用于制造复合材料的条列件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造由复合材料制成的杆状部件的方法，所述杆状部件例如为条列件或填充件，其中，层压件(5)通过自动地铺设由复合材料制成的多个层片来层叠而成，层压件(5)随后在自动化机械(7)中被切割以得到具有大致相同横截面形状的多个杆(8)。所得到的杆(8)随后通过施加热和压力来同时顺适以得到具有所需横截面形状的杆。通过本发明专利技术的方法，利用航空部件的工厂中已普遍存在的机械和设备以非常简单的方式生产具有改善的质量的大量的这些类型的部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及由诸如碳纤维增强塑料(CFRP)之类的复合材料制成的部件的制造。更具体地，本专利技术涉及一种用于制造呈杆的形式的复合部件的方法，其中，复合部件诸如为条列件(rowing)或填充件，通常用在航空工业中以用于构造桁梁加强结构。本专利技术的目的在于提供一种用于利用通常存在于航空部件的工厂中的机械和设备以非常简单的方式大批量地生产具有改善的质量的上述类型的杆状部件的制造方法，以降低生产成本，即减少了对构造用于制造这些杆状部件的专用设备的需要。
技术介绍
在航空工业中，普遍已知的是利用诸如T形、U形、J形和欧米加形桁梁之类的若干种类型的桁梁来加强机身蒙皮壁板，以承受飞行器在飞行、起飞和着陆期间必须承受的高负载。图1A和图1B示出了接合至蒙皮壁板的两种不同类型的桁梁。在图1A的情况下，“T形”桁梁2接合至蒙皮壁板1，并且在图1B的情况下，欧米加形桁梁2接合至蒙皮壁板1。通过将蒙皮壁板和桁梁这两个元件共固化在一起、通过将一个元件共结合至另一个元件、或者通过二次结合两个元件而接合这两个元件。在图1A中可以观察到的是，限定在桁梁2与蒙皮壁板1之间的腔中填充有通常称为条列件或填充件3的第三元件，第三元件在结构的制造期间被整合在该结构中。在图1B的欧米加桁梁的情况下，使用两个条列件3来充填限定在桁梁2与蒙皮壁板1之间的腔。这些条列件的主要目的在于填充在制造过程期间产生的腔，以在固化过程期间促进对碳纤维层、桁梁和壁板的固结。此外，这些条列件用以使裂纹的形成最小化、并且以使在固结过程期间真空袋中的损坏最小化。这些条列件的制造是耗时且昂贵的，原因在于条列件必须大批量地生产，并且没有特别适合于以自动化方式进行条列件的制造的机器。这意味着：目前，这些条列件的制造涉及许多手动步骤，这不仅速度慢而且引起质量问题，原因在于条列件的所需形状的重复度不能保证。图2示出了用于生产这些条列件的常规方法。首先，由碳纤维制成的片材被手动地切割(图2-A)以形成碳纤维带材，带材随后一个接一个地被手动地卷起以形成碳纤维卷(图2-B)。一组卷随后单独地布置在顺适(conform)工具中(图2-C)，为此，该工具设置有多个通道或凹槽以容置每个卷。该顺适工具是压机的一部分，该压机用于通过同时施加压力和热(图2-D、图2-E)使卷顺适。压力的施加可以通过在隔膜——在该隔膜内布置有条列件——的内部产生真空而执行。如可以从图2清楚地领会到，目前用于生产这些条列件的过程由于涉及若干手动操作而是缓慢的，并且所完成的部件的质量取决于人工操作者的技术。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于大批量地得到由复合材料制成的杆状部件的制造方法，其中，这些杆适于用作用于构造基于桁梁加固结构的结构的条列件或填充件。该方法包括下述步骤：例如借助于自动带材铺设(ATL)机或借助于自动纤维布置机以类似于生产蒙皮壁板的方式形成由碳纤维制成的层压件。在该自动过程中，在平坦的支承表面上沿不同的方向铺设由复合材料、优选地是碳纤维加强材料(CFRP)制成的多个层片，以形成在层压件的主要部分中、或者更优选地在整个层压件中具有大致恒定厚度的层压件。一旦层压件已经层叠而成，层压件就被传送至自动切割机，在该自动切割机中，层压件依循若干个预定的平行切割线(优选地同时)被切割，以将层压件分切成具有相同长度和大致相同的横截面形状的复合材料杆。为此，层压件的厚度以及连续切割线之间的距离选择成使得能够得到例如具有大致正方形或矩形的横截面形状的杆。最后，在先前步骤中得到的仍处于未固化状态的一组杆通过施加压力和热同时顺适以得到顺适为具有所需的横截面形状的杆。为了使杆顺适，压机——例如液压、气动或机械压机或甚至真空压机——设置有具有多个模具的表面，所述多个模具呈具有用于杆的所需形状的长形通道的形式，其中，通道设置成彼此平行。在切割步骤之后得到的杆随后被单独地布置在所述通道中，并且随后杆压靠这些通道，与此同时杆被加热，以便杆具有模具的一部分的形式。杆在压机中进行处理的温度和时间被选定成使得杆在未固化状态下顺适，原因在于在大多数应用中，杆或条列件将与桁梁和/或蒙皮壁板共固化。一旦顺适过程已经完成，条列件或填充件就通过强制冷却(空气或水)冷却下来，但仍将条列件保持在关闭的压机内，使得条列件在冷却过程期间不会变形。一旦条列件冷却至环境温度，随后条列件就可以从压机被移除，而不存在任何变形的风险。因此，利用已存在于用于制造用于航空工业的复合部件的大多数工厂中设备以非常简单的方式生产具有所需形状的由复合材料制成的一组杆。另外，本专利技术提供了以下优势：-工程是自动化的，比如，减少了人工操作，-条列件设置有完美、合适且重复的部分和几何形状，如此，减小了带缺陷工件的数目和检查时间，-降低了经常性费用。附图说明此后参照附图对本专利技术的优选实施方式进行描述，在附图中：图1A和图1B–以横截面图示出了根据现有技术的接合至蒙皮壁板的两种不同类型的桁梁，其中，图1A示出“T形”桁梁，并且图1B示出了欧米加形桁梁。图中的区域指示出条列件在蒙皮壁板和桁梁之间的常规位置。图2-示出了说明根据现有技术的用于生产条列件的过程的一系列图。图3-示出了说明根据本专利技术的用于生产条列件的过程的一系列图。图4-是适于使多个条列件同时顺适的热成形压机的立体图。图5-是图4的压机中的顺适的条列件的放大细部的立体图。具体实施方式图3的一系列图(A至F)示出了根据本专利技术的用于生产条列件的过程，其中，首先，自动带材铺设(ATL)机4被编程以通过以已知的方式自动地铺设由CFRP制成的层片而在平坦表面6上形成具有大致恒定的厚度的层压件5(图3-A)。层压件5以矩形形状层叠而成，并且层压件5随后被传送至例如数控机床的自动切割机7(图3-B)，在该自动切割机7中，层压件5依循从层压件的其中一个短边延伸至相对的短边的多个平行切割线被切割。通过以这种方式切割层压件，得到了由CFRP制成的多个杆8(图3-C)，所述多个杆8中的所有杆都具有大致相同的长度和横截面形状，在该示例中具有如图3-D中示出的正方形横截面形状。在其他优选的实施方式中，其他的横截面形状将适合于其他实际应用。所述一组杆8随后被传送至热成形压机9，其中，所有的杆通过施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造复合材料杆状部件的方法，包括下述步骤：通过将复合材料的多个层片自动地铺设在平坦表面上来层叠成具有大致恒定厚度的层压件，沿着平行的切割线切割所述层压件，以便将所述层压件切分成具有大致相同的横截面形状的复合材料的杆，其中，切割所述层压件的步骤在自动切割机中执行，以及通过施加热和压力而使在前一步骤中得到的一组所述杆同时顺适以得到具有所需横截面形状的杆。

【技术特征摘要】
2014.12.30 EP 14382583.41.一种用于制造复合材料杆状部件的方法，包括下述步骤：
通过将复合材料的多个层片自动地铺设在平坦表面上来层叠成具
有大致恒定厚度的层压件，
沿着平行的切割线切割所述层压件，以便将所述层压件切分成具有
大致相同的横截面形状的复合材料的杆，
其中，切割所述层压件的步骤在自动切割机中执行，以及
通过施加热和压力而使在前一步骤中得到的一组所述杆同时顺适
以得到具有所需横截面形状的杆。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层压件的厚度以及连续
切割线之间的距离被选择成使得得到具有大致正方形或矩形的横截面
形状的杆。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述层压件借助于自动
带材铺设(ATL)机或借助于自动纤维布置机形成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·克鲁萨多帕拉，巴勃罗·洛佩斯费尔南德斯，艾托尔·埃切瓦里亚埃尔南德斯，阿尔贝托·马丁内斯塞雷索，阿尔贝托·穆拉斯德拉莫，玛丽亚·莫拉梅迪亚斯，
申请(专利权)人：空中客车西班牙运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES