制造具有复杂形状的复合部件的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制造具有热塑性基质和连续增强的三维复合部件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a.通过三维编织获得预浸渍纤维预成型件(100)；b.将预成型件放在凸模(120)或工具的基体（110）上，在凸模和基体之间形成一个密封的封闭腔；c.以对预成型件施加第一个压力的方式关闭工具；d.在保持第一个压力的同时使模腔达到浸渍预成型件的聚合物的熔融温度；f.在保持第二个压力的同时将包含预成型件的腔体冷却至适于脱模的温度；g.打开模具并将部件脱模(460)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有复杂形状的复合部件的方法和装置
本专利技术涉及一种用于制造具有复杂形状的复合部件的方法和装置。本专利技术更具体地旨在用于制造三维复合部件，例如盒子或圆顶，或者包含多个凸浮雕的部件。本专利技术还适用于管状部件的制造，特别是包含多个管的接合处，例如排气歧管。本专利技术适用于许多领域，特别是但不仅限于，用于制造行李箱或用于诸如平板电脑或电视屏幕之类的电子硬件的罩盖，制造头盔或防护设备，更普遍地涉及，尤其是但不仅限于当三维形状有不可展开的曲面时，三维量产的复合部件。
技术介绍
该领域中有例如文献EP2694277所示的现有技术。该文献描述了具有倒角边缘的矩形壳体的制造，该矩形壳体为具有5个面的盒子形状。从一块平坦的坯料开始，该坯料包含用热塑性聚合物预浸渍的叠层织物的叠层，所述织物通过冲模单元形成并压实/固结为用连续纤维增强的复合部件，而坯料保持器使得在将叠层构造为所需形状期间可以将纤维保持在张力下。该技术是令人满意的，但是在成形和固结后需要对部件进行大量修整，并且无法产生深拉伸冲压。连接盒子各个表面的三维连接的角配件是特别受力的区域，该处可能会发生聚合物的扭曲，从而使纤维暴露出来，引起不美观，甚至褶皱或撕裂的现象。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺点，为此目的，涉及一种用于制造具有热塑性基质和连续强化的三维复合部件的方法，该方法包括以下步骤：a.通过三维编织获得热塑性聚合物的预浸渍纤维预成型件，该预成型件形成与最终部件的形状相对应的基质。b.将预成型件放在工具配对的凸模和凹模之间，在凸模和凹模之间形成一个密封的封闭腔；c.以对预成型件施加第一个压力的方式关闭模具；d.在保持第一个压力的同时使模腔达到浸渍预成型件的聚合物的熔融温度；e.在保持第二个压力的同时将包含预成型件的腔体冷却至适于脱模的温度；f.打开模具并将部件脱模。因此，该编织方法使得能够获得基本上对应于最终部件的三维形状的预成型件，该预成型件是一体的，而无需组装粘合和变形构象。通过使用与压力-温度循环相关的封闭腔，可以直接获得成品尺寸并带有干净边缘且不需要任何修边的部件。由于没有成形，因此冲压深度不受限制。由于预成型件预浸渍有热塑性聚合物，因此可以不受时间限制地存储，并且可以在远离转化地点的地方进行制备。因此，该方法特别适于本专利技术目标领域的工业批量化生产。在本专利技术的上下文中并且应用于通过本专利技术的方法获得的预成型件的术语“预浸渍的”表示干燥和柔性外观的预成型件，其包括形成将来复合部件的基质的聚合物。在本专利技术的特定实施方案中描述了将聚合物整合到满足这些特征的编织预成型件中的方法。严格地说，浸渍是通过在本专利技术方法的步骤d）和e）中熔融的聚合物纤维之间的渗透进行的。根据下文公开的实施例和替代方案有利地实现本专利技术，这些实施例和替代方案应被单独考虑或根据任何技术上允许的组合来考虑。根据一个实施例，本专利技术的方法包括在步骤d）之前的步骤，该步骤包括抽空由凸模和凹模限定并包含预成型件的模腔。因此，在所述腔中的真空和第一个压力的施加使得可以确保在浸渍聚合物的熔化期间预成型件的脱气和预成型件的良好的浸渍。有利地，本专利技术的方法在步骤d）和f）之间包括步骤：g.在适于聚合物浸渍预成型件的时间内保持温度不变。该保持时间取决于聚合物的粘度和纤维含量，使得可以确保预成型件的均匀浸渍。有利地，在步骤g）中将第二个压力施加到预成型件上。因此，当形成基质的聚合物已经流化时，施加第二个压力使得可以进行压实。在冷却过程中保持此压力可以校准部件的厚度和形状。有利地，使用由增强纤维组成的股线与由浸渍聚合物制成的股线混合的丝线获得编织的预成型件。该实施方案在步骤d）和e）期间使预成型件得以均匀浸渍。类似地，使用由涂覆有浸渍聚合物的增强纤维组成的丝线来获得编织预成型件。根据另一个实施例，使用由增强纤维制成的丝线和由浸渍聚合物制成的丝线来编织预成型件。根据后一个实施例的一种特殊情况，增强纤维是一种聚合物，其熔融温度高于浸渍聚合物的熔融温度。根据另一个实施例，通过使用指向编织技术（tricotageàfléchage）来编织预成型件。就可产生的形状而言，该实施例使用了最广泛和最通用的编织技术，但是，在许多情况下，对三维预成型件的精加工或封闭需要进行缝合。为此，根据该实施例的替代实施方案，本专利技术的方法包括在步骤b）之前的缝合步骤，以闭合预成型件的轮廓。本实施例使制备准备使用的闭合轮廓预成型件成为可能，即使编织技术不能使直接在编织过程中获得该特性。或者，该方法包括在步骤b）和c）之间的步骤：h.通过焊接闭合预成型件的轮廓。本实施例利用了与浸渍聚合物集成的预成型件的结构。该焊接在步骤b）之前进行或当将预成型件放置在凸模上或凹模中时进行，以确保所述焊接的精确定位。根据另一个实施例，通过使用转移网格技术来编织预成型件。根据该实施例，该技术生产单面或双层平针织物，并且可以在没有接缝或连接的单个部件中，以更高的编织成本生产三维预成型件。根据本专利技术方法的有利实施例，通过在两个值之间的变化，将第一个和第二个压力施加在预成型件上，该值表示封闭腔上的凸模和凹模之间的间隙大小。该实施例提供了对厚度的更精确控制，并因此能够校准预成型件。本专利技术还涉及用于实现本专利技术方法的工具，所述工具包括：x.凸模，由导电材料制成的；y.凹模，该凹模与凸模配对，以在凸模和凹模的模制表面之间形成空腔，并且凹模由导电材料制成；z.感应电路，用于加热凸模或凹模的模制表面；u.高频电流发生器，为感应电路供电。使用感应作为工具的自主加热模式，可以减少循环周期并减少量产部件的生产。根据一个实施例，在凸模和凹模之间界定的腔包括朝着凸模的底部张开的圆锥形。因此，通过凸模和凹模的相对位移来控制预成型件上的压力，该相对位移根据沿着倒角边缘的锥度来控制在预成型件所有面在封闭腔内的间隙值。有利地，凸模和/或凹模包括用于流体循环的冷却回路。这种布置通过该方法的加速步骤f）而减少了制造部件的循环周期。有利地，界定腔的凸模和凹模的模制表面由铁磁性材料制成，其居里点等于浸渍预成型件的聚合物的熔融温度。该实施例简化了模腔中温度的控制，特别是能够防止预成型件的增强纤维被烧毁。根据用于实现本专利技术方法的工具的实施例，后者包括由导热材料制成的凹模和延伸到所述凹模的腔内的感应器，其中模腔的变化与凸模和凹模的组合无关。该实施例适合于实现包含导电或不导电的纤维的预成型件。模腔体积的变化使得可以确保压实并校准成品部件的厚度。根据本专利技术的工具的另一个实施例，凸模包括可膨胀的囊状物。该替代方案使得特别是在该方法的步骤e）和f）期间可以在预成型件的整个表面上施加均匀的压力。根据工具的另一个实施例，凸模包括可移动部分，该可移动部分通过凸模和凹模的配合而移动。该替代方案使得可以通过控制间隙，从而控制模腔中成品部件的厚度。根据另一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造具有热塑性基质和连续增强的三维复合部件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/na. 通过三维编织获得 (410) 热塑性聚合物的预浸渍纤维预成型件 (100, 500) ，所述预成型件形成与最终部件的形状相对应的基质；/nb. 将所述预成型件放 (420) 在工具配对的凸模 (120, 320) 和凹模 (110, 310)之间，在所述凸模和所述凹模之间形成一个密封的封闭腔；/nc. 以对所述预成型件施加第一个压力的方式关闭模具；/nd. 在保持所述第一个压力的同时使模腔达到 (430) 浸渍所述预成型件的聚合物的熔融温度；/ne. 在保持第二个压力的同时将包含所述预成型件的腔体冷却 (450) 至适于脱模的温度；/nf. 打开所述模具并将部件脱模 (460) 。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170725 FR FR17707911.制造具有热塑性基质和连续增强的三维复合部件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.通过三维编织获得(410)热塑性聚合物的预浸渍纤维预成型件(100,500)，所述预成型件形成与最终部件的形状相对应的基质；
b.将所述预成型件放(420)在工具配对的凸模(120,320)和凹模(110,310)之间，在所述凸模和所述凹模之间形成一个密封的封闭腔；
c.以对所述预成型件施加第一个压力的方式关闭模具；
d.在保持所述第一个压力的同时使模腔达到(430)浸渍所述预成型件的聚合物的熔融温度；
e.在保持第二个压力的同时将包含所述预成型件的腔体冷却(450)至适于脱模的温度；
f.打开所述模具并将部件脱模(460)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c）包括排空（427）所述腔体。


3.根据权利要求1所述的方法，包括在步骤d）和f）之间的步骤：
g.在适于所述聚合物浸渍所述预成型件的时间内保持（440）温度不变。


4.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤g）期间将所述第二个压力施加（445）在所述预成型件上。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟·菲让布伦，
申请(专利权)人：罗图公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR