JP6117337B2 - レイングヘッド、及び、繊維複合材料から構造部品用立体プリフォームを製造するための装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、レイングヘッド、及び、繊維複合材料から構造部品用立体プリフォームを製造するための装置と方法に関する。

繊維複合材料から構造部品用立体プリフォームを製造するためのレイングヘッド、装置、及び方法は、国際公開第２０１１／１２８１１０号によって知られている。同公報１〜３ページの先行技術と技術的背景の説明を参照されたい。同公報においては、複数のドライロービングをレイングヘッドに供給し、立体プリフォームを形成するための対応する立体加工物キャリアに積層することにより、繊維複合材料の構造部品のための構造部品プリフォームを製造する方法が教示されている。

この点に関して、開始材料は、本願と同様にいわゆるロービングである。ロービングとは、繊維材料から作られた複数の単繊維からなる糸であり、実際の繊維と呼ぶことができる。好ましくは、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が繊維複合材料として使用される。このようなロービングは、いくつか、例えば８又は１０本の単繊維から最大数万本又はそれ以上の単繊維から構成できる。５０ｋのロービングは、例えば５０，０００本の単繊維からなる。

本願において、「繊維」という語は、個々の単繊維を明確に指す場合を除き、ロービングを示す。

国際公開第２０１１／１２８１１０号は、ロービングの前端と後端を加工物キャリアの縁辺に接着剤で固定することを開示している。

接着剤をロービングの上又は中に付着させ、又は導入する別の機器と方法は、国際公開願第２００９／０７７５８１号、欧州特許出願公開第２４３３７８４号、国際公開第２００９／１５８２６２号、米国特許出願公開第２０１１／００８３６０５号のそれぞれによって知られている。

本発明の目的は、ロービングを固定する実現性と、接着剤、結合剤、含浸樹脂等の媒体の塗布の実現性を改善することである。

この目的は、特許請求項１に記載のレイングヘッド、請求項１４に記載の装置及び請求項１５に記載の方法によって達成される。

その他の発展形は従属項に記されている。

特に、ノズルによってロービングに媒体を含浸させること、すなわち接着剤、結合剤又は樹脂等の媒体を外側からロービング上に塗布するだけでなく、ロービングに媒体を浸透／透過させることが可能となる。

これによって、積層させるべき繊維束又はロービングをそれぞれ、切断の無駄を少なくして加工物キャリアの固定領域内に固定することができる。

対応するロービングの端のすべての単繊維が接着剤／結合剤／樹脂の中に埋め込まれ、それによって意図せず別の箇所に移動することがありえないため、工程の安定性を向上させることができる。

好ましい実施形態においては、ロービングのうち接着剤を含浸させた部分を、積層経路の終点で、現在の積層経路のロービングの終端固定のための接着部分と次の積層経路の始端固定のための固定部分が同時に得られるようにその中央で分離することができる。

その他の特徴と利点は、図面に関する実施形態の説明からわかる。

ａ）は、レイングヘッドと、ロービングボビンと、加工物キャリアと、を有するロボットの概略図を示す。ｂ）は、繊維束を加工物キャリアに積層している時の、レイングヘッドを有するロボットの前端の図を示す。 ａ）は、加工物キャリアの図を示す。ｂ）、ｃ）、ｄ）は、加工物キャリアに繊維層が巻きつけられた様子の図を示す。 ａ）は、第１の実施形態によるレイングヘッドの一部の斜視図を示す。ｂ）は、レイングヘッドの一部の側面図を示す。 ａ）は、ある実施形態におけるノズルの概略斜視図を示す。ｂ）は、図４ａのノズルの後方部分の斜視概略図を示す。ｃ）は、図４ｂの部分の正面図を示す。 ａ）は、図４ａのノズルの正面図を示す。ｂ）は、図５ａのノズルの上面図を示す。ｃ）のうち上側部分は図５ａのノズルの側面図を示し、下側部分は上側部分の破線で囲まれた部分の拡大図を示す。 ａ）は含浸ロービングの切断前の概略図を示す。ｂ）は切断後の概略図を示す。

図１ａと１ｂは、レイングヘッド２０が取り付けられたロボット１０を概略的に示す。加工物キャリア４０は、加工物キャリア用の支持手段１５の上に保持される。レイングヘッド２０が複数のロービングの繊維束３０を加工物キャリア４０の上に同時に積層できるようになされていることが概略的に示されている。図１ａでは、繊維供給機構５０の５つのボビン５１が示されており、そこに繊維（ロービング）３３が巻き付けられ、そこから繊維供給機構５０を介してレイングヘッド２０に供給される。図１ｂには、４本のロービングだけが概略的に示されている。繊維束３０は、複数ｎ本のロービングを含むことができ、ｎ＝２，３，．．．であり、現在のところ、ｎ＝８又はｎ＝１６又はｎ＝３２が好ましい。

この構成は、多軸ファブリック（ＭＡＦ）と同様の多層多軸繊維構造（ＭＡＦＡ）を有する、繊維複合材料で製作される構造部品のための立体プリフォームを構築する機能を果たす。

繊維供給機構５０は好ましくは繊維案内機構を含み、これは好ましくは、国際公開第２０１１／１２８１１０号の図１２、１３に示され、これらの図面に関して説明されている方法で実施される。

実施形態によれば、加工物キャリア４０は、図２ａに示されるように、加工物形成領域４１と端固定領域４２を含む。加工物形成領域４１は、プリフォームの所望の立体形状に対応する。端固定領域４２は、加工物キャリア４０の端領域にロービング３３を固定する機能を果たす。

図２ｂでは、加工物キャリアが、加工物キャリア上に第１の向き（軸方向）に積層された第１の繊維層３１ａと共に示されている。図２ｂに示されているように、繊維層３１ａは、この軸方向に積層されたロービング３３からなる。図２ｃには同じ加工物キャリア４０が示され、ここには、第１の繊維層３１ａの上に第２の繊維層３１ｂが積層されている。第２の繊維層３１ｂの繊維の向きは、第１の繊維層３１ａの向きに対して−４５度である。図２ｄには、第３の繊維層３１ｃが第２の繊維層３１ｂの上に積層されている様子が示され、これは加工物キャリア４０の一部のみに積層されている。第３の繊維層３１ｃの向きは、第１の層に対して＋４５度、すなわち、第２の層３１ｂに対して９０度である。３つの層３１ａ〜３１ｃは多層多軸繊維構造（ＭＡＦＡ）３１を形成する。

再度、図１ａを参照すると、レイングヘッド２０が入口２０ｅを含み、そこを介してドライロービング３３がレイングヘッドに供給されることがわかる。レイングヘッド２０はさらに出口２０ａを含み、そこからロービング３３が排出されて、これが加工物キャリア４０に積層され、加圧ローラ２０ｒが出力２０ａに配置されており、それによって排出されたロービング３３が最終的に加工物キャリア４０に対して押し付けられる。図１ａでは、ロービング３３のそれぞれ搬送又は輸送方向のための繊維供給方向Ｖが示されている。繊維搬送装置２０ｆが、繊維供給方向Ｖにおいてレイングヘッド２０の入口２０ｅの下流に設けられている。この繊維搬送装置は、例えば米国特許出願公開第２００９／０２２９７６０号に記載されている搬送ユニットによって実施することができる。基本的には、Ｅｙｔｅｌｗｅｉｎの原理によるこのような繊維供給が知られている。さらに、上記の米国特許出願公開第２００９／０２２９７６０号と国際公開第２０１１／１２８１１０号を参照されたい。

繊維処理ユニット２０ｂは、図１ａにおいて、繊維供給方向Ｖにおいて繊維搬送装置２０ｆの下流に概略的に示されている。この繊維処理ユニット２０ｂについて、図３ａとｂを参照して以下により詳しく説明する。図３ａには、レイングヘッドの、それぞれロービング３３とＲｉ、Ｒｊを案内し、処理するための部分２０ｂの斜視図が、供給方向Ｖにおいて繊維搬送装置２０ｆの下流の圧縮ローラ２０ｒまで示されている。図３ｂには、レイングヘッド２０の内部の同じ部分２０ｂが側面図で概略的に示されている。図示されている実施形態では、入口２０ｅからレイングヘッド２０へと供給されたロービング３３は、レイングヘッドの２つのロービンググループＲｉ（ｉ＝１，３，５．．．）、Ｒｊ（ｊ＝２，４，６．．．）に分割される。グループＲｉは奇数番号のロービング３３を含み、グループＲｊは偶数番号のロービング３３を含む。図示されている実施形態において、ｎ＝１６で、グループＲｉの中に８本のロービングがあり（Ｉ＝１，．．．１５）、グループＲｊの中に８本のロービングがある（ｊ＝２，．．．１６）。グループＲｉとＲｊは、２つの別々の経路Ｐ１とＰ２で案内され、処理される。

２つのグループと別の経路Ｐ１とＰ２に分割することは必要不可欠ではない。分割／分離しない単独の経路もありうる。他方で、２つより多い複数のグループと経路もまた実施可能である。

以下に、経路Ｐ１の処理ユニット２０ｂについて説明する。この説明は、経路Ｐ２についても同様である。経路Ｐ１においてｉで示される参照番号は、経路Ｐ２においてｊに読み替える。

