由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，所述设备包括多个第一薄片和多个第二薄片以及附着装置。多个第一薄片和多个第二薄片形成为能够相互耦接交叉，使得它们定位在共用平面上并因此形成网格。所述薄片至少部分地形成为围绕与共用平面相交的轴线可弹性地弯曲，使得网格中薄片的局部取向改变。所述附着装置形成为用于暂时地附着纤维半成品，并且构造成使得当薄片弯曲时纤维半成品的局部纤维取向也相应地改变。

Equipment for producing bending fibre preforms from bi-directional or multi-directional fibre semi-finished products

【技术实现步骤摘要】
由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备
本技术涉及一种由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，以及一种由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的相应方法。
技术介绍
尽管在下文中关于用于飞机或航天器的成型器结构的纤维预制件(通常也称为预制件)更详细地描述了本技术，但是本技术不限于此，而是能够转用到各种弯曲纤维预制件，特别是用于飞机或航天器的机身部件的弯曲纤维预制件。为了生产成型器结构，将双向或多向纤维半成品的纺织坯料覆盖到期望的成型器形状上。目前，这种覆盖通常是用手工完成的。在这个背景下的必要步骤是产生成型器的特定曲率，以便获得弯曲纤维预制件。为此目的，通常需要纤维半成品的剪切和/或变形。此外，特别是随后还进行对所要生产的每个单独部件的精确形状的适应。DE102011119220A1描述了用于由纤维复合材料生产弯曲部件的设备。
技术实现思路
在此背景下，本技术的目的是提供一种用于由双向或多向纤维半成品制造弯曲纤维预制件的改进的设备，该设备使得简化的特别是可自动化的制造成为可能。根据本技术，通过一种具有权利要求1所述的特征的用于由双向或多向纤维半成品生产特别是用于飞机或航天器的机身部件的弯曲纤维预制件的设备，和/或通过一种具有权利要求12所述的特征的特别是借助于根据本技术的设备的用于生产弯曲纤维预制件的方法实现了该目的。因此，提供了一种用于由双向或多向纤维半成品制造特别是用于飞机或航天器的机身部件的弯曲纤维预制件的设备，所述设备包括：·多个第一薄片和多个第二薄片，所述多个第一薄片和多个第二薄片形成为能够相互耦接交叉，特别是能够插入彼此中，使得它们定位在共用平面上并因此形成网格，所述薄片至少部分地形成为能够围绕与所述共用平面相交的轴线弹性地弯曲，使得所述网格中的薄片的局部取向改变，特别是连续地改变；以及·附着装置，所述附着装置形成为用于将所述纤维半成品暂时地附着到所述网格上，并且构造成使得当所述薄片弯曲时所述纤维半成品的局部纤维取向也相应地改变。此外，提供了一种用于特别是借助于根据本技术的设备生产弯曲纤维预制件的方法，所述方法包括以下步骤：·将双向或多向纤维半成品施加到多个第一薄片和多个第二薄片的网格上，所述多个第一薄片和多个第二薄片相互耦接交叉特别是相互插入交叉并且定位在共用平面上；·将所述纤维半成品暂时地附着到所述网格上；以及·至少部分地围绕与所述共用平面相交的轴线弹性地弯曲特别是连续地弯曲所述薄片；当所述薄片弯曲时，所述薄片在所述网格中的局部取向改变特别是连续地改变，并且所述纤维半成品的局部纤维取向也相应地改变。本技术背后的思想是以对应于纤维半成品的所需变形的方式提供用作纤维半成品的载体结构的网格的变形。为此目的，网格的薄片尽可能准确地根据纤维半成品中包含的纤维的取向而被形成和定向，由此提供能够共同变形的薄片和纤维的剪切取向。这样，薄片和纤维在弯曲期间以相同的方式变形。有利地，这样，弯曲纤维预制件的弯曲纤维取向能够被非常精确地调节或控制，这样使得纤维预制件的质量得到改进，因此也使得待生产的机身部件的质量得到改进，特别是在机械性能方面。有利地，尤其进一步避免了在先前设备中使用的硅树脂芯部的变形，该芯部的变形在几何上不对应于纤维半成品的剪切变形。此外，根据本技术的成形原理能够极大地简化过程的自动化，并且极大地提高了成形的再现性。这样，可以实现人员成本的降低和生产过程的加速。借助于根据本技术的设备或方法，能够生产特别是用于C形轮廓或Z形轮廓成型器的弯曲纤维预制件。这样，成型器的多个部分(例如成型器的弯曲90°的部分)可以通过使用相应地弯曲90°的纤维预制件以自动化方式来生产并且具有更高的再现性。随后，它们也可以成形为所需的轮廓，例如C形轮廓或Z形轮廓。在共用平面上的薄片应该被理解为意味着它们在相互耦接特别是插入彼此中时提供共用的网格面。这也可以仅是共用的局部平面，由此也可以想到例如用于制造多个弯曲部件的拱形共用网格表面。因此，网格的表面也可以模仿三维弯曲表面。例如，为此目的，薄片可以在网格的不同区域中形成在不同高度处，并且因此被设置成适合于期望的部件形状。此外，还可以至少部分地想到特别是呈杆的形式的薄的薄片，这样使得它们可以不仅在一个方向上弯曲，而是在多个方向上弯曲。这样，三维弯曲也是可能的。因此，网格也可以成形为三维形状和/或其本身由于薄片的弯曲而三维地变形。因此，至少部分地围绕与共用平面相交的轴线弯曲应该被理解为意味着弯曲轴线可以垂直于网格定向，或者以与网格的某些部分或整个网格成一定角度的方式定向。轴线和共用平面之间的交叉点不需要位于网格内并且实际上通常不会位于网格内，而是位于网格在其平面中的假想延续部中。除了可连续弯曲的薄片之外，例如还可以想到如下网格：该网格包括由使用旋转接头连接的多个短薄片(shortlamellarpiece)组成的薄片(lamellae)。因此，尽管薄片(lamellae)整体上弯曲，但各个短薄片仍然保持平直，并且这种变形将会施加在旋转接头处。纤维半成品到网格的附着应该被理解为意味着纤维半成品和网格之间存在静摩擦力。这种静摩擦力可以但不必直接在网格和纤维半成品之间起作用，而是可选地可以经由中间层(例如布置在它们之间的膜)来传递。特别地，本技术的附加优点是，能够特别简单地实现以前通常手动进行的弯曲纤维预制件的成形步骤的自动化。附着装置应该被理解为意味着使得半成品附着到网格的表面的单个设备或措施或其组合，该网格足以在薄片的弯曲期间发生期望的变形。这可以以各种方式构造。在简单的实施例中，附着装置可以形成为网格本身的接合装置或者作为施加于其上的可溶性附着促进剂。例如，为此目的，可以在设置在网格上的应用区域中设置粘性的、粗糙的、锯齿状和/或针状部分，该应用区域对于纤维半成品而言是非关键性的，例如在纤维半成品的边缘处。在其他实施例中，附着装置可以包含设置在网格外部的设备或措施，例如基于用于将纤维半成品吸附于其上的低压力或用于将纤维半成品按压于其上的机械压力。优选地，纤维半成品施加到网格上或者在网格上定向，使得纤维至少部分地平行于薄片延伸。例如，纤维粗纱的±45°纤维沿着网格的±45°薄片定向。用于生产弯曲纤维预制件的待变形的纤维半成品特别地形成为±45°双轴粗纱或±45°、90°三轴粗纱。在这种情况下，网格的薄片优选地也以±45°角度延伸。特别地，纤维半成品不包含会阻止粗纱的拉伸或压缩的任何0°纤维。在薄片的弯曲期间，薄片以对应于处于弯曲状态下的纤维的期望进展的方式变形。因此，在网格的单元格的变形期间，纤维半成品的纤维或纤维粗纱以期望的方式变形，使得纤维方向理想地以对应于所述变形的方式局部地重新定向。特别地，在弯曲之前形成网格的矩形(例如正方形)单元格的网格的具有±45°薄片的定位在径向外部(换句话说，在中性纤维外部)的单元格被拉伸，以形成在周边方向上细长的菱形。因此，即使定位在径向外部的±45°纤维(例如±45°双轴粗纱)也发生剪切或重新定向，使得它们以细长菱形的方式交叉。相反地，网格的径向内部的单元格被压缩，以形成在周边方向上被压扁的菱形，并且这以相同的方式使得纤维的相应重新定向或剪切。这样，尤其实现了±45°本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备(1)，其特征在于，所述设备包括：多个第一薄片(2)和多个第二薄片(3)，所述多个第一薄片和多个第二薄片形成为能够相互耦接交叉，使得它们定位在共用平面上并因此形成网格(4)，所述薄片至少部分地形成为能够围绕与所述共用平面相交的轴线(5)弹性地弯曲，使得所述网格(4)中的薄片的局部取向改变；以及附着装置，所述附着装置形成为用于将所述纤维半成品(9)暂时地附着到所述网格上，并且构造成使得当所述薄片弯曲时所述纤维半成品的局部纤维取向也相应地改变。

【技术特征摘要】
2017.07.26 DE 102017212860.71.一种由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备(1)，其特征在于，所述设备包括：多个第一薄片(2)和多个第二薄片(3)，所述多个第一薄片和多个第二薄片形成为能够相互耦接交叉，使得它们定位在共用平面上并因此形成网格(4)，所述薄片至少部分地形成为能够围绕与所述共用平面相交的轴线(5)弹性地弯曲，使得所述网格(4)中的薄片的局部取向改变；以及附着装置，所述附着装置形成为用于将所述纤维半成品(9)暂时地附着到所述网格上，并且构造成使得当所述薄片弯曲时所述纤维半成品的局部纤维取向也相应地改变。2.根据权利要求1所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，为了相互耦接，所述第一薄片(2)和第二薄片(3)包括对应的插头插口(7)，所述插头插口能够插入彼此中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，不规则的中性薄片(8)被引入到所述网格(4)中，并且被布置在待生产的所述弯曲纤维预制件的理论上或实际上的中性纤维的区域中，并且形成为使得所述网格(4)的定位在所述中性薄片(8)的第一侧上的单元格在弯曲期间被拉伸，并且所述网格的定位在所述中性薄片(8)的第二侧上的单元格在弯曲期间被压缩。4.根据权利要求1或权利要求2所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，在所述网格(4)上设置有作为用于所述纤维半成品(9)的支撑面的可变形膜(11)。5.根据权利要求1或权利要求2所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，所述附着装置包括低压力盒(16)，所述低压力盒与所述网格(4)流体接触并且因此形成为能够在设置成用于支撑所述纤维半成品的所述网格(4)的每个单元格中施加低压力。6.根据权利要求5所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，所述低压力盒(16)在所述网格(4)的设置成用于支撑所述纤维的单元格的区域中被穿孔，并且在没有纤维半成品支撑件的区域中和/或在所述纤维半成品支撑件的边缘区域中设置有用于将穿孔(14)和/或网格(4)密封的密封装置(13)，使得低压力存在于所述纤维半成品(9)处。7.根据权利要求6所述的由双向或多向纤维半成品生产弯曲纤维预制件的设备，其中，在第一区域和第二区域中设置所述穿孔(14)；当所述薄片松弛时，所述网...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤利安·孔茨，拉尔夫·曼尼希，恩佐·德桑蒂斯·米尔伯格，弗朗索瓦·特朗布莱，玛加丽塔·万纳，克里斯托夫·斯特恩肯，
申请(专利权)人：高级航空技术有限公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE