CN205097569U - 用于构造并固结层压件的带铺设装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于构造并固结层压件的带铺设装置，包括：供应单元，以向沉积单元供应待沉积的带；沉积单元，以沉积供应的带，直至获得由彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的带构成的带结构；以及控制单元，以控制固结的层压件的内含物：–引导单元，以将带结构的横截面引导到超声激励单元；–超声激励单元，以在带结构的彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的所有带层和/或带的、在被引导到超声激励单元的横截面中的所有毗连的接合区域中连续地塑化粘结剂和/或基体材料；以及-固结单元，以在所有毗连的接合区域中连续地结合塑化的粘结剂和/或基体材料。本实用新型以高铺设速率且适合于大规模生产的应用有益的速度有利实现了层压件的构造和固结。

Description

用于构造并固结层压件的带铺设装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于借助带铺设装置来构造并固结用于汽车部件的层压件的带铺设装置，该带铺设装置包含至少：

a)供应单元，供应单元用于向沉积单元供应待沉积的带，该带设有粘结剂和/或基体材料；

b)沉积单元，沉积单元用于沉积供应的带；其中彼此相邻沉积的带限定了带结构的带层；以及

c)控制单元，控制单元用于借助以下单元来控制固结的层压件的内含物：

aa)引导单元，引导单元用于将带引导到激励单元，或反之亦然；

bb)激励单元，激励单元用于在引导到激励单元的带的接合区域中使粘结剂和/或基体材料塑化；以及

cc)固结单元，固结单元用于在叠置于彼此之上的各带的毗连接合区域中将塑化的粘结剂和/或基体材料放在一起。

背景技术

纤维复合材料的应用近十年来不断出现，特别是如果它们可以认为是金属材料的有成本效益的替代选择，具有设计自由和专用制订可能性。尤其是材料CFRP(碳纤维增强塑料)具有极其高轻的结构潜力，其中其特征在于其高强度和其非常高的结构刚性。后者是汽车工程中特别重要的准则。

用于处理纤维复合材料的生产设施的当前开发活动因此从纯机械开发延伸直到一站式生产系统。

纯机械包含常规的预型件生产单元、挤压单元和可选地注射单元以及后处理单元，而一站式生产系统包含预型件处理、工具清洁、部件移除等的对应自动化。

预型件的可自动化生产无疑是实现具有可再现稳定的部件质量的有效大规模生产的环状纤维增强的纤维复合部件的生产过程中的关键技术。然而，同样在所谓的混合零件(即，压缩模塑的零件，其主要为用碳纤维压缩的半成品，)的情况下，为了额外地增强临界负荷区域，所有生产单元必须能够关于设施集成，并控制是否实现足够的生存率。

为了生产环状纤维增强的零件，织物纤维半成品(诸如纤维纱，其用粘结剂(热熔粘合剂)润湿和/或部分或完全地浸渍有基体和/或诸如纤维纺织的、编织的或棉麻布或垫子的平坦形成物(所谓的预浸料坯)是目前主要使用的。纤维增强塑料的基体具有嵌入高负载纤维(支撑功能)并完全填满其中间空间(堵塞功能)的目的。

基本上，来自热塑性塑料或热固性塑料以及可能附加的弹性化成分(诸如弹性体材料)的组的材料可以用作粘结剂和/或基体材料，其在强度、最大延伸量、使用温度、处理速度和耐化学性方面不同。热固性模塑化合物可以通过温度作用来塑化，可在此时模制，然后在压力和温度下不可逆地固化。相比于热塑性塑料，弹性体材料和热固性塑料(也称为热固性材料)在处理后(即，在准备使用的状态下)由或多或少强交联的既不可熔也不可溶的高分子组成。

在切割过程中从可用作标准形式的卷状或片状物的这些半成品形成坯料，该切割过程一般使再成形的部件在其整个表面上排成一行。取决于部件几何形状，在坯料的切割期间会产生大量不能处理且显著恶化此过程的效率的切割废料。

为了改善资源效率，经由称为纤维铺设或也称为带铺设的方法可以在显著更少废料或没有废料的情况下生产环状纤维增强的零件。尤其是热塑性环状纤维带的使用已经证明是非常吸引人的处理变体。在这种情况下，特别是为构造层压件而铺设一般提供为带的纤维复合材料代表了特定难题。

本实用新型含义下的"带"优选意指适合于通过带铺设装置沉积的任何类型的网状预浸渍材料，例如，30与150mm宽之间的预浸渍条材料。在此种情况下，"预浸渍材料"具体意指纤维纱(粗纱)、纤维棉麻和/或纤维纺织的织物，其用粘结剂润湿和/或部分或完全地浸渍有特别是预先浸渍的基体、例如是热固性塑料基体或热塑性塑料基体。

"纤维"特别是碳纤维，但玻璃纤维或其它纤维(特别是人造纤维)也可以相同的方式使用。

带可以布置在载体材料(具体为载体膜或载体纸)上，使得在沉积带以构造层压件的过程中，带从载体材料脱开，其中载体材料通过带铺设装置的合适单元移除，例如收卷。然而，也可以使用不再需要载体材料的带。

为了处理带，将它们从圈状物或卷状物抽出、将它们切成一定长度、并将它们沉积在铺设台或已经位于铺设台上的铺设带结构上是已知的。由于带条的沉积，带经由多个超声焊头以点的形式连接到位于底下的带层。在这种情况下，点焊始终将仅在一个铺设在另一上面的两个带层之间的分开的结合点保持在一起。以此方式沉积的复杂的纤维带结构因此仅以在各点处相互连接。粘合力是足够的，以从台上移除带结构，并使用例如吸夹系统来运送带结构。然而，由于不牢固的粘合力，例如在红外(IR)加热面板中均匀地加热带结构并将其再成形为部件是不可能的。在这种情况下，各个带相互分开，并不能在可靠的过程中再成形。

在各点处固定的铺设的带结构的处理中的已知现有技术是在压机中固结。如果带包括热塑性塑料基体，那么在这种情况下整个结构必须首先加热到熔化或流动温度，并且随后在平面压缩压力下再次冷却下来。为此目的的能量花费是非常高的，并且因此使整个方法没有成本效益。此外，由于整个结构的完全熔化，不期望的流动操作可能会发生，在此期间在压缩平面中向外挤压材料。这然后导致纤维取向的剧烈移位，这会导致更低的部件强度。

因此，能够以结构化方式沉积带的自动装置目前也频繁地用于处理带或执行带铺设方法。具体地，所谓的带铺设装置是已知的，在此种情况下，所谓的带铺设装置也理解为包括例如所谓的纤维放置装置。

在自动沉积过程中，待沉积的带通过铺设头(取决于所使用的带铺设装置的类型，例如经由滑瓦或接触压力辊)使用比较轻微、仅局部且非常短期的压力来压在已经沉积的带结构上，以使得待沉积的带与已经沉积的带结构连续地(即，仅逐步地或顺序地)稍微胶粘或焊接。然而，为此目的，在待沉积的带或已经沉积的带结构中需要粘结剂和/或基体系统的合适的粘性或焊接能力。

在具有热固性粘结剂和/或基体系统的带的处理过程中，粘性可以通过适度的加热来增加。因此，例如，引导热气流经过待沉积的带是已知的，这会通过热对流来引起待沉积的带的加热。然而，已经表明，通过热气流的上述加热仅具有轻微的传热特性，并导致待沉积的带的低加热速度，因此使得期望的沉积速度不能得以实现。此外，热空气的使用不适于具有热塑性塑料粘结剂和/或基体系统的带的近表面熔合。

此技术例如在WO2009/130087A1中得以改进，由此优选地也能够沉积热塑性带。在这种情况下，激励单元附接到铺设头，激励单元使用超声、感应和/或红外线，并且当待沉积的带在沉积时间之前不久从例如卷或卷状物抽出时，激励单元在待沉积的带的厚度上局部地加热该带，并且经由柔性铺设辊将局部地加热的该带连续地压在已经沉积的带结构上，并且因此使它们彼此连续地结合。

然而，由于其仅以局部有限的方式起作用的实施例，该铺设过程在铺设速度方面也受到限制，并且因此特别不适合于能大规模生产的大面积应用。

此外，在大面积应用的固结期间，不期望的流动操作和纤维改变既发生在待沉积的带中，也发生在最上面的带层或作为由于处理而加热遍及其厚度的带的结构的已经沉积的带结构中。这会导致整个带结构中的内在张力，这可能会导致部件翘曲和部件物理性质的显著恶化。

