DE10123064B4 - Method of making a TFP preform - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer TFP-Preform bestehend aus einer im Zick-Zack-Stich auf einem Untergrund mit einem Nähfaden vernähten Verstärkungsfaser, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund ein dreidimensional geformter Schaumstoffkern (4) ist, dass die Verstärkungsfaser (2) mit einem Tufting-Nähverfahren auf den Schaumstoffkern (4) auf- und zusammengenäht wird, dass der Nähkopf für das Tufting-Nähverfahren von einem rechnergesteuerten Roboter geführt wird, und dass die Verstärkungsfaser (2) mittels Binder fixiert und anschließend von dem Schaumstoffkern (4) abgezogen wird.method for making a TFP preform consisting of a zig-zag stitch on a substrate with a sewing thread stitched Reinforcing fiber, characterized in that the substrate is a three-dimensional molded foam core (4) is that the reinforcing fiber (2) with a tufting sewing method on the foam core (4) and sewn together that the sewing head for the tufting sewing method of a computer-controlled robot, and that the reinforcing fiber (2) fixed by binder and then by the foam core (4) is deducted.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer TFP-Preform bestehend aus einer im Zick-Zack-Stich mit einem Nähfaden auf einem Untergrund vernähten Verstärkungsfaser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for producing a TFP preform consisting of a zig-zag stitch with a sewing thread on sewed to a substrate reinforcing fiber according to the generic term of claim 1

TFP-Preforms (Tailor Fiber Placement) entstehen durch Aufnähen von Verstärkungsfasern auf einem Untergrund. Die bisher für die Herstellung von TFP-Preforms bekannten Verfahren mit Stickautomaten oder Zick-Zack-Nähmaschinen eignen sich nur zur Herstellung von ebenflächigen TFP-Preforms.TFP preforms (Tailor Fiber Placement) are created by sewing on reinforcing fibers on a surface. The hitherto for the production of TFP preforms known methods with embroidery machines or zig-zag sewing machines are only suitable for the production of planar TFP preforms.

Ferner ist es aus DE 197 16 666 A1 ein beanspruchungsgerechtes Verstärkungsgebilde bekannt, bei dem Verstärkungsfäden beanspruchungsgerecht in einer oder mehreren Lagen übereinander auf einem ebenen Grundmaterial befestigt sind.Furthermore, it is off DE 197 16 666 A1 a stress-resistant reinforcement structure known in which reinforcing threads are claimed in one or more layers one above the other mounted on a flat base material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional geformten TFP-Preform zu schaffen.Of the Invention is based on a process for the preparation of the object to create a three-dimensionally shaped TFP preform.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a Method solved with the features of claim 1. further developments The invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist durch einen Aufbau der TFP-Preform auf einem Schaumstoffkern mittels eines Tufting-Nähverfahrens gekennzeichnet. Dazu werden die abgelegten Verstärkungsfasern mittels eines Nähfadens im Zick-Zack-Stich auf den Schaumstoffkern aufgetuftet. Nachdem die fertig aufgenähte TFP-Preform mittels eines schmelzenden und aushärtenden Binders fixiert ist, kann sie vom Schaumstoffkern abgezogen werden.The Invention is by a construction of the TFP preform on a foam core by means of a tufting sewing method characterized. For this purpose, the deposited reinforcing fibers by means of a sewing thread in a zigzag stitch tufted on the foam core. After this the finished sewn-on TFP preform is fixed by means of a melting and hardening binder, it can be removed from the foam core.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren steht ein neues, sehr vielseitiges Fertigungsverfahren für die Herstellung von dreidimensionalen, textilen Preforms zur Verfügung. Die TFP-Preforms lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren rechnergesteuert herstellen und mit partiellen Verstärkungen für inhomogene Kraftflüsse versehen. Sie bieten den Vorteil des extrem hohen Leichtbaupotentials von TFP-Aufbauten.With the method according to the invention represents a new, very versatile manufacturing process for the production of three-dimensional, textile preforms available. The Leave TFP preforms with the inventive method computer-controlled and with partial reinforcements for inhomogeneous power flows Mistake. They offer the advantage of extremely high lightweight potential of TFP bodies.

Anhand der Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Fig. zeigt in perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Herstellung einer drei-dimensionalen, gekrümmten TFP-Preform.Based The drawing below is an embodiment of the invention explained in more detail. The Fig. Shows a perspective view of the production according to the invention a three-dimensional, curved TFP preform.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung der TFP-Preform 1 werden Verstärkungsfasern 2 auf der Oberfläche eines Schaumstoffkerns 4 mittels eines Nähfadens 3 aufgetuftet und nach dem Fixieren der TFP-Preform 1 mittels eines Binders wird die TFP-Preform 1 von dem Schaumstoffkern 4 abgezogen.For the preparation according to the invention of the TFP preform 1 become reinforcing fibers 2 on the surface of a foam core 4 by means of a sewing thread 3 tufted and after fixing the TFP preform 1 by means of a binder becomes the TFP preform 1 from the foam core 4 deducted.

Der – aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung – in der Fig. nicht gezeigte Tufting-Nähkopf ist zum Ablegen der Verstärkungsfasern 2 und zum Auftuften dieser Fasern 2 im Zick-Zack-Stich ausgebildet und von einem Roboter geführt. Die rechnergesteuerte Roboterführung des Nähkopfes ist durch drei Freiheitsgrade im Raum gekennzeichnet und die Verstärkungsfasern 2 werden nach vorprogrammierten Bahnen auf den Schaumkern aufgetuftet. Anstelle eines Roboters kann auch ein rechnergesteuertes "6-Achsen-Portal" zur Führung des Nähkopfes Verwendung finden.The tufting sewing head, not shown in the figure for reasons of simplified drawing, is for depositing the reinforcing fibers 2 and to tuft these fibers 2 formed in a zigzag stitch and guided by a robot. The computer-controlled robot guide of the sewing head is characterized by three degrees of freedom in space and the reinforcing fibers 2 are tufted on pre-programmed tracks on the foam core. Instead of a robot, a computer-controlled "6-axis gantry" can be used to guide the sewing head.

Der Schaumstoffkern 4 übernimmt in dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Funktionen: erstens definiert er die Geometrie der TFP-Preform 1 und des Bauteiles, in dem die TFP-Preform zur Verstärkung verwendet wird und zweitens nimmt er die Fadenschlaufen des Tufting-Nähvorganges auf und hält damit die auf seiner Oberfläche abgelegten Verstärkungsfasern 2 in Position, bis die TFP-Preform 1 von dem Binder fixiert ist. Die fixierte TFP-Preform wird von dem Schaumstoffkern abgezogen. Auf der Innenfläche der abgezogenen TFP-Preform 1 vorhandene Tufting-Schlaufen des Nähfadens 3 können nun entweder abgeschnitten oder vor dem abschließenden Aushärten mit der TFP-Preform verklebt werden und diese dadurch in ihrer Dickenrichtung verstärken.The foam core 4 assumes two functions in the method according to the invention: first, it defines the geometry of the TFP preform 1 and the component in which the TFP preform is used for reinforcement and, secondly, it picks up the thread loops of the tufting sewing process and thus holds the reinforcing fibers deposited on its surface 2 in position until the TFP preform 1 is fixed by the binder. The fixed TFP preform is withdrawn from the foam core. On the inside surface of the peeled TFP preform 1 Thread existing tufting loops 3 can now either be cut off or glued to the TFP preform before final curing and thereby strengthen them in their thickness direction.

Alternativ dazu kann ein thermoplastischer Nähfaden 3 mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden; zum Beispiel ein CoPolyamid Multifilament-Schmelzklebegarn (Grilon K85 110 dtex). Das Schmelzklebegarn übernimmt gleichzeitig die Funktion des Binders für das Fixieren der TFP-Preform und löst sich beim Fixieren in dem Matrix-Werkstoff der TFP-Preform auf. Eine Dickenverstärkung der TFP-Preform 1 durch den Nähfaden 3 ist bei einer Verwendung von Schmelzklebegarnen nicht möglich.Alternatively, a thermoplastic sewing thread 3 be used with low melting point; for example, a CoPolyamid multifilament hot melt adhesive yarn (Grilon K85 110 dtex). At the same time, the hot melt adhesive takes over the function of the binder for fixing the TFP preform and dissolves in the matrix material of the TFP preform during fixing. A thickness reinforcement of the TFP preform 1 through the sewing thread 3 is not possible when using hot melt adhesive yarns.

