(57)【要約】  本発明は、表面（２５）上に強化繊維束（２０）を堆積させることによって、繊維プリフォームを製造する方法であって、次のステップ、すなわち、結合剤を備えた強化繊維の無端のリボン状のストランドを供給し、このときストランドが、少なくとも５ｍｍのストランド幅と、２〜４５質量％の範囲における結合剤の濃度と、を有しているステップと、ストランドを拡幅ユニット（７）において拡幅し、搬送方向において、第１の搬送装置（８）を用いて、縦切断装置に搬送するステップと、このとき搬送方向に対して横方向において少なくとも１つの前記ストランドを安定させるステップと、ストランドを縦切断装置において、該ストランドの長手方向に沿って、少なくとも２つの部分ストランドに切断するステップと、部分ストランドを第２の搬送装置（１６）を用いて横切断ユニット（１８）に搬送するステップと、部分ストランドを、横切断ユニット（１８）を用いて強化繊維束に切断するステップと、表面上に強化繊維束を堆積させるステップと、を有する。
2015534914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に、強化繊維束を堆積させることによって、繊維プリフォームを製造する方法であって、次のステップ、すなわち、
結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つの無端のリボン状のストランドを、供給装置から堆積ヘッドに供給し、このとき少なくとも１つの前記ストランドが、少なくとも５ｍｍのストランド幅と、リボン状の前記ストランドの質量に対して２〜７０質量％の範囲における前記結合剤の濃度と、を有しているステップと、
少なくとも１つの無端のリボン状の前記ストランドを、前記堆積ヘッドに配置された拡幅ユニットにおいて拡幅し、少なくとも１つの前記ストランドを搬送方向において、前記堆積ヘッドに配置された第１の搬送装置を用いて、前記堆積ヘッドに配置された縦切断装置に搬送するステップと、
このとき搬送方向に対して横方向において少なくとも１つの前記ストランドを安定させるステップと、
少なくとも１つの前記ストランドを前記縦切断装置において、該ストランドの長手方向に沿って、少なくとも１つの切断エレメントを用いて、２つ以上の部分ストランドに切断するステップと、
前記部分ストランドを搬送方向において、前記堆積ヘッドに配置された第２の搬送装置を用いて、前記堆積ヘッドに配置された横切断ユニットに搬送するステップと、
前記部分ストランドを、前記横切断ユニットを用いて、確定された長さの強化繊維束に切断するステップと、
表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に強化繊維束を堆積させ、表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上において強化繊維束を固定して、繊維プリフォームを形成し、このとき前記堆積ヘッドと前記表面との間において、該表面上における前記強化繊維束の、負荷に適した堆積のために、相対運動を調節するステップと、を有する
ことを特徴とする、繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記ストランドは、少なくとも１２０００フィラメントのフィラメント数を有するフィラメント糸である、請求項１記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項３】
少なくとも１つの前記ストランドは、予め含浸されたフィラメント糸であり、前記結合剤は第１の樹脂成分と第２の樹脂成分とから成っており、前記フィラメント糸のフィラメントは、第１の樹脂成分によって含浸されて、該第１の樹脂成分を介して少なくとも部分的に結合されており、第１の樹脂成分は、少なくとも２つのビスフェノールＡエピクロロヒドリン樹脂Ｈ１及びＨ２を、１.１〜１.４の重量比Ｈ１：Ｈ２において含有し、このときＨ１は、１８５０〜２４００ｍｍｏｌ／ｋｇのエポキシ値、８００〜１０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量ＭＮを有し、かつ室温において固体であり、Ｈ２は、５０００〜５６００ｍｍｏｌ／ｋｇのエポキシ値、７００ｇ／ｍｏｌ未満の平均分子量ＭＮを有し、かつ室温において液体であり、さらに芳香族のポリヒドロキシエーテルＰ１を含有し、該ポリヒドロキシエーテルＰ１は、４０〜５５ｍｇ ＫＯＨ／ｇの酸価及び４０００〜５０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量ＭＮを有し、予め含浸された前記フィラメント糸は、その外側面に、前記フィラメントに固着された粒子又は液滴として第２の樹脂成分を有しており、該第２の樹脂成分は、室温において固体であり、８０〜１５０℃の範囲における溶融温度を有し、糸外側面において、予め含浸された前記フィラメント糸の総質量に対して０.５〜１０質量％の濃度で存在し、このとき糸外側面の面積の少なくとも５０％が、第２の樹脂成分を有しておらず、かつ糸内部が第２の樹脂成分を有していない、請求項１又は２記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項４】
前記結合剤の濃度が、該結合剤を有するフィラメント糸の総質量に対して、２〜１４質量％の範囲にある、請求項２又は３記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記ストランドは、該ストランドの延在方向において一方向に配置された強化繊維を備えたプリプレグである、請求項１記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項６】
前記結合剤の濃度が、前記プリプレグの単位面積当たり質量に対して、１５〜７０質量％の範囲にある、請求項５記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記ストランドを、前記縦切断装置において、３つ以上の部分ストランドに切断する、請求項１から６までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項８】
少なくとも１つの前記ストランドは、少なくとも２０の、厚さに対する幅の比を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項９】
前記部分ストランドの幅は、０.５〜５ｍｍの範囲にある、請求項１から８までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１０】
前記横切断ユニットを用いて切断された繊維束は、１０〜１００ｍｍの範囲における長さを有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１１】
