通过真空辅助树脂传递模塑制造工件的方法技术

本发明专利技术涉及通过真空辅助树脂传递模塑制造工件（1）的方法。该方法包括步骤：将纤维粗纱（13）放置在包括模具腔的闭合模具系统的模具中，将至少一个树脂分配装置（14、17、18、25）放置在所述纤维粗纱（13）之间，施加真空到所述闭合模具系统，以及将树脂注入所述模具腔内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于，更具体地涉及用于制造风力涡轮转子叶片的方法。还涉及工件，例如风力涡轮转子叶片。
技术介绍
纤维增强的塑料复合物用于各种技术产品，例如汽车、风力涡轮叶片、储罐等。具有大型尺寸的大部分产品，例如风力涡轮叶片，是通过将在辊上传送的机织玻璃布(wovenglass fabric)放置到一个或更多个模具中而被制造的。在公知为VARTM (真空辅助树脂传递模塑)的常用树脂注塑工艺中，模具被闭合，并且真空被施加到闭合模具系统。之后，诸如聚酯、环氧树脂、乙烯基酯或其他树脂的树脂被注入模具腔内，从而填充层压件内纤维之 间的空间。在载重结构中，通常使用单向玻璃布。可以使用聚酯或类似材料的纱线将布中的玻璃纤维粗纱缝制在一起。当之后通过真空灌注或通过手动铺置从而使用树脂浸溃织物时，通过收紧玻璃纤维束进行的缝制导致玻璃束之间的区域是树脂富集区且几乎没有玻璃纤维。缝制还导致纤维束中存在不良起伏。理想的是获得均匀分布的玻璃纤维而没有树脂富集区的穴(pocket)。利用机织布和短切毡的标准制造没有解决这个问题。此外，使用在辊中传输的机织2-D布在模具中构建3-D结构的制造是难以实现自动化的。在风力涡轮叶片中，所谓的梁帽(spar cap )区应该包含具有最大可实现长度方向刚度的材料，其最普遍地通过在此放置单向(UD)布而获得。由于缝制导致的在粗纱之间的穴通常被用作树脂流动通道。当放置未缝制的粗纱材料时，必须建立其他方式的树脂传输通道。为了实现高强度，增加放置的单向纤维层数。已经引入了特殊的缝制图案，以便减少层压件中的树脂富集穴，不过总是存在机织制造中所用的固有的昂贵纺织机械的限制。这种机械非常类似于非玻璃纺织工业中所用的机械。还没有针对解决纤维增强塑料工业中的问题进行研发。
技术实现思路
本专利技术的第一目标是提供一种用于通过真空辅助树脂传递模塑来制造工件的改进方法，其减少了层压件中的树脂富集穴。本专利技术的第二目标是提供一种改良的工件，其中在层压件中的树脂富集穴减少。第一目标是通过根据权利要求I所述的用于制造工件的方法来解决的。第二目标是通过根据权利要求14所述的工件来解决的。从属权利要求限定了本专利技术的其他改良。用于通过真空辅助树脂传递模塑来制造工件的本专利技术方法包括将纤维粗纱放置在闭合模具系统的模具内的步骤。闭合模具系统包括模具腔。本专利技术方法还包括步骤将至少一个树脂分配装置放置在粗纱纤维之间、向所述闭合模具系统施加真空以及将树脂注入所述模具腔内。使用纤维粗纱并且将树脂分配装置放置在粗纱纤维之间具有如下优点，即由于真空通道和毛细作用力的适当结合，能够实现纤维的较快浸溃。此外，树脂分配装置或树脂富集流动通道能够被设置成使得它们不损害物品的强度。借助于本专利技术方法，能够制造具有极大刚性(E模量)的层压件。所用的纤维粗纱通常包含数千条单纤维。能够沿结构或工件(能够是风力涡轮转子叶片)的纵向方向放置纤维粗纱。此外，能够彼此并排地放置纤维粗纱。 优选地，粗纱没有以布的形式被缝制在一起。这会产生大密度的粗纱区但是不会留下用于树脂流动的区。多个槽或由流动通道构成的流动增强装置可以被置于纤维粗纱之间以作为树脂分配装置。树脂分配装置可以例如是流动增强装置或树脂传输装置，其容纳用于浸溃周围粗纱中的纤维的树脂流动。树脂分配装置或流动增强装置或树脂传输装置与粗纱的纵向单向纤维相比可以具有更高的液体树脂流动渗透性。使用纤维粗纱形式的纵向单向纤维，其中所述纤维代替了机织布被彼此并排地置于模具中，则能够减少工件的生产成本并且能够避免树脂富集区。在本专利技术的上下文中，多个多孔纱线和/或多个纤维性纱线和/或至少一个可渗透管和/或至少一个树脂流动通道能够被置于纤维粗纱之间以用作树脂分配装置。优选地，树脂分配装置(例如槽)可以填充有多孔材料和/或纤维性材料。有利地，树脂分配装置能够以距彼此预定距离的方式被置于纤维粗纱之间。这确保了在层压件中一致的树脂分布。例如，被放置的每层粗纱能够包含例如每10条粗纱一个流动增强装置，例如多孔纱线。所用的模具能够包括内模具表面。树脂分配装置能够优选地被放置成与内模具表面垂直。此外，模具能够包括纵向方向。该纵向方向可以对应于工件的纵向方向。在这种情况下，纤维粗纱可以沿模具的纵向方向被放置。通过沿长度方向(其可以是主要力方向)并且垂直于模具表面(特别是风力涡轮叶片梁帽区)放置树脂传输槽，已固化槽的低纤维含量区将不会损害叶片沿襟翼方向的刚性或强度。如果通道被置于与梁帽的外壳平行，这可导致沿襟翼方向的负载所导致的剪力失效。当对于沿边缘方向的负载情况而言梁帽区处于或靠近中性区域时，仅存在小的剪切力。因此，通道也不会损害沿边缘方向的强度。所用的纤维粗纱可以包括多条纵向单向纤维。所用的纤维粗纱可以例如包括多条玻璃纤维和/或碳纤维和/或芳纶纤维和/或玄武岩纤维和/或天然纤维和/或竹条和/或木条。天然植物纤维可以由木材或植物制成。考虑到所用树脂，例如聚酯树脂或环氧树脂或乙烯基酯树脂可以被注入模具腔内。大体而言，树脂分配装置能够相对于内模具表面被制备成竖直流动通道。可以通过垂直于内模具表面放置预组装的缝制布带或一条碎线租或unifilo ISCunifilo mat)或多孔毡来制备竖直流动通道。在这种情况下，树脂能够在与模具表面垂直的单独的狭窄通道内被传输。树脂传输通道之间的距离，或者更普遍地树脂传输通道之间的距离，或者更普遍地树脂分配装置之间的距离，优选地被选择成使得粗纱区的毛细作用力能够进一步使得树脂及时地被传输到粗纱层压件中以用于所讨论的生产。可以例如通过叠覆多个多孔纱线来构成树脂分配装置或流动通道。优选地，多个粗纱层能够被置于模具中彼此之上。每个粗纱层可以有利地包括距彼此预定距离处的多个多孔纱线。树脂分配装置或树脂流动通道能够以如下方式被构成，即允许树脂借助于来自粗纱区的毛细作用力从树脂分配装置或通道被抽出。之后，任意空的通道空间均能够是多孔结构从而类似于夹层泡沫材料，或者树脂分配装置或通道能够制成是可伸缩的。可以例如通过升温、较高的真空水平或其他受控物理变化来启动该伸缩。大体而言，能够使用可伸缩树脂分配装置。通过先前描述的本专利技术方法来制造本专利技术工件。工件可以具体地是风力涡轮转子叶片。大体而言，本专利技术工件具有与前述方法相同的优点。例如，在本专利技术工件中，树脂富集区或树脂富集穴被减少并且能够以较少成本来制造工件。结合附图从实施例的下述描述中将更加显见到本专利技术的其他特征、性质和优点。 所述特征单独地或以任意方式彼此结合均是有利的。附图说明图I以平面释地示出了在叶片翼展和叶片翼弦所限定的平面上的转子叶片。图2图释地示出了通过转子叶片的翼型截面的沿翼弦方向的横截面。图3图释地示出了风力涡轮转子叶片的沿翼弦方向的横截面。图4具体地图释示出了图3的梁帽12的一部分。图5图释地示出了多个单向玻璃纤维粗纱，其可以被置于模具内。图6图释地示出了由多个叠覆的多孔纱线构成的流动通道的构造。图7图释地示出了树脂怎样迁移到层压件中。图8图释地示出了具有可伸缩竖直流动通道的多条粗纱的截面图。图9图释地示出了具有可伸缩竖直流动通道的多条粗纱的截面图。具体实施例方式现在将参考图I至图9描述本专利技术的实施例。图I以平面释地示出了在叶片翼展和叶片翼弦所限定的平面上的转子叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过真空辅助树脂传递模塑制造工件（1）的方法，包括步骤：将纤维粗纱（13）放置在包括模具腔的闭合模具系统的模具中，将至少一个树脂分配装置（14、17、18、25）放置在所述纤维粗纱（13）之间，施加真空到所述闭合模具系统，以及将树脂注入所述模具腔内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E格罗韦尼尔森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：