ロービング３３、Ｒｉは、繊維搬送装置によって繊維供給方向Ｖに搬送されて下流のノズル２２、２２ｉに到達する。ノズル２２、２２ｉは媒体Ｍをロービングに塗布し、浸透させるためのものであり、後でより詳しく説明する。ノズルは、媒体（接着剤、結合剤、樹脂その他）を、媒体がロービングの両面に塗布され、ロービングの内部に浸透（含浸）するような方法で塗布するようになされている。このように両面に塗布し、浸透させることは連続的に、又は時間を区切って行うことができる。

以下に、媒体がいわゆるホットメルト接着剤である場合について説明する。このようなホットメルト接着剤は、所定の温度を超えると接着性／粘着性を有し、所定の温度（以下、接着温度という）未満では接着性／粘着性を有さないが、依然としてかなり広い温度範囲で弾力性を有する。

このようなホットメルト接着剤を使用した場合、接着温度未満で接着剤が塗布され、浸透したロービングを冷却するための冷却装置２３、２３ｉを供給方向Ｖにおいてノズル２２の下流に設置することが好ましい。

図３に示される実施形態の処理ユニット２０ｂにおいて、好ましくは中間搬送装置２４、２４ｉが、供給方向Ｖにおいてノズル２２の下流に、また冷却装置２３がある場合は冷却装置２３の下流に設置される。中間搬送装置は、ノズル２２の下流にロービングを確実に搬送する機能を果たす。繊維切断装置２１、２１ｉが、供給方向において、ノズル２２の下流に、また冷却装置２３及び／又は中間搬送装置２４がある場合は、好ましくはこれらの装置の下流に設置される。繊維切断装置２１は、ロービングを切断するように構成されている。繊維切断装置の具体的な実施形態に関しては、国際公開第２０１１／１２８１１０号の図９とそれに対応する説明を参照されたい。

前述のように、加圧ローラ２０ｒがレイングヘッド２０の出口２０ａに配置される。加熱装置２５、２５ｉ１、２５ｉ２は、供給方向Ｖにおいて加圧ローラ２０ｒの上流そして繊維切断装置２１、２１ｉの下流に設置される。図の実施形態において、加熱装置２５ｉは、２５ｉ１と２５ｉ２で示される２つの要素を含む。供給方向Ｖにおいて加圧ローラ２５ｒにより近い位置に設置される第１の要素２５ｉ１は、ロービング３３Ｒｉに塗布され、その内部に浸透した接着剤を、接着温度を超えた温度（例えば１００℃）で再び加熱する機能を果たす端加熱手段である。第２の要素２５ｉ２は、ロービングの所定の温度（例えば７０℃）を保つための加熱手段（保温）である。

ロービング３３Ｒｉが繊維切断装置２２、２２ｉにより切断されると、ロービング３３Ｒｉの、切断平面の上流に位置する端は接着剤を含んでいるかもしれない。この接着剤が冷却されて接着温度より低くなりすぎるのを防止するために、ロービングのこの部分を保温加熱２５ｉ２によって接着温度より低くてこれに近い温度に保持することができる。

レイングヘッド２０とロボット１０のほか、レイングヘッド２０の個々の構成要素も、図示されていない制御装置により制御される。

加工物キャリア４０は、図３において平坦な加工物キャリアとして示されている。これは図を単純化するためにすぎない。

以下に、ノズル２２、２２ｉ、２２ｊの構成を、図４、図５を参照してより詳しく説明する。

ノズル２２の概略的な斜視図が図４ａに示されている。ロービング３３は、突出部２２Ｐの上に形成された案内経路２２ｂを介して供給方向Ｖでノズル２２へと供給される。図示されている実施形態では、案内経路２２ｂは、平面構造で示されている。媒体（例えば接着剤）Ｍは、上面に設けられた開口部を介して供給される。図４ａでは、突出部の下流のノズル２２の本体は、４つの部品２２−１〜２２−４からなるように示されており、これらは相互にねじ留めされている（図示せず）。このことは側面図５ｃにもよく示されている。図４ｂと図４ｃには、後方部分だけが示されている。ノズル２２の実施形態とロービング３３を通過させることについての説明に使用するために、座標軸ｌ−ｄ−ｂが導入されている。そのうち、軸ｌは供給方向Ｖに対応するロービング３３の長さ方向を指し、方向ｄはロービングの厚さ方向を指し、方向ｂはロービングの幅方向を指す。図４ｂ、図４ｃ、図５ａ〜図５ｃでよくわかるように、ノズル２２はスリット２２ｓを含み、これはその高さと幅が、そこを通過するロービング３３の寸法に適応されている。スリットの方向ｄにおける高さｓは、ロービング３３の高さに所定の剰余分を加えたものに対応する。スリット２２ｓは、スリット面１−ｂ内で延びている。厚さ方向への高さｓはスリット面１−ｂに垂直である。剰余分の決定について、以下に説明する。スリット２２ｓの幅は、参照番号が付けられていないが、同様にロービングの幅に所定の剰余分を加えたものに対応する。

ノズルはチャネルシステム２２ｋを含み、これは２つのマニホルド２２ｖに入口２２ｅを介して媒体Ｍを供給する。ホットメルト接着剤の場合、これは、入口２２ｅを介して例えば５０バールの圧力で供給される。

マニホルド２２ｖは１つずつ、ノズル２２の中の通過スリット２２ｓの上下に設けられている。ノズルギャップ２２ｄとして形成された接着剤塗布装置は、通過スリット２２ｓの上に配置されたマニホルド２２ｖから通過スリットへと至る。ノズルギャップ２２ｄは好ましくは、スリット２２ｓの幅を含む。同様に、ノズルギャップ２２ｄとして形成された接着剤塗布装置は、通過スリット２２ｓの下に配置されたマニホルド２２ｖからそこへと至る。

媒体Ｍが対応して供給されると、これはその結果、ノズルギャップ２２ｄを介して通過ロービング３３の上面と下面に塗布される。ロービングを供給方向Ｖに移動させることによって、これは、制御された供給、すなわち部分ごと、時間ごと、又は継続的に塗布できる。

接着剤をロービングに塗布するだけでなく、これをロービング内に含浸させるために、通過スリット２２ｓは、ロービングの寸法及び接着剤又は他の媒体の性質のほか、供給圧力に応じて、その寸法が調整される。

これによって、含浸が、供給方向Ｖに垂直にロービングの方向を変えずに可能となる。さらに、所定の方法で接着剤の塗布を停止することができる。接着剤供給を、バルブを閉じることによって中断すると、圧力損失と、それゆえ塗布の急激な停止につながる。

接着温度約１５０℃、供給圧力約５０バールの通常のホットメルト接着剤では、幅１２ｍｍ、厚さ約０．３ｍｍ〜０．３５ｍｍの５０ｋのロービングについて０．０５〜０．１ｍｍの剰余分を選択することにより、ホットメルト接着剤をロービングに塗布するだけでなく、これをロービングの中に導入させること、すなわち、これを含浸させることができる。このような場合、スリット２２ｓの高さは、約０．４ｍｍである。ギャップ２２ｄの開口幅ｗは、０．０２５〜１ｍｍの範囲内であり、すなわち、約０．０５ｍｍである。

媒体供給直前のロービングの若干のコーミング等のような支持手段が、促進のために可能である（国際公開第２０１１／１２８１１０号に記載されている繊維調製も参照）。一般に、幅５〜１００ｍｍの範囲、厚さ０．２〜０．６ｍｍの範囲のロービングの場合、剰余分は高さ方向ｄ及び／又は幅方向ｂに０．０２５〜０．２ｍｍの範囲であるべきである。

含浸が容易なロービングと媒体の組み合わせの場合、１つの供給経路Ｐ１、Ｐ２の全部又は複数のロービングのための１つの通過スリットを設けることができる。しかしながら、ロービング１本について別々の通過スリット２２ｓを有することが好ましい。

詳しくは、接着剤は媒体として適当であり、これは繊維層３１ａ、ｂ、ｃの始端及び終端固定又は中間固定のために適したもので、例えばＥＶＡ系又はポリオレフィンもしくはエポキシ系接着剤である。結合剤と樹脂もまた適当な媒体である。この点において、結合剤は、積層時にドライロービングに結合剤を塗布して、扱いやすい乾性の（例えば、樹脂を含まない）プリフォームを得て、プリフォーム製造中に繊維が滑らないようにするために使用される。樹脂の塗布と浸透は、樹脂がプリフォーム形成後の工程でプリフォーム中に導入されなくてもよく、繊維の積層時に直接樹脂の含浸が行われるようにするために使用できる（オンラインプリプレギング）。複数の媒体を塗布すべきである場合、各媒体のための別々のノズル２２を各経路Ｐ１、Ｐ２に設けることができる。

結合剤と樹脂について、レイングヘッド２０における、特に上記のノズル２２を用いた塗布により、ドライロービングの、ボビンからレイングヘッド２０中の下流の繊維搬送装置までの取扱いが可能になり、また、それを高速で行うことが可能となることが指摘される必要がある。

上記のレイングヘッドと、このようなレイングヘッドを用いた繊維複合材料からなる構造部品のための立体プリフォームを製造する装置は、それぞれ、国際公開第２０１１／１２８１１０号に記載されている種類の方法とともに非常に有利な方法で使用でき、さらにこれを発展させることができる。

特に、繊維複合材料の構造部材のためのプリフォームを製造する方法をさらに発展させることが可能であり、その中ではロービングの切断部両側の端部の固定を非常に有利な方法で達成できる。

これについて、ドライロービングを加工物キャリア４０の上に積層する場合を使って説明する。ロービング３３は、図６ａに示されるように、所定の長さｌにわたって媒体Ｍ、この場合、ホットメルト接着剤でコーティングされ、おそらく含浸される。図６ａに示される長さｌは、少なくとも図６ｂに示される所定の長さｌ１とｌ２を含む。すなわち、ｌ≧ｌ１＋ｌ２である。ロービング３３は、繊維切断装置２１によって、以下のように決定される位置において切断される。すなわち、上記位置は、切断面Ｓに沿った切断実行後に、端３３ｅが、端固定領域内における積層経路の終点において、第１の所定の長さｌ１にわたる接着剤Ｍによって固定できるように決定される。切断面Ｓの反対側では、接着剤Ｍが、ロービング３３の残りの部分の下流の前端で第２の所定の長さｌ２にわたって存在し、それによってロービング３３を次の積層経路の積層始点で加工物キャリア４０に固定することができる。

一般に、これは端固定に限定されず、中間補強又はその他の用途にも同様に適用させることもできる。

ノズルギャップは、上記の実施形態において、供給方向に関して同一線上で終了する。あるいは、これらはまた、供給方向Ｖにずらすこともできる。ノズルギャップは好ましくは、直線状に形成される。あるいは、直線状に、又はマトリクス状に配置された穴が、媒体塗布部２２ｄの出口であってもよい。ノズルギャップ２２ｄの下流のリップは、スリット２２ｓの中に突出するように形成して、剥離（ドクターブレードでのコーティング）が行われるようにすることができる。

４つの部品２２−１〜２２−４を有するノズル２２の設計により、ノズルギャップ２２ｄとスリット２２ｓを４つの部品の前面に設けることができ、より製造しやすい。

説明した１つの要素と方法ステップはまた、別の主題として別々に開示されることを明白に強調する。例えばノズル２２の設計は、レイングヘッドの詳細な設計やレイングヘッド内の配置とは無関係である。図６に関して説明した方法は一般に、同様にレイングヘッド及び／又は開示のノズルを用いずに実施できる。同じことが、説明したその他の要素と方法ステップ、例えば加熱装置、冷却装置、経路の分割等にも同様に当てはまる。

上記の実施形態において、例えば接着剤等の媒体がロービングの両面に塗布され、その中に含浸する。ノズルの構成は、それに対応して適応されている。あるいは、片面媒体供給によって、ロービングの３３上及び内部への媒体の塗布と浸透を実現することも可能であり、これについて後述する。接着剤、結合剤、樹脂等の媒体を塗布するためのこれまでの方式は基本的に、非接触又は非加圧塗布を教示していた。上記のノズルにより、媒体はロービングと接触するだけでなく、ロービング中に圧入される。これはまた、片面媒体供給でも実現され、すなわち、例えば図４、図５の上側ノズル２２ｄだけしかなくても、媒体は依然としてロービング内に圧入される。これは、ロービングの反対側に、すなわち通過スリット２２ｓの反対側に、媒体がロービング内に圧入されるような方法で、ある種のカウンターベアリングを設けることによって実現される。含浸を促進するために、特に片面媒体供給の場合、ロービングの坪量（面積当たりの質量）を少なくすることが好ましい。これは例えば、コーミング、拡幅、又は坪量を減らすためのその他の既知の方法によって実現できる。片面又は両面塗布はそれぞれ、本願においては、ロービングの広い方の面、すなわち、図４ｂの平面ｌ−ｂに延びる面を指す。

説明文及び／又は特許請求の範囲で開示されたすべての特徴は、当初の開示の目的のためにも、また特許請求されている発明を制約するためにも、実施形態及び／又は特許請求の範囲の特徴の構成とは関係なく、別々に、相互に独立して開示されることが意図される点を明記する。数値範囲又は実体の集合の表示はすべて、当初の開示の目的のためにも、また特許請求されている発明を制約するためにも、特に数値範囲の限定として、すべての考えられる中間の数値又は中間の実体を開示していることを明記する。
以下は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
［項目１］
繊維から繊維層と構造部品プリフォームを製造するためのレイングヘッドであって、
複数のドライロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を導入するようになされた入口（２０ｅ）と、
前記入口（２０ｅ）を介して導入されるロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を同時に、相互に独立して繊維供給方向（Ｖ）に搬送するための繊維搬送装置（２０ｆ）と、
前記繊維供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流に配置され、複数のロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を、立体プリフォーム（３１）を形成するために加工物キャリア（４０）に同時に積層するようになされた出口（２０ａ）と、
前記繊維供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流、かつ、前記出口（２０ａ）の上流に設置され、前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を切断するようになされた繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）と、
前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の上に媒体を塗布するためのノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）と、
を含み、
前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）は、前記媒体を前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の上に塗布し、前記媒体をロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）内に導入するようになされ、前記ノズルは、スリット面（ｌ−ｂ）において延びており、前記スリット面（ｌ−ｂ）に垂直な厚さ方向（ｄ）において、ドライロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の厚さ方向（ｄ）における高さに、前記媒体を前記ロービング内に圧入するための含浸圧力が発生されるように選択された小さな剰余分を加えたものに対応する高さ（ｓ）を有するスリット形の通過ギャップ（２２ｓ）を含む、
レイングヘッド。
［項目２］
前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流に配置される、項目１に記載のレイングヘッド。
［項目３］
前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の上流に配置される、項目１又は２に記載のレイングヘッド。
［項目４］
前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）が、案内経路（２２ｂ）を介して前記ノズル（２２）へと案内される、項目１から３のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目５］
前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、前記複数のロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）のうちのそれぞれのロービングのためのスリット形通過ギャップ（２２ｓ）を含む、項目１から４のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目６］
加圧ローラ（２０ｒ）が出口（２０ａ）に配置される、項目１から５のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目７］
加熱装置（２５、２５ｉ１、２５ｉ２、２５ｊ１、２５ｊ２）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の下流に配置される、項目１から６のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目８］
冷却装置（２３、２３ｉ、２３ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）の下流、かつ、前記切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の上流に配置される、項目１から７のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目９］
中間搬送装置（２４、２４ｊ、２４ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）の下流に配置される、項目１から８のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目１０］
前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、前記ロービングの上／中への前記媒体の両面塗布及び導入を行うようになされている、項目１から９のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目１１］
前記加熱装置が、すでに前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）上に塗布され、前記ロービング内に導入された媒体を再加熱するための端加熱手段（２５ｉ１、２５ｊ１）であって、供給方向（Ｖ）において前記加圧ローラ（２０ｒ）の上流であって、前記加圧ローラ（２０ｒ）に近接して配置された前記端加熱手段（２５ｉ１、２５ｊ１）を含む、項目７から１０のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目１２］
前記入口（２０ｅ）を通って導入された前記複数のドライロービング（３３）のための複数の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）が、前記ドライロービングがグループ（Ｒｉ、Ｒｊ）に分割されるように設けられ、前記複数の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）はそれぞれ前記グループの各々のために設けられ、前記グループの各々は、前記別々の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）、対応するノズル（２２ｉ、２２ｊ）、切断装置（２１ｉ、２１ｊ）、及び、必要に応じて、対応する冷却装置（２３ｉ、２３ｊ）、中間搬送装置（２４ｉ、２４ｊ）、加熱装置（２５ｉ１、２５ｉ２、２５ｊ１、２５ｊ２）、のそれぞれを介して前記出口（２０ａ）に供給される、項目１から１１のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目１３］
前記ノズル（２２、２２ｊ、２２ｊ）が、前記ロービングを固定するための接着剤、前記ロービングを接続するための結合剤、及び、前記ロービングに含浸させるための樹脂、の中から選択された媒体に合わせて適応される、項目１から１２のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
［項目１４］
繊維複合材料で作製される構造部材のためのプリフォーム（３１）を形成する装置であって、
加工物キャリア（４０）と、
ロービング（３３）の繊維束（３０）を前記加工物キャリア（４０）上に積層するための、項目１から１３のいずれか１項に記載のレイングヘッド（２０）と、
前記プリフォーム（３１）を前記加工物キャリア（４０）から次の製造ステップへと搬送する搬送装置と、を含む、
装置。
［項目１５］
繊維複合材料で作製される構造部材のための立体プリフォームを形成する方法であって、
ａ）前記プリフォーム（３１）の立体形状に対応する加工物キャリア（４０）を供給するステップと、
ｂ）複数のロービング（３３）を前記加工物キャリア（４０）上に同時に積層することによって繊維束（３０）を積層するステップと、
ｃ）前記加工物キャリア（４０）の端（４２）に前記ロービング（３３）を固定するステップと、
ｄ）前記立体プリフォーム（３１）を形成するための所定の繊維束積層パターンに従ってステップｂ）とｃ）とを繰り返すステップであって、
ｄ１）ステップｃ）の実行時に毎回、前記ロービング（３３）が、前記ロービング（３３）のうち、前記加工物キャリアの前記端にすでに固定された、又は固定される予定の部分の後方で切断され、その後にステップｂ）を実行する、
前記ステップと、
ｅ）ステップｄ）で前記所定の繊維束積層パターンに従った前記プリフォームの形成を終えた後に、前記立体プリフォーム（３１）を前記加工物キャリア（４０）から次の製造ステップへと搬送するステップであって、
ｂ１）ステップｂ）による積層作業の開始時に前記繊維束の前記ロービングが前記加工物キャリアの前記端において第１の所定の長さ（ｌ１）にわたって固定され、
ｄ２）前記ロービング（３３）のうち、ステップｄ１）に従って前記加工物キャリアの前記端にすでに固定された、又は固定される予定の前記部分が、第２の所定の長さ（ｌ２）にわたって固定され、
ｄ３）ステップｃ）において、前記切断の前に、接着剤が少なくとも前記第１と第２の長さ（ｌ１、ｌ２）の合計に対応する第３の所定の長さ（ｌ）にわたって前記ロービング（３３）の上に塗布され、前記ロービング（３３）が、ステップ（ｄ１）に従って、前記接着剤が、前記切断部の片側において、前記繊維束積層パターンの積層経路の終点で固定されるべき部分に少なくとも前記第２の所定の長さ（ｌ２）にわたって残るとともに、接着剤が、前記切断部の反対側において、切断された前記ロービング（３３）の反対の端でステップｂ）の次の実行の開始時に固定されるために少なくとも前記第１の所定の長さ（ｌ１）にわたって残るように、切断される、
前記ステップと、を含む、
方法。

Claims (16)

1. 繊維から繊維層と構造部品プリフォームを製造するためのレイングヘッドであって、
   複数のドライロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を導入するようになされた入口（２０ｅ）と、
   前記入口（２０ｅ）を介して導入されるロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を同時に、相互に独立して繊維供給方向（Ｖ）に搬送するための繊維搬送装置（２０ｆ）と、
   前記繊維供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流に配置され、複数のロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を、立体プリフォーム（３１）を形成するために加工物キャリア（４０）に同時に積層するようになされた出口（２０ａ）と、
   前記繊維供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流、かつ、前記出口（２０ａ）の上流に設置され、前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）を切断するようになされた繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）と、
   前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の上に媒体を塗布するためのノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）と、
   を含み、
   前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）は、前記媒体を前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の上に塗布し、前記媒体をロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）内に導入するようになされ、前記ノズルは、スリット面（ｌ−ｂ）において延びており、前記スリット面（ｌ−ｂ）に垂直な厚さ方向（ｄ）において、ドライロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）の厚さ方向（ｄ）における高さに、前記媒体を前記ロービング内に圧入するための含浸圧力が発生されるように選択された剰余分を加えたものに対応する高さ（ｓ）を有するスリット形の通過ギャップ（２２ｓ）を含み、前記剰余分は前記厚さ方向（ｄ）及び幅方向（ｂ）に０．０２５ｍｍから０．２ｍｍの範囲である、
   レイングヘッド。
2. 前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維搬送装置（２０ｆ）の下流に配置される、請求項１に記載のレイングヘッド。
3. 前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の上流に配置される、請求項１又は２に記載のレイングヘッド。
4. 前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）が、案内経路（２２ｂ）を介して前記ノズル（２２）へと案内される、請求項１から３のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
5. 前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、前記複数のロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）のうちのそれぞれのロービングのためのスリット形通過ギャップ（２２ｓ）を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
6. 加圧ローラ（２０ｒ）が出口（２０ａ）に配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
7. 加熱装置（２５、２５ｉ１、２５ｉ２、２５ｊ１、２５ｊ２）が、供給方向（Ｖ）において前記繊維切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の下流に配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
8. 冷却装置（２３、２３ｉ、２３ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）の下流、かつ、前記切断装置（２１、２１ｉ、２１ｊ）の上流に配置される、請求項１から７のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
9. 中間搬送装置（２４、２４ｊ、２４ｊ）が、供給方向（Ｖ）において前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）の下流に配置される、請求項１から８のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
10. 前記ノズル（２２、２２ｉ、２２ｊ）が、前記ロービングの上／中への前記媒体の両面塗布及び導入を行うようになされている、請求項１から９のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
11. 前記加熱装置が、すでに前記ロービング（３３；Ｒ１，Ｒ２．．．）上に塗布され、前記ロービング内に導入された媒体を再加熱するための端加熱手段（２５ｉ１、２５ｊ１）であって、供給方向（Ｖ）において前記加圧ローラ（２０ｒ）の上流であって、前記加圧ローラ（２０ｒ）に近接して配置された前記端加熱手段（２５ｉ１、２５ｊ１）を含む、請求項７から１０のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
12. 前記入口（２０ｅ）を通って導入された前記複数のドライロービング（３３）のための複数の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）が、前記ドライロービングがグループ（Ｒｉ、Ｒｊ）に分割されるように設けられ、前記複数の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）はそれぞれ前記グループの各々のために設けられ、前記グループの各々は、前記別々の供給経路（Ｐ１、Ｐ２）、対応するノズル（２２ｉ、２２ｊ）、切断装置（２１ｉ、２１ｊ）、及び、必要に応じて、対応する冷却装置（２３ｉ、２３ｊ）、中間搬送装置（２４ｉ、２４ｊ）、加熱装置（２５ｉ１、２５ｉ２、２５ｊ１、２５ｊ２）、のそれぞれを介して前記出口（２０ａ）に供給される、請求項１から１１のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
13. 前記ノズル（２２、２２ｊ、２２ｊ）が、前記ロービングを固定するための接着剤、前記ロービングを接続するための結合剤、及び、前記ロービングに含浸させるための樹脂、の中から選択された媒体に合わせて適応される、請求項１から１２のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
14. 前記ノズル（２２、２２ｊ、２２ｊ）が、前記スリット形の通過ギャップ（２２ｓ）の前記スリット面（ｌ−ｂ）の上方及び／又は下方に配置される媒体塗布部（２２ｄ）であって、前記媒体を前記スリット形の通過ギャップに供給するように設けられる前記媒体塗布部（２２ｄ）を備えており、前記媒体塗布部は、直線状に伸びるギャップとして、及び／又は、直線状又はマトリクス状に配置された穴として形成されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載のレイングヘッド。
15. 繊維複合材料で作製される構造部材のためのプリフォーム（３１）を形成する装置であって、
    加工物キャリア（４０）と、
    ロービング（３３）の繊維束（３０）を前記加工物キャリア（４０）上に積層するための、請求項１から１４のいずれか１項に記載のレイングヘッド（２０）と、
    前記プリフォーム（３１）を前記加工物キャリア（４０）から次の製造ステップへと搬送する搬送装置と、を含む、
    装置。
16. 繊維複合材料で作製される構造部材のための立体プリフォームを形成する方法であって、前記方法は、請求項１から１４のいずれか１項に記載のレイングヘッドを用いて実行されるとともに、
    ａ）前記プリフォーム（３１）の立体形状に対応する加工物キャリア（４０）を供給するステップと、
    ｂ）複数のロービング（３３）を前記加工物キャリア（４０）上に同時に積層することによって繊維束（３０）を積層するステップと、
    ｃ）前記加工物キャリア（４０）の端（４２）に前記ロービング（３３）を固定するステップと、
    ｄ）前記立体プリフォーム（３１）を形成するための所定の繊維束積層パターンに従ってステップｂ）とｃ）とを繰り返すステップであって、
    ｄ１）ステップｃ）の実行時に毎回、前記ロービング（３３）が、前記ロービング（３３）のうち、前記加工物キャリアの前記端にすでに固定された、又は固定される予定の部分の後方で切断され、その後にステップｂ）を実行する、
    前記ステップと、
    ｅ）ステップｄ）で前記所定の繊維束積層パターンに従った前記プリフォームの形成を終えた後に、前記立体プリフォーム（３１）を前記加工物キャリア（４０）から次の製造ステップへと搬送するステップであって、
    ｂ１）ステップｂ）による積層作業の開始時に前記繊維束の前記ロービングが前記加工物キャリアの前記端において第１の所定の長さ（ｌ１）にわたって固定され、
    ｄ２）前記ロービング（３３）のうち、ステップｄ１）に従って前記加工物キャリアの前記端にすでに固定された、又は固定される予定の前記部分が、第２の所定の長さ（ｌ２）にわたって固定され、
    ｄ３）ステップｃ）において、前記切断の前に、接着剤が少なくとも前記第１と第２の長さ（ｌ１、ｌ２）の合計に対応する第３の所定の長さ（ｌ）にわたって前記ロービング（３３）の上に塗布され、前記ロービング（３３）が、ステップ（ｄ１）に従って、前記接着剤が、前記切断部の片側において、前記繊維束積層パターンの積層経路の終点で固定されるべき部分に少なくとも前記第２の所定の長さ（ｌ２）にわたって残るとともに、接着剤が、前記切断部の反対側において、切断された前記ロービング（３３）の反対の端でステップｂ）の次の実行の開始時に固定されるために少なくとも前記第１の所定の長さ（ｌ１）にわたって残るように、切断される、
    前記ステップと、を含む、
    方法。
    

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