纤维复合半成品、纤维复合构件、转子叶片元件、转子叶片和风能设施以及用于制造纤维复合半成品的方法和用于制造纤维复合构件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于纤维复合构件、特别是用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品(210)，包括：层构造，所述层构造具有：型芯(220)，所述型芯由型芯材料组成或包括型芯材料；和与型芯(220)邻接的纤维层(230a，b)，所述纤维层由纤维层材料组成或包括纤维层材料；以及引入到型芯(220)中的多个增强杆(240)，所述增强杆由增强材料组成或包括增强材料，其中增强材料的刚性比型芯材料更高。在此，多个增强杆(240)关于型芯平面成角度地引入到型芯(220)中。此外，多个增强杆(240)中的至少一个增强杆关于型芯平面的正交线成角度地引入到型芯(220)中。型芯(220)中。型芯(220)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维复合半成品、纤维复合构件、转子叶片元件、转子叶片和风能设施以及用于制造纤维复合半成品的方法和用于制造纤维复合构件的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于纤维复合构件、尤其用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品，包括层构造和多个增强杆；一种纤维复合构件，包括纤维复合半成品和基体材料；一种用于转子叶片的转子叶片元件，尤其用于风能设施；一种转子叶片和一种风能设施，包括塔、吊舱和具有转子毂和多个转子叶片的转子。
[0002]本专利技术还涉及一种用于制造纤维复合半成品的方法和一种用于制造纤维复合构件的方法。

技术介绍

[0003]纤维复合构件是由两个或更多个彼此连接的组件构成的构件，由纤维复合材料组成或包括纤维复合材料，所述纤维复合材料通常具有功能性特性。纤维复合材料包括纤维和纤维嵌入的基体或者主要由其组成。由于出现纤维和基体的相对于彼此的相互作用，纤维复合材料具有分别比纤维或基体本身更高价值的特性。
[0004]原则上，已知纤维复合构件、用于制造纤维复合构件和纤维复合构件的组成部分的纤维复合半成品或不同实施方式的纤维复合半成品及其制造方法。
[0005]在DE 10 2013 215 384 A1中例如描述复合成型件和复合成型件的制造方法，其尤其用于风能设施，所述复合成型件具有热塑性塑料和纤维复合半成品，所述制造方法具有如下步骤：提供热塑性塑料和具有柔性的、编织物式的纤维系统的纤维复合半成品；将热塑性塑料作为成型芯材在纤维复合半成品的柔性的、编织物式的纤维系统中分配并且与编织物式的纤维系统连接。
[0006]DE 10 2013 215 381 A1例如公开一种制造方法和一种复合构件，尤其用于风能设施的复合构件，其具有多个至少两组件的复合成型件，其中第一组件由成型芯材构成并且第二组件形成为接合层的一部分。
[0007]在DE 10 2009 044 834 B4中描述一种纺织半成品和一种用于制造纤维复合构件的预制品的方法。在此形成纤维增强层，将在室温下以固态存在的基于长链反应树脂的粘合剂通过将粘合剂作为细丝喷出来施加，冷成型设有粘合剂细丝的纤维增强层，将改型的、设有粘合剂的纤维增强层加热并且随后冷却。
[0008]文献DE 10 2016 106 402 A1涉及一种构件，其在构件的表面上借助增强纤维增强。此外，该文献涉及一种用于用增强纤维增强构件的方法。在此，将增强纤维用树脂浸渍，将阻挡在正常压力或两侧相同的压力下至少99重量％的未硬化的且液态的树脂的膜在构件和增强纤维之间定位并且附加地将压力施加到由树脂浸渍的增强纤维上，使得树脂渗透膜并且增强纤维与构件粘接。
[0009]原则上已知的是，纤维复合半成品的各个组成部分通过基体材料彼此连接，以便制造纤维复合构件。此外，也已知如下方式，所述方式提出各个组成部分的附加的连接。
[0010]从US 8,709,584 B2中例如已知复合板，包括：具有多个销和多个竖直销的芯层，其中多个销分别在芯层之内和跨过芯层延伸，并且其中多个竖直销分别在芯层之内延伸，而不跨过芯层延伸；互锁内层，其具有至少一个子层，该子层借助多个销机械锁紧；内层，其与互锁内层连接，其中内层具有第一数量的子层；互锁外层，其具有至少一个子层，所述子层借助多个销机械锁紧；和外层，其与互锁外层连接，其中外层具有第二数量的第一类型的和第二类型的子层，其中第一类型与第二类型不同，其中子层的第二数量大于子层的第一数量。
[0011]纤维复合半成品的各个组成部分的这种连接通常以技术耗费的生产步骤进行。例如也已知缝纫材料，所述缝纫材料例如由多个碳纤维垫组成，借助于盲缝设备缝纫。这种盲缝设备从DE 100 40 807 A1中已知。
[0012]此外，WO 98/29243公开一种超声连接系统，其中使用超声转换器，以便将由可压缩的元件承载的多个连接元件插入两个要连接的组件或复合件中。
[0013]用于连接组件的耗费的技术生产步骤需要特殊的生产设施，其购置与高成本关联。
[0014]此外，借助已知的生产方法可以将连接元件仅引入到几何结构简单构造的组件中。由此显著地限制所述这样制造的纤维复合构件的使用领域。
[0015]对于在纤维复合构件的领域中的生产技术的挑战尤其也在于生产具有不同几何结构的纤维复合构件。
[0016]德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 10 2016 121 554A1。

技术实现思路

[0017]因此，本专利技术所基于的目的是，解决至少一个所述问题。尤其在制造方法方面，应当提供简单的且低成本的解决方案来制造纤维复合构件或纤维复合半成品。尤其，本专利技术的一个目的是，提供一种解决方案，该解决方案在源自负载作用的要求方面引起至少一个优化的特性。尤其，本专利技术应提供一种解决方案，所述解决方案可实现剪切刚度和弯曲刚度的提高。至少应当针对至今已知的解决方案找到一种替选的解决方案。
[0018]根据本专利技术的第一方面，开头提到的目的通过用于纤维复合构件，尤其用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品实现，所述纤维复合半成品包括：层构造，其具有由型芯材料组成或包括型芯材料的型芯，和与型芯邻接的、由纤维层材料组成或包括纤维层材料的纤维层；以及多个引入到型芯中的增强杆，其由增强材料组成或包括增强材料，其中增强材料的刚性比型芯材料更高，其中多个增强杆关于型芯平面成角度地引入到型芯中，并且其中多个增强杆中的至少一个增强杆关于型芯平面的正交线成角度地引入到型芯中。
[0019]本专利技术尤其基于在下文中示出的关于用于纤维复合构件的现有的纤维复合半成品的知识。
[0020]用于纤维复合构件的纤维复合半成品可以包括不同的组成部分。对于要由纤维复合半成品制造的纤维复合构件的特性，通常各个组成部分的材料的和可能还有几何的特性是重要的。这可实现，在纤维复合构件中将不同组成部分的特性彼此结合，进而尤其地，优选地通过组成部分的选择，尤其优选与关于其使用领域专用地设定纤维复合构件的特性。
[0021]尤其在优选承受特别的负载的大型构件中、诸如在例如转子叶片和风能设施的其他构件中，出现高的和大幅改变的负载作用，尤其静态的和动态的负载，所述负载随着风能设施的构件的尺寸增加而进一步增加。风能设施的转子叶片通常发展为，使得其具有在结构强度相对高的情况下的小的重量，以及不同的硬度和取决于负载作用的拉伸强度。尤其，转子叶片应发展为，使得其可以尤其也常年地承受高的静态的和动态的负载。由于尤其关于所出现的负载作用的所述要求，转子叶片尤其包括纤维复合构件或由纤维复合构件组成。
[0022]本专利技术尤其基于如下认识，即尤其有利的是，包括至少两个层的纤维复合半成品沿厚度方向增强，以便尤其实现纤维复合构件的剪切刚度和弯曲刚度的提高。此外，尤其应当改善剪切力在层之间的传递。现有解决方案为此提出，将纤维复合半成品的各个组成部分，尤其至少两个层，通过多个相同定向的连接元件来连接，所述连接元件延伸穿过各个组成部分。在此，连接元件通常——与实际出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于纤维复合构件(200)的纤维复合半成品(210)，所述纤维复合半成品尤其用于风能设施(100)的纤维复合构件(200)，所述纤维复合半成品包括：
‑
层构造，所述层构造具有
·
型芯(220)，所述型芯由型芯材料组成或包括型芯材料，和
·
与所述型芯(220)邻接的纤维层(230a，b)，所述纤维层由纤维层材料组成或包括纤维层材料，以及
‑
引入到所述型芯(220)中的多个增强杆(240)，所述增强杆由增强材料组成或包括增强材料，其中所述增强材料具有比所述型芯材料更高的刚性，其中所述多个增强杆(240)关于型芯平面(2210)成角度地引入到所述型芯(220)中，并且其中所述多个增强杆(240)中的至少一个增强杆关于所述型芯平面(2210)的正交线成角度地引入到所述型芯(220)中。2.根据权利要求1所述的纤维复合半成品(210)，其中所述增强杆(240)完全地或部分地延伸穿过所述型芯(220)，优选沿从所述层构造的第一端面至所述层构造的第二端面的方向延伸，其中所述第一端面与所述第二端面相对置，并且其中优选所述增强杆(240)完全地或部分地延伸穿过所述纤维层(230a，b)。3.根据上述权利要求中任一项所述的纤维复合半成品(210)，其中所述增强杆(240)具有5mm的最大直径，优选具有1mm至5mm的最大直径，更优选具有2mm至5mm的最大直径。4.根据上述权利要求中至少一项所述的纤维复合半成品(210)，其中所述型芯材料包括聚乙烯和/或聚氯乙烯和/或轻木和/或泡沫，尤其是硬质泡沫和/或金属泡沫，或由这些材料中的一种材料组成或由这些材料中的两种或多种材料的组合组成。5.根据上述权利要求中至少一项所述的纤维复合半成品(210)，其中所述增强材料包括基体材料和嵌入到所述基体材料中的纤维，并且其中优选地，所述基体材料是硬化的。6.根据上述权利要求中任一项所述的纤维复合半成品(210)，
‑
其中引入到所述型芯(220)中的增强杆(240)分别限定在所述型芯(220)的表面处的引入部位(310，310a
‑
e)，
‑
其中所述型芯(220)的表面具有多个引入部位(310，310a
‑
e)并且多个引入部位(310，310a
‑
e)分别限定引入区域(320，320a
‑
e)，并且
‑
其中第一引入区域(320，320a
‑
e)与第二引入区域(320，320a
‑
e)间隔开。7.根据上述权利要求中至少一项所述的纤维复合半成品(210)，其中至少两个增强杆(240)关于所述型芯平面(2210)以不同角度引入到所述型芯(220)中。8.根据上述权利要求中任一项所述的纤维复合半成品(210)，其中三个增强杆(240)中的最多两个增强杆位于所述型芯(220)中的一个增强平面中。9.一种纤维复合构件(200)，尤其用于风能设施(...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：