纤维复合型材构件以及用于连续制造的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:8326942 阅读:224 留言:0更新日期:2013-02-14 10:51
本发明专利技术涉及一种借助于成形链设备由纤维复合材料连续地制造型材构件(13)的方法。本发明专利技术还涉及一种相关的型材构件(13)以及用于连续地制造其的成形链设备。本发明专利技术的方法为带有至少一个成形链(1、2)的本发明专利技术的成形链设备服务。在此,使由利用基质材料浸润的纤维绳(6)和/或纤维织物幅材、编织物幅材或无纺布幅材(6)组成的预成形束(5)贴靠在至少一个成形链的工作支段(21、22)处,并且在形成包含型材构件(13)的连续型材(17)的情况下引导预成形束通过成形链设备。本发明专利技术的特征在于,可连续地制造横截面在型材长度上变化的和/或带有几乎任意走向的型材纵轴线的型材构件(13)。型材构件(13)可在原型时已经设有局部的加强部(10)、附件或例如用于力引入的插入件(9)。

【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由纤维复合材料制成的型材构件和用于连续地制造这种型材构件的方法以及装置。
技术介绍
从现有技术中在原理上已知由纤维复合材料制成的型材构件以及同样用于连续地制造这种型材构件的方法和装置。这种类型的型材构件应用在不同的
中。其可以为所有类型的用于根据轻型结构的原则构造例如飞机机身或船身的加强型材、结构上的标准型材(例如管、型钢梁、实心或扁平的型材),此外也可以是功能性的型材构件(例如车轮导向元件或钢板弹簧元件)。特别是,长久以来通常利用传统的拉挤成型方法制造带有在型材长度上完全不变的横截面的简单的标准型材。为此,大多由连续的加强纤维组成的束(Bündel)首先利用树脂基质被浸润,并且紧接着通过相应于型材横截面的成型喷嘴被拉出。因此,被浸润的纤维束具有喷嘴轮廓的形状,并且通过直接联接到喷嘴处的加热部硬化成该形状。已知的拉挤成型设备或方法以这种方式制造连续的型材,该型材在硬化后例如可被缠绕在卷筒上或者可被切割成一定的长度。在此,典型的拉挤产品为圆形、扁平形或角形型材,其可被构造成空心的或者实心的材料。例如,通过也将织物层(与单向的加强纤维一起)输送到成形喷嘴,在拉挤成型时也可能在有限的程度上不结合单向的织物结构。然而,原则上,拉挤成型方法被限制在制造一维的被构造成线性的或笔直的型材上。除了仅仅几个在其中实现制造稍微被弯曲的拉挤型材的例外之外,基本上都适用该限制。然而,这又受到在可产生的型材横截面方面附加的限制。然而无论如何,已知的拉挤成型方法被限制在制造带有光滑的、平的型材表面且同时带有在长度上不变的型材横截面的型材上。基本上,利用拉挤成型方法不可制造任意类型的成型的表面以及在型材的长度上可能变化的横截面形状或横截面面积。同样,拉挤成型方法无法实现在型材的长度上变化的型材特性,例如通常在高要求的应用情况中以被强化的力引入部位的形式或者用于力引入的嵌入部(Inserts)的形式需要这种变化的型材特性。这意味着,这种类型的强化部或嵌入部大多数情况可在事后被安装在制成的拉挤成型型材处,由此一方面需要成本高的再加工,并且另一方面可伴随纤维结构或纤维粘合性(Faserzusammenhalt)的可能的弱化。并非最终的,特别是由于缺少限定的压缩过程(Verpressungprozess)在被浸润的纤维束通过成形喷嘴时限制了利用已知的拉挤成型方法可实现的制成的纤维复合型材的质量。特别是,在已知的拉挤成型方法中,难以实现在同时实现夹气极少和对于高要求的应用情况来说基本上需要的高尺寸稳定性时制造带有高的加强部/基质-体积比的型材构件,或者这几乎不可能。由此,由于所描述的已知的拉挤成型方法的限制,高要求的构件(不仅涉及其造型而且涉及其材料特性)必须一如既往地高成本地单个地借助于通常的层压方法在必要时由预浸料坯(Prepreg)或者借助于树脂传递模塑或压铸来制造。由于最后提及的方法大多被限制在相对小的、机械上不可过度加载的构件上,对于特别高要求的功能构件或型材构件至今仅仅得到由型材和带有紧接着的压制和硬化直至得到完成的构件的由预浸料坯制成的构件组成的高成本的层式的结构。