CN101495296A - 用于制造纤维复合材料构件的方法 - Google Patents

用于制造纤维复合材料构件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101495296A
CN101495296A CNA2007800283259A CN200780028325A CN101495296A CN 101495296 A CN101495296 A CN 101495296A CN A2007800283259 A CNA2007800283259 A CN A2007800283259A CN 200780028325 A CN200780028325 A CN 200780028325A CN 101495296 A CN101495296 A CN 101495296A
Authority
CN
China
Prior art keywords
core components
fibrous material
components
fiber composite
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800283259A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101495296B (zh
Inventor
J·菲尔辛格
F·迈德尔
A·格斯勒
M·舒尔滕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus SAS
Original Assignee
Airbus SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus SAS filed Critical Airbus SAS
Publication of CN101495296A publication Critical patent/CN101495296A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101495296B publication Critical patent/CN101495296B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • B29C70/865—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding completely encapsulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2793/00—Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/009—Shaping techniques involving a cutting or machining operation after shaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/001—Profiled members, e.g. beams, sections
    • B29L2031/003—Profiled members, e.g. beams, sections having a profiled transverse cross-section
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24628—Nonplanar uniform thickness material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于制造纤维复合材料构件(10)的方法，该方法特别是适于制造设计复杂的、具有变化的型材横截面和/或具有至少局部弯曲的分布走向的型材，如例如在飞机制造中作用结构构件的型材，并且所述方法包括以下步骤：a)制备多个芯部件(12)；b)在每个芯部件(12)上分开地施加一第一纤维材料(16)；c)将用第一纤维材料(16)覆盖的各芯部件(12)相互贴靠拼接，以形成一芯部件排(18)；d)沿芯部件的至少一个侧面施加一对于芯部件排(18)共同的第二纤维材料(20)，在所述侧面上芯部件(12)用第一纤维材料(16)覆盖；e)对第一和第二纤维材料(16、20)进行浸渍和硬化，以便形成一纤维强化的构件体；以及，f)将构件体分离成多个段，所述段构成多个纤维复合材料构件(10)。

Description

用于制造纤维复合材料构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维复合材料构件的方法。
背景技术
在很多应用领域希望采用纤维复合材料构件，这首先是由于其高的比强度(强度与重量的比值)。纤维复合材料是一种混合材料，这种混合材料通常包括两种主要组分，即一种基质和一种嵌入基质的纤维。通过所述组分的相互作用，所述材料获得比两个单个的组成组分中的每一个更高等级的特性。
本发明特别涉及具有较为复杂的造型的高应力型材的制造。根据基于本申请人的企业内部的知识的现有技术，目前为止，例如CFK型材多数或者按预浸(Prepreg)技术或者通过悬垂法(Drapieren)由包括碳纤维的织物半成品(机织物、铺放物、纤维垫等)制成。但由此造成较高比例的手工工作比例。在制造弯曲的型材时其废料通常为最高50％。
作为一种具有较小的废料比例的合理的制造工艺，对于CFK型材目前只已知一种所谓挤拉成型(Pultrusion)。但利用这种方法只能制造直的具有不变的横截面的型材。局部的加粗部、部分优化的纤维角度或者形状的变化是不可能的。因此在实践中通常在复杂的后续加工中给这种构件设置加粗部(例如用于强化和/或以后的力导入)。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种简单的用于制造纤维复合材料构件的方法，这种方法特别也适用于制造设计复杂的纤维复合材料构件，例如，具有变化的型材横截面和/或具有至少局部弯曲的分布走向的型材。
根据本发明所述目的通过一种用于制造纤维复合材料构件的方法来实现，所述方法包括以下步骤：
a)制备多个芯部件，
b)在每个芯部件上分开地施加一第一纤维材料，
c)将覆盖有第一纤维材料的芯部件相互贴靠地拼接以形成一芯部件排，
d)沿所述芯部件排的至少一个侧面施加对于所述芯部件排共同的第二纤维材料，在所述侧面上芯部件已经覆盖有第一纤维材料，
e)对第一和第二纤维材料进行浸渍和硬化，以形成纤维强化的构件体，以及
f)将所述构件体分离成多个段，所述段构成所述纤维复合材料构件。
利用这种方法可以以简单的方式制造即使是复杂地成形的纤维复合材料构件，特别是也可以制造伸长的、弯曲的、具有不规则的曲率半径的型材构件。本发明的一个特别的优点在于，利用这种方法可以同时制造多个纤维复合材料构件，特别是制造多个相同的纤维复合材料构件，并由此可以经济地制造(成组制造(Paketfertigung))。在这个方面，同时制造至少三个，特别是至少五个，或者甚至至少十个构件是优选的。
原则上根据本发明的方法在所使用的纤维材料的种类(例如单根纤维、粗纱、面形的纤维半成品等)以及在所使用的基质材料的种类上没有特别的限制。在一个实施形式中设想，采用碳纤维。但可选地或附加地，也可以毫无问题地采用其它纤维，例如，玻璃纤维、合成的塑料纤维、钢纤维或天然纤维。作为基质材料特别是塑料是有利的，例如热固性的塑料(人工树脂)。但是，上面的列举只应理解为举例说明。此外同样也可以按已知的方式添加填料或添加剂。
这里所使用的术语“第一纤维材料”和“第二纤维材料”应该是用于表达，在本发明的方法中，按两个阶段使用纤维材料，即首先在步骤b)中分开地在每个芯部件上施加一种纤维材料，以后在步骤d)中，在此前形成的芯部件上施加一种纤维材料。用所述术语不是用于表达，第一纤维材料必须与第二纤维材料不同。尽管可以这样设定，但这决不是强制性的。在这个意义上也可以在步骤b)中使用多种不同的第一纤维材料和/或在步骤d)中使用多种不同的第二纤维材料。在本发明的范围内，对术语(相关纤维材料的)“施加”应有较宽的理解。单根纤维例如可以通过包围编织或包缠工艺来施加。可选地或附加地，(特别是对于面形的织物半成品)施加也可以设想成必要时通过一粘附层固定的铺放。
在一个优选的实施形式中，芯部件设计成型材件，所述型材件的型材横截面通型材纵向长度上是变化的和/或其型材纵向长度具有一至少局部(分段)弯曲的分布形式。由于所使用的芯部件是用于对所制造的构件的规定形状的，相应地可以利用这个措施制造这样的型材构件，所述型材构件的型材横截面在型材纵向长度上是变化的和/或其型材长度具有一至少局部(分段)弯曲(包括“折弯”)的分布形式。在一个优选的实施形式中，这里，所制造的型材构件是伸长的，特别是具有这样的型材纵向长度，该型材纵向长度至少是最大型材横向长度的5倍，特别是至少是最大型材横向长度的10倍。
为了制造多个伸长的型材构件，可以例如在步骤a)中制备多个相同的伸长的型材芯部件，在步骤b)中施加纤维材料之后，在步骤d)中施加、例如铺放用于芯部件排的共同的纤维材料之前，各所述芯部件以其纵向侧面相互贴靠地拼接以形成芯部件排。因此，所述芯部件排具有一长度，该长度相当于各单个型材芯部件的长度，并具有一宽度，该宽度对应于各单个型材芯部件的宽度的和加上纤维材料沿相互贴靠拼接或排列方向的厚度。
在所述方法中使用的芯部件可以设置成可再利用或不可再利用的。对于可再利用的、例如可以由金属(例如铝)制成的芯部件，只需要注意，在步骤f)中分离构件体时，如果在这个时刻芯部件仍位于构件体的内部，不要损伤所述芯部件。不可再利用的芯部件可以简单地例如由塑料、特别是泡沫塑料形成，并且在分离构件体时，必要时要切开并由此破坏所述芯部件。
在一个实施形式中设想，芯部件具有至少一个局部的开口，所述开口在步骤b)中用纤维材料填充。由此可以以简单的方式为制造完成的构件提供加粗部。为此，可选地或附加地，可以考虑这样来形成这种局部的加粗部，即，在步骤b)中将第一纤维材料和/或在步骤d)中将第二纤维材料按这样的厚度铺放，该厚度在一个或多个位置处加高。
必要时局部加粗部同样可以由专门的材料，例如与第一纤维材料和第二纤维材料不同的纤维材料形成。如果为此所述芯部件具有一个或多个上述局部开口，则可以在所述开口中例如分别嵌入一个或多个织物半成品的剪裁片(内置强化层)。在一个特殊的实施形式中设想，将相关芯部件的表面上的一个局部开口填充平整，并且下面在施加第一纤维材料时将其完全覆盖。
在一个优选的实施形式中设想，在步骤b)中包括对单个芯部件的包围编织和/或包缠。这种施加第一纤维材料的方法可以非常好地自动化，其中例如可以采用如德国专利公开文献DE 10 2004 017 311 A1(用于制造纤维复合材料半成品)所说明的一种方法或一种装置。相应地，在步骤b)中的第一纤维材料的施加特别是可通过圆形编织技术进行，其中相关的芯部件可利用编织线编织覆盖，所述编织线通过同心地沿不同的方向环绕芯部件的绕线管退绕，其中特别是可以设想，一个环绕方向的绕线管装载有加固纱线，而相反的环绕方向的绕线管至少部分地装载有载体纱线，所述载体纱线能够将所述加固纱线保持就位，并且所述载体纱线可以至少部分地由热塑性纱线构成。在一个优选的改进方案中，对所述芯部件进行多次编织覆盖，其中，在所述芯部件上分别铺放第一纤维材料的单方向的各单层。利用通过圆形编织技术而实现的自动化地施加所述第一纤维材料，可以有利地实现高的可再现性和很好地限定的纤维走向(单方向或多方向)。此外，在圆形编织过程期间，可以以简单的方式中间嵌入附加的纤维材料带。在包围编织的一优选的实施形式中，可以产生平坦的、即非波浪形的编织物。
