带敷设装置以及用于构造层叠物的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于构造和加固层叠物(90)的方法和所属的带敷设装置(1)。本发明的方法在于实施如下各方法步骤：a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处；b)借助所述敷设装置(20)来敷设所馈送的带(93)；其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92)；以及c)通过如下方式来控制经加固的层叠物(90)的获得：将已敷设好的带结构(91)和待敷设到带结构(91)上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来；使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的、已敷设好的带结构(91)和待敷设到带结构(91)上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)内同时地进行塑化；借助敷设装置(20)将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接；将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。
【专利说明】带敷设装置以及用于构造层叠物的方法
[0001]本发明涉及带敷设装置以及用于借助带敷设装置来构造和加固用于例如汽车构件的层叠物的方法，该装置至少包括:
a)馈送装置(10)，所述馈送装置用于将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20);
b)敷设装置(20)，所述敷设装置用于敷设所馈送的带(93);其中，相邻敷设的带(93)限定了带结构(91)的带层(92);以及
c)控制装置(30)，所述控制装置用于通过如下装置来控制经加固的层叠物(90)的获得:
?引导装置(40)，该引导装置用于将已经敷设好的带结构(91)以及待敷设于其上的带
(93)引导到激励装置(50)和/或反过来；
激励装置(50)，该激励装置用于仅在已引导到激励装置(50)处的、已经敷设好的带结构(91)以及待敷设于其上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上同时塑化粘结剂和/或基底材料;以及
敷设装置(20)用于借助于该敷设装置(20)将仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的、仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得接合区域(95)彼此邻接;以及
加固装置(60)，所述加固装置用于使已敷设好的带(93)以及承载该带(93)的已经敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。
[0002]纤维复合材料的应用在过去几十年中越来越多，特别是当它们能被视作为金属材料的低价替代材料时，纤维复合材料的优势在于构造自由度以及因应用场合而异的表现可能性。尤其是CFK材料(碳纤维增强的塑料)具有极高的轻质潜力，其中它的特征还在于高强度和非常高的结构刚度。而后者例如在汽车构造中是一个重要的标准。
[0003]用于加工纤维复合材料的生产设备的目前研发活动因此涵盖了从机器的研发到准备好的生产系统。机器的研发包括常见的预制件生产单元、压力机以及如有可能注塑单元以及后处理单元一而生产系统则包括用于预制件处理、工具清洁、构件获取和类似更多的对应自动化。
[0004]预制件的自动化生产确定无疑是在无限纤维增强的纤维复合物构件的生产过程中的关键技术，以实现具有可复制的稳定构件质量的高效率的大批量生产。即便是在混合构件、即模压板中，当应达到足够的生产力时，必须能在设备和控制技术上集成所有生产单元，这些混合构件主要与碳纤维半成品一起压制，以附加地增强临界负荷区域。
[0005]为了生产出无限纤维增强的构件，目前主要采用织物纤维半成品，如用粘结剂(熔胶)润湿和/或用基底部分地或者完全地浸渍的纤维一纱线和/或平面组织(所谓的预浸料)、如纤维织物、纤维粗线(Gestricke)、纤维叠物(Gelege)或纤维料垫。纤维增强的塑料的基底的任务是:嵌入高负荷纤维(支承功能)和完全填充其空隙(阻隔功能)。
[0006]原则上由选自热塑性或热固性塑料以及如有可能附加的弹性化成分、例如弹性体的组构成的材料可用作粘结剂和/或基底材料，这些材料在强度、最大延展率、使用温度、处理速度和耐化学性方面是不同的。热固性塑料的模塑材料通过温度作用来塑化，并且在塑化时可成型，并且然后在压力和温度下不可逆地硬化。与热塑性塑料不同的是，弹性体和热固性塑料(也被称为硬塑料)在处理之后、即在准备好可使用的状态下由或多或少强耦合的高分子构成，这些高分子通常既不会熔化也不会溶解。
[0007]在裁切过程中从作为卷或者板状货物以标准尺寸可供使用的这些半成品生产出料坯，这些料坯通常为成型构件在整个表面上进行加衬。在裁切坯料时根据构件的几何形状产生大量切割废料，这些切割废料不能进行加工，并且严重损害了该工艺的效率。
[0008]为了改善资源效率，无限纤维增强的构件通过纤维敷设方法或者也已知为带敷设方法的方法来大幅减少边料或者无边料地进行生产。特别是，应用热塑性无限纤维带已被证明是非常吸引人的工艺选择。在此，特别是用于构造层叠物的通常作为带出现的纤维复合材料的敷设是一项特别的挑战。
[0009]“带”与本发明结合较佳地是指轨道状的预浸材料类型，例如30到150毫米宽的预浸条带材料，该材料适于借助带敷设装置来进行敷设。“预浸材料”在本发明中特别是指纤维一纱线(粗纱)、纤维一叠物和/或纤维一织物，它们用粘结剂来润湿和/或用基底、例如热固性塑料基底或者热塑性塑料基底部分地或者完全地浸渍，特别是预先浸渍。
[0010]“纤维”特别是指碳素纤维，但也可以相同的方式应用于玻璃纤维或者另一种、特别是人造的纤维。
[0011]带可布置在承载材料上，特别是承载膜或者承载纸上，该带在为了构造层叠物而敷设带的过程中会与承载材料分离，其中该承载材料借助带敷设装置的合适装置被移除或者被卷起。然而，较佳地也可采用不再需要承载材料的带。
[0012]为了加工带而已知的是，将带从线轴或辊子拉出，切成一定长度并且敷设在敷设台上或者已经位于台上的敷设好的带结构上。在敷设带条时，将该带条经由一定数目的超声波焊接头点状地与位于其下方的带层连接。焊接点在此总是仅将两个彼此交叠的带层之间的分界面相接在一起。由此，使复杂敷设的纤维带结构仅点状地彼此相连。为了从台接纳带结构并且例如借助抽吸抓持系统来运送带结构，这种相接就够了。然而，由于这种松散的相接而不可以例如在红外加热场中均匀地加热带结构以及将其加工成构件。各个带在此时会分离开并且不能工艺上可靠地成型。
[0013]对于处理敷设好的点状固定的带结构来说已知的现有技术是在压力机中进行加固。至此，带是指热塑性塑料基底，在此必须先将整个结构加热到熔化或流动温度，然后在平面压制力下又被冷却。为此，能量消耗非常高，并且由此使整个方法都不太经济。此外，由于整个结构的完全熔化会造成不期望的流动过程，在该流动过程中材料在压制平面内会被向外挤压。这会导致纤维定向的严重移位，而这种移位会造成更小的构件强度。
[0014]因此，为了加工带或者实施带敷设方法，目前大多使用自动化装置，这些装置能够结构化地敷设带。已知的特别是所谓的带敷设装置，该带敷设装置例如也可理解为所谓的纤维放置装置。
[0015]在自动化的敷设过程中，待敷设的带借助敷设头、根据所使用的带敷设装置的类型或者经由滑套或者按压辊、以相对较小的仅局部的以及非常短时间的压力被按压到已经敷设好的带结构上，以使得待敷设的带可连续地、即仅仅逐步地或者彼此相继地与已经敷设好的带结构稍作粘结或焊接。但为此在待敷设的带或已经敷设好的带结构中要求粘结剂和/或基底材料的适当粘性或可焊接性。
[0016]在处理具有热固性粘结剂和/或基底系统的带时，可通过适度加热来提高粘性。因此，例如已知的是，使温热的空气流流过待敷设的带，该空气流起到通过热对流来对待敷设的带进行加热的作用。然而业已发现，借助温热的空气流的前述加热仅具有较小的热传递特性，并且导致待敷设的带的加热速度较小，以使得因此会达到不期望的敷设速度。此外，为了对具有热塑性粘结剂和/或基底系统的带进行近表面熔化，应用热空气是不合适的。
[0017]该技术例如在WO 2009/130087 Al中进行改进，以由此能较佳地敷设也是热塑性塑料的带。在此，在敷设头处布置有激励装置，该激励装置用作超声波、感应和/或红外，并且使待敷设的带就在敷设时刻之前不久、在连续地从例如线轴或辊子拉出时在其厚度上进行加热，而局部地在其厚度上加热的带随后经由柔性的敷设辊被连续地按压到已经敷设好的带结构上并且因此相继地彼此相连。
[0018]然而，该敷设过程也同样由于其仅局部受限地起作用的构造而在其敷设速度方面受限，并且因此特别是不适于大批适用性的大面积应用场合。
[0019]此外，在加固大面积的应用场合时，由于工艺决定的在其整个厚度上加热的带会既在待敷设的带中也在最上方的带层中或者已经敷设好的带结构中导致不期望的流动过程和纤维移位。这会导致整个带结构中的内应力，该内应力会导致构件挠曲和构件的物理特性的明显变差。
[0020]最后参照EP I 315 613 BI，该文献公开了用于生产先进的组分结构的方法和设备，其包括如下步骤:
-借助传送带以第一角度来涂覆和连接第一组纤维，其中，基底材料与第一组纤维连接；
-借助传送带以第二角度来涂覆和连接第二组纤维，其中，基底材料与第二组纤维连接；
-其中第一角度不等于第二角度，以及 -其中，间歇地涂覆第一组纤维，以及
-其中，间歇地涂覆第二组纤维，以能在复合材料部件内设有凹口。
[0021]由此出发，本发明的任务在于提供一种改善的带敷设装置或一种用于借助带敷设装置来构造和加固用于例如汽车构件的层叠物的改善的方法，该带敷设装置或该方法可避免例如前述各缺点。
[0022]根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的用于构造层叠物的方法以及通过具有权利要求7的特征的用于实施用于构造层叠物的方法的带敷设装置来解决。
[0023]根据本发明的用于借助带敷设装置来构造和加固用于例如汽车构件的层叠物的方法的特征在于:
a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带馈送到敷设装置处；
b)借助敷设装置来敷设所馈送的带;其中，彼此相邻敷设的带限定带结构的一个带层；
以及
c)通过如下方式来控制经加固的层叠物的获得:
?将已敷设好的带结构和待敷设到带结构上的带引导到激励装置处和/或反过来； ?使粘结剂和/或基底材料仅在引导到激励装置处的已敷设好的带结构和待敷设到带结构上的带的、为了彼此邻接所设有的接合区域的表面上同时地进行塑化；
?借助敷设装置将仅在表面上被激励的带敷设到已经敷设好的仅在表面上被激励的带结构上，以使得它们的接合区域彼此邻接;以及
?将已敷设好的带以及承载该带的已经敷设好的带结构的彼此邻接的接合区域的、仅在表面上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。
[0024]通过根据本发明使粘结剂和/或基底材料仅在引导到激励装置处的已经敷设好的带结构以及待敷设到其上的带的、为了彼此邻接所设有的接合区域的表面上同时地塑化和加固，粘结剂和/或基底材料在为了彼此邻接所设有的接合区域的上述表面上的塑化可以同时有利地在整个面或全表面上进行，而不会造成引导到激励装置处的已经敷设好的带结构中的粘结剂和/或基底材料完全熔化，也不会造成待敷设到带结构上的带中的粘结剂和/或基底材料完全熔化。
[0025]通过在引导到激励装置处的已经敷设好的带结构以及待敷设于其上的带的、为了彼此邻接所设有的接合区域的背向激励装置的那侧或者表面中的粘结剂和/或基底材料不会被置于超过所使用的塑料基底的熔化温度或流动温度，由例如30到150毫米宽的带构成的大面积的带结构或层叠物有利地在没有不期望的流动过程和纤维移位的情况下进行构造和加固。
[0026]能单独地使用或者彼此结合地使用的有利的构造和改型是从属权利要求的主题。
[0027]当以该方法的较佳次序使粘结剂和/或基底材料的同时塑化不仅可仅在引导到激励装置处的待敷设的带的为了彼此邻接而设有的接合区域的表面上、而且还可仅在已经敷设好的带结构的最上方的带层的为了彼此邻接而设有的接合区域的表面上进行时，可以提高对不期望的流动过程和/或纤维移位的限制。
[0028]替代地或者附加地，可根据各个带和/或位于带结构之内的带层的、期望的(即在对各个带和/或带层的加固的情况下)或者不期望的流动过程和/或纤维移位的程度，以该方法的较佳次序使粘结剂和/或基底材料至少在已经敷设好的带结构的、承载待敷设的带的最上方的带层内、在其整个厚度上同时地进行塑化。
[0029]在一改型中，以该方法的较佳次序，可针对还位于已经敷设好的带结构的、承载带的最上面的带层下方的带层中的粘结剂和/或基底材料，仅在彼此邻接的接合区域的表面上和/或在其整个厚度上同时地进行塑化。然而，在所有情况下，已经敷设好的带结构的最下面的带层从不在其整个厚度上进行塑化，以便不会危及层叠物的成型可靠度。
[0030]根据本发明，较佳地能以该方法的一种次序使粘结剂和/或基底材料的同时塑化仅仅在引导到激励装置处的待敷设的带、最上方的带层或已经敷设好的带结构的、为了彼此邻接而设有的接合区域的表面上以如下厚度进行:
?以待敷设的带或者对应的最上方的带层或者已敷设好的带结构的对应横截面Q的仅10%、特别是仅20%、较佳地仅30%的最小深度
?直到60 %、特别是75 %、较佳为最大90 %的最大深度同时地进行塑化。
[0031]替代地或者附加地，在该方法的一种设计中较佳的是，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置处的待敷设的带、最上方的带层或已经敷设好的带结构的为了彼此邻接所设有的接合区域的表面上、在接合区域的表面的已限定的表面段中以不同的深度同时地进行塑化。
[0032]用于实施用于构造和加固例如汽车构件的层叠物的方法的根据本发明的带敷设装置具有针对方法所描述的优点，并且其特征在于:
a)馈送装置，所述馈送装置用于将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带馈送到敷设装置处；
b)敷设装置，该敷设装置用于敷设所馈送的带;其中，彼此相邻敷设的带限定带结构的一个带层；以及
c)控制装置，所述控制装置用于控制经加固的层叠物的获得:
?引导装置，该引导装置用于将已敷设好的带结构和待敷设到带结构上的带引导到激励装置处和/或反过来；
?激励装置，该激励装置用于使粘结剂和/或基底材料仅在引导到激励装置处的已敷设好的带结构和待敷设到带结构上的带的、为了彼此邻接而设有的接合区域的表面上同时地进行塑化；以及
?敷设装置用于借助该敷设装置来将仅在表面上被激励的带敷设到已经敷设好的仅在表面上被激励的带结构上，以使得它们的接合区域彼此邻接;以及
?加固装置，该加固装置用于将已敷设好的带以及承载该带的已经敷设好的带结构的彼此邻接的接合区域的仅在表面上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。
[0033]在带敷设装置的一个设计中可规定，借助控制装置来关于加热面和/或加热深度可变地控制激励装置。为此，控制装置例如可以包括高温测定式传感器，借助于该传感器，在加热过程中可测得对应的带的表面上的表面温度。理想的是，借助该传感器可测得在背向接合区域的那侧处的待敷设的带的表面温度。由此可以最佳地控制加热功率或加热时长。在任何情况下，加热功率或加热时长可被控制，以使得分别背向激励装置的表面上的粘结剂和/或基底材料并不会整个都达到熔化或流动温度。
[0034]在带敷设装置的另一设计中，较佳的是包括加热装置的激励装置，该激励装置实施成借助可接通和可切断的区域来处理可变宽度和长度的待敷设的带。由此可有利地切断未被占据的加热区域。
[0035]在带敷设装置的另一设计中，较佳的是包括加热装置的激励装置，且该激励装置构造成使得加热装置与待敷设的带以及与已经敷设的带结构的距离近似相等，或者加热装置的加热功率能被调适以补偿可能的距离差异和/或加热深度。
[0036]在带敷设装置的另一设计中，激励装置包括保护层，借助该保护层，能与带的面积和位置以及位于该带下方的带结构的对应面积相适应地对辐射面积进行精调。这种较佳为可变调节的保护层有利地遮盖突出的加热面区域，以使得能避免边缘的过热以及该装置的不期望的加热。当保护层布置在敷设区域的所有四个边缘处时，由此能调整宽度以及长度和敷设位置。这有利地允许可变地控制激励装置的加热面和/或加热深度的控制装置。
[0037]在带敷设装置的另一设计中可规定，加固装置包括构造成可抽真空的至少一个敷设台和/或冲模。这有利地允许在不与其它带相连的情况下就可将先敷设好的带固定到敷设台或冲模处。
[0038]在带敷设装置的另一设计中可规定，加固装置包括设有冷却装置的至少一个敷设台和/或冲模。这有利地避免了带结构的最下方和最上方的带层在其整个厚度上的熔化或甚至塑化，由此支持对成型可靠的层叠物的力求获得。
[0039]在带敷设装置的另一设计中可规定，敷设装置包括单独地或者相互作业的敷设梁，其中，交替地作业的敷设梁有利地提高了加工速度。
[0040]在带敷设装置的另一设计中可规定，敷设梁和/或冲模和/或敷设台构造成多段式，以使得有利地借助控制装置在与三维的带结构对应的空间点上控制各个段。
[0041]本发明有利地允许在没有不期望的流动过程和纤维移位的情况下构造和加固层置物。
[0042]通过有利地将所敷设的带结构的构造以及同时的加固保持到一个且同一个敷设台上，可从工艺上避免由于现有技术中出现的带结构的构造和加固的分离而导致的各个带或者带层的脱开。
[0043]本发明特别适于工业化地构造和加固例如用于汽车构件的层叠物，这些汽车构件经过热成形工艺或者与可流动的纤维复合材料结合地在挤压或铸造工艺中加工成最终构件。
[0044]本发明的这些和其它特征和优点将在下文根据附图所示的层叠物的构造和加固的实施例来作进一步阐释，但本发明对此却并非是限制性的。
[0045]附图示意地示出:
图1是用于实施用于构造和加固层叠物的方法的带敷设装置的、特别是关于设备结构方面被认为简单的第一实施例；
图2是用于实施用于构造和加固层叠物的方法的带敷设装置的、特别是关于加热面和/或加热深度方面被认为可控制的第二实施例；以及
图3是用于实施用于构造和加固层叠物的方法的带敷设装置的、特别是关于敷设速度方面进一步升级的第三实施例。
[0046]在较佳实施例的下面描述中，相同的附图标记表示相同的构件。
[0047]图1是用于实施用于构造和加固层叠物90的方法的带敷设装置I的、特别是关于设备结构方面被认为简单的第一实施例。
[0048]所示的带敷设装置I包括馈送装置10，该馈送装置10用于将待敷设的带93馈送到包括例如至少一个敷设梁21的敷设装置20，该敷设装置20用于通过如下方式来构造层叠物90，S卩，通过结构化地敷设带93以及较佳为完全地加固、也就是使在待敷设的带93的至少所有接合区域95内的粘结剂和/或基底材料与在已经敷设好的带结构91的最上面的带层92的接合区域95内的粘结剂和/或基底材料尽可能全表面地粘结或焊接，以使得近表面的粘结剂和/或基底材料在塑化的集聚状态下完全连接起来，并且理想的是聚合链部分地结环和/或形成共价键。
[0049]在此，首先在馈送装置10中，待敷设的带93例如从线轴或辊子11拉出，切成所需长度(未示出)，并且在馈送到敷设装置20之后借助敷设装置20定位在加固装置60的敷设台61上。
[0050]用于对待敷设的带93和可能已经敷设的带结构91进行加热的激励装置50可以在该设备上简单的并且由此低价的构造中例如是在用于待敷设的带93的敷设装置20的两侧刚性设置的加热装置51，该加热装置较佳地可由辐射器、理想的是红外(IR)辐射器构成。这种红外(IR)辐射器有利地具有非常短的接通时间或快速响应特性。
[0051]在任何情况下，激励装置50的功率可被调节成使得待敷设的带93和已经敷设好的带结构91的与激励装置50背向的各侧并不会被置于超过所使用的塑料基底的熔化或流动温度。
[0052]由于在敷设装置20两侧刚性的布置，图1中所示的实施例特别适用于使待敷设的带93和最上方的带层92或者已经敷设好的带结构91的接合区域95的表面96的粘结剂和/或基底材料同时地、即同时期地以及如有可能在全表面以及仅仅在表面上塑化。
[0053]在对粘结剂和/或基底材料进行充分塑化之后，较佳地借助加固装置60的冲模62将表面塑化的带93向下引导到以及尽可能远地全表面地按压到已经敷设好的带结构91的最上方的带层92的接合区域95的塑化表面96上。
[0054]为了在此固定已经敷设好的带结构91，加固装置60的敷设台61和/或冲模62可构造成是可抽真空的(未示出)。
[0055]此外，加固装置60的敷设台61和/或冲模62可设有冷却装置(也未示出)，以将借助激励装置50引入的热量排走和/或实现在刚好加固的带结构91内的塑料基底的快速凝固。
[0056]为了实现还呈三维的带结构91，较佳的是由多段构成的敷设梁21和/或冲模62和/或敷设台61，可以在不同的空间点对它们进行控制。使敷设梁21和/或冲模62和/或敷设台61由多段构成的优点在于，各个段可构造成可针对与三维的带结构91对应的空间点来进行控制。
[0057]为了对三维的层叠物90进行带敷设，最后较佳的是带有加热装置的激励装置50，该激励装置50能适应于待构造的构件的3D轮廓，以使得加热装置52与待敷设的带93以及与已经敷设好的带结构91的距离近似相等，或者替换地加热装置52的加热功率能为了补偿可能的距离差异而进行调适。
[0058]较佳的控制装置30从图上看分配给加固装置60，但当然也可以根据需求任意地布置在带敷设装置I中。
