Entwurf und Konstruktion eines Thermoplast-Tapelegekopfes

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war die konstruktive und fertigungstechnische Auslegung eines automatisierten Tapelegekopfes (TLK) zum Ablegen endlosfaserverstärkter, vorimprägnierter thermoplastischer Bändchen/Tapes (Prepregs). Unter dem Ablege- oder auch Tapelegeverfahren versteht man das automatisierte richtungs- und positionsvariable Ablegen eines Prepregs auf komplexen Oberflächenstrukturen. Die wesentlichen Funktionsgruppen des TLK sind die Materialbevorratung, die Vorschubeinheit, der Schneidemechanismus, die Aufheizvorrichtung und das Konsolidierungssystem. Die vier Hauptphasen der Konstruktionsmethodik (Aufgabe klären, Konzeptionieren, Entwerfen und Ausarbeiten) dienten als Grundlage für die Vorgehensweise während des gesamten Entwicklungsprozesses. Aufbauend auf einer Analyse von bestehenden Systemen sowie der vorgegebenen Rahmenbedingungen wurde das Anforderungsprofil an den TLK abgeleitet. Anschließend folgte die Konzeption der einzelnen Funktionsgruppen sowie des gesamten Aufbaus des TLK. Mithilfe von Entscheidungsmatrizen wurden die einzelnen Konzeptvarianten beurteilt und verglichen. Die sich daraus ergebenden Ausführungsempfehlungen wurden im ersten Schritt grob über Flächenmodelle im 3D-CAD System umgesetzt. Darauf aufbauend – unter Berücksichtigung der Fertigungsmöglichkeiten – wurde der TLK samt Funktionsgruppen im Detail konstruiert. Das Resultat, der LS-I, ist ein modularer und besonders leichter Tapelegekopf. Dadurch konnte unter anderem die Prozessdynamik wie auch die Wartungsfreundlichkeit positiv beeinflusst werden. Zusätzlich wird aufgrund von Aufbau und implementierter Funktionalität eine weitestgehend gleichbleibende Ablegebewegung ermöglicht.

Details

Titel in ÜbersetzungDevelopment and mechanical design of an automated tape placement head for thermoplastic materials
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung28 Jun 2013
StatusVeröffentlicht - 2013