Der Werkstoff des Schaumstoffkerns 4 muss eine ausreichende Drucksteifigkeit aufweisen, damit er beim Einstechen der Nähnadel nicht verformt wird. Andererseits muss er elastisch genug sein, damit er sich um die Nähnadel schließt und die Tufting-Schlaufe beim Heraus ziehen der Nähnadel in sich festhält. Ein geeigneter Werkstoff für den Schaumstoffkern 4 ist beispielsweise das Produkt "Basotect HR290/0 nk" der Firma BASF.The material of the foam core 4 must have sufficient compressive rigidity so that it is not deformed when the sewing needle is inserted. On the other hand, it must be elastic enough so that it closes around the sewing needle and the tufting loop when pulling out the sewing needle holds in itself. A suitable material for the foam core 4 is for example the product "Basotect HR290 / 0 nk" from BASF.

Alternativ kann ein inhomogen aufgebauter Schaumstoffkern 4 mit einem harten Innenkern die sich entgegen stehenden Forderungen nach ausreichender Drucksteifigkeit und Elastizität erfüllen.Alternatively, an inhomogeneously constructed foam core 4 with a hard inner core meet the opposing demands for sufficient compressive stiffness and elasticity.

Claims (5)

Verfahren zum Herstellen einer TFP-Preform bestehend aus einer im Zick-Zack-Stich auf einem Untergrund mit einem Nähfaden vernähten Verstärkungsfaser, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund ein dreidimensional geformter Schaumstoffkern (4) ist, dass die Verstärkungsfaser (2) mit einem Tufting-Nähverfahren auf den Schaumstoffkern (4) auf- und zusammengenäht wird, dass der Nähkopf für das Tufting-Nähverfahren von einem rechnergesteuerten Roboter geführt wird, und dass die Verstärkungsfaser (2) mittels Binder fixiert und anschließend von dem Schaumstoffkern (4) abgezogen wird.Method for producing a TFP preform consisting of a reinforcing fiber sewn in a zigzag stitch on a substrate with a sewing thread, characterized in that the substrate is a three-dimensionally shaped foam core ( 4 ) is that the reinforcing fiber ( 2 ) with a tufting method on the foam core ( 4 sewing and stitching together, that the sewing head for the tufting sewing method is guided by a computer-controlled robot, and that the reinforcing fiber ( 2 ) fixed by means of binder and then from the foam core ( 4 ) is deducted. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abziehen der fixierten TFP-Preform (1) von dem Schaumstoffkern (4) die Tufting-Schlaufen des Nähfadens (3) abgeschnitten werden.Process according to Patent Claim 1, characterized in that after stripping off the fixed TFP preform ( 1 ) of the foam core ( 4 ) the tufting loops of the suture ( 3 ) are cut off. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abziehen der fixierten TFP-Preform (1) von dem Schaumstoffkern (4) die Tufting-Schlaufen des Nähfadens (3) vor dem endgültigen Aushärten mit der TFP-Preform (1) an die Oberfläche angelegt und verklebt werden.Process according to Patent Claim 1, characterized in that after stripping off the fixed TFP preform ( 1 ) of the foam core ( 4 ) the tufting loops of the suture ( 3 ) before final curing with the TFP preform ( 1 ) are applied to the surface and glued. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Nähfaden (3) ein Schmelzklebegarn verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that as sewing thread ( 3 ) a hot melt adhesive is used. Verfahren nach einem der vorgenannten Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaumkern (4) verwendet wird, der inhomogen mit einem harten Innenkern und einem elastischen Außenkern aufgebaut ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a foam core ( 4 ) which is inhomogeneously constructed with a hard inner core and an elastic outer core.
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