用于为纤维复合材料的弯曲成形的结构部件覆盖针织纤维织物的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种在制造纤维复合材料的弯曲成形的结构部件期间用于覆盖针织纤维织物的设备(10)。该设备(10)包括：具有模面(14)的至少一个模具(12)，所述模面(14)对应于后来成形的结构部件期望成形的几何形状和曲率的至少一部分；以及至少一个夹紧装置(20)，用于将至少一个针织纤维织物层(16)沿张紧线(22)夹进到预应力状态；和运动装置(24)，用于在所述模具(12)与所述至少一个夹进的针织纤维织物层(16)之间以这样一种方式产生相对运动，以使所述模具(12)的所述模面(14)沿垂直于或至少近似垂直于所述张紧线(22)的方向移动靠近所述针织纤维织物层(16，18)，并且在所述相对运动的进一步过程中冲过所述张紧线(22)到达使所述针织纤维织物层(16)完全覆盖所述模面(14)的程度，其中所述夹紧装置(20)被装备为在整个覆盖操作期间以沿所述张紧线(22)作用的张紧力加载所述针织纤维织物的所述层(16)。

【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用于为纤维复合材料的弯曲成形的结构部件覆盖(drape)针织纤维织物的设备和方法，所述纤维复合材料例如为GFRP或CFRP。本专利技术上下文中的术语 “成形结构部件”表示为主体提供结构强度的结构限定构件，即可以形成主体的支撑结构的一部分的构件，例如飞机机身。
技术介绍
特别地，在飞机构造中，对针织纤维织物的成形结构部件的实用性的深入研究目前已经进行了一段时间，针织纤维织物表示玻璃纤维增强的(GFR)或碳纤维增强的(CFR) 的例如垫或带形式的纺织织物、无纺织物或针织织物。为了形成纤维复合材料成形结构部件，纤维首先必须根据它们所需的朝向被预制和排列，然后被预制的纺织织物、无纺织物或针织织物必须一层一层地被放置，即覆盖，到所需的模具中。特别地，在弯曲成形结构的情况下，该覆盖过程是困难的并且因而是费力的。为了获得弯曲的几何形状，针织纤维织物由于在外侧边缘和内侧边缘之间的长度的差别而必须弧形地放置，这可能导致不希望的折痕形成。另一个困难在于观察模具上的期望的纤维朝向。覆盖之后，得到的多层层叠结构被固定。这传统上在所谓的预成型步骤中实现，在该预成型步骤中，涂有(powdered)粘合剂的层叠结构被加热以固化所述粘合剂，该粘合剂具有通常通过施加热量而展现出的固定效果。将来的纤维复合材料成形结构部件的一个应用实例是诸如用于飞机的机身和机翼中的框架。到目前为止，由针织纤维织物制造的这种框架必须通过以手工将单独的纺织织物层小心地覆盖到合适的模具上这种耗时的方式制造，纺织织物层在模具上临时地固定然后通过施加热量而烘烤成预加工成品。如果由针织纤维织物制成的框架将来被用于一系列飞机构造中，那么这种制造方法是过慢且成本过高的。本专利技术的根本目的在于弥补这些缺点并提出一种，经由该设备和方法可以更快且更经济地以可复现的质量覆盖大量这种成形结构部件。
技术实现思路
根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的设备和通过包括权利要求6中所提出的步骤的方法来实现。因此，根据本专利技术的所述设备包括具有模面的至少一个模具，所述模面对应于后来成形的结构部件的期望成形的几何形状和曲率的至少一部分。在此情形下，所述模面可被构造为对应于待被制造的完全成形的结构部件的期望成形的几何形状和曲率。可替换地，可提供各自具有模面的多个模具，在此情形下，所有模面一起形成所述后来成形的结构部件的期望成形的几何形状和曲率。根据本专利技术的所述覆盖设备进一步包括至少一个夹紧装置，该夹紧装置用于将至少一个针织纤维织物层沿张紧线夹进(clamp in)到预应力状态。所述夹紧装置可被构造为夹进单独的针织纤维织物层，但是可以可替换地被构造为共同地夹进多个重叠的针织纤维织物层。所述夹紧装置还可以被构造为保持针织纤维织物的多个层分离地且沿互相平行的张紧线彼此相距一距离地被夹紧。可使用多个夹紧装置来代替一个夹紧装置而实现此目的。所述夹紧装置或多个夹紧装置可用于沿与针织纤维织物层相关的张紧线夹进，即紧固， 每个针织纤维织物层，这样使得所述被夹进的针织纤维织物层承受沿所述张紧线的张紧负荷，即在沿所述张紧线的张紧应力作用下被恒定地保持。被提供用于被夹进的每个针织纤维织物层优选被预制，即被至少切割到期望的长度。最后，根据本专利技术的覆盖设备包括运动装置，该运动装置用于在所述模具或多个模具与所述至少一个夹进的针织纤维织物层之间以这样一种方式产生相对运动，以使所述模具的所述模面(或多个模具的多个模面)沿垂直于或至少近似垂直于所述张紧线的方向移动靠近所述针织纤维织物层，并且在所述相对运动的进一步过程中，冲过所述张紧线到达所述针织纤维织物层完全覆盖所述模面(或多个模面)的程度。如果有多个针织纤维织物层，那么这意味着所有针织纤维织物层的张紧线被穿过，直到最后的针织纤维织物层即距离模面最远的针织纤维织物层完全依靠在模面上。根据根据本专利技术的覆盖设备的优选构造，所述夹紧装置将所述针织纤维织物层或者可选地将多个针织纤维织物层保持在横切所述张紧线的预成型状态。例如，该预成型状态可为Z形，即由所述夹紧装置保持在张紧应力下的所述针织纤维织物层具有Z形横截面。 其他横截面形状当然同样是可能的，例如L形、S形等。以此方式，甚至具有更复杂形状的纤维复合材料成形结构部件也可被容易地覆盖并且具有高的可重复性。在介绍中所述的目的还通过用于为纤维复合材料的弯曲成形的结构部件覆盖针织纤维织物的方法来实现，该方法包括下述步骤沿张紧线张紧至少一个针织纤维织物层，其中在整个覆盖操作期间，张紧力沿所述张紧线被施加到所述层上，执行相对运动以减小位于所述模具上的模面和所述至少一个针织纤维织物层之间的距离，以这样一种方式使所述模面沿垂直于或至少近似垂直于所述张紧线的方向移动靠近所述针织纤维织物层，和继续所述相对运动，直至所述张紧线被穿过且所述针织纤维织物层完全覆盖所述模面。优选地每个针织纤维织物层在沿所述张紧线张紧之前被预制，即至少获得期望的长度。如前文已经结合根据本专利技术的设备描述的一样，在根据本专利技术的方法中同样是多个针织纤维织物的层可以以重叠的方式被夹紧或者分离地且沿互相平行的张紧线彼此相距一距离地被夹紧，在此情况下所述相对运动继续直到每个张紧线已经被穿过且每个针织纤维织物层完全覆盖所述模面。等同地，所述针织纤维织物层或者所述多个针织纤维织物中的一些或全部可以以导致预定横截面形状的方式被夹紧，所述预定横截面形状例如为Z 形、L形、S形等。每个针织纤维织物层可为所谓的预浸料坯(pr印reg)，即预先渗入接合剂的针织纤维织物层。如果多个针织纤维织物层被使用，则所述层中的一个、一些或全部可为预浸料坯。在根据本专利技术的覆盖方法中，实际覆盖操作在切向地朝向模面延伸的静态自由张紧的针织纤维织物层与模具相遇处执行，并且在该处接触模具的所述针织纤维织物层被迫使到模具的曲率。换言之，所述模具将成形几何形状强加到每个针织纤维织物层上。由预先设定的曲率导致的所述针织纤维织物层的可选地提供的外边缘和内边缘之间的长度差通过外边缘和内边缘的不同延长程度的优点在该处被类似地补偿。经由根据本专利技术的覆盖设备并且经由根据本专利技术的覆盖方法，针织纤维织物的弯曲轮廓可快速和容易地被覆盖。以这种形式被覆盖的预加工成品的质量是非常高的并且是可重复的。由于已经验证过且简单的技术可用于根据本专利技术的覆盖设备，因此覆盖操作可以是高度自动化的以获得相对较低的资金支出。因此，根据本专利技术，能够大批量、快速且高质量地制造弯曲的轮廓。此外，根据本专利技术的设备和根据本专利技术的方法能用于众多不同的几何形状和层叠结构。在改变几何形状的情况下，所述模具仅仅需要相应地被修改。在本专利技术的上下文中，术语“针织纤维织物”不限于针织材料，而是也包括纺织织物材料和无纺织物材料，例如粘合材料(bonded material) 0附图说明下面将参考所附示意性附图对本专利技术实施例进行详细描述。所述附图示出图1为根据本专利技术的具有处于初始状态的模具的覆盖设备，和图2为图1所示的具有部分覆盖到其上的第一针织纤维织物层的处于中间状态的覆盖设备。具体实施例方式图1示意性地示出一种用于覆盖针织纤维织物的设备10。覆盖主要为网状的针织纤维织物是制造纤维复合材料诸如CFRP和GFRP的弯曲成形的结构部件中的重要步骤。覆盖设备10包括具有模面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让·朔普迈尔，阿克塞尔·赫曼，
申请(专利权)人：空中客车作业有限公司，
类型：发明
国别省市：