[0059]图2示出用于实施用于构造和加固层叠物90的方法的带敷设装置I的、特别是关于加热面和/或加热深度方面认为是可控制的第二实施例。其它地方与图1的实施例结构上相同的该带敷设装置I的不同之处主要在于:用于对待敷设的带93和可能已敷设好的带结构91中的粘结剂和/或基底材料进行加热的激励装置50的设计。
[0060]在带敷设装置I的图2中所示的实施例中，激励单元50较佳地是例如呈较佳为尽可能窄的红外(IR)加热场的形式的可移动的加热装置52，该加热场能被引入到例如借助敷设装置20的至少一个敷设梁21来定位的带93与在其下方已经敷设在敷设台61上的带结构91之间。在引入之后，该红外(IR)加热场沿带93和上方的带层92的方向在两侧、即在图2的视图中向上和向下进行辐射，以使得整个表面96、但较佳为待敷设的带93和最上面的带层92或者已经敷设好的带结构91的至少接合区域95的粘结剂和/或基底材料同时且全表面地并且较佳地仅在表面上进行塑化。
[0061 ]替代地或者附加地，可根据各个带93和/或位于带结构91之内的带层92的、期望的(即在对各个带93和/或带层92的加固的情况下)或者不期望的流动过程和/或纤维移位的程度，以该方法的较佳次序使至少在已经敷设好的带结构91的、承载待敷设的带93的最上方的带层92内的粘结剂和/或基底材料在其整个厚度上同时地进行塑化。
[0062]在一改型中，以该方法的较佳次序，可对位于已经敷设好的带结构91的承载带93的最上面的带层92下方的带层92中的粘结剂和/或基底材料、仅仅在彼此邻接的接合区域95的表面96上和/或在其整个厚度上同时地进行塑化。然而，在所有情况下，已经敷设好的带结构91的最下面的带层92从不在其整个厚度上进行塑化，以便不会危及层叠物90的成型可靠度。
[0063]与整个表面96的粘结剂和/或基底材料的塑化相比，待敷设的带93和最上面的带层92或者已经敷设好的带结构91的所有接合区域95中的粘结剂和/或基底材料同时且全表面地以及仅在表面上进行塑化除了避免较高的能量消耗外尤其是还避免了在带93和/或带层92的不与接合区域95接触的表面96中的不期望的流动过程和纤维移位，如特别是在复杂的带结构91中这些表面96会规则地出现的那样。
[0064]借助例如红外(IR)加热场进行的加热可有利地以高功率和以非常短的时间(例如I秒)来进行。较佳是如此进行控制，即，以至带93或各个带层92的厚度的仅10%、特别是仅20%、较佳地仅30%的最小深度到60%、特别是75%、较佳为最大90%的厚度的最大深度对待敷设的带93以及最上面的带层92或者已敷设好的带结构91进行塑化。替代地或者附加地，为此可设有加热场的控制装置，借助该控制装置，待敷设的带93中的粘结剂和/或基底材料以及已经敷设好的带结构91的最上面的带层92中的粘结剂和/或基底材料在整个表面96的已限定的接合区域95内进行塑化和/或至少在接合区域95中以不同的深度进行塑化。由此，同样特别是在复杂的带结构91的情况下可将能量输入和/或不期望的流动过程减到最少。
[0065]随后，激励装置50连同其加热装置52从敷设装置20的敷设区域侧向地移出或者摆出，并且借助加固装置60的一个或多个冲模62将带93中的至少在所有接合区域95处塑化的粘结剂和/或基底材料向下引导到以及尽可能远地全表面地按压到最上方的带层92或者已经敷设好的带结构91的接触表面95中的对应塑化的粘结剂和/或基底材料上。
[0066]图3示出用于实施用于构造和加固层叠物90的方法的带敷设装置的、特别是关于敷设速度方面进一步升级的第三实施例。其它地方与图2的实施例结构上相同的该带敷设装置I在进一步的构造中不同之处主要在于，用于对待敷设的带93和可能已敷设好的带结构91进行加热的激励装置50的构造。
[0067]在带敷设装置I的图3中所示的实施例中，敷设装置20包括两个或更多个例如相互作业的敷设梁21a，21b，...。定位在敷设装置20和加固装置60之间的激励装置50现在较佳地构造成交替地在各个敷设梁21a、21b之间来回移动，以使得在敷设梁21b的区域内的加热时间期间，能敷设另一敷设梁21a内的之前加热好的带93，并且能将一个新的带93引入到敷设梁21a中。
[0068]通过根据本发明使粘结剂和/或基底材料在引导到激励装置50处的已经敷设好的带结构91以及敷设到其上的带93的、为了彼此邻接所设有的接合区域95的仅仅表面96上同时地塑化和加固，在为了彼此邻接所设有的接合区域95的上述表面96上的粘结剂和/或基底材料的塑化可以同时有利地在整个面上或全表面地进行，而不会造成引导到激励装置50处的已经敷设好的带结构91中的粘结剂和/或基底材料完全熔化，也不会造成待敷设到带结构91上的带93中的粘结剂和/或基底材料完全熔化。
[0069]通过在引导到激励装置50处的已经敷设好的带结构91以及敷设于带结构91上的带93的、为了彼此邻接所设有的接合区域95的背向激励装置50的侧面或者表面中的粘结剂和/或基底材料不会被置于超过所使用的塑料基底的熔化温度或流动温度，由例如30到150毫米宽的带93构成的大面积的带结构91或层叠物90有利地在没有不期望的流动过程和纤维移位的情况下进行构造和加固。
[0070]本发明有利地允许在没有不期望的流动过程和纤维移位的情况下构造和加固层叠物90。
[0071]通过有利地将所敷设的带结构91的构造以及同时加固保持到一个且同一个敷设台61上，可从工艺上避免由于现有技术中出现的所敷设的带结构91的结构和加固的分离而导致的各个带93或者带层92的脱开。
[0072]本发明特别适于工业化构造和加固例如用于汽车构件的层叠物90，这些汽车构件经过热成形工艺或者与可流动的纤维复合材料结合地在挤压或铸造工艺中加工成最终构件。
[0073]附图标记列表
I带敷设装置 10馈送装置 11辊子 20敷设装置 21敷设梁 21a,21b敷设梁 30控制装置 50激励装置 51加热装置 52加热装置 60加固装置 61敷设台 62冲模 90层叠物 91带结构 92带层 93带
95接合区域 96表面 Q横截面
【主权项】
1.一种用于借助带敷设装置(I)来构造和固化层叠物(90)的方法，所述层叠物用于例如汽车构件，其特征在于: a)将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处； b)借助所述敷设装置(20)来敷设所馈送的带(93);其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92);以及 c)通过如下方式来控制经加固的层叠物(90)的获得: -将已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来； -使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到所述激励装置(50)处的、已敷设好的带结构(91)和待敷设到所述带结构上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)内同时地进行塑化； -借助所述敷设装置(20)将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接； -将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已经敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到所述激励装置(50)的、已经敷设好的带结构(91)的最上方的带层(92)和待敷设到所述带结构上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上同时地进行塑化。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料至少在已经敷设好的带结构(91)的承载待敷设的带(93)的最上方的带层(92)内、在其厚度上同时地进行塑化。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使得还在位于已经敷设好的带结构(91)的承载待敷设的带(93)的最上方的带层(92)下方的各带层(92)内的粘结剂和/或基底材料仅仅在彼此邻接的接合区域(95)的表面(96)上和/或在其厚度上同时地进行塑化。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的待敷设的带(93)、最上方的带层(92)或已经敷设好的带结构(91)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上以待敷设的带(93)、对应的最上方的带层(92)或者已敷设好的带结构(91)的对应横截面(Q)的仅10%、特别是仅20%、较佳地仅30%的最小深度直到60%、特别是75%、较佳为最大90%的最大深度同时地进行塑化。