer by means of electrostatic forces. Also, the drape stamping elements 2 and the gripping / draping stamping elements 2a, 2b, 2c may be formed without vacuum means 5, or may have mechanical or electrostatic gripping means instead of vacuum means 5. Reference P1508:
1 Werkzeug 1 tool
2 Drapierstempelelement  2 draping stamp element
2a, 2b, 2c Greif-/Drapierstempelelement 3, 3a, 3b, 3c Formstempelfläche 2a, 2b, 2c gripping / Drapierstempelelement 3, 3a, 3b, 3c mold punch surface
4 Greifelement  4 gripping element
5 Vakuumeinrichtung  5 vacuum device
5a Vakuumöffnung  5a vacuum opening
6 Schubstange  6 push rod
7 Fixiereinrichtung  7 fixing device
8 Befestigungselement  8 fastener
9 Aktuator  9 actuator
10 Bereitstellungstisch  10 deployment table
11 Faserzuschnitt  11 fiber cutting
12 Fasergewebestapel  12 fiber fabric piles
13 Mulde  13 trough
14 Erhebung  14 survey
15 Form  15 form

Claims

Patentansprüche claims
Werkzeug (1 ) zum Greifen, Platzieren und Drapieren zumindest eines Tool (1) for gripping, placing and draping at least one
Faserzuschnitts (11 ) für eine lokale Verstärkungslage im Zuge der Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen,  Fiber blank (11) for a local reinforcement layer in the course of the production of a three-dimensional preform for the production of fiber-reinforced molded parts,
wobei das Werkzeug (1 ) zumindest ein Greifelement (4) zum Greifen und Aufnehmen des Faserzuschnitts (11 ), und zumindest ein Drapierstempelelement (2) zum Drapieren des Faserzuschnitts (11 ) aufweist, und  the tool (1) comprising at least one gripping element (4) for gripping and picking up the fiber blank (11), and at least one draping punch element (2) for draping the fiber blank (11), and
wobei das zumindest eine Greifelement (4) und das zumindest eine  wherein the at least one gripping element (4) and the at least one
Drapierstempelelement (2) relativ zueinander verstellbar oder bewegbar sind.  Drapierstempelelement (2) are adjustable or movable relative to each other.
Werkzeug (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das zumindest eine Greifelement (4) und das zumindest eine Drapierstempelelement (2) relativ zueinander verstellbar sind zwischen einer ersten Stellung zum Greifen des Faserzuschnitts (11 ) und einer zweiten Stellung zum Anformen des Faserzuschnitts (11 ), mittels des zumindest einen Drapierstempelelements (2), auf einen Fasergewebestapel (12). Tool (1) according to claim 1, wherein the at least one gripping element (4) and the at least one draping punch element (2) are adjustable relative to each other between a first position for gripping the fiber blank (11) and a second position for molding the fiber blank (11). by means of the at least one draping punch element (2) onto a fiber fabric stack (12).
Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das zumindest eine Greifelement (4) als ein Vakuumgreifelement und/oder Nadelgreifer ausgeführt ist. Tool (1) according to one of claims 1 to 2, wherein the at least one gripping element (4) is designed as a vacuum gripping element and / or needle gripper.
Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend zumindest eine Fixiereinrichtung (7) zum Fixieren des Faserzuschnitts (11 ) auf dem Tool (1) according to one of claims 1 to 3, further comprising at least one fixing device (7) for fixing the fiber blank (11) on the
Fasergewebestapel (12).  Fiber fabric stack (12).
Werkzeug (1 ) nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine Fixiereinrichtung (7) als eine Ultraschall-Sonotrode ausgeführt ist, welche eingerichtet ist, den Tool (1) according to claim 4, wherein the at least one fixing device (7) is designed as an ultrasonic sonotrode, which is arranged, the
Faserzuschnitt (11 ) durch Ultraschallschweißen auf dem Fasergewebestapel (12) zu fixieren.  To fix fiber blank (11) by ultrasonic welding on the fiber fabric stack (12).
6. Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die zumindest eine 6. Tool (1) according to one of claims 4 to 5, wherein the at least one
Fixiereinrichtung (7) zumindest teilweilweise innerhalb des zumindest einen Formstempelelements (2) verlaufend angeordnet ist, wobei bevorzugt ein Ende der zumindest einen Fixiereinrichtung (7) flüchtig mit einer Formstempelfläche (3) des zumindest einen Formstempelelements (2) ausgebildet ist. Fixing device (7) at least partially disposed within the at least one forming die element (2), preferably one end the at least one fixing device (7) is designed to be volatile with a forming punch surface (3) of the at least one forming punch element (2).
Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Tool (1) according to one of claims 1 to 6,
wobei das zumindest eine Greifelement (4) und/oder das zumindest eine Drapierstempelelement (2) als kombinierte(s) Greif-/Drapierstempelelement(e) (2a, 2b, 2c) ausgebildet ist bzw. sind.  wherein the at least one gripping element (4) and / or the at least one draping punch element (2) is or are formed as a combined gripping / draping punch element (s) (2a, 2b, 2c).
Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Werkzeug (1 ) an einem Industrieroboter anbringbar ist. Tool (1) according to one of claims 1 to 7, wherein the tool (1) is attachable to an industrial robot.
Werkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Tool (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the
Drapierstempelelement (2) oder die Formstempeloberfläche (3a, 3b, 3c) beheizbar oder erwärmbar ausgeführt sind.  Drapierstempelelement (2) or the Formstempeloberfläche (3a, 3b, 3c) are made heatable or heated.
Station zum Platzieren und Drapieren eines Faserzuschnitts (11 ) für eine lokale Verstärkungslage im Zuge der Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen, wobei die Station aufweist: einen Bereitstellungstisch zum Bereitstellen eines Faserzuschnitts (11 ) für eine lokale Verstärkungslage; A station for placing and draping a fibrous blank (11) for a localized reinforcement layer in the course of making a three-dimensional preform for the manufacture of fiber reinforced molded parts, the station comprising: a deployment table for providing a fiber blank (11) for a localized reinforcement layer;
einen Industrieroboter; und  an industrial robot; and
ein an dem Industrieroboter angeordnetes Werkzeug gemäß einem der  an arranged on the industrial robot tool according to one of
Ansprüche 1 bis 9.  Claims 1 to 9.
Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings aus einem Plant for producing a three-dimensional preform from a
Fasergewebe im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen, aufweisend:  Fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, comprising:
eine Form (15) für ein Fasergewebe  a mold (15) for a fiber fabric
Mittel zum Legen eines Fasergewebestapels (12) in die Form (15); und eine Station gemäß Anspruch 10.  Means for laying a fibrous tissue stack (12) in the mold (15); and a station according to claim 10.
12. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Vorformlings aus einem 12. A method for producing a three-dimensional preform from a
Fasergewebe im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen, aufweisend: Bereitstellen eines Fasergewebestapels (12); und Fiber fabric in the course of the production of fiber-reinforced molded parts, comprising: Providing a fibrous tissue stack (12); and
Drapieren zumindest eines Faserzuschnitts (11 ) für zumindest eine lokale Verstärkungslage auf dem Fasergewebestapel (12) mittels eines Werkzeugs (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.  Draping at least one fiber blank (11) for at least one local reinforcement layer on the fiber fabric stack (12) by means of a tool (1) according to one of claims 1 to 9.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Drapieren des zumindest einen 13. The method of claim 12, wherein draping the at least one
Faserzuschnitts (11 ) aufweist:  Fiber blank (11) comprises:
Bereitstellen des zumindest einen Faserzuschnitts (11 ) auf einem  Providing the at least one fiber blank (11) on one
Bereitstellungstisch (10);  Deployment table (10);
Greifen des zumindest einen Faserzuschnitts (11 ) mit dem Werkzeug (1 );  Gripping the at least one fiber blank (11) with the tool (1);
Bewegen des Werkzeugs (1 ) zu einer Position über der Stelle des  Moving the tool (1) to a position above the location of the
Fasergewebestapels (12), an welcher der zumindest eine Faserzuschnitt (11 ) zu drapieren ist;  Fiber cloth stack (12) on which the at least one fiber blank (11) is to be draped;
Absenken des Werkzeugs (1 ) in Richtung auf den Fasergewebestapel (12), bis der zumindest eine Faserzuschnitt (11 ) zumindest bereichsweise in Kontakt mit dem Fasergewebestapel (12) tritt;  Lowering the tool (1) in the direction of the fiber fabric stack (12) until the at least one fiber blank (11) at least partially comes into contact with the fiber fabric stack (12);
Drapieren des zumindest einen Faserzuschnitts (11 ) auf den Fasergewebestapel (12) durch Verstellen des zumindest einen Greifelements (4) und des zumindest einen Drapierstempelelements (2) relativ zueinander; und  Draping the at least one fiber blank (11) onto the fiber fabric stack (12) by adjusting the at least one gripping element (4) and the at least one draping punch element (2) relative to each other; and
Abheben des Werkzeugs (1 ) von dem Fasergewebestapel (12) und dem darauf drapierten Faserzuschnitt (11 ).  Lifting the tool (1) from the fiber fabric stack (12) and the fiber blank (11) draped thereon.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren mit einem Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 ausgeführt wird, und wobei das Verfahren weiter aufweist, nach dem Drapieren des zumindest einen Faserzuschnitts (11 ) auf dem14. The method of claim 13, wherein the method is performed with a tool according to one of claims 4 to 6, and wherein the method further comprises, after draping the at least one fiber blank (11) on the
Fasergewebestapel (12) und vor dem Abheben des Werkzeugs (1 ) von dem Fasergewebestapel (12) und dem darauf drapierten Faserzuschnitt (11 ), Fixieren des Faserzuschnitts (11 ) auf einer oberen Schicht des Fasergewebestapels (12) mittels der Fixiereinrichtung (7), wobei das Fixieren bevorzugt punktuell erfolgt. Fiber fabric stack (12) and before lifting the tool (1) from the fiber fabric stack (12) and the fiber blank (11) draped thereon, fixing the fiber blank (11) on an upper layer of the fiber web stack (12) by means of the fixing device (7), wherein the fixing preferably takes place selectively.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Faserzuschnitt (11 ) ohne Vorwärmung bereitgestellt und drapiert wird. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the fiber blank (11) is provided and draped without preheating.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserzuschnitte (1 1 ) in einer Abfolge von Greifvorgängen von einem Bereitstellungstisch (10) aufgenommen werden und auf den 16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized that a plurality of fiber blanks (1 1) are received in a sequence of gripping operations by a supply table (10) and on the
Fasergewebestapel (12) gleichzeitig oder nacheinander aufdrapiert werden.  Fiber fabric stacks (12) are applied simultaneously or sequentially.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Faserzuschnitt (11 ) vor dem Aufsetzen auf dem 17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the at least one fiber blank (11) before placing on the
Fasergewebestapel (12) durch Verstellen des zumindest einen Greifelements (4) und des zumindest einen Drapierstempelelements (2) relativ zueinander vordrapiert wird.  Fiber fabric stack (12) by adjusting the at least one gripping element (4) and the at least one Drapierstempelelements (2) is pre-trained relative to each other.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, weiter aufweisend 18. The method of claim 12, further comprising
Aufbringen weiterer Faserzuschnitte und/oder weiterer Faserlagen und/oder Fasergewebe auf den Fasergewebestapel (12), und  Applying further fiber blanks and / or further fiber layers and / or fiber fabric on the fiber fabric stack (12), and
Umformen und/oder Pressen des Fasergewebestapels (12) zur Herstellung des Vorformlings für die Herstellung von faserverstärkten Formteilen.  Forming and / or pressing of the fiber fabric stack (12) for the production of the preform for the production of fiber-reinforced molded parts.
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