上面所述的局部加粗部可以直接在步骤b)中在包围编织和/或包缠期间产生，但或者通过局部的多次包围编织或包缠过程产生，或者也可以通过附加地添加面形的纤维材料半成品(剪裁片、带等)来产生。
作为包围编织或包缠的一种替代方案，在步骤b)原则上特别也可以考虑采用纤维材料层的悬垂法(Drapieren)，但这在实践中多数情况下会导致较大的手工工作量。因此，在一个实施形式中设想，第一纤维材料的大部分通过包围编织或包缠铺放到相关的芯部件上，并且总是有第一纤维材料的一较小的部分作为面形的纤维复合材料半成品-必要时经剪裁-被铺放。最后的纤维材料层施加可以特别是(在此前和/或此后)由包围编织或包缠伴随进行。
在一个实施形式中设想，在步骤c)中被覆盖的、相互贴靠拼接的芯部件通过一保持装置固定，该保持装置是用于步骤e)的浸渍装置的一部分。所述浸渍装置又可以是一工具/模具的一部分，在所述工具中，既可以实现用相关的基质材料对纤维材料进行浸渍，又可以实现至少部分地使纤维-基质复合体硬化。根据所制造的纤维复合材料构件的件数的不同，在彼此贴靠拼接(堆叠)被覆盖的芯部件时和/或在施加第二纤维材料时(例如单侧或双侧的由多轴向铺放物、机织物等组成的覆盖层)和/或在进行浸渍或硬化时，使用一单侧的工具或一闭合的工具。
在一个优选的实施形式中设想，在步骤d)中，第二纤维材料的施加包括施加一面形地延展的纤维材料层(例如织物半成品)。这特别可以是多轴向铺放物、机织物等的剪裁片或带。
第二纤维材料必要时可以在芯部件排的两侧以相同或不同的材料种类以及以相同或不同的材料厚度铺放(也可以是多层的)。
对于设置在步骤e)中的浸渍和硬化，可以有利地采用所有在纤维复合材料制造领域本身已知的方法(如VAP、RTM等)。在浸渍环氧树脂时，根据树脂的特性不同可以例如热地在从室温到约180℃的温度范围内进行硬化。
在一个实施形式中设想，在步骤f)中，构件体的分离通过多个分别分布在所述芯部件中的一个芯部件的区域内的分离切口进行，其中通过每个分离切口将与相关芯部件相邻接的纤维材料(必要时还有所述芯部件)分成两半，并由此将其分配给所获得的纤维复合材料构件中不同的纤维复合材料构件。
不是设置成重新利用的芯部件(例如泡沫芯)必要时可以在脱模时被破坏。通过在步骤f)中分离构件体形成的纤维复合材料构件必要时可以在使用前进行后续加工。
附图说明
下面参考附图根据几个实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1是用于示出多个纤维强化的型材的制造的图示，所述型材的型材横截面在型材纵向长度上是变化的，
图2是用于示出多个纤维强化的型材的制造的图示，所述型材的型材纵向长度具有弯曲的分布走向，
图3是图2的细部视图，
图4是根据另一个实施形式的芯部件的透视图，
图5是用于举例示出各种不同的芯部件或纤维复合材料构件形状设计的图示，
图6是在芯部件上自动施加的一纤维材料的示意图，以及
图7是在各单个芯部件上施加多轴向纤维材料的示意图，所述示意图一方面用于直线延伸的芯部件，另一方面用于弯曲延伸的芯部件。
具体实施方式
图1从左向右示出在同时制造六个双T形(工字形)型材(见图1最右面)形式的纤维复合材料构件10中的各个不同的阶段。
以后例如可在飞机机身中用作地板横梁的型材10的这种“成组制造”包括以下步骤：
a)首先制备按照图1中最左边所示的形式的芯部件12。在图1中示出七个这种芯部件，所述芯部件在所示实施例中设计成沿一个方向伸长的芯部件型材，所述芯部件型材的型材横截面在型材纵向长度上是变化的。所述型材横截面在所示的实施例中是矩形的，其中在型材长度的分布中的两个位置处可以看到凹入部14，在所述凹入部处横截面相应地缩小。所述芯部件12例如可以通过对市场上常见的硬质泡沫材料或者也可以是金属材料进行铣削而制成。这种芯部件的特性具有次要的重要性，因为这种芯部件只是在制造真正的构件10时用作确定形状的辅助结构。
b)在下一个步骤中，将一第一纤维材料16分开地施加到每个所述芯部件12上。在所述实施例中，为此用所述纤维材料对芯部件12进行包围编织。这里可以按本身已知的方式设置对于构件10以后的应用有利的一个纤维走向(或多个纤维走向)。这里所述芯部件12用作“编织芯”。
c)然后，将用第一纤维材料16覆盖的芯部件12相互贴靠拼接以形成一芯部件排18。在所示的实施例中，每两个直接相邻的、用纤维材料(从端侧出发完整地)包裹的芯部件12沿一平的分界面相互接触，从而各单个被覆盖的芯部件12沿堆叠(排列)方向观察整面地相互贴合。
d)然后沿芯部件排18的至少一个侧面铺放一第二纤维材料20。在所示实施例中，这种纤维材料20既施加在所示芯部件排18的下侧，也施加在其上侧。
e)然后，对以这种方式形成的、由相互贴靠排列的、确定形状的芯部件12和纤维材料16、20构成的结构用合适的基体材料(例如环氧树脂)进行浸渍并进行热硬化。在一个优选的实施形式中，通过采用一种真空浸泡法，例如借助于标准浸泡方法如VAP、VARI等来实现可硬化的基体材料的添加。这里例如可以采用一具有膜结构的浸渍装置，其中在一覆盖薄膜和/或一模具中设有相应的用于树脂基质的入口和出口。这种真空结构必要时也可以用于压缩用纤维材料覆盖的芯部件排18。当用一气密的薄膜覆盖被覆盖的芯部件排并且接下来对薄膜下面的空间进行一定程度的排空，则用大气的环境压力对所述结构进行加载。替代或附加于由薄膜限定的空间进行的排空，可以使用较高的环境压力，例如通过将被覆盖的芯部件排18连同薄膜以其放入一压热器中。在这个步骤中的硬化可以设置成完全的(硬化)或者也可以只设置成部分硬化。
f)最后，将在前一个步骤中通过浸渍和硬化形成的构件体分离成多个段，所述段(必要时在最终的后续加工之后)构成纤维复合材料构件10。通常，取决于芯部件12的形状设计和纤维材料在芯部件12的表面上的接合的强度，在分离所述构件体之前不可能对所述构件体进行去芯。因此在一个实施形式中设想，通过分离切口既使纤维材料16、20也使芯部件12完全分离(芯部件12不可再利用)。在另一个实施形式中设想，分离切口设计成使得利用该分离切口仅分离纤维材料16、20，并且此时露出芯部件12是可再利用的。
利用所述的制造方法，按图1中所示的方式，在采用七个芯部件12的情况下可以同时制造六个纤维强化的双T形梁10。这里构件体的分离通过七个分别分布在芯部件12之一的区域内的(在图1中为垂直的)分隔切口来实现，其中通过每个分隔切口将与相关芯部件12相邻接的纤维材料16、20分开(一分为二)，并由此将纤维材料分配给所形成的纤维复合材料构件10中的各不同的纤维复合材料构件。
与所示实施例不同，通过相对于所示的实施例略微偏移地(大约偏移芯部件12的宽度的一半)选择所述垂直的分隔切口平面，各单个梁10可以以简单的方式具有大致为C形的型廓。
此外，由在图1中所示的构件体出发，通过例如除了所述垂直的分离切口以外还设置一水平的分离切口，例如将通过分离构件体首先获得的双T形量或C形梁分别再次水平地分离，可以例如通过分离切口制造(双倍数量的)T形梁或L形梁。
在根据图1的实施例中，芯部件12分别是伸长的并具有相同的形状，其中型材纵向长度具有直线的分布形式(垂直于以后的堆叠(排列)方向)。但型材横截面在型材纵向长度上是变化的(见凹入部14)。型材式的各芯部件12以相同的走向设置在芯部件堆叠18中。
在下面对另外的实施例的说明中，对作用相同的部件使用相同的附图标记，分别补充一小写的字母，以区分该实施形式。这里基本上只说明与已经说明的各实施例的区别之处，这里明确说明，对于其余情况可以参考对前面的实施例的说明。
图2和3示出一用于同时制造多个纤维复合材料构件的方法的一个实施例，所述纤维复合材料构件与前面参考图1说明的实施例相同也设计成双T形型材。但与上面的实施例不同，这里所制造的型材构件的纵向长度具有弯曲的分布走向。
图2在一与图1类似的图示中在最左面示出一个芯部件12a，为了进行后面所述的方法也以相同形式多次制备该芯部件。在图2中的右面也示出了制造的其它的各中间阶段，即，
-一用第一纤维材料16a覆盖(例如包缠的)芯部件12a，
-一通过将用第一纤维材料16a覆盖的各芯部件12a相互贴靠拼接形成的芯部件排18a，
-附加地在其下侧和上侧上用一第二纤维材料20a覆盖的芯部件排18a，以及
-一在构件体的浸渍、硬化和分离之后获得纤维复合材料构件10a。
图3以放大的细部视图再次示出纤维材料16a、20a沿芯部件排18a的纵向侧面的设置。这里举例示出，纤维材料层20a也可以以不同的材料厚度设置在芯部件排18a的两个相对的平坦侧面(上侧和下侧)上。第二纤维材料20a这种不同的层厚度，以及还有该层厚度于第一纤维材料16a的层厚度的比值，可以有利地与预期在制造完成的构件10a上出现的机械负荷相匹配。在这个方面，在一些情况下可能也是有利的是，在图3的切口平面内观察和/或在芯部件排的纵向上观察，与所示的实施例不同地对于所述纤维材料16a、20a的至少之一设置不统一的厚度和/或不统一的材料。
在制造过程的终点形成的用于剖分构件10a(成为多个双T形型材)的分离切口在图3中用虚线示出。
图4是一用于示出如何能够在如上面所述类型的制造方法中在制造完成纤维复合材料构件上形成局部加粗部的方式。
在图4中在上面示出了一个在制造方法中使用的芯部件12c的一个部分，所述芯部件在一弯曲分布的部分中具有台阶状的开口22c。另外，芯部件12c例如具有矩形的横截面轮廓。
在该实施例中设想，在芯部件12c在与开口22c相邻的区域内也用第一纤维材料覆盖(例如包缠和/或包围编织)之前，在每个芯部件12c上铺放第一纤维材料的过程中，首先用“附加的第一纤维材料”完全填满开口22c。由此，在开口22c的区域内，在完成的构件(未示出)上形成一局部加粗部，该加粗部在一定程度上向“内定向”。可选地或附加地，通过在施加第一纤维材料时形成相应的加粗部，当然也可以设置“向外”定向的加粗部。
装入所示的开口22c中的纤维材料可以例如由两个依次嵌入(两个所示的开口区域中)的纤维垫的剪裁片构成。
为了在完成的构件上形成加强部，在芯部件12c的弯曲的区段中形成开口22c从实用的角度出发多数是有利的，因为这里感兴趣的类型的构件在弯曲的区段内通常受到较强的负荷。
在图4中示出的特点，即形成一个或多个局部用于内置附加的纤维材料的开口，可以毫无问题地设定为用于前面根据图1或图2和3所述的每个实施例(或者用于它们的组合)。
通过所用的芯部件的开口形成的加粗部的一个特别优点在于，即使当开口“沿堆叠方向”定向时，即当开口在芯部件排中朝向一相邻的芯部件时，附加地局部地施加在芯部件上的第一纤维材料也不会对利用整面相互贴合的芯部件形成芯部件排构成妨碍。相反，在通过“在芯部件上向外突出的纤维材料”实现局部加粗部时通常适宜的是，在芯部件的一个在芯部件排中不是直接朝向相邻的芯部件的侧面上设置附加的纤维材料。在图1和2所示的芯部件排18或18a中，这是指相关芯部件排的上侧和下侧。
考虑到所述纤维复合材料构件优选在飞机制造中用作结构构件，特别是在型材构件的弯曲的和/或其变小的区段的轮廓面中的局部加粗部是特别适宜的。
如上所述，所述制造方法特别是适合于“成组制造”多个相同的纤维复合材料构件，所述纤维复合材料构件总体上是型材式的，但在所述纤维复合材料构件中，型材横截面在型材纵向长度上是变化的和/或型材纵向长度在一个或多个区域内是弯曲的。
图5示出可以利用所述方法制造的各种不同的纤维复合材料构件10d、10e、10f和10g的纵向剖视图。当然所示的纵向剖面形状应当理解为只是举例性的，是用于表明所述方法在可制造的纤维复合材料构件的造型上大的灵活性。
在所述方法中，可以有利地至少部分自动化地进行多个工步。这在下面参考图6和7举例性地针对在多个芯部件中的每个芯部件上分开铺放第一纤维材料的步骤来说明。
图6示意性地示出一装置40h，借助于该装置自动地施加应在步骤b)中铺放到芯部件12h上的第一纤维材料的一部分。
首先给每个芯部件12h在两个相对的纵向侧面上分段地设置一种织物半成品的剪裁片42h(例如标签式地粘接的剪裁片)。
然后将已经分段地设有第一纤维材料(剪裁片42h)的芯部件12h沿箭头44的方向按照长度输送通过装置40h。这里，给在芯部件12h的图6中彼此相对的上侧和下侧分别设置一连续的由纤维材料(例如织物半成品)组成的带46h，所述带从一存储卷筒上拉下。最后，以同样是自动化的方式，通过装置40h在形成一个包裹的纤维材料层48h，在所示实施例中通过包围编织形成。
接着，将多个这种用第一纤维材料42h、46h和48h覆盖的芯部件12h相互贴靠拼接以形成一芯部件排，并用一种对于所有芯部件共同的第二纤维材料对其进行覆盖，如在上面根据图1或图2和3所述的实施例中那样。第二纤维材料的(未示出的)铺放必要时也可以自动地进行。
对于采用装置40h制造的纤维复合材料构件的机械特性主要取决于各单个纤维材料、这里是纤维材料42h、46h和48h的层厚度和纤维走向。在图6中示出的包裹方法的改进方案中，一个装置设有多个沿芯部件的通行方向顺序设置的包围编织工位。下面参考图7来说明这种改进方案。
图7中在上面示意性地示出一个装置40i，该装置包括一个芯供应装置50i、多个(这里是四个)覆层设置工位(例如圆形编织装置、必要时还具有用于内置附加的纤维材料的装置)52i和一用于分割纤维材料的切割装置54i。
被输送顺序通过装置40的芯部件12i的存储用56i表示。在通过装置40i给芯部件12i设置覆层之后，获得用纤维材料覆盖的芯部件的存量58i。在该实施例中，圆形编织工位以不同的纤维走向(例如+45°、-45°、-45°、+45°)对芯部件12i进行包围编织。
在图7的下面示出略微改动的装置40j，在该装置中，各单个加工工位50j、52j和54j沿一弯曲的轨道44j设置。与带设置覆层的芯部件12j的弯曲形状相匹配地选择该加工轨道。

Claims (8)

1.用于制造多个纤维复合材料构件(10)的方法，包括以下步骤：
a)制备多个芯部件(12)，
b)在每个芯部件(12)上分开地施加一第一纤维材料(16)，
c)将用第一纤维材料(16)覆盖的各芯部件(12)相互贴靠拼接，以形成一芯部件排(18)，
d)沿芯部件排的至少一个侧面施加一对于芯部件排(18)共同的第二纤维材料(20)，在所述芯部件排上芯部件(12)用第一纤维材料(16)覆盖，
e)对第一和第二纤维材料(16、20)进行浸渍和硬化，以便形成一纤维强化的构件体，以及
f)将构件体分离成多个段，所述段构成多个纤维复合材料构件(10)，其中所述分离通过多个分别分布在所述芯部件之一的区域内的分离切口进行，其中通过每个分离切口将与相关的芯部件(12)相邻接的纤维材料(16、20)分离开并由此将所述纤维材料分配给所获得的纤维复合材料构件(10)中不同的纤维复合材料构件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述芯部件(12)设计成型材件，该型材件的型材横截面在型材纵向长度上是变化的和/或该型材件的型材纵向长度具有至少局部弯曲的分布走向。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述芯部件(12)分别具有至少一个局部的开口(22)，在步骤b)中用纤维材料填充所述开口。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中制备相同的芯部件(12)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤b)中，第一纤维材料(16)的施加包括对各单个芯部件(12)进行包围编织和/或包缠。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，通过一保持装置固定已被覆盖的、相互贴靠拼接的芯部件(12)，所述保持装置是一用于步骤e)的浸渍装置的一部分。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，第二纤维材料(20)的施加包括施加至少一个面式延展的纤维材料层。
8.纤维复合材料构件(10)，特别是用于飞机的结构构件，通过根据上述权利要求中任一项所述的方法制造。
CN2007800283259A 2006-07-31 2007-07-03 用于制造纤维复合材料构件的方法 Expired - Fee Related CN101495296B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006035939A DE102006035939B4 (de) 2006-07-31 2006-07-31 Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und Faserverbundbauteil
DE102006035939.9 2006-07-31
PCT/EP2007/005856 WO2008014858A1 (de) 2006-07-31 2007-07-03 Verfahren zur herstellung von mehreren faserverbundbauteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101495296A true CN101495296A (zh) 2009-07-29
CN101495296B CN101495296B (zh) 2012-04-18

Family

ID=38508716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800283259A Expired - Fee Related CN101495296B (zh) 2006-07-31 2007-07-03 用于制造纤维复合材料构件的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8142583B2 (zh)
EP (1) EP2046564B1 (zh)
JP (1) JP2009545466A (zh)
CN (1) CN101495296B (zh)
AT (1) ATE554913T1 (zh)
BR (1) BRPI0714110A2 (zh)
CA (1) CA2658724A1 (zh)
DE (1) DE102006035939B4 (zh)
RU (1) RU2009107134A (zh)
WO (1) WO2008014858A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102562738A (zh) * 2010-12-10 2012-07-11 奥迪股份公司 用于制造金属-纤维复合物-构件的方法
CN104742384A (zh) * 2013-11-04 2015-07-01 宝马股份公司 用于制造整体纤维复合构件的方法和相应的纤维复合构件
CN110505957A (zh) * 2017-04-13 2019-11-26 赛峰集团 用于制造包括由加强附接端部延伸的主体的复合材料部件的方法
CN110573330A (zh) * 2017-04-26 2019-12-13 乌本产权有限公司 用于同时制造两个或更多个纤维复合构件的方法以及纤维复合构件

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008028441B4 (de) * 2008-06-17 2011-12-15 Eads Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines ringförmigen Vorformlings aus Fasermaterialhalbzeug, sowie Verwendung derartiger Verfahren und Vorrichtungen
DE102008052671B3 (de) * 2008-10-22 2010-06-17 Eads Deutschland Gmbh Flechtvorrichtung und Verfahren zum Beflechten eines Flechtkerns
EP2349686B1 (en) * 2008-11-13 2018-08-08 Saab AB Method of forming a composite article
DE102008057780B4 (de) * 2008-11-17 2011-04-14 Eads Deutschland Gmbh Flechtkern zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Halbzeuges
DE102010055221B4 (de) * 2010-12-20 2016-08-25 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus faserverstärktem Verbundwerkstoff
DE102011052466B4 (de) * 2011-08-08 2017-07-27 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE102011114389A1 (de) * 2011-09-24 2013-03-28 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Hohlkörpers sowie eine Verwendung dafür
DE102012202653A1 (de) * 2012-02-21 2013-08-22 Zf Friedrichshafen Ag Werkzeug für ein LCM-Verfahren
DE102012108920A1 (de) * 2012-09-21 2014-03-27 Rwth Aachen Verfahren zur Herstellung eines Formteils und Verwendung eines entsprechenden Formteils
DE102012222304B3 (de) * 2012-12-05 2014-03-27 Sgl Kümpers Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Umflechten mehrerer aufeinander folgend zugeführter Flechtkerne in einer Flechtzone einer Rundflechtmaschine und Rundflechtmaschine mit Flechtkernen