最后，参照EP1315613B1，该文献公开了用于生产高级复合结构的方法和设备，其包含以下步骤：

-以第一角度使用装配线来施加并结合第一组纤维，其中基体材料结合到第一组纤维；

-以第二角度使用装配线来施加并结合第二组纤维，其中基体材料结合到第二组纤维；

-其中第一角度不同于第二角度，并且

-其中间歇地施加第一组纤维，并且

-其中间歇地施加第二组纤维，以便能够在复合材料零件中提供切口。

实用新型内容

由此继续，本实用新型基于提供一种用于例如借助带铺设装置来构造并固结用于汽车部件的层压件的改善的带铺设装置的目的，该带铺设装置避免了上述缺点。

根据本实用新型，此目的通过具有权利要求1的特征的用于构造层压件的带铺设装置来满足。

一种用于通过带铺设装置构造并固结例如汽车部件的层压件的可能方法，其特征在于：

a)向沉积单元供应待沉积的带，待沉积的带提供有粘结剂和/或基体材料；

b)通过沉积单元沉积供应的带，直至获得对应于层压件的、彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带构成的带结构；其中彼此相邻沉积的带限定了带结构的带层；以及

c)通过如下方式来控制固结的层压件的内含物：

-将由彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带构成的带结构的横截面Q引导到超声激励单元，或反之亦然；

-在带结构的彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的所有带层和/或带的所有毗连的接合区域中、在引导到超声激励单元的横截面Q中连续地塑化粘结剂和/或基体材料；以及

-在带结构的彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的所有带层和/或带的所有毗连的接合区域中、在引导到超声激励单元的横截面Q中连续地结合粘结剂和/或基体材料。

由于带结构的彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的所有带层和/或带的所有毗连的接合区域中、在引导到超声激励单元的横截面Q中的粘结剂和/或基体材料连续地塑化并固结，之前对应于层压件且由彼此相邻沉积并且沉积到彼此之上的带所得到的带结构可以有利地作为一个整体供应给超声激励单元。

因为之前对应于层压件且由彼此相邻沉积并且沉积到彼此之上的带所得到的带结构作为一个整体供应给超声激励单元并且遍及其横截面Q连续地塑化，由优选30至150mm宽的带构成的大面积的带结构或层压件能有利地以高铺设速率来构造，并且以适合于大规模生产的应用有益的速度来固结。

可以单独或相互结合使用的有利实施例及改进是从属权利要求的主题。

因此，在一个顺序中，如果专门在被引导到超声激励单元的带结构的横截面Q的至少最下面和最上面的带层的、彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带的毗连的接合区域的表面中进行粘结剂和/或基体材料的连续塑化，那么它是优选的。

因为至少在引导到超声激励单元的带结构的横截面Q的背向彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带的对应侧面或表面中不使粘结剂和/或基体材料置于所使用的塑料基体的熔化或流动温度之上，由例如30至150mm宽的带构成的大面积的带结构或层压件也可以在没有不期望的流动操作以及纤维移位的情况下遍及其横截面Q有利地构造并固结。

如果在优选顺序中不仅专门在被引导到超声激励单元的带结构的横截面Q的至少最下面和最上面的带层的毗连的接合区域的、彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带的表面中、而且位于两者之间的、在彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带结构的所有带层和/或带中进行粘结剂和/或基体材料的连续塑化，那么可以增加对不期望的流动操作以及纤维移位的限制。

替代地或额外地，根据特别是在各个带和/或带层的固结的范围内的期望的流动操作或带结构内的纤维移位或各个带和/或带层的不期望的流动操作或纤维移位的程度，在优选顺序中，在布置在引导到超声激励单元的带结构的横截面Q的最上面与最下面的带层之间的各带层中、专门在毗连的接合区域的表面中和/或遍及其厚度进行粘结剂和/或基体材料的连续塑化。然而，在任何情况下，已沉积的带结构的最下面的和最上面的带层都决不应当遍及其厚度塑化，以便不危害层压件的尺寸精度。

在一个顺序的优选实施例中，可规定，沉积在已沉积的带结构的最上面的带层上的带暂时固定到承载该带的最上面的带层。沉积的带与已经沉积的带结构的最上面的带层的暂时固定可以经由超声点焊方便地进行，其中，该带中的或是最上面的带层中的粘结剂和/或基体材料通过随后的冷却至少局部地熔合并随后固定。作为一个优点，暂时固定具有沉积的带结构的足够的内在稳定性，以使得带结构也可以作为一个整体供应给布置在带铺设装置外面的超声激励单元，并且如上所述，可以在其横截面Q上连续地塑化并固结。

优选地，根据本实用新型，为了增加铺设及固化速率，多个带同时处理(即，特别是在同一时刻且在多个轨道上)的顺序是优选的。通过这样的并行，每个顺序铺设的带的数量根据X(对于多轨道处理的带的数量来说)有利地增加。

一种用于构造并固结用于汽车部件的层压件的带铺设装置，其特征在于：

a)供应单元，供应单元用于向沉积单元供应待沉积的带，带设有粘结剂和/或基体材料；

b)沉积单元，沉积单元用于沉积供应的带，直至获得对应于层压件的、由彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带构成的带结构；其中，彼此相邻沉积的带限定了带结构的带层；以及

c)控制单元，控制单元用于通过如下单元来控制固结的层压件的内含物：

–引导单元，引导单元用于将由彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带构成的带结构的横截面引导到超声激励单元，或反之亦然；

–超声激励单元，该超声激励单元用于在带结构的彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的所有带层和/或带的所有毗连的接合区域中、在引导到超声激励单元的横截面Q中连续地塑化粘结剂和/或基体材料；以及

-固结单元，该固结单元在由彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带层和/或带构成的带结构的、引导到超声激励单元的横截面Q中连续地结合塑化的粘结剂和/或基体材料。

在带铺设装置的一个实施例中，可规定，沉积单元包含多个铺设杆，多个铺设杆同时拉入、切成长度并沉积多个带，由此同时的顺序是有利地可能的，这显著增加了铺设速度。

在带铺设装置的另一实施例中，可规定，沉积单元和/或铺设杆和/或铺设台向侧面可移位至少待铺设的一个或一组X带的宽度，以使得在随后的顺序中，多个带可以同时拉入、切成一定长度并沉积。

在带铺设装置的另一实施例中，可规定，固结单元包含多个大面积的超声激励单元，它们优选连续地布置在焊接杆单元或辊对单元中。设置焊接杆单元具有如下优点，即沉积的带结构可以留在铺设台上；设置辊对单元具有如下优点，即沉积的带结构在其固结开始的情况下也已经开始使铺设台空出，以构造和固结新的层压件。

在带铺设装置的另一实施例中，可规定，焊接杆单元由彼此相邻地布置的多个滑瓦形成，多个滑瓦分别特别是关于固结参数、通过单独的控制单元或控制单元实施成可单独地激活。

这样的滑瓦可在其有别于本实用新型的实施例的单个或附加特征中使用，该滑瓦的特征在于：区域，该区域具有沿移动或滑动方向G的短接触长度，以将超声能量耦接到由带层和/或带构成的带结构内；以及长区域，该长区域沿移动或滑动方向G毗连在至少一侧上，以冷却由带层和/或带构成的带结构。

具体地，使用于耦接超声能量的滑瓦区域的接触表面实施为具有沿滑动方向G的单个曲线或圆形段形式已经过验证，接触表面显著几乎减小为线性滑道("类似于圆形段形式的滑道")。

替代地或额外地，通过单独的控制单元或控制单元，可以具体根据由带层和/或带构成的已经沉积的带结构的材料性质和/或温度和/或厚度、以恒定或可变的方式控制接触压力、滑动速度和/或超声强度，其中具体地，表面压力能在超声耦接区域和毗连的冷却区域上的不同水平下被致动。

最后，在一种改进中，在改进中，例如在其后端处装有可移动传感器的滑瓦是优选的，可移动传感器例如通过优选斜对角耦接的超声(发射器和接收器)带结构来检查固结的量，并为固结的自适应控制提供控制单元的参数，例如，具体通过改变超声强度和/或速度和/或接触压力。

本实用新型以高铺设速率且以适合于大规模生产的应用有益的速度有利地实现了层压件的构造和固结。

因为它有利地使铺设的带结构的构造以及连续固结在相同的铺设台上进行，以可靠的过程避免了在现有技术中遇到的由于铺设的带结构的构造与固结的分开而造成各个带或带层的分离。

本实用新型尤其适合于汽车部件的层压件(90)的工业上的构造和固结，例如，层压件(90)经由热成形过程或与挤出或注塑模制过程中的自由流动的纤维复合材料结合而再成形，以形成最终部件。

将会在下文中基于层压件的构造与固结的附图中所示出的示例性实施例更详细地解释本实用新型的这些以及另外的特征和优点。

附图说明

在示意图中：

图1至11示出了通过根据本实用新型的在单个轨道中工作的带铺设装置构造并固结层压件的各个步骤；

图12至21示出了通过根据本实用新型的在多个轨道中工作的带铺设装置构造并固结层压件的各个步骤；

图22示出了通过根据本实用新型的带铺设装置沉积的、由彼此相邻沉积以及沉积到彼此之上的带构成的带结构；

图23示出了来自图22的带结构通过根据本实用新型的带铺设装置的焊接杆单元的固结；

图24示出了根据本实用新型的带铺设装置的焊接杆单元的细节，该焊接杆单元由多个可变地激活的滑瓦(slidingshoe)来实现；

图25以放大侧视图的形式示出了来自图24的滑瓦的细节；以及

图26示出了来自图22的带结构通过根据本实用新型的带铺设装置的辊对单元的固结。

在以下优选示例性实施例的描述中，相同的参考符号指代相同的部件。

具体实施方式

图1至11示出了通过根据本实用新型的在单个轨道中工作的带铺设装置1构造并固结层压件90的各个步骤，带铺设装置1的特征在于：

a)供应单元10，供应单元10用于向沉积单元20供应待沉积的带93，带93设有粘结剂和/或基体材料；

b)沉积单元20，沉积单元20用于沉积供应的带93，直至获得对应于层压件90的、由彼此相邻沉积或者沉积于彼此之上的带93构成的带结构91；其中，彼此相邻沉积的带93限定了带结构91的带层92；以及

c)控制单元30，控制单元30用于通过如下单元来控制固结的层压件90的内含物：

–引导单元40，该引导单元用于将由彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的带层92和/或带93构成的带结构91的横截面Q引导到超声激励单元50，或反之亦然；

-超声激励单元50，该超声激励单元用于在带结构91的彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的所有带层92和/或带93的、被引导到超声激励单元50的横截面Q中的所有毗连的接合区域95中连续地塑化粘结剂和/或基体材料；以及

-固结单元60，该固结单元用于在带结构91的彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的所有带层92和/或带93的、被引导到超声激励单元50的横截面Q中的所有毗连的接合区域95中连续地结合经塑化的粘结剂和/或基体材料。

如图1所示，为了构造层压件90，待沉积的纤维带93因此首先通过供应单元10从圈状物或卷状物11抽出，例如，切成所需的长度(参见图2)，并且在供应给沉积单元20之后，通过这个单元放置在固结单元60的铺设台61上面。如图3所示，沉积单元20然后向右移动带93的宽度B并移回到供应单元10，并且为了在铺设台61上与已沉积的带93相邻定位的目的(图5)，从圈状物11夹住(如图4所示)待沉积的新带93。

图6所示的带铺设装置1改善了此前的顺序，因为带铺设装置1在待沉积的第一带93的末端区域中提供了包括卷状物11的第二供应单元10，使得沉积单元20只可以横向地移动，并且可以在回程期间已经沉积新带93。

对于每个待沉积的带93来说需要这种顺序，直至第一带层92沉积在铺设台61上(图7)。为了将第一带层92的带93充分地固定在铺设台61上，铺设台61可以实施为使得真空能够应用于铺设台61(未示出)。

如图8所示，另外的带93沉积在因此由沉积的带结构91形成的最上面的带层92上，并经由通过超声焊头71(位置固定)借助点焊来暂时相互固定，使得带93不以不期望的方式移动或由于放置和/或最初挤压之后的内在张力而突出。由于带93的沉积在已经沉积的带结构91的最上面的带层92上进行，因此暂时的固定单元70是优选的，该暂时的固定单元70包含点状超声焊头71，用于沉积的带93与已经沉积的带结构91的最上面的带层92的通过焊点72的暂时固定。

为了在此情况下保持装置1的结构布局简单，暂时的固定单元70和/或其超声焊头71可以是沉积单元20的一部分(参见之前的图)。

图9示出了类似于图3至5的另外的带93在已经沉积的带结构91的最上面的带层92上的沉积，即，在沉积的带93的末端区域中没有第二供应单元10；图10示出了类似于图6的另外的带93在已经沉积的带结构91的最上面的带层92上的沉积，即，在从沉积的带93或从那里形成的带层92的末端区域中使用第二供应单元。最后，相比于图7所示的铺设状况，图11示出了一个带层沉积在另一个带层上面的两个带层92的状况。

图12至21示出了通过根据本实用新型的带铺设装置1构造并固结层压件90的各个步骤，其中带铺设装置1在多个轨道中工作，并且带铺设装置1在需要增加铺设速率的情况下是优选的。

相比于图1至11所图示说明的带铺设装置1，图12至21所图示说明的带铺设装置1具有以多个轨道的形式构造的供应单元10和以多个轨道的形式构造的沉积单元20。

图13至20示出了类似于图2至11的多轨道顺序。

不论带结构91的第一段是在单轨道顺序(图1至11)中还是在多轨道顺序(图12至20)中获得，带结构91的另外段都可以沉积–如图21所示–在带结构91的该第一段上。

图22示出了通过根据本实用新型的带铺设装置1沉积的由彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的带93构成的带结构91。

图23示出了来自图22的带结构通过根据本实用新型的带铺设装置1的焊接杆单元53的固结。在单个或多个轨道中进行的铺设工作完成之后，暂时固定的带结构91供应给随后的过程。在随后的过程中，沉积的带结构91的暂时固定的带93和/或带层92在超声焊接杆单元53下逐步地"顺序地处理"，超声焊接杆单元53装有多个大面积的超声激励单元30，它们在滑瓦80中彼此相邻地布置，并且多个大面积的超声激励单元30在整个区域上面连续地、顺序地固结由带层92和/或带93构成的带结构91。

所需的热量通过高频率的机械振荡来实现，由于分子和界面摩擦而在部件之间产生热。

摩擦焊接方法的组中之一的超声焊接的特征在于非常短的焊接时间和高成本效益.一般来说，在这种情况下，高频交流电在发电机的帮助下产生，并且经由屏蔽电缆传输到超声换能器(所谓的转换器)，超声换能器在压电效应或磁致伸缩效应的帮助下产生机械超声频率。这些振荡经由振幅变换部件传输到超声焊极。不同的应用需要不同形式的超声焊极，超声焊极通常由钢、铝或钛制成。振荡的振幅和阻抗适应受振幅变换部件的形状和质量影响。

图24示出了根据本实用新型的带铺设装置1的焊接杆单元54的细节，焊接杆单元54由多个可变地激活的超声滑瓦80来实现。可认识到，彼此相邻布置的多个滑瓦80特别是关于固结参数、通过单独的控制单元或控制单元30均实施为可单独地激活。根据特别是在各个带93和/或带层92的固结的范围内的期望的流动操作和/或纤维移位或各个带93和/或带层92的不期望的流动操作和/或纤维移位的程度，在优选顺序中，可以专门在毗连的接合区域95的表面96中和/或遍及其厚度进行粘结剂和/或基体材料的连续塑化，所述粘结剂和/或基体材料在带结构91内、位于带结构91的被引导到超声激励单元50的横截面Q的最上面与最下面的带层92之间的带层92中。然而，在任何情况下，已经沉积的带结构91的最下面的和最上面的带层92都决不应当塑化超过其厚度，以便不危害层压件90的尺寸精度。

在此称为固结的工作期间，接合参数(即，粘结剂和/或基体材料)优选根据本实用新型专门在两个带层92的所有接触表面95中加热直至它们塑化。如果两个带层92之间没有接合区域95，那么不形成连结(在图23和26中等同为非接触表面97)。相比之下，由于在待沉积的带93的所有表面96中的粘结剂和/或基体材料的塑化而引起的全区域胶粘或焊接会出现，因为由于塑化而处于熔融或自由流动的物理状态下的近表面粘结剂和/或基体材料完全粘结并且理想地聚合物链部分地缠结和/或共价键形成，其中，待沉积的带93的所有表面96在已沉积的带结构91的最上面的带层92的接合区域95中具有粘结剂和/或基体材料。

图25以放大侧视图的形式示出了来自图24的滑瓦80的细节。所图示说明的滑瓦80的可以在其有别于本实用新型的实施例的单个或附加特征中使用，其区别具体在于区域81和长区域82，区域81具有沿移动或滑动方向G的短接触长度83，以将超声能量耦接到由带层92和/或带93构成的带结构91内，长区域82沿移动或滑动方向G毗连在至少一侧上，以冷却带层92和/或带93构成的带结构91。具体地，在这种情况下，它本身已经证明使用于耦接超声能量的滑瓦80区域81的接触表面83实施为具有沿滑动方向G的单个曲线或圆形段形式，使得接触表面83显著地几乎减小为线性滑道("类似于圆形段形式的滑道")。可替代地或额外地，通过单独的控制单元或控制单元30，可以特别是根据由带层92和/或带93构成的已经沉积的带结构91的材料性质和/或温度和/或厚度、以恒定或可变的方式控制接触压力、滑动速度和/或超声强度，其中特别是，超声耦接区域81和毗连的冷却区域82上的表面压力能以不同水平来致动。最后，在改型中，例如在其后端处装有可移动传感器(未示出)的超声滑瓦80是优选的，可移动传感器例如通过优选斜对角耦接的超声(发射器和接收器)检测带结构91的固结质量，并为固结的自适应控制而提供控制单元30的参数，例如，具体通过改变超声强度和/或速度和/或接触压力。

最后，图26示出了来自图22的带结构通过根据本实用新型的带铺设装置1的辊对单元54的固结。超声冲击辊对的使用在尤其具有恒定厚度的带结构(裁制的坯料)91的生产中是特别有益的。辊对例如可以布置在铺设台61的一个长边上，并且因此，对于上述通过焊接杆单元53的固结来说可替代地，在循环方法中，特别是在从铺设台61撤回期间，经由布置在辊对单元54中的辊中的各个超声激励单元30，借助于由彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的带层92和/或带93构成的带结构91的连续经过，通过超声冲击辊对来实现基本上全部区域的焊接。

因为根据本实用新型带结构91的在彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的所有带层92和/或带93的、在被引导到超声激励单元50的横截面Q中的所有毗连的接合区域95中的粘结剂和/或基体材料连续地塑化并固结，之前对应于层压件90获得且由彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的带93构成的带结构91可以有利地作为一个整体供应给超声激励单元50。

因为之前对应于层压件90获得且由彼此相邻沉积以及沉积于彼此之上的由带93构成的带结构91作为一个整体供应给超声激励单元50并且遍及其横截面Q连续地塑化并固结，由优选30至150mm宽的带93构成的大面积的带结构91或层压件90也能以高铺设速率有利地构造，并且能以适合于大规模生产的应用有益的速度来固结。

本实用新型以高铺设速率且以适合于大规模生产的应用有益的速度有利地实现了层压件90的构造和固结。

由于它有利地使铺设的带结构91的构造以及相继的固结在相同的铺设台61上进行，能以可靠的过程来避免由在现有技术中碰到的带结构91的构造与固结的分开而导致单独的带93或带层92脱开。

本实用新型尤其适合于汽车部件的层压件90的工业上的构造和固结，例如，层压件90经由热成形过程或与挤出或注塑模制过程中的自由流动的纤维复合材料结合而再成形，以形成最终部件。

参考符号列表：

1带铺设装置

10供应单元

11圈状物、卷状物

20沉积单元

30控制单元

40引导单元

50激励单元

53焊接杆单元

54辊对单元

60固结单元

61铺设台

70暂时固定单元

71超声焊头

72焊点

80滑瓦

81滑瓦80的耦接区域

82滑瓦80的冷却区域

83耦接区域81的接触表面

90层压件

91带结构

92带层

93带

95接合区域

96接合区域的表面

97表面段

Q横截面

B带93的宽度

X多轨道处理的带93a、93b、93c、93d、…的数量

G滑动方向

Claims (17)

1.一种用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，

其特征在于：

a)供应单元(10)，所述供应单元(10)用于向沉积单元(20)供应待沉积的带(93)，所述带(93)设有粘结剂和/或基体材料；

b)沉积单元(20)，所述沉积单元(20)用于沉积供应的带(93)，直至获得对应于所述层压件(90)的、由彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的带(93)构成的带结构(91)；其中，彼此相邻沉积的带(93)限定了带结构(91)的带层(92)；以及

c)控制单元(30)，所述控制单元(30)用于通过如下单元来控制固结的层压件(90)的内含物：

–引导单元(40)，所述引导单元(40)用于将由彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的带层(92)和/或带(93)构成的所述带结构(91)的横截面(Q)引导到超声激励单元(50)，或反之亦然；

–超声激励单元(50)，所述超声激励单元(50)用于在所述带结构(91)的彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的所有带层(92)和/或带(93)的、在被引导到所述超声激励单元(50)的所述横截面(Q)中的所有毗连的接合区域(95)中连续地塑化所述粘结剂和/或基体材料；以及

-固结单元(60)，所述固结单元(60)用于在所述带结构(91)的彼此相邻沉积并且沉积于彼此之上的所有带层(92)和/或带(93)的、在被引导到所述超声激励单元(50)的所述横截面(Q)中的所有毗连的接合区域(95)中连续地结合塑化的粘结剂和/或基体材料。

2.根据权利要求1所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述沉积单元(20)包含多个铺设杆(21)，所述铺设杆(21)同时拉入多个带、将多个带切成长度并沉积多个带(93a、93b、93c、93d、93e、…)。

3.根据权利要求1或2所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述沉积单元(20)和/或所述铺设杆(21)和/或铺设台(41)实施为向侧面能移位至少待沉积的一个或一组(X)带(93)的宽度(B)。

4.根据权利要求2所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述固结单元(60)包含多个大面积的超声激励单元(50)。

5.根据权利要求4所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，由彼此相邻地布置的多个滑瓦(80)形成焊接杆单元(53)，所述多个滑瓦(80)通过单独的控制单元或所述控制单元(30)分别实施成可单独地激活。

6.根据权利要求5所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，每个滑瓦(80)具有区域(81)和长区域(82)，所述区域(81)具有沿移动或滑动方向(G)的短接触长度，以将超声能量耦接到由带层(92)和/或带(93)构成的带结构(91)内，所述长区域(82)沿所述移动或滑动方向(G)毗连在至少一侧上，以冷却由带层(92)和/或带(93)构成的所述带结构(91)。

7.根据权利要求6所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，用于耦接超声能量的滑瓦(80)的所述区域(81)的接触表面具有单个曲线或设计为沿所述滑动方向(G)的圆形段的形式，以使得所述接触表面几乎减小为线性滑道。

8.根据权利要求2所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，通过单独的控制单元或所述控制单元(30)以恒定或可变的方式控制接触压力、滑动速度和/或超声强度。

9.根据权利要求5所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述滑瓦(80)装有可移动的传感器(84)，所述可移动的传感器(84)检测带所述带结构(91)的固结质量，并为固结的自适应控制提供所述控制单元(30)的参数。

10.根据权利要求1所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述层压件用于汽车部件。

11.根据权利要求8所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，根据由带层(92)和/或带(93)构成的已经沉积的带结构(91)的材料性质和/或温度和/或厚度来控制接触压力、滑动速度和/或超声强度。

12.根据权利要求8所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述接触压力在超声耦接区域(81)和毗连的冷却区域(82)处以不同的水平被激活。

13.根据权利要求9所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述滑瓦(80)在其后端处装有可移动的传感器(84)。

14.根据权利要求9所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述可移动的传感器(84)通过斜对角耦接的超声检测带所述带结构(91)的固结质量。

15.根据权利要求9所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，通过改变超声强度和/或速度和/接触压力来为固结的自适应控制提供所述控制单元的参数。

16.根据权利要求5所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述多个滑瓦关于固结参数通过单独的控制单元或所述控制单元分别实施成可单独地激活。

17.根据权利要求4所述的用于构造并固结层压件(90)的带铺设装置(1)，其特征在于，所述大面积的超声激励单元(50)连续地布置在焊接杆单元(53)或辊对单元(54)中。