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以所述方法的次序，使粘结剂和/或基底材料仅仅在引导到激励装置(50)处的待敷设的带(93)、最上方的带层(92)或已经敷设好的带结构(91)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上、在接合区域(95)的表面(96)的已限定的表面段中、以不同的深度同时地进行塑化。7.—种带敷设装置(I)，所述带敷设装置用于实施构造和加固层叠物(90)的方法，所述层叠物用于例如汽车构件，所述方法特别是根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于: a)馈送装置(10)，所述馈送装置用于将设有粘结剂和/或基底材料的待敷设的带(93)馈送到敷设装置(20)处； b)敷设装置(20)，所述敷设装置用于敷设所馈送的带(93);其中，彼此相邻敷设的带(93)限定带结构(91)的带层(92);以及 c)控制装置(30)，所述控制装置用于通过如下装置来控制经加固的层叠物(90)的获得: -引导装置，所述引导装置用于将已敷设好的带结构(91)和待敷设到其上的带(93)引导到激励装置(50)处和/或反过来； -激励装置(50)，所述激励装置用于使粘结剂和/或基底材料仅在引导到激励装置(50)处的已敷设好的带结构(91)和待敷设到其上的带(93)的为了彼此邻接而设有的接合区域(95)的表面(96)上同时地进行塑化；以及 -所述敷设装置(20)用于借助所述敷设装置(20)来将仅仅在表面上被激励的带(93)敷设到已经敷设好的仅仅在表面上被激励的带结构(91)上，以使得它们的接合区域(95)彼此邻接;以及 -加固装置(60)，所述加固装置用于将已敷设好的带(93)以及承载所述带(93)的已敷设好的带结构(91)的彼此邻接的接合区域(95)的仅在表面(96)上被塑化的粘结剂和/或基底材料同时放到一起。8.如权利要求7所述的带敷设装置(I)，其特征在于，借助所述控制装置(30)来关于加热面和/或加热深度可变地控制所述激励装置(50)。9.如权利要求7或8所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述激励装置(50)包括实施有可接通和可切断的区域的加热装置(51、52)。10.如权利要求7-9中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述激励装置(50)包括加热装置，且所述加热装置构造成使得所述加热装置与待敷设的带(93)以及与已经敷设的带结构(91)的距离近似相等，或者所述加热装置的加热功率能为了补偿可能的距离差异和/或加热深度而进行调适。11.如权利要求7-10中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述激励装置(50)包括保护层，所述保护层遮盖相对于待敷设的带(93)突出的加热面区域，以使得能避免待敷设的带(93)和/或已经敷设好的带结构(91)的边缘的过热。12.如权利要求7-11中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述加固装置(60)包括构造成可抽真空的至少一个敷设台(61)和/或冲模(62)。13.如权利要求7-12中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述加固装置(60)包括设有冷却装置的至少一个敷设台(61)和/或冲模(62)。14.如权利要求7-13中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，所述敷设装置(20)包括单独作业或者相互作业的敷设梁(21)。15.如权利要求7-14中任一项所述的带敷设装置(I)，其特征在于，敷设梁(21)和/或冲模(62)和/或敷设台(61)被构造成多段式，以使得各个段借助所述控制装置(30)能在与三维的带结构(91)对应的空间点上进行控制。
【文档编号】B29C70/38GK105960322SQ201580007194
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】M·格拉夫
【申请人】迪芬巴赫机械工程有限公司