用于制造相应的构件的周期时间相应地很长,并且与此相关的制造成本相应地很高。从文献DE 10 2008 041 832 A1中已知一种用于连续地制造纵梁型材的方法和装置,在该方法中,连续的纤维绳或纤维幅材被包围在环绕的成形链之间,利用基质材料浸透并且被硬化。然而,该从现有技术中已知的方法和相关的装置被限制在加工笔直的棱柱形的型材上。因此既不可制造弯曲的型材,也不可制造带有变化的型材横截面或变化的表面走向的型材,同样不可制造带有局部的加强部和/或其它在型材长度上变化的型材特性(例如局部地被加强的力引入部位或嵌入部)的型材。
技术实现思路
在该背景下,本专利技术的目的为,提供一种纤维复合型材构件以及用于制造该纤维复合型材构件的相关的方法和装置,由此克服所提及的现有技术的缺点。特别是,在此本专利技术可以实现,能够以短的周期时间以及成本适宜地以大数量且以可复制的高质量连续地由纤维复合材料制造高质量的型材构件。在此,同时能够以这样的方式克服几乎所有从现有技术中已知的拉挤成型方法的限制,即,也可制造带有在长度上变化的横截面的型材,以及同样带有持续地弯曲的(或以其它方式与笔直形式不同地延伸的)型材轴线的型材。并非最终的,本专利技术的目的也为,如此制造的型材可以在原型时已经直接设有局部的加强部、加厚部、附件或特别是用于力引入的嵌入件。以这种方式,应尽可能完全地消除再加工或在特别是力引入元件在制造出的型材上事后的安装的需要。该目的通过根据权利要求1所述的方法、通过带有权利要求11所述的特征的装置、以及通过带有权利要求26所述的特征的型材构件实现。优选的实施方式分别为从属权利要求的对象。根据本专利技术的方法用于借助于同样根据本专利技术的成形链设备由纤维复合材料连续地制造型材构件,其中,该纤维复合材料包括基质材料和被布置在该基质材料中的加强纤维组成物。在根据本专利技术的方法中,在第一方法步骤a)中首先将连续的纤维绳、连续的纤维织物和/或连续的编织物或无纺布幅材输送到成形链设备。在此,术语“连续的(Endlos-)”表示基本上任意长的例如可由线轴或滚筒缠绕的且可连续地被输送到生产设备处的绳或幅材,其自身例如也从拉挤成型方法中已知。紧接着,在另一方法步骤b)中首先将绳和/或幅材聚集成连续的预成形束。然后,在另一方法步骤c)中使该预成形束贴靠在成形链设备的至少一个环绕的成形链的工作支段处。之后,在另一方法步骤d)中通过成形链的工作支段引导该预成形束通过成形链设备,其中,通过基质材料的同时的硬化从预成形束形成连续型材。之后,在随后的方法步骤e)和f)中,从成形链设备中排出该连续型材并且将该连续型材定尺切割成型材构件。在此,至少一个成形链的工作支段沿着在工作支段的背离该预成形束的一侧的滑动引导件以滑动的方式被引导,并且成形链的外表面由表面区段形成。根据本专利技术,该方法的特征在于,在方法步骤d)中借助用于成形链的滑动引导件的至少一个弯曲和/或借助成形链表面区段的不同的高度和表面轮廓实现所制造的型材构件在其纵轴线方面、在其横截面形状方面和/或在其纵向表面方面基本上可任意选择的走向。在根据本专利技术本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.17 DE 102010002988.21.一种借助于成形链设备由纤维复合材料连续地制造型材构件
的方法,所述纤维复合材料包括基质材料和加强纤维组成物(6),
所述方法带有以下步骤:
a)输送连续的纤维绳和/或连续的纤维织物幅材、编织物幅材或
无纺布幅材(6);
b)将所述绳和/或幅材聚集(7,8)成连续的预成形束(5);
c)使所述预成形束(5)贴靠在所述成形链设备的至少一个环
绕的成形链(1、2)的工作支段(21、22)处;
d)在通过所述基质材料的硬化形成连续型材(17)的情况下借
助于所述至少一个成形链(1、2)的所述工作支段(21、22)引导
所述预成形束(5)通过所述成形链设备;
e)从所述成形链设备中排出所述连续型材(17);
f)将所述连续型材(17)定尺切割成所述型材构件(13);
其中,利用所述基质材料预浸所述绳或幅材(6)和/或在所述方
法步骤a)、b)或c)中的一个期间利用基质材料浸润所述绳或幅
材,其中,所述至少一个成形链(1、2)的工作支段(21、22)沿
着在所述工作支段(21、22)的背离所述预成形束(5)的一侧的滑
动引导件(15)以滑动的方式被引导,并且其中所述成形链(1、2)
的外表面由表面区段(a、b、c、d)形成,其特征在于,在所述方
法步骤d)中借助所述滑动引导件(15)的至少一个弯曲和/或借助
所述表面区段(a、b、c、d)的不同的高度和表面轮廓,实现所述
型材构件在其纵轴线方面、在其横截面形状方面和/或在其纵向表面
方面基本上能任意选择的走向。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,在成形链设备的
两个成形链(1、2)的工作支段(21、22)处实现在所述方法步骤c)
中所述的预成形束(5)的贴靠和引导。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述方法

\t步骤c)中所述预成形束(5)的贴靠和引导附加地在至少一个引导
板(23,24)处实现,其中所述至少一个成形链(1、2)的工作支
段(21、22)和所述至少一个引导板(23、24)在纵向侧上全面地
包围所述预成形束(5)。
4.按照权利要求2或3所述的方法,其特征在于,在所述方法
步骤c)中,相对于所述预成形束(5)的工作路径彼此相对地布置
的成形链(1、2)和/或引导板借助于预紧装置被彼此压紧。
5.按照权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述至少一
个成形链(1、2)的工作支段(21、22)和/或所述至少一个引导板
(23,24)被加热以加速所述基质材料的硬化。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,在
另一方法步骤a′)中,至少一个衬料件(9)被定位在所述被输送的
绳(6)、织物、编织物或无纺布(6)之间或定位在所述被输送的
绳(6)、织物、编织物或无纺布(6)之上,由此被结合到所述预
成形束(5)中,并且由此被层压到所述连续型材(17)中。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于,所述至少一个衬
料件(9)包括至少一个平面式的预浸料坯坯料(9)。
8.按照权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述至少一
个衬料件(9)包括至少一个平面式的织物坯料、编织物坯料或无纺
布坯料(9)。
9.按照权利要求6至8中任一项所述的方法,其特征在于,所
述至少一个衬料件为力引入构件(9)。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的方法,其特征在于,在
所述方法步骤c)中在所述预成形束(5)和所述至少一个成形链(1、
2)之间或所述预成形束(5)和所述至少一个引导板(23、24)之
间一起引导弯曲弹性的带(19、20)。
11.一种用于从连续预成形束(5)连续地制造纤维复合材料型
材构件的成形链设备,所述预成形束(5)包括利用基质材料浸润的
加强纤维组成物,所述成形链设备包括至少一个连续地环绕的第一

\t成形链(1、2),所述成形链带有面对所述预成形束(5)的工作路
径的、用于在所述基质材料的硬化期间引导和压缩所述预成形束(5)
的工作支段(21、22),其中,所述至少一个成形链(1、2)的工
作支段(21、22)沿着在所述工作支段(21、22)的背离所述预成
形束(5)的一侧的滑动引导件(15)以滑动的方式被引导,并且其
中由表面区段(a、b、c、d)形成所述成形链(1、2)的外表面,
其特征在于,
所述至少一个成形链(1、2)的工作支段(21、2...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·霍夫曼
申请(专利权)人:ZF腓特烈斯哈芬股份公司
类型:
国别省市:

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