用于制造预制件的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造用于飞机结构构件（2）的预制件（3）的装置，该装置具有：提供单元（6），其用于连续提供具有至少一个纤维层（4）的层状结构（7）；加热单元（8），其具有至少一个红外加热器（9），所述红外加热器具有红外辐射源（10），其中所提供的层状结构（7）沿输送方向（F）被引导通过加热单元（8），并且在那里可在其宽度（B）的至少一部分上在横截面中被至少一个红外加热器（9）加热，其中在层状结构（7）和红外加热器（9）之间布置有红外辐射能够穿透的盘片（11）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造预制件的装置和方法
本专利技术涉及一种用于制造用于飞机结构构件的预制件的装置以及一种用于制造用于飞机结构构件的预制件的方法。
技术介绍
纤维增强材料的使用在当今得到极大的增加。这尤其适用于玻璃纤维增强或碳纤维增强的构件，其应用由于对轻质结构解决方案的持续上升的需求而增加。这在航空航天工业以及汽车工业中尤其如此。然而，一个大的挑战仍然是玻璃纤维增强或碳纤维增强的构件（GFK或CFK构件）的自动化的制造。因此，手动加工在此在生产中还总是具有很大的份额。在过去，已经进行了许多尝试来使过程半自动化或全自动化。为了制造飞机结构构件，特别是飞机的纵梁（Stringer）和/或骨架（Spante），例如DE102010014704A1提出一种用于制造用于飞机结构构件的预制件的方法，其中在第一步骤中，连续输入的纤维层通过横向成型（Querumformung）被成型为预先确定的横截面，并且其中随后形成的横截面轮廓在第二步骤中通过纵向成型被有针对性地弯曲。在此已知的是，在横向成型之前利用红外辐射器照射纤维层，以便将彼此松弛地延伸的纤维层彼此固定。现在已经发现，通过简单地照射纤维层，仅仅很难实现对纤维层的均匀加热。这导致，纤维层的部分区域过强地加热而其他部分区域不足地加热。此外，波动的环境条件对纤维层的连接质量有显著影响。这在生产的预制件的构件特性方面导致显著的质量差异。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是如此改进和设计上述装置，使得能够通过稳定的工艺控制和可靠的制造工艺制造具有保持不变地高的构件特性的预制件。上述任务通过权利要求1的特征来解决。所提出的用于制造用于飞机结构构件的预制件的装置具有用于连续提供具有至少一个纤维层的层状结构的提供单元。此外，该装置具有加热单元，该加热单元具有至少一个红外加热器，该红外加热器具有红外辐射源。所提供的层状结构在此沿输送方向被引导通过加热单元并且在那里在其宽度的至少一部分上在横截面中被至少一个红外加热器加热。在此，在层状结构和红外加热器之间布置有红外辐射能够穿透的盘片。由此在纤维层和盘片之间产生相对受保护的空间，在该空间中实现了非常均匀地加热层状结构。此外，环境变化对加热过程的影响被显著地降低。例如，以简单的方式和方法显著地降低在生产车间中例如当在冬季打开厂房时的突然的温度波动的影响并且可以明显更好地保持基本上恒定的温度。这种环境影响的影响通过设置盘片而比在红外辐射器简单自由地定位在纤维层上的情况下明显更小。此外，通过借助于红外辐射器进行的能量输入，也可以非常特别简单地调节层状结构和盘片之间受保护的空间中的温度，因为加热固定确定的并且在其尺寸上由盘片和纤维层限定的区域。此外，以这种方式可以在层状结构和盘片之间提供如下流动通道，该流动通道能够实现非常均匀地加热层状结构。通过这种特别均匀的并且可良好控制的加热，通过所提出的装置来显著改善在制造用于飞机结构构件的预制件时的工艺质量。根据权利要求2，为了特别是沿着输送方向切割层状结构，可以设置切割单元和/或为了将层状结构成型为横截面轮廓而设置有横向成型单元。在权利要求3至6中描述了涉及所述装置的结构和特别是层状结构和盘片彼此间的布置的其他特征。红外加热器的优选设计方案在权利要求7和8中进行描述。权利要求9涉及红外辐射源的控制。根据权利要求10，加热单元具有至少一个另外的红外加热器。由此能够实现更均匀的温度分布或者能够有效地加热层状结构的其他区段。根据权利要求11，为了更好地将纤维层彼此连接，可以设置压制单元。此外，开头所述的任务在方法方面利用权利要求12的特征来解决。得到与前面结合所述装置所描述的相同的优点。要指出的是，利用该装置可以执行所提出的方法。该方法的优选的设计方案在权利要求13至15中描述。附图说明下面借助于仅仅示出优选实施例的附图详细解释本专利技术。附图中示出：图1：a）中示意性地示出具有飞机结构构件的飞机的三维图示，b）中示意性地示出用于如a）中所示的飞机结构构件的预制件的三维图示以及横截面，该预制件可利用所提出的装置或所提出的方法来制造，图2：a）中示出了所提出的装置或所提出的方法的实施例的示意图；b）中示出了在进入加热单元之前的层状结构的示意性剖面图；c）中示出了加热单元的示意性剖面图；d）中示出了切割单元的示意性剖面图；e）中示出了横向成型单元的示意性剖面图；f）中示出了高压釜中的飞机结构构件的制造的示意图，图3以三维视图示出了加热单元的实施例的示意图，图4示出了穿过图3中的根据IV的加热单元的剖面的示意图，图5示出了类似于图4的另一实施例的剖面的示意图，图6：a）和b）中示出了红外加热器的不同的三维图示，并且图7示出了穿过根据图6的红外加热器的剖面。具体实施方式图1a）示出具有飞机结构构件2的飞机1。在图1a）的穿孔（Ausbruch）中，例如骨架2a和纵梁2b被示出为这种飞机结构构件2。如今，这些飞机结构构件2也制造为纤维增强的构件。为此，通常首先制造所谓的预制件3。这些预制件3随后被进一步加工成飞机结构构件2。这种预制件在图1b）中以三维图示和剖面示出。如从图中可得知，该预制件在这里且优选地由多个纤维层4构成。纤维层4具有纤维材料。这些纤维材料可以是干纤维、罗拉、织物、无纺布、绒和/或编织物。优选地，纤维层是所谓的预浸料（Prepreg）、也就是说预浸渍的纤维层。它们优选用反应树脂，优选基于环氧树脂预浸渍。在该实施例中，预制件具有T形轮廓。然而，这些预制件也可以以其它轮廓形状制造，像比如制造为L、U和/或V形轮廓。图2a）以侧视图示意性地示出了用于制造预制件3的装置5的一个实施例。在图2b、图2c）和图2d）中，以横向于输送方向F的截面图示意性地示出了制造预制件3的各个步骤。装置5具有如下提供单元6，该提供单元用于连续地提供具有至少一个纤维层4的层状结构7。在这里且优选地，层状结构7具有至少两个或三个纤维层4。层状结构7可以以特别是完成批量生产的形式在辊（Rolle）8上提供，或者可以设置多个具有纤维层4的辊8，其纤维层在装置5中拼合成层状结构，如在图2a的实施例中的情况那样。此外，所提出的装置5具有带有至少一个红外加热器9的加热单元8。该红外加热器具有红外辐射源10。如图2a）所示，层状结构7被引导通过加热单元8，并且如根据图2c的横截面所示，在加热单元8中，在其宽度B的至少一个区段T上在横截面中被至少一个红外加热器9加热。通过加热层状结构7，在这里且优选地，在纤维层4中和/或上的粘合剂被活化，该粘合剂将纤维层彼此连接、特别是粘接起来。由此，纤维层4可以在其宽度B上、特别是仅在一个宽度区段T上彼此连接，从而这些纤维层在后续的加工步骤中至少在这样的区段T的区域中不会相对于彼此移动。原则上，层状结构可以在其整个宽度上由加热单元8加热，然而替代地，也可以在宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造用于飞机结构构件（2）的预制件（3）的装置，该装置具有用于连续提供具有至少一个纤维层（4）的层状结构（7）的提供单元（6），该装置还具有带有至少一个红外加热器（9）的加热单元（8），所述红外加热器具有红外辐射源（10），其中，所提供的层状结构（7）沿输送方向（F）被引导通过所述加热单元（8）并且在那里在其宽度（B）的至少一部分上在横截面中能够被至少一个红外加热器（9）加热，其中，红外辐射能够穿透的盘片（11）布置在所述层状结构（7）和所述红外加热器（9）之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171208 DE 102017011312.21.一种用于制造用于飞机结构构件（2）的预制件（3）的装置，该装置具有用于连续提供具有至少一个纤维层（4）的层状结构（7）的提供单元（6），该装置还具有带有至少一个红外加热器（9）的加热单元（8），所述红外加热器具有红外辐射源（10），其中，所提供的层状结构（7）沿输送方向（F）被引导通过所述加热单元（8）并且在那里在其宽度（B）的至少一部分上在横截面中能够被至少一个红外加热器（9）加热，其中，红外辐射能够穿透的盘片（11）布置在所述层状结构（7）和所述红外加热器（9）之间。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置（5）具有用于沿着输送方向（F）切割所述层状结构（7）的切割单元（13）和/或用于沿着输送方向（F）将所述层状结构（7）成形为横截面轮廓的横向成型单元（14）。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述层状结构（7）和所述盘片（11）之间的间距小于所述盘片（11）和所述红外加热器（9）的红外辐射源（10）之间的间距，和/或，所述层状结构（7）和所述盘片（11）之间的间距小于10cm，进一步优选小于5cm，进一步优选小于3cm，进一步优选基本上为1.5cm。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述层状结构（7）和所述盘片（11）构成流动通道（20），优选地通过过压源（21）在所述流动通道（20）中、尤其在所述红外加热器（9）的辐射区域中提供气体流。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述气体流具有与输送方向（F）相反和/或正交的方向矢量，或者与输送方向（F）相反或正交地指向。


6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述盘片（11）的纤维层侧设置有排出开口（22），以便在所述流动通道（20）中提供气体流，优选地，所述排出开口（22）基本上正交于所述输送方向（F）指向。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述红外加热器（9）能够相对于所述层状结构（7）、尤其横向于和/或正交于输送方向（F）得到调节。


8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述红外加热器（9）具有特别是能够调节的反射器（23），...

【专利技术属性】
技术研发人员：R赖因霍尔德，
申请(专利权)人：布勒特耶自动控制设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE