在一种生产用于航空和航天的增强型纤维复合组件（１）的方法中，提供了具有预定义的模具部分（３）的成形工具（２）。借助于所述成形工具（２）的所述模具部分（３）而模制成形／支撑元件（４）。然后使半成品纤维产物（５）至少部分地沉积于所述成形的成形／支撑元件（４）上。借助于所述成形／支撑元件（４）而使所述沉积的半成品纤维产物（５）变形以形成至少一个增强部分（７、８、９）。然后将所述成形／支撑元件（４）连同形成在此元件上的所述增强部分（７、８、９）一起从所述成形工具（２）中移除，接着是通过以所述成形／支撑元件（４）支撑而相对于关联的纤维复合组件部分（１２）对如此形成的所述增强部分（７、８、９）进行界定的定位。使所述增强部分（７、８、９）固化以形成所述增强型纤维复合组件（１）。成形装置具备固持成形／支撑元件（４）使得其可被移除的预定义的模具部分（３）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生产用于航空和航天的纤维复合组件的方法，且本专利技术涉及一 种用于借助于此类方法而生产此类纤维复合组件的成形装置。尽管其可与任何纤维复合组件一起使用，但下文参考片状纵材增强型 (sheet—like, stringer-reinforced)碳纤维塑料材料(carbon fibre plastics material, CFRP)组件(例如，飞机蒙皮外壳)较详细地阐释了本专利技术和本专利技术潜在的问题。
技术介绍
为了以尽可能少的额外重量承受航空领域中产生的高负载而用CFRP纵材增强 CFRP蒙皮外壳的技术是众所周知的。为了此目的使用了不同类型的纵材，例如T纵材 和Ω纵材。T纵材的横截面由基座和腹板组成。基座是连接到蒙皮外壳的表面。T纵材增 强型蒙皮外壳的使用在飞机构造中非常普遍。举例来说，具有纵材的蒙皮外壳是使用浸出工艺(infusionprocess)来并入呈半成 品纤维产物的基质(例如环氧树脂)而生产的。半成品纤维产物包括织物、非织物和纤 维毡。这些产物配备有基质且然后在(例如)高压釜中固化。浸出工艺可比生产纤维复 合组件的其它已知方法(例如预浸工艺)更经济，因为这准许使用更经济的半成品纤维产 物。在开发新的航空和航天飞行器组件时，常常存在很多迭代阶段直到发现最佳的 组件几何形状为止。这对制造装备的几何形状有影响，结果是，对成品系列工具的修改 不可避免。按照现状来看，由于所使用的材料和生产工艺，用于生产CFRP组件的制造设备 和工具的生产常常是极为耗时和昂贵的。这将通过考虑一实例而变得明确。在开发和生 产新的纵材增强型面板(例如，舵单元外壳)时，可能由于高负载将不得不修改基座蒙皮 或纵材的层压厚度。如果纵材中存在任何斜坡，则由于(例如，在基座蒙皮中)不同的 层压厚度也必须修改这些斜坡。因此也有必要修改用以制造所述纵材的工具。在制造纵材(例如，使用所谓的HotForm工艺)且随后在面板上用定型和固化工 艺处理纵材时，目前针对每一工艺而使用个别的工具，这相应地导致了对时间、部件和 成本的高需求。文献DE 600 09 259 T2描述一种用于复合材料组件的制造工艺，其中借助于结构 粘结剂使至少一个未固化的支柱粘附到硬化的基座组件。这种粘结通过使用特别为此目 的而设计的工具来成形和施加压力而产生，因此可能控制和保持树脂和高压釜循环期间 所产生的粘结剂的流量。文献DE 601 04 046 T2描述一种用于由纤维增强型复合材料生产中间产物的方 法。此方法包括由包含用热固化树脂浸渍的增强纤维的纤维增强型复合材料生产具有1到50%的硬度等级的半固化中间产物。
技术实现思路
考虑到以上情况，本专利技术的目标是提供一种生产用于航空和航天的纤维复合组 件的较经济的方法和较经济的成形装置。根据本专利技术，通过具有权利要求1的特征的方法和/或具有权利要求11的特征 的成形装置实现了此目标。本专利技术潜在的一个概念需要提供用于使成形/支撑元件成形的具有模具部分的 成形工具，所述成形/支撑元件用以形成增强部分或增强元件，且在从成形工具中移除 时、定位时和固化时与增强部分一起留下且支撑增强部分。因此，本专利技术提供一种生产用于航空和航天的纤维复合组件的方法，首先提供 一种具有预定义模具部分的成形工具。上面沉积有或至少在其部分上沉积有半成品纤维 产物的成形/支撑元件借助于成形工具的模具部分而成形。沉积的半成品纤维产物借助 于成形/支撑元件而形成以形成至少一个增强部分，在此之后从成形工具中移除成形/支 撑元件和在此元件上形成的增强部分。然后以界定的方式相对于由成形/支撑元件所支 撑的相关联的纤维复合组件部分而定位如此形成的增强部分。然后使增强部分固化以形 成增强型纤维复合组件。用于航空和航天的此类纤维复合组件的成形装置也具备成形工具，所述成形工 具具有预定义的模具部分和成形/支撑元件，所述成形/支撑元件固持于成形工具的模具 部分中使得其可被移除。因此本专利技术比上文所提及的方法具有优势用以形成增强部分或纵材的模(die) (例如，在HotForm工艺中)，即成形/支撑元件，同时也可用于随后的定型和固化工艺 中。因此这节约了时间和开支。在附属权利要求中描述了本专利技术的有利的实施例和改进。根据增强元件或部分(例如，纵材)、成形/支撑元件(例如，薄片)的几何数 据产生成形工具，所述成形工具再产生随后组件(例如，纵材)的几何形状。在此工艺 中，研磨可(例如)由木材制成的成形工具直到获得用于使成形/支撑元件变形的模具部 分为止。然后所得的薄片具有可能为(例如)L形或U形型材的型材。薄片可(例如) 由钢或铝制成，但也可由纤维复合材料或上文所提及的材料的组合物制成。所得的成形的成形/支撑元件现在可同时用作随后的HotForm工艺中的增强部分 的成形表面。在此操作期间，其可留在成形工具上。也可能不仅使用成形/支撑元件， 还使用成形工具(例如，其表面的一部分)来用于沉积半成品纤维产物。在进行增强部分的热成形之后，将成形/支撑元件连同元件上的增强部分一起 从成形工具中移除，其中成形/支撑元件充当用于增强部分定型工艺以及用于随后的固 化工艺的支撑元件。然后将成形/支撑元件从固化的增强部分移除并重新放置在成形工 具的模具部分上，这样准许再次使用成形/支撑元件。在沉积的半成品纤维产物的成形工艺期间，也可能在待沉积的半成品纤维产物 之下、在成形/支撑元件上、且也在为此目的而使用的成形工具的表面上涂覆随后的固 化工艺所需要的真空膜，从而产生能够使模制/支撑元件和成形工具与增强部分分离的分离元件。这也使成形/支撑元件可能在固化工艺期间留在真空区域之外。此程序的结果 是，此处可使用经济的金属薄片(钢、铝)。金属型材在纵向方向上的热膨胀在此情况下 对增强部分或纵材的几何形状并没有负面影响，因为成形/支撑元件可自由移动。因此 在此例中不需要例如Ni-36等昂贵的工具材料。另外的分离元件(例如，相应的涂层)当然也可用以实现分离，且此类涂层也可 在没有分离膜的情况下使用。举例来说，如果现在为了静止的原因需要修改半成品纤维产物或层压结构，则 增强元件(即，成形/支撑元件)的几何轮廓发生改变。因此，作为用于半成品纤维产 物的成形工具的压型(profiled)薄片或成形/支撑元件的几何形状以及原始模具的几何形 状(即，用于成形/支撑元件的成形和形成的成形工具的几何形状)必须重新修改以适于 每一个别情况，即再造。可由经济的材料(例如，柳安木)制造成形工具，因为压型薄片需要(例如)简 单的薄片成形。同样的工具材料也可用以由CFRP构成成形和固化工具，即成形/支撑元 件。由于其具有与待固化的材料(即，在此情况下为纵材或增强部分)相同的热膨胀特 性，所以此类CFRP工具具有的优势为，其也可用于难处理的几何形状(例如，斜坡、底 切)。另一方面，薄片金属型材仅可用于简单的几何形状(无斜坡或仅有较小的斜坡)。在本专利技术的一个实施例中为了形成复合增强型材经构型部件，以成形工具形成 的成形/支撑元件也可接合到使用另一成形工具而形成的另一成形/支撑元件。如果(例 如)所形成的单个成形/支撑元件具有L形型材，那么可将其接合以形成具有T形型材的 纵材，其中成形工具还充当支撑件和压力工具。U形型材也是如此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产用于航空和航天的增强型纤维复合组件（１）的方法，其具有以下步骤：（ｉ）提供具有预定义的模具部分（３）的成形工具（２）；（ｉｉ）借助于所述成形工具（２）的所述模具部分（３）而模制成形／支撑元件（４）；（ｉｉｉ）将半成品纤维产物（５）至少部分地沉积在成形的所述成形／支撑元件（４）上；（ｉＶ）借助于所述成形／支撑元件（４）而模制沉积的所述半成品纤维产物（５）以形成至少一个增强部分（７、８、９）；（Ｖ）将所述成形／支撑元件（４）连同形成在此元件上的所述增强部分（７、８、９）一起从所述成形工具（２）中移除；（Ｖｉ）通过以所述成形／支撑元件（４）支撑而相对于相关联的纤维复合组件部分（１２）对如此形成的所述增强部分（７、８、９）进行界定的定位；以及（Ｖｉｉ）将所述增强部分（７、８、９）固化以形成所述增强型纤维复合组件（１）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P桑德，H朗斯菲尔德，H马夸特，
申请(专利权)人：空中客车控股有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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