結合剤を有する強化繊維の複数のストランドを、前記堆積ヘッドに供給し、このとき前記複数のストランドは同じであっても又は異なっていてもよい、請求項１から１０までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１２】
前記堆積ヘッドは、該堆積ヘッドを前記表面に対して移動させる制御可能な位置決めユニットに接続されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１３】
前記繊維束を、前記横切断ユニットの下流側でかつ前記表面への及び／又は該表面に堆積された繊維束への堆積の前に、加熱する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１４】
前記繊維束を、圧縮空気を供給されるノズルヘッドのノズル通路を介して、前記横切断ユニットから搬出する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１５】
前記繊維束と一緒に、粒子状又は液滴状のマトリックス材料を、前記表面に及び／又は該表面に堆積された繊維束に吹き付ける、請求項１から１４までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１６】
前記ノズル通路内に、粒子状のマトリックス材料を装入し、該マトリックス材料を、前記繊維束と一緒に、前記表面に及び／又は該表面に堆積された繊維束に吹き付ける、請求項１５記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１７】
前記強化繊維束を堆積させるステップに続けて、コンパクト化のステップを実施し、該ステップにおいて、堆積された強化繊維束を、より高い繊維配分量を得るために圧縮する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の繊維プリフォームを製造する方法。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法によって製造された繊維プリフォームを使用して、繊維複合材料部材を製造する方法であって、次のステップ、すなわち、
前記繊維プリフォームを、形状付与装置内に装入するステップと、
前記繊維複合材料部材を形成するために、前記繊維プリフォームに圧力又は真空及び／又は高められた温度を作用させるステップと、
前記繊維複合材料部材を冷却するステップと、
前記繊維複合材料部材を前記形状付与装置から取り出すステップと、
を有することを特徴とする、繊維複合材料部材を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に、強化繊維束を堆積させることによって、繊維プリフォームを製造する方法に関する。本発明はさらに、このように製造された繊維プリフォームを使用して、繊維複合材料部材を製造する方法に関します。
【０００２】
特に、航空宇宙工業の分野において、しかしながらまた例えば機械構造の分野又は自動車工業において、繊維複合材料から成る部材は益々使用頻度が高まっている。繊維複合材料は、金属に対して、より僅かな重量及び／又はより高い強度という利点をしばしば提供する。強化繊維の配分量及び特に強化繊維の配向も、部材の負荷耐性に対して、特に部材の剛性及び強度に関して、決定的な影響を有する。しかしながらこのような高負荷可能な材料及び部材は、経済的に魅力的であるためには、安価に製造可能でなくてはならない。
【０００３】
このような複合材料部材を製造するために、中間ステップにおいてまず強化繊維から繊維プリフォーム（Preforms）が製造される。これは、強化繊維製の二次元又は三次元の形成物である繊維半製品であり、その形状は既にほぼ、最終的な部材の形状に相当していてよい。主として強化繊維からだけ成っていて部材製造のために必要なマトリックス成分はなお少なくともほぼ存在しない、このような繊維プリフォームの構成では、後続のステップにおいて、適宜なマトリックス材料が、注入又は噴射によって、真空の使用下においても、繊維プリフォーム内にもたらされる。最終的に、マトリックス材料の硬化が、通常高められた温度と圧力において行われ、完成した部材が得られる。マトリックス材料を注入又は噴射する公知の方法は、ここでは、いわゆるリキッドモールディング法（ＬＭ法）又はこれに類した方法、例えばレジントランスファモールディング（ＲＴＭ）、真空補助レジントランスファモールディング（ＶＡＲＴＭ）、レジンフィルムインフュージョン（ＲＦＩ）、リキッドレジンインフュージョン（ＬＲＩ）又はレジンインフュージョンフレキシブルツーリング（ＲＩＦＴ）である。繊維プリフォームを製造するために使用される繊維材料は、繊維プリフォームにおける強化繊維の固定を改善するために、既に例えば少量のプラスチック材料、つまり結合材料を予め含浸させられていてよい。このような樹脂を予め含浸させられた糸は、例えば国際公開第２００５／０９５０８０号に記載されている。
【０００４】
また別の公知の方法では、既に複合材料部材のために十分な量のマトリックス材料を有している繊維プリフォームから、複合材料部材が製造される。このような場合には、このような繊維プリフォームは、例えば型内において高められた圧力及び／又は高められた温度の使用下で、プレスして直接部材を形成することができる。択一的に、型を使用する代わりに、真空バッグを使用することも可能であり、この真空バッグ内に繊維プリフォームが装入され、繊維プリフォームは、真空バッグが真空状態にされた後で、通常、高められた温度においてプレスされて部材に形成される。部材のために十分なマトリックス材料の量は、例えば、相応のマトリックス含有量を備えたプリプレグから製造された強化繊維束から、繊維プリフォームを製造することによって、得ることができる。択一的に、例えば繊維プリフォームを形成するための強化繊維束の堆積時に、追加的なマトリックス材料を、例えば堆積時に吹き付けることが可能である。
【０００５】
強化繊維束から繊維プリフォームを製造するために、複数回、自動化されたプロセスが使用され、これらのプロセスにおいて繊維束は、制御された堆積ヘッド又は繊維堆積装置を用いて、相応の型表面にもしくは型内に堆積され、このとき堆積（Ablegen）は、型表面へのもしくは型内への繊維束の吹付けによっても行うことができる。通常、堆積ヘッドには、強化繊維のエンドレスヤーンが供給され、このエンドレスヤーンは、堆積ヘッドもしくは繊維堆積装置において、適宜な切断装置を用いて所望の束長さに切断される。繊維ストランドを短く切断する装置を備えた、このような堆積ヘッドは、例えば国際公開第２０１１／０４５１７１号又は米国特許第３０１１２５７号明細書に開示されている。
【０００６】
繊維プリフォームは例えば、短く切断された強化繊維を結合材料と一緒に、所望の繊維プリフォームの形状に合わせられた空気透過性のスクリーンに吹き付けて、分散させ、結合材料の冷却後にプリフォームの十分な安定性が得られるまで、真空の作用下でスクリーン上に保持することによって、製造することができる。このような方法は例えば国際公開第９８／２２６４４号に記載されている。国際公開第９８／２２６４４号の方法では、好ましくは短く切断された繊維（短切断繊維）である強化繊維は、ランダムな等方性の配置形式及び方向付けで配置される。国際公開第９８／２２６４４号の例によれば、繊維配分量は、約１５容量％までの範囲にしか達しておらず、ひいては僅かな繊維配分量のために、厚さに関連した比較的低い部材強度しか得られない。
【０００７】
プリフォームにおけるより高い繊維配分量もしくはこれにより製造される部材におけるより高い繊維配分量を得るために、国際公開第２０１２／０７２４０５号の構成によれば、短切断繊維は、強化繊維の束として堆積させることが有利であり、このとき繊維束は、好ましくは、１０〜５０ｍｍの範囲における長さを有している。さらに、可能な限り高い繊維配分量、ひいては得ることができる機械的な特性に着目すると、繊維束は可能な限り僅かな数の強化繊維フィラメントを有していると有利であり、このとき特に好適には、フィラメントの数は１０００〜３０００である。このようにすると、延在方向においてほぼ等方性の機械的な特性を備えたほぼ等方性の材料が生ぜしめられる。同時にこの材料は、比較的小さな束寸法に起因して、高められた樹脂成分ひいては減じられた強化繊維成分を備えた領域、つまり部材において弱い箇所を生ぜしめるおそれのある領域を、まったく又は僅かしか有していない。このように低い線密度（Titer）を有する、つまりこのように僅かなフィラメント数を有する、強化繊維の束を使用すると、特に比較的高価な出発材料の使用にも基づいて、コストが高騰することは容易に分かることである。しかしながら他方において、高い線密度（grobtitrig）の繊維束の使用、つまり多数の強化繊維フィラメントを有する繊維束の使用は、確かに安価ではあるが、しかしながら既に述べたように、これにより高い繊維配分量を全く又は困難を伴ってしか実現することができない。
【０００８】
従って、繊維プリフォーム内にもしくは繊維プリフォームから製造された複合材料部材内に高い繊維配分量を有しながらも、繊維プリフォームの安価な製造を可能にする、繊維プリフォームを製造する自動化可能な方法が、望まれている。
【０００９】
ゆえに本発明の課題は、繊維プリフォームを製造するこのような方法を提供することである。
【００１０】
この課題を解決する本発明の方法では、表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に、強化繊維束を堆積させることによって、繊維プリフォームを製造する方法であって、次のステップ、すなわち、
結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つの無端のリボン状のストランドを、供給装置から堆積ヘッドに供給し、このとき少なくとも１つの前記ストランドが、少なくとも５ｍｍのストランド幅と、リボン状の前記ストランドの質量に対して２〜７０質量％の範囲における前記結合剤の濃度と、を有しているステップと、
少なくとも１つの無端のリボン状の前記ストランドを、前記堆積ヘッドに配置された拡幅ユニットにおいて拡幅し、少なくとも１つの前記ストランドを搬送方向において、前記堆積ヘッドに配置された第１の搬送装置を用いて、前記堆積ヘッドに配置された縦切断装置に搬送するステップと、
このとき搬送方向に対して横方向において少なくとも１つの前記ストランドを安定させるステップと、
少なくとも１つの前記ストランドを前記縦切断装置において、該ストランドの長手方向に沿って、少なくとも１つの切断エレメントを用いて、２つ以上の部分ストランドに切断するステップと、
前記部分ストランドを搬送方向において、前記堆積ヘッドに配置された第２の搬送装置を用いて、前記堆積ヘッドに配置された横切断ユニットに搬送するステップと、
前記部分ストランドを、前記横切断ユニットを用いて、確定された長さの強化繊維束に切断するステップと、
表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に強化繊維束を堆積させ、表面上に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束上に強化繊維束を固定して、繊維プリフォームを形成し、このとき前記堆積ヘッドと前記表面との間において、該表面上における前記強化繊維束の、負荷に適した堆積のために、相対運動を調節するステップと、を有する。
【００１１】
本発明に係る方法を用いて、繊維プリフォームもしくは繊維プリフォームから製造された繊維複合材料部材における高い繊維配分量を実現しながら、僅かな数の強化繊維フィラメントを備えた強化繊維束、つまり強化繊維製の繊維束から、繊維プリフォームを安価に製造することが可能になる。このとき、例えば安価な高い線密度の強化繊維糸として形成された無端のリボン状のストランドを、出発材料として使用することができる。このような高い線密度の強化繊維糸は、縦切断装置を用いて、まず、糸を形成する強化糸フィラメントの延在方向に沿って、複数の部分ストランドに切断することができ、このとき個々の部分ストランドは、出発糸に対して減じられたフィラメント数を有する。
【００１２】
少なくとも１つのリボン状のストランドを形成する、本発明に係る方法において使用される強化繊維では、好ましくは炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維又はこれらの繊維の混合物、又は熱可塑性の繊維との混合物が使用される。このとき炭素繊維が特に好適である。
【００１３】
好適な態様では、結合剤を備えた強化繊維の、少なくとも１つの無端のリボン状のストランドは、少なくとも１２０００フィラメントのフィラメント数を有するフィラメント糸であり、このようなフィラメント糸は、リボン状の形態で供給される。２４０００〜５００００フィラメントのフィラメント数を備えた、このようなフィラメント糸が、特に好適である。結合剤を備えた強化繊維のリボン状のストランドが、フィラメント糸である場合には、結合剤の濃度は、結合剤を備えたフィラメント糸の総質量に対して、好適な態様では、２〜１４質量％の範囲にあり、特に好適な態様では３〜７質量％の範囲にある。
【００１４】
結合剤は、改善された処理可能性及び良好な繊維結束（Faserschluss）、つまりフィラメント相互の少なくとも部分的な結合を得るために、通常、フィラメント糸のフィラメントに塗布される繊維用油剤（Faserpraeparation）であってよい。このような油剤はしばしばエポキシ樹脂をベースとする。しかしながら本発明に係る方法のためには、通常使用される油剤濃度に対して高められた含有量が必要であり、この含有量は、既に述べたように、結合剤を備えたフィラメント糸の総質量に対して、好ましくは２〜１４質量％の範囲、特に好ましくは３〜７質量％の範囲である。
【００１５】
結合剤としては、熱可塑性又は非硬化又は部分硬化の熱硬化性ポリマ、又はこれらのポリマから成るポリマコンパウンドが挙げられる。適宜な熱可塑性のポリマは、例えばポリエチレンイミン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、芳香族のポリヒドロキシエーテル、熱可塑性のポリウレタン樹脂又はこれらのポリマの混合物である。非硬化又は部分硬化の熱硬化性ポリマとしては、例えばエポキシ化合物、イソシアネート、フェノール樹脂又は不飽和のポリエステルが挙げられる。このとき、結合剤を備えた強化繊維の無端のリボン状のストランドが、フィラメント糸であって、このフィラメント糸が、堆積ヘッドの領域における処理温度、つまり通常は室温において、粘着性を有しておらず、例えばスプールから繰り出すことができると有利である。しかしながら高められた温度では、結合剤は、もしくは結合剤を備えた強化繊維は、粘着性を有することが望ましく、このようなフィラメント糸から製造された繊維束は良好に固着することが望ましい。このような強化繊維糸もしくは強化繊維のストランドは、例えば国際公開第２００５／０９５０８０号に記載されており、ここでは、この文献における開示内容を参照する。当該文献におけるフィラメント糸には、複数の異なったエポキシ樹脂から成る結合剤が浸透されており、これらのエポキシ樹脂は、エポキシ値及び分子量のようなその特性に関して、及びその濃度に関して、確定された形式で相互に異なっている。
【００１６】
本発明に係る方法の好適な態様では、少なくとも１つのストランドは、予め含浸されたフィラメント糸であり、結合剤は、第１の樹脂成分と第２の樹脂成分とから成っており、フィラメント糸のフィラメントは、第１の樹脂成分によって含浸されて、該第１の樹脂成分を介して少なくとも部分的に結合されており、第１の樹脂成分は、少なくとも２つのビスフェノールＡエピクロロヒドリン樹脂Ｈ１及びＨ２を、１.１〜１.４の重量比Ｈ１：Ｈ２において含有し、このときＨ１は、１８５０〜２４００ｍｍｏｌ／ｋｇのエポキシ値、８００〜１０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量ＭＮを有し、かつ室温において固体であり、Ｈ２は、５０００〜５６００ｍｍｏｌ／ｋｇのエポキシ値、７００ｇ／ｍｏｌ未満の平均分子量ＭＮを有し、かつ室温において液体であり、さらに芳香族のポリヒドロキシエーテルＰ１を含有し、該ポリヒドロキシエーテルＰ１は、４０〜５５ｍｇ ＫＯＨ／ｇの酸価及び４０００〜５０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量ＭＮを有し、予め含浸されたフィラメント糸は、その外側面に、フィラメントに固着する粒子又は液滴として第２の樹脂成分を有しており、該第２の樹脂成分は、室温において固体であり、８０〜１５０℃の範囲における溶融温度を有し、糸外側面において、予め含浸された前記フィラメント糸の総重量に対して０.５〜１０質量％の濃度で存在し、このとき糸外側面の面積の少なくとも５０％が、第２の樹脂成分を有しておらず、かつ糸内部が第２の樹脂成分を有していない。結合剤を予め含浸されたこのようなフィラメント糸は、特許出願国際公開第２０１３／０１７４３４号に記載されており、当該フィラメント糸に関しては当該明細書を参照されたい。
【００１７】
別の好適な態様では、少なくとも１つのストランドは、プリプレグであって、一方向でプリプレグの延在方向に、ひいてはプリプレグの搬送方向に配置された強化繊維から成るプリプレグであってよい。本発明の枠内において、プリプレグというのは、ポリマのマトリックス系を含浸された強化繊維の半製品を意味する。そしてこのようなプリプレグは、糸プリプレグ（「tow prepreg」）、つまりマトリックス系を含浸された個々の糸であってよい。しかしながらまたプリプレグは、マトリックス系を含浸されていて互い平行に並んで配置されかつ一方向に方向付けられた強化繊維から成るウェブ状の半製品であってもよい。プリプレグを使用する場合には、マトリックス系が結合剤である。
【００１８】
マトリックス系もしくは結合剤としては、これらの場合も同様に、熱可塑性のポリマ又は非硬化又は部分硬化の熱硬化性ポリマ又はポリマコンパウンドが挙げられ、これについては、既に述べたポリマを参照することができる。結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つのストランドがプリプレグである場合、好適な態様では、結合剤つまりマトリックス系は、プリプレグの質量に対して、１５〜７０質量％の範囲であり、強化繊維が炭素繊維である場合には、特に好適には、２０〜６０質量％の範囲である。
【００１９】
結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つのリボン状のストランドは、スプールから、又はプリプレグの使用時には供給装置としてのロールから繰り出して、堆積ヘッドに供給することができる。好ましくは、供給装置、つまりスプール又はロールは、堆積ヘッドに不動に結合されているので、堆積ヘッドの移動時には供給装置も一緒に移動する。これによって、少なくとも１つのストランドの安定した走行を達成することができる。
【００２０】
少なくとも１つのリボン状のストランドの確実な位置決めを改善するため、少なくとも１つのリボン状のストランドの幅を増大させるため及び縦切断装置の良好な結果を得るために、少なくとも１つのストランドは、堆積ヘッドに配置された拡幅ユニットを介して案内され、この拡幅ユニットは、少なくとも１つの無端のリボン状のストランドの、堆積ヘッドにわたる搬送方向で見て、第１の搬送装置の上流側に配置されている。拡幅ユニットとしては、ただ１つのロッド、又は位置固定の及び／又は回転可能に支持された複数のロッドのアセンブリが適しており、このロッドもしくはアセンブリを介して、ストランドにおける糸張力を高めることができる。ロッドの表面は、好ましくは、該ロッドを介して案内される糸ストランドの摩耗が僅かに保たれるような特性を有することが望ましい。このためには、公知の表面及び材料を使用することができる。ロッドは、好ましくは、少なくとも１つの無端のリボン状のストランドが、該ロッドに２０°よりも大きな巻掛け角で案内されるように配置されている。
【００２１】
好ましくは、結合剤を備えた強化繊維から成る少なくとも１つのストランドは、少なくとも６ｍｍのストランド幅を有している。同様に、少なくとも１つのストランドが、少なくとも２０の、厚さに対する幅の比を有していると好適である。
【００２２】
拡幅ユニットに続いて、少なくとも１つのストランドは、第１の搬送装置を通過し、この第１の搬送装置を用いて、少なくとも１つのストランドの確定された搬送速度が調節され、第１の搬送装置によって少なくとも１つのストランドは縦切断装置に供給される。
【００２３】
少なくとも１つのストランドは、強化繊維の少なくとも１つのストランドを横方向案内する適宜な装置を介して、搬送方向に対して横方向において安定化させられるので、ストランドは、側方に変向されずに真っ直ぐに個々の搬送装置及び切断装置によって案内される。これによって、きれいな切断を縦切断装置においてきれいな切断縁をもって達成することができる。それというのは、切断は少なくとも十分に、少なくとも１つのストランドのフィラメントに対して平行に行うことができるからである。そのために好ましくは、ロッド、ロール、ローラ又はその他の案内装置、及び場合によっては、搬送装置は、少なくとも１つのリボン状のストランドの搬送方向に対して直角にかつ互いに平行に方向付けられている。さらに、別の好適な態様では、少なくとも１つのリボン状のストランドを案内するロッド、ロール、ローラ又はその他の案内エレメントは、ストランドとのそれぞれの接触個所において球面状に形成されているとよい。好ましくは、球面領域における案内エレメントの輪郭は、５０〜６００ｍｍの範囲の半径を有している。
【００２４】
縦切断プロセス及び横切断プロセスのために好適な態様では、強化繊維の少なくとも１つのストランドが緊張下で堆積装置を通して案内され、かつ特に第１の搬送装置と第２の搬送装置との間で強化繊維の少なくとも１つのストランドにおいて張力が形成されるようになっている。このように構成されていると、強化繊維の少なくとも１つのストランドを確実にフラットに保持しかつ良好に拡開させることができ、しかも強化繊維の少なくとも１つのストランドの安定した走行を達成することができる。これによって特に、縦切断装置における良好な切断結果が促進される。このことは例えば、第１及び第２の搬送装置の速度を、第２の搬送装置の速度が第１の搬送装置の速度よりも高くなるように調節することによって達することができる。好ましくは、少なくとも１つのストランドは、４０〜３００ｃＮ／ｍｍストランド幅の範囲における糸張力をもって縦切断装置に供給される。
【００２５】
少なくとも１つのストランドが通過する第１及び／又は第２の搬送装置は、好適な態様では、少なくとも１つのストランドを搬送する単数又は複数の駆動されるロール又はローラから成っている。このときロールもしくはローラは、使用時において強化繊維の少なくとも１つのストランドがロールもしくはローラに巻き付くように、互いに配置されていてよい。別の好適な態様では、第１及び／又は第２の搬送装置は、速度を制御可能な駆動されるローラ対であって、該ローラ対のローラの間において調節可能なローラ間隙を有するローラ対を有しており、該ローラ間隙を通して、使用時に、ローラ対によって加えられる圧力によって、強化繊維の少なくとも１つのストランドが搬送される。
【００２６】
さらに、同様に好適な態様では、第１及び／又は第２の搬送装置は、強化繊維の少なくとも１つの無端のリボン状の前記ストランドを搬送する送風装置を有していてよい。このとき送風装置は、調整可能な空気供給装置に接続されている。
【００２７】
縦切断装置を用いて少なくとも１つのストランドは、その長手方向に沿って部分ストランドに切断される。このようにして得られた部分ストランドは、好ましくは、０.５〜５ｍｍの範囲における幅を、特に好適には０.５〜３ｍｍの範囲における幅を有している。このような部分ストランドから製造された繊維束によって、繊維プリフォームもしくは該繊維プリフォームから製造される繊維複合材料部材における高い繊維配分量を得ることができる。
【００２８】
縦切断装置は、強化繊維の少なくとも１つのストランドをその長手方向に沿って切断する少なくとも１つの切断エレメントを有している。縦切断装置の少なくとも１つの切断エレメントは、少なくとも１つのレーザビーム装置、エアジェット装置又はウォータジェット装置であっても、又は、例えば少なくとも１つの位置固定のエレメント、例えば位置固定のカッタとして形成された機械的な切断エレメント、又は好ましくは駆動される少なくとも１つの回転する切断ディスクとして形成された機械的な切断エレメントであってもよい。このとき駆動装置は制御可能であって、かつ、少なくとも１つの切断ディスクの周速度と、縦切断装置を通過する強化繊維の少なくとも１つのストランドの搬送速度との間における速度差が調節可能であるように、設計されていてよい。少なくとも１つの回転する切断ディスクの回転方向は、少なくとも１つのリボン状のストランドの回転方向と同じであっても、又はそれとは逆方向であってもよい。本発明に係る方法では、少なくとも１つの切断ディスクの周速度が、縦切断装置を通過する少なくとも１つのストランドの搬送速度よりも２〜１５％高いと、有利であることが判明している。少なくとも１つのストランドの搬送速度よりも４〜１０％高い、少なくとも１つの切断ディスクの周速度が、特に有利である。
【００２９】
好適な態様では、縦切断装置は、少なくとも１つの切断エレメントが機械的な切断エレメントである場合に、少なくとも１つの切断エレメントと少なくとも１つのストランドとは、力制御された押さえ装置を用いて確定された力で互いに押し付けられる。このとき例えば回転する切断ディスクは、該回転する切断ディスクを確定された力で、長手方向に切断される強化繊維の少なくとも１つのストランドに押し付ける、力制御された押さえ装置に結合されていてよい。好ましくは、少なくとも１つのストランドは、押さえ装置によって少なくとも１つの機械的な切断エレメントに押し付けられる。このような押さえ装置を用いて、使用時に、強化繊維の少なくとも１つのストランドが撚りを有している場合、例えばストランドが糸である場合には、糸の撚りを有している場合、繊維方向に対して横方向の撚りの領域におけるストランドの切断は回避することができる。繊維方向に対して横方向の、ストランドの既に部分的な切断は、ストランドを裂断させることがあり、その結果切断プロセスを、ひいては堆積プロセスを中断させることがある。
【００３０】
方法の好適な態様では、結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つストランドを、縦切断装置において３つ以上の部分ストランドに切断することができる。このようにすると、個々の部分ストランドにおけるフィラメントの数を、十分に僅かな幅を備えた繊維束が得られるほどに減じることができる。このような僅かな幅を有する繊維束の使用により、これによって製造された繊維プリフォームもしくは完成した複合材料部材におけるより高い繊維配分量を実現することができる。そして縦切断装置の切断エレメントの数は、得ることが望まれている部分ストランドの数によって決定される。
【００３１】
同様に好適な別の態様では、少なくとも１つのストランドが異なった幅の部分ストランドに切断される。つまり少なくとも１つの切断エレメントは、強化繊維の少なくとも１つの無端のリボン状のストランドを横方向案内する装置に対して、少なくとも１つのストランドが中心で又は中心から外れて部分ストランドに分割されるように配置されていてよい。同様に、３つ以上の部分ストランドに切断することが望まれている、強化繊維の個々のストランドの場合、複数の切断エレメントは互いに相対的に及び／又は横方向案内する装置に対して、異なった幅の部分ストランドが生じるように、配置することができる。
【００３２】
本発明に係る方法の好適な態様では、結合剤を備えた強化繊維の複数の無端のリボン状のストランドが提供され、堆積ヘッドに、もしくは堆積ヘッドに配置された装置、特に縦切断装置及び横切断ユニットのような装置に供給される。このとき、これらのストランドは同じであっても又は異なっていてもよい。例えば、複数のストランドはすべて、炭素繊維のストランドであってよい。しかしながらまた、例えば炭素繊維のストランドを、ガラス繊維のストランドと組み合わせることも可能である。
【００３３】
結合剤を備えた強化繊維の複数のストランドを堆積ヘッドに供給する場合、例えばスプールクリールとして形成された複数の供給装置と、相応の数の、個々のストランドを横方向案内する装置が設けられている。このとき複数のストランドは、これらが互いに並んで配置されるように案内することができ、このとき個々のストランドは互いに間隔をおいて位置していても、又は互いに接触して位置していてもよい。縦切断装置は複数の切断エレメントを有しており、これらの切断エレメントの数は、強化繊維の互いに並んで配置された複数のストランドから製造することが望まれている、部分ストランドの数に合わせて設定される。例えば、互いに並んで配置された２つのリボン状の糸ストランドを、それぞれ３つの部分ストランドに切断したい場合には、縦切断装置は４つの切断エレメントを有している。
【００３４】
別の態様では、結合剤を備えた強化繊維の複数の無端のリボン状のストランドの提供時、つまり強化繊維の複数のストランドの提供時には、これらのストランドは、適宜な案内装置を用いて第１の搬送装置を介して縦切断装置に供給され、これらのストランドが互いに上下に配置されるように、つまり互いに上下に積み重なって位置するようになっている。この場合、リボン状のストランドを一緒に、同じ切断エレメントによって長手方向に切断することができる。例えば縦切断装置は、２つのリボン状の糸ストランドをそれぞれ３つの部分ストランドに切断したい場合には、２つの切断エレメントを有している。
【００３５】
強化繊維の少なくとも１つのストランドを部分ストランドに切断した後で、これらの部分ストランドは、第２の搬送装置を用いて横切断ユニットに供給される。そして横切断ユニットを用いて、縦切断装置において得られた部分ストランドは、該部分ストランドの延在方向に対して横方向に、確定された長さの繊維束に、つまり予め調節された長さの繊維束に切断される。このとき得られる繊維束の長さは、部分ストランドの延在方向に対して横方向の切断が、搬送速度に関連して実施される周期に、つまり横切断の周期に関連している。好適な態様では、横切断ユニットは、搬送速度の変化時に横切断の周期が変化させられて、得られる強化繊維束の長さが等しくなるように、搬送装置に連結されている。別の好適な態様では、横切断の周期は、搬送速度とは無関係に独立して調節可能であり、このようになっていると、等しいままの搬送速度で異なった長さの強化繊維束を製造することができる。もちろん本発明では、調節可能性を組み合わせることも可能であり、このような組合せでは、一方では搬送速度は、横切断の周期のための調節値として働き、かつ他方では搬送速度の調節時には横切断の周期を変化させることができる。これによって、繊維束の長さを、本発明に係る方法の実施中に変化させること、例えば製造される繊維プリフォームの輪郭所与性に合わせることができる。従って好適な態様では、横切断の周期は、時間によって、繊維束の長さのバリエーションに変化させられる。好ましくは、部分ストランドは、横切断ユニットを用いて、結果として得られる繊維束が１０〜１００ｍｍの範囲における長さを有するように切断される。特に好ましくは、繊維束の長さは、１０〜７５ｍｍの範囲である。
【００３６】
横切断ユニットに関しては、延在方向に対して横方向に強化繊維を切断する公知のアセンブリ及び方法を参照することができる。このようなアセンブリとしては、例えば、繊維をウォータジェット切断又はエアジェット切断するアセンブリ、レーザビームを用いて繊維を切断するアセンブリ、搬送方向に対して横方向に例えば空気力によって作動可能なギロチンカッタを備えたアセンブリ、カッタローラ及び対向ローラを備えた回転横切断機、又は、部分ストランドの搬送方向に延びる又は該搬送方向に対して６０°までの角度、好ましくは２０°までの角度で延びる回転軸を有する回転切断カッタが挙げられる。最後に挙げた回転切断カッタは、例えば独国実用新案第２０２０１００１７５５６号明細書又は欧州特許出願公開第２３５１８８０号明細書に開示されている。好適な態様では、ストランドの他方の側にほとんど反力を加えることなしに、カッタが強化繊維の切断される少なくとも１つのストランドを押圧する回転横切断機を用いて、部分ストランドが繊維束に横切断される。この切断方法は、例えば炭素繊維又はガラス繊維のような脆い強化繊維では、押圧個所における脆性破壊を生ぜしめ、ひいては強化繊維のストランドのきれいな横切断を生ぜしめる。このようなアセンブリは例えば、欧州特許出願公開第１１４４７３８号明細書、欧州特許出願公開第１３９４２９５号明細書、欧州特許出願公開第１７２３２７２号明細書又は国際公開第０２／０５５７７０号に記載されているので、これらの明細書における関連した開示内容を参照されたい。
【００３７】
好適な態様では、得られた繊維束は、該繊維束を横切断ユニットから搬出する装置を用いて搬出される。これは例えば短いコンベヤベルトを用いて行うことができる。特に好適には、繊維束は、圧縮空気を供給されるノズルヘッドのノズル通路を介して、横切断ユニットから搬出される。好ましくは、ノズルヘッドのノズル通路内に、該ノズル通路内に圧縮空気を流入させるベンチュリノズルが配置されている。これによって繊維束は、高められた速度で、繊維プリフォームを製造するために、表面に及び／又は該表面に堆積された繊維束に堆積され、つまり吹き付けられる。
【００３８】
繊維束を搬出するノズルヘッドは、ノズル通路内にマトリックス材料をもたらす手段を有していてよい。方法の好適な態様では、さらに粒子状のマトリックス材料をノズル通路内にもたらすことができ、このようなマトリックス材料は、横切断された繊維束と一緒にノズルヘッドを介して搬出され、表面に及び／又は該表面に堆積された繊維束に堆積され、つまり吹き付けられる。マトリックス材料をもたらす手段は、例えばベンチュリノズルであってよく、このベンチュリノズルはノズル通路内に進入していて、このベンチュリノズルを介してマトリックス粒子はノズル通路内にもたらされる。前記手段はしかしながらまた、ノズル通路内に配置されたスプレノズルであってもよく、このようなスプレノズルを用いて、液体のマトリックス材料が吹き込まれる。マトリックス材料の供給は、表面への堆積装置を用いて製造された繊維束の堆積時に、マトリックス材料によって、繊維束相互の及び表面への繊維束のより良好な固着性ひいてはより良好な固定を達成するのに有利なことがある。同時に例えば、複合材料部材の製造のために必要な量のマトリックス材料を、既に繊維プリフォームの製造時に供給することが可能である。
【００３９】
本発明に係る方法の実施時に、繊維束及び場合によっては供給される粒子状又は液滴状のマトリックス材料を、横切断ユニットの後ろでかつ表面への及び／又は該表面に堆積された繊維束への堆積の前又は堆積時に、加熱すると、より良好な固着性に関して、ひいては繊維束相互のより良好な固定及び表面における繊維束のより良好に関して、有利なことがある。これによって、例えば繊維束を結合剤の融点を上回る温度に加熱することによって、繊維束が備えている結合剤及び／又はマトリックス材料を活性化させることができ、つまり接着状態にすることができる。加熱は例えば、高温空気の吹付けによって、又は加熱された周囲空気によって、レーザビームによって又は赤外線によって行うことができる。形成される繊維プリフォームの表面への繊維束の衝突後でかつ冷却後に、繊維束は再び硬化した結合剤によって固定される。
【００４０】
方法の別の好適な態様によれば、粒子状又は液滴状のマトリックス材料を、繊維束とは別個に、しかしながら繊維束と同時に、表面に及び／又は該表面に堆積された繊維束に吹き付けることができる。これは例えば、このような粒子又は液滴を、例えば火炎又はマイクロ波範囲又は赤外線範囲のような熱源によって、表面に向かって吹き付けることによって行うことができる。この場合、例えば国際公開第９８／２２６４４号又は米国特許出願公開第２００９／００１４１１９号明細書に記載されているような熱による噴射方法が、好適である。
【００４１】
強化繊維の少なくとも１つのストランドが備えている結合剤、場合によっては供給されるマトリックス材料、及び繊維束の堆積時における温度に関連して、繊維プリフォームを安定化させるために、繊維束の堆積に続けて冷却ステップを実施すると有利である。
【００４２】
本発明に係る方法によれば、強化繊維束は、表面に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束に堆積され、表面に及び／又は該表面に堆積された強化繊維束において繊維プリフォームを形成するために固定される。好ましくは、表面、つまり堆積面は既に、製造される繊維プリフォーム、もしくは該繊維プリフォームから製造される繊維複合材料部材の輪郭に合わせられた輪郭を有している。
【００４３】
表面又は堆積面は、孔を有するスクリーンであってよく、このようなスクリーンにおいて繊維束は、場合によってはマトリックス材料を同時に添加されながら、堆積される、又はこのようなスクリーンに繊維束は吹き付けられる。このようなスクリーンの使用時に、繊維束が堆積されるスクリーンの側とは反対側に位置するスクリーンの側において真空を作用させることによって、繊維束の固定を少なくとも促進することができる。このようにすると、空気はスクリーンを通して吸い込まれ、これによって繊維束の固定を達成することができる。表面は、予め装着されていて堆積中に接着性の結合剤材料又はマトリックス材料を備えていることができ、このようになっていると、繊維束のための固着作用のために有利である。固着作用は、マトリックス材料を繊維束と一緒に同時に添加した場合にも、このマトリックス材料によって生ぜしめることができる。
【００４４】
高い繊維配分量を有する繊維複合材料部材を製造するために、本発明に係る方法では、強化繊維束を堆積させるステップに続けて、コンパクト化のステップを実施し、該ステップにおいて、堆積された強化繊維束を、より高い繊維配分量を得るために圧縮すると有利である。このようなコンパクト化ステップは、繊維束の堆積後に得られたプリフォームが、型内において、好ましくは高められた温度で、例えばプレスにおいて高められた圧力にさらされるように実施することができる。同様に、繊維束の堆積後に得られたプリフォームを、真空バッグ内に装入して、真空の作用下でかつ高められた温度でコンパクト化を行うこともできる。
【００４５】
繊維プリフォームを製造する方法の好適な態様では、堆積ヘッドは、該堆積ヘッドを表面に対して移動させる制御可能な位置決めユニットに接続されている。この態様において堆積ヘッドは、機械基台に位置する多関節アームロボットに結合されていて、多関節アームと該多関節アームによって保持されたロボットジョイントとを用いて、少なくとも２つの軸線において表面に対して位置決め可能であってよい。別の態様では、堆積ヘッドはジョイントヘッドを介して門形フレームに固定されていて、少なくとも２つの軸線を中心にして表面に対して位置決め可能であってよい。好ましくは、堆積ヘッドは、すくなくとも６つ、特に好適には少なくとも９つの軸線において位置決め可能である。
【００４６】
別の態様では、繊維束が堆積される表面は、位置固定であり、堆積ヘッドと表面との間における相対運動は、堆積ヘッドの移動もしくは位置決めによって生ぜしめられる。択一的に、繊維束が堆積される表面が、例えば多関節アームロボットを介して移動可能であり、堆積ヘッドが位置固定であってもよい。もちろん本発明に係る方法では、例えば表面が多関節アームロボットを介して例えば６つの軸線を中心にして移動させられ、かつ堆積ヘッドも同様に、例えば３つの軸線を中心にして位置決め可能であるような、混合形態も含まれる。
【００４７】
本発明に係る方法を用いて製造された繊維プリフォームから、高い繊維配分量によって、ひいては高い固有の機械的な特性、例えば高い強度によって傑出する、複合材料部材を製造することができる。従って本発明はまた、繊維プリフォームを製造する本発明に係る方法によって製造された繊維プリフォームを使用して、繊維複合材料部材を製造する方法にも関し、この方法は、次のステップ、すなわち、
本発明に係る方法によって製造された繊維プリフォームを、形状付与装置内に装入するステップと、
繊維複合材料部材を形成するために、繊維プリフォームに圧力及び／又は真空及び／又は高められた温度を作用させるステップと、
繊維複合材料部材を冷却するステップと、
繊維複合材料部材を形状付与装置から取り出すステップと、
を有する。
【００４８】
使用される繊維プリフォーム内に存在するマトリックス材料の含有量と、マトリックス材料の形式に関連して、繊維複合材料部材を製造する方法の種々異なった態様が生ぜしめられる。例えば、使用される繊維プリフォームが本発明に係る方法によって、プリプレグの使用下で、結合剤を備えた強化繊維の少なくとも１つのストランドとして製造され、かつプリプレグが約２５質量％以上のマトリックス含有量もしくは結合剤含有量を有している場合には、さらなるマトリックス材料の供給を必要とすることなしに、複合材料部材を、上に述べた方法ステップにより直接的なプレスによって製造することができる。同様に例えば、繊維プリフォームの製造時に、結合剤を備えた強化繊維のリボン状のストランドを元にして、このようなストランドにおいて結合剤の濃度が比較的低く、連続的なマトリックス段階による部材の製造のために十分ではないが、繊維束の堆積前に又は戦記束の堆積時に追加的なマトリックス材料が供給されているような場合には、やはり直接的なプレスによる繊維複合材料部材の製造が可能である。
【００４９】
圧力下及び／又は真空下及び高められた温度下におけるプレスのための時間は、特にマトリックス材料の形式に関連する。マトリックス材料が、熱可塑性ポリマ又は複数の熱可塑性ポリマの混合物である場合には、プレスのための時間を比較的短く保つことができる。非硬化又は部分硬化の熱硬化性ポリマをベースとする結合剤及び／又はマトリックス材料では、プレスのために必要な時間は、マトリックスの硬化のために必要な時間に関連する。
【００５０】
繊維複合材料部材を製造する方法において繊維プリフォームが使用される場合であって、繊維束が、結合剤を備えた強化糸に関連して比較的僅かな結合剤含有量、例えば２〜１４質量％の範囲の結合剤含有量しか有しておらず、結合剤が例えば非硬化又は部分硬化の熱硬化性ポリマもしくは樹脂をベースとする場合には、圧力下及び／又は真空下及び高められた温度下で部材に対してプレスが行われる前に、複合材料部材の製造のためにマトリックス材料を注入又は噴射する冒頭に述べた方法のように、さらに必要なマトリックス材料が、形状付与する装置内にもたらされる。
【００５１】
本発明に係る方法を実施するのに最も適した堆積装置については、以下において図１における概略図を参照しながら説明する。
【００５２】
次に、図面における概略図を参照しながら本発明に係る堆積装置を詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】堆積ヘッドを備えた堆積装置の１つの区分を示す側面図である。
【図２】図１に示した堆積装置の区分を斜視図で示す図である。
【図３】多関節ロボットを備えた堆積装置を示す斜視図である。
【００５４】
図１には、堆積装置の１つの区分が概略的に示されており、この区分では、堆積ヘッド１がジョイント２を介して制御可能な位置決めユニット３に結合されている。本実施の形態では堆積ヘッド１に、スプール５用の２つの供給装置４が、結合剤を備えた強化繊維のリボン状のストランド６を提供するための手段として結合されており、供給装置４は、好ましくは制御モータを用いて駆動される。堆積ヘッド１と供給装置４との間における結合は、適宜なブラケット（図示せず）を介して行うことができる。
【００５５】
供給装置４におけるスプール５からは、結合剤を備えた強化繊維のリボン状のストランド６が、繰り出され、好ましくは球面状に形成された拡幅ローラ７に巻き掛けられて案内される。拡幅ローラ７を用いてストランド６は拡幅され、かつ場合によっては拡開される。拡幅ローラ７の球面状の構成によって、同時にストランド６の横方向案内を実施することができる。
【００５６】
拡幅ローラ７からストランド６は、第１の搬送装置８に供給され、この第１の搬送装置８は、図１に示した堆積装置では、駆動されるローラ対から成っている。このとき下側ローラ９はテンション装置１０を用いて、ラバーコーティングを備えた上側ローラ１１に押し付けられ、これによって、スリップのないストランド６の搬送を行うことができる。
【００５７】
第１の搬送装置８の通過後に、ストランド６は、縦切断装置１２に供給され、この縦切断装置１２においてストランド６は、その延在方向に沿って部分ストランド１３に切断される。そのために複数の回転する切断ディスク１４から成る装置が働き、これらの切断ディスク１４に対して、切断されるストランド６は、力制御された２つの押さえローラ１５を用いて確定された力で押し付けられる。縦切断装置１２において得られた部分ストランド１３は、同様に駆動されるローラ対として形成された第２の搬送装置１６に供給される。第２の搬送装置１６の搬送速度が第１の搬送装置８の速度よりも僅かに速く調節される、第２の搬送装置１６と第１の搬送装置８との間における速度差の調節によって、確定された張力を、ストランド６及び部分ストランド１３にもたらすことができ、これによって、改善された切断結果が縦切断装置１２において得られる。
【００５８】
第２の搬送装置１６の下側ローラ１７は、本実施の形態では回転横切断機として形成された横切断ユニット１８の対応ローラとして働き、この横切断ユニット１８は、カッタローラ１９と対応ローラ１７とを有している。横切断ユニット１８において部分ストランド１３は、確定された長さを有する強化繊維束もしくは繊維束２０に切断される。短く横切断された繊維束２０は、横切断ユニット１８の下流側でノズルヘッド２１によって収容され、該ノズルヘッド２１の、圧縮空気を供給されるノズル通路を介して、速度を高められて、繊維プリフォームを製造するための表面に吹き付けられる。
【００５９】
図２には、特に堆積ヘッド１のエレメントの三次元的な配置形態を明らかにするために、堆積装置の、図１に示した区分が斜視図で示されており、このとき両方の図面において装置の同じエレメントに対しては同じ符号が付されている。
【００６０】
図３には、機械基台２２に配置された多関節ロボット２３を備えた本発明に係る方法において使用可能な装置の１つの実施の形態が斜視図で示されている。多関節ロボット２３の端部にはジョイント２４を介して堆積ヘッド１が取り付けられており、多関節ロボット２３を介して堆積ヘッド１は、複数の軸線において、繊維プリフォームを製造するために使用される成形型の表面２５に対して移動させることができる。これによって、堆積ヘッド１には縦切断装置１２及び横切断ユニット１８を用いて得られかつノズルヘッド２１を介して搬出された繊維束２０が、製造される繊維プリフォームの構造もしくは該繊維プリフォームから製造される複合材料部材の構造の要求に応じて、確定された軌道で表面２５に吹き付けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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