[发明专利]纤维的横向铺设

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用包括至少一个铺设设备和至少一个纤维载体的生产机器把1维/2维的纤维形成物铺设成特别是构造成纤维塑料复合物(FKV)或FKV半成品的2维/3维的纤维形成物的方法，其中，铺设设备把1维/2维的纤维形成物铺设到纤维载体上。此外，本发明还涉及一种用于根据上述方法制造特别是构造为纤维塑料复合物或FKV半成品的2维/3维的纤维形成物的生产机器。

背景技术

在制造纤维塑料复合物时，使用例如自动铺丝(Automated Fiber Placement,AFP)或自动铺带(Automated Tape Laying,ATL)的方法。在这些方法中，1维/2维的纤维形成物以单向带的形式铺设到表面上。1维/2维的纤维形成物的铺设方向在这类方法中相应于1维/2维的纤维形成物的纤维方向。在此，可能需要预张紧，以便可以在铺设期间展开地放置纤维。然而，之前描述的铺设过程会导致在纤维载体的3维几何结构(1维/2维的纤维形成物铺设在其上)的情况下碰撞到其边界，这是因为依赖于纤维带宽度或者说带子带宽以及挤压滚筒的直径，1维/2维的纤维形成物在弯曲的面上的铺设是仅能有条件地实现的。

发明内容

本发明涉及以下任务，即，针对用于铺设1维/2维的纤维形成物的方法以及用于这种方法的生产机器给出改进的或者至少一种备选的实施方式，其特征特别是在于，更广泛的、例如也在弯曲的面的情况下的使用性。

因此在本发明的这个方面中，提出了一种通过具有至少一个铺设设备和至少一个纤维载体的生产机器把1维/2维的纤维形成物铺设成2维/3维的纤维形成物的方法，2维/3维的纤维形成物特别是构造成纤维塑料复合物或者FKV半成品，其中，1维/2维的纤维形成物具体至少一个单向的纤维层。在此，至少一个铺设设备在铺设方向上把1维/2维的纤维形成物如下方式地铺设到至少一个纤维载体上，即，被铺设的1维/2维的纤维形成物的纤维方向相对铺设方向具有α>20°的角度。被铺设的1维/2维的纤维形成物的纤维方向还可以相对铺设方向具有α>40°的角度，特别是α>60°并且例如α>70°。在此，角度α可以具有90°的最大值。因此，换句话说，角度α总是为锐角或直角。其中，1维/2维的纤维形成物在纤维方向上无张力地铺设到纤维载体上。

由于1维/2维的纤维形成物不是例如在多轴向织物的情况下的现有技术中那样作为连续的纤维形成物由卷筒展开并在张力下铺设，而是作为在纤维方向上无张力的区段铺设，所以也可以非常良好地形成弯曲的表面。

此外，1维/2维的纤维形成物可以额外地在铺设方向上无张力地铺设在纤维载体上。

在此，对于在纤维方向和/或在铺设方向上无张力铺设理解为1维/2维的纤维形成物的如下方式的铺设，即，1维/2维的纤维形成物在沿纤维方向和/或铺设方向铺设期间不处在张力下。因此，1维/2维的纤维形成物在铺设期间不是预张紧地、而是例如在端部无拉伸地铺设在纤维载体上。由于缺少预张紧，现在可以实现1维/2维的纤维形成物的延伸式的铺设，而不必使1维/2维的纤维形成物沿着其纤维方向和/或铺设方向张紧。还可以有利地在铺设时防止或减少铺设的层彼此间的滑脱以及伴随于此的1维/2维的纤维形成物在相邻的或下面的层中的不期望的移动。此外，与预张紧地铺设1维/2维的纤维形成物相比较，可以实现更高的铺设率，这是因为没有在1维/2维的纤维形成物所需的固定时可能导致之前固定的层或1维/2维的纤维形成物彼此间的移动、撕裂或意外松脱的拉力作用。此外，可以在无张力地铺设1维/2维的纤维形成物时将拉伸张力实际减小为0，这在利用拉伸张力工作的传统方法中是不能实现的，这是因为至少一个最小拉伸张力必须作用到1维/2维的纤维形成物上。

在1维/2维的纤维形成物的传统铺设时，例如挤压装置之下的固定点以及铺设设备的材料输送以最小纤维长度为前提，其通常可以为6cm到30cm。由于这种最小纤维长度，特别是在小构件的情况下不能在构件的内部实现局部增强。此外，由于最小纤维长度而在构件之外还需要更多的边角料。有利地，通过这种类型的横向铺设1维/2维的纤维形成物(其中，1维/2维的纤维形成物的纤维方向相对铺设方向具有>20°的角度α)可以使用带有明显减少的最小纤维长度或者纤维形成物长度的1维/2维的纤维形成物。由于小的纤维长度或纤维形成物长度，可以实现在引入局部增强时的更大的柔韧性和减少边角料。相对于在航空和航天中的大型结构，这例如在小型的汽车结构中越来越多地被需求，特别是以便减少制造成本。