CN103707561B (zh) * 2013-12-25 2016-05-25 北京玻钢院复合材料有限公司 一种夹芯层复合材料灯杆及其快速成型方法
DE202017102169U1 (de) 2017-06-07 2017-06-12 Premium Aerotec Gmbh Fertigung gekrümmter Strukturbauteile aus Faserverbundwerkstoff
CN111283924B (zh) * 2019-12-30 2021-09-03 中电科芜湖钻石飞机制造有限公司 一种多墙盒段结构复材件的脱模工装及脱模方法
US11866559B2 (en) * 2021-01-12 2024-01-09 Xerox Corporation Fast fabrication of fiber reinforced polymers using solid epoxy powder containing an initiator

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003552C2 (de) * 1980-01-31 1982-06-24 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Flächenbauteil, insbesondere für ein Luftfahrzeug
EP0069539A1 (en) * 1981-07-04 1983-01-12 The British Petroleum Company p.l.c. Structural components
US4512835A (en) * 1983-06-06 1985-04-23 Hercules Incorporated Method of making a curved composite beam
US5225019A (en) * 1986-04-08 1993-07-06 Institut Francais Du Petrole Device for the manufacture and installation of reinforcing sheets and curved reinforcing elements composed of a plurality of bars for flexible elongated bodies
GB2190724B (en) * 1986-04-16 1990-08-08 Courtaulds Plc Composite element
FR2760397B1 (fr) * 1997-03-06 1999-05-07 Jean Alphonse David Ensemble structural en materiaux composites thermodurcissables composant un chaudron de voiture de transport et son procede de fabrication
ATE260752T1 (de) * 1998-04-15 2004-03-15 Rcc Regional Compact Car Ag Strukturbauteil aus faserverstärktem thermoplastischem kunststoff
WO2001047706A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Webcore Technologies, Inc. Fiber reinforced composite cores and panels
JP2001206778A (ja) 2000-01-24 2001-07-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 繊維強化複合部材の製造方法およびその装置
DE10326422A1 (de) * 2003-06-10 2005-01-05 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von sich in einer Längsrichtung erstreckenden FVK-Hohlprofilen
DE102004017311B4 (de) * 2004-04-06 2012-03-29 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik
DE102005059933B4 (de) 2005-12-13 2011-04-21 Eads Deutschland Gmbh Flechttechnisch hergestelltes Faserverbundbauteil

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102562738A (zh) * 2010-12-10 2012-07-11 奥迪股份公司 用于制造金属-纤维复合物-构件的方法
CN102562738B (zh) * 2010-12-10 2015-09-30 奥迪股份公司 用于制造金属-纤维复合物-构件的方法
CN104742384A (zh) * 2013-11-04 2015-07-01 宝马股份公司 用于制造整体纤维复合构件的方法和相应的纤维复合构件
CN104742384B (zh) * 2013-11-04 2019-07-16 宝马股份公司 用于制造整体纤维复合构件的方法和相应的纤维复合构件
CN110505957A (zh) * 2017-04-13 2019-11-26 赛峰集团 用于制造包括由加强附接端部延伸的主体的复合材料部件的方法
CN110505957B (zh) * 2017-04-13 2021-07-09 赛峰集团 用于制造包括由加强附接端部延伸的主体的复合材料部件的方法
CN110573330A (zh) * 2017-04-26 2019-12-13 乌本产权有限公司 用于同时制造两个或更多个纤维复合构件的方法以及纤维复合构件
US11590720B2 (en) 2017-04-26 2023-02-28 Wobben Properties Gmbh Method for the simultaneous production of two or more fiber composite components and fiber composite component

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006035939B4 (de) 2012-02-23
DE102006035939A1 (de) 2008-02-14
BRPI0714110A2 (pt) 2013-01-01
US8142583B2 (en) 2012-03-27
CN101495296B (zh) 2012-04-18
RU2009107134A (ru) 2010-09-10
EP2046564B1 (de) 2012-04-25
CA2658724A1 (en) 2008-02-07
US20090311487A1 (en) 2009-12-17
EP2046564A1 (de) 2009-04-15
WO2008014858A1 (de) 2008-02-07
JP2009545466A (ja) 2009-12-24
ATE554913T1 (de) 2012-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101495296B (zh) 用于制造纤维复合材料构件的方法
EP1457596B1 (en) Reinforcing structure
US9724891B2 (en) Bead-stiffened composite parts
US8840988B2 (en) Fiber preform made from reinforcing fiber bundles and comprising unidirectional fiber tapes, and composite component
CN101171122B (zh) 制造中空纤维增强结构件的方法
EP2729296B1 (en) Wind turbine blade comprising metal filaments and carbon fibres and a method of manufacturing thereof
EP2295235B1 (en) Fiber reinforced plastic-structure and a method to produce the fiber reinforced plastic-structure
EP2759387A1 (en) Reinforced fiber / resin fiber compound, and method for manufacturing same
JP6190064B2 (ja) 複合成形体の製造方法、複合成形体、サンドイッチコンポーネント、ロータブレードエレメントおよび風力発電装置
CN102039684A (zh) 用于制造复合体的方法和复合体制造装置
CN103958142B (zh) 预成形件的制造方法和纤维强化塑料成形体的制造方法
KR20170002758A (ko) 복합재 보강멤버 제조장치 및 제조방법
US20140342630A1 (en) Woven fabric preforms and process for making the same
CN111251627A (zh) 一种提高Z-pin增强复合材料层间强度效果的方法
CN110549653A (zh) 一种纤维增强复合型材及其制备方法和显示设备边框
CN113119495A (zh) 叶片壳体制备方法及叶片
CN111037950A (zh) 一种曲面成型的连续等厚度铺层方法及成型件和应用
CN108495866A (zh) 用于frp的树脂组合物、frp片材和成型产品
AU2021103814A4 (en) Method for improving interlaminar strength effect of z-pin reinforced composite
EP0449033B1 (en) Process for the manufacture of sandwich structures
JP5918171B2 (ja) Ｆｒｐ製織物、及びｆｒｐ製織物を用いた成形用材料、及びｆｒｐ製織物の製造方法
CN108367509A (zh) 浸渍遮蔽物
CN208962535U (zh) 一种大型风力机叶片根部的铺层结构
WO2014034606A1 (ja) 三次元繊維構造体、それを使用したプリプレグ、及び、三次元繊維構造体の製造方法
JPS6161966B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120418

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee