CN102101361A - 制造改进的模具芯的方法及用所述方法获得的模具芯 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是制造改进的模具芯的方法及用所述方法获得的模具芯。本发明涉及一种基于包括纤维、织物或纺织品连同树脂在内的复合材料加工用于制造中空部件(11)的模具芯(5)的方法,所述方法在于将填充材料(1)和粘结材料(2)混合以获得各材料的均匀混合物,在于固化、压实和成形生成的混合物以构成所述模具芯,该方法的特征在于,它还在于在混合物内引入至少一种补充材料(3),该材料在热作用下或通过施加另一物理或化学原理可膨胀,在于使所述材料(1、2、3)混合以便获得补充材料(3)在混合物内的均匀分配。

Description

制造改进的模具芯的方法及用所述方法获得的模具芯
技术领域
本发明涉及制造单件中空部件的总技术领域,该部件基于金属的或有机的材料,例如,包括基于纤维和树脂的加强件。举例来说,这些部件通过模制复合材料、例如用纤维加强的复合材料获得。本发明还涉及注模的部件。
本发明涉及各种形状的中空部件,这些部件具有诸如凸起部分、放大部分、台肩等的突出部分,它们常常难于或甚至不可能从其模具芯中分离出来。
本发明因此更具体地涉及制造这种模具芯。
背景技术
为了解决该类型的问题,因此已经知道在模制操作过程中利用能在水中或其它液体中溶解的模具芯。为了获得足够的溶解度和低的密度,制造这些模具芯的材料通常为AquacoreTM型的开孔材料(例如,US6,828,373、EP 1745908或EP 1695805)。如此可溶解于液体中的模具芯其本身是公知的。
以此方式制造的模具芯需要用合适材料密封,以防止构成待要模制的将来部分的材料(诸如树脂或熔融形式的金属)渗透到所述模具芯内。举例来说,密封材料例如在文献DE 10 2005 011 930、DE 10 2005 011 488或DE 10 2004009 744中有描述。
密封材料还可确保构成由模制获得的部件的材料,或所述部件的部分不被构成模具芯的材料所污染。
该类型模具芯的主要缺点在于,当制造模具芯时,必须求助于两组绝然不同的材料,一组用于制造模具芯,而另一组用于密封所述模具芯。在制造密封的模具芯期间,这些不同的材料被用于连续的和不同的阶段过程中。这增加了所要管理和使用的材料数量,并还增加制造密封的模具芯的加工步骤数量。这不可避免地导致这种模具芯的较高的制造成本。
另一缺点在于,已知的密封形成(例如,模具芯上的单一层)非常易于损坏。当损害时,模具芯可被渗透,被制作的部件几乎可能是废品。
此外,在许多密封技术的情形中,不能实现复杂形状的模具芯的密封,例如,在使用塑料膜进行密封之时。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提出一种新颖的制造模具芯的方法,其没有上述的缺点且特别简单地实施。
本发明的另一个目的是提出一种新颖的制造模具芯的方法,其首先在技术上实施简单,其次在时间和金钱上廉价。
本发明的又一个目的是提供一种具有新颖特性和能力的新颖的模具芯。
借助于基于包括纤维、织物或纺织品连同树脂在内的复合材料加工制造中空部件或带有底部槽的部件的模具芯的方法来达到本发明的目的,所述方法在于将填充材料和粘结材料混合在一起,以获得材料的均匀混合,在于固化、压实和成形生成的混合物以构成所述模具芯,该方法的特征在于,它还在于在混合物内引入至少一种补充材料,该材料在热作用下或通过施加另一物理或化学原理(例如,发泡操作)可膨胀,在于混合所述材料以便获得补充材料在混合物内的至少局部的分配。
在根据本发明的实施方式中,所述方法在于混合所述材料,使补充材料在混合物内获得均匀的分配。
在根据本发明的实施方式中,所述方法在于使用粉末或颗粒状的材料。
填充材料是例如颗粒尺寸在10μm和2mm之间的模具基材。
在根据本发明的实施方式中,所述方法在于使用确定量的补充材料,于是,在混合物中,所述补充材料的重量百分比在各材料总组合重量的0.01%至99.99%范围内。
在根据本发明的实施方式中,所述方法在于确定用于与填充材料和粘结材料混合的补充材料的量,对于一定温度范围内的给定温差,其为模具芯所需体积膨胀百分比的函数。
这种膨胀允许补偿模制过程中待要制造的部件的半成品(例如,预浸料坯或干的预成形坯)的体积缩小运动,或外模具工具的任何热膨胀运动。此外,膨胀可用于对待要生产的部件上施加附加的压力,以补偿部件内任何的流体静力压力,或允许补偿附加的压紧。
根据所选择的材料,膨胀可以在一定温度范围内是非线性的,并可由一个以上不同的膨胀步骤组成。
在模具芯的制造中,根据本发明的方法的优点在于消除了涉及密封所述模具芯的一个或多个步骤。
举例来说,根据本发明的方法具有这样的优点:加工的模具芯呈现出自密封和/或自加热的特性。
还借助于包括填充材料和粘结材料的混合物的模具芯或模具芯部件达到本发明的目的,其,其特征在于,它包括补充材料,该材料在热作用或任何其它物理原理下可膨胀,其至少局部地分配在包括填充材料和粘结材料的混合物内。
在根据本发明的实施例中,补充材料均匀地分布在混合物内。
在根据本发明的一实施例中,所述补充材料的重量百分比在构成所述模具芯或所述模具芯部件的各材料的总组合重量的0.01%至99.99%范围内。
在根据本发明的一实施例中,其组分材料的至少一个可溶于液体中,例如水中。
在根据本发明的一实施例中,模具芯包括不可溶的内核,其至少部分地被外围部分包围,该部分可被除去或溶解在液体中,补充材料被包含在所述外围部分中。
在根据本发明的一实施例中,模具芯包括至少部分地被外围部分包围的内核,补充材料被包含在所述外围部分中。
在根据本发明的一实施例中,补充材料包括金属颗粒(例如,铝粉末)、硅树脂、石墨、热塑性固体,或充气或充液体的热塑性塑料,或任何其它充气或充液体的颗粒。
本发明还借助于包括如上所述模具芯的模制装置来达到其目的。
根据本发明模具芯的一实施例的优点在于其自密封的特性,防止任何热固性或热塑性树脂入侵到模具芯内。
此外,该特性可有利于自加热特性,该特性与所述模具芯自动地通过补充材料的膨胀而被密封有关。
因此,任何出现在模具芯上的缺陷(例如,由于操作不当)可通过补充材料和由此的模具芯所具有的固有的膨胀和填密特性,得到补偿或调整。例如,擦痕通过膨胀而被关闭。
然而,在根据本发明的模具芯的另一实施例中,其优点在于上述模具芯可连接到任何类型的附加的外密封上。
根据本发明的模具芯的另一优点在于,可用高的精度来形成复杂的形状。
根据本发明的模具芯的另一优点在于,可望没有“边缘效应”。这些“边缘效应”是附加密封的模具芯所普遍存在的。
根据本发明的模具芯的另一优点在于,能够选择补充材料,其赋予所述模具芯以抗粘结的特性。因此使得脱模操作变得较为容易,在某些情形中可回收模具芯而无变劣。
根据本发明的模具芯的另一优点在于,能够选择补充材料颗粒,其充分地膨胀而破坏粘结材料与所述模具芯内其它材料之间的分子键。由于颗粒的膨胀可毁坏现存的粘结剂桥,所以,可不再需要溶于液体中的粘结剂,使得脱离的颗粒容易滴流出复合部件外。
附图说明
参照附图,从以下对借助于图示给出的实施例的描述中,将更加详细地显现本发明及其优点,附图中:
图1示出实施根据本发明方法的一个实例,以获得根据本发明的模具芯;
图2示出根据本发明的模具芯的一个实施例;
图3示出根据本发明的模具芯的另一个实施例;以及
图4和5是显示借助于根据本发明的模具芯来模制一部件的操作的示意图。
具体实施方式
在一个以上图中出现的结构和功能上相同的元件,将给予相同的数字或字母附图标记。
由图1示出的根据本发明的制造方法在于,使用填充材料1、粘结材料2和补充材料3。这些材料插入到已知的混合器装置4内,以使它们混合在一起。
生成的混合物则含有均匀分布的填充材料1、粘结材料2和补充材料3。
补充材料是在热效应或诸如UV光辐射、超声波等的任何其它物理原理作用下会膨胀的材料。
有利地,补充材料呈现的膨胀等于或大于要被生产的部件的外模制工具的膨胀。
以此方式获得的有利均匀的混合物其后被压实和成形为模具芯5的形状。根据本发明的模具芯5的实施例显示在图2中。
成形步骤还可包括使用热量和/或暴露于气体中。
根据本发明的模具芯5的另一实施例显示在图3中。该实施例示出模具芯5,其包括内核5a和外围部分5b。
举例来说,内核5a是不可溶的,而外围部分5b可溶解于液体中。
为了确保模具芯的至少一部分是可溶的,其组分材料1、2、3中的至少一个通过在液体中溶解而除去,或通过诸如超声波激励的任何其它物理原理来除去。
有利地,在外围部分5b溶解之后,内核5a可被再使用来制造另一模具芯。
图4是包括形成模具腔7的本体6的模制装置的高度示意图。
模具腔7借助于盖子8闭合,该盖子8具有内边缘,在模具芯5放入就位之后,该内边缘配合在其中。模具芯5有利地被覆盖在基于树脂浸渍纤维的加强层9内。
举例来说,这些加强层是使用预浸渍的半成品材料或预浸料坯进行制造的,或用任何需要经受给定温度和/或给定压力以使其固化的其它材料进行制造。
在这种模制操作过程中,模具芯5内补充材料3的膨胀用来在所述模具芯5内产生内压,这足以保证由加强层9构成的组件的必要压实和良好成形。
对于给定的模制温度,因此,能够通过首先选择所述模具芯5内可膨胀补充材料3的浓度,来确定模具芯5内存在的压力。
在模制操作之后,按照传统方式,将液体10引入到中空部分11内,如图5所示,该部分通过压实和固化加强层9而得到,以溶解掉模具芯5。因此,中空部分11的制造不会遇到脱模的任何问题或材料污染或迁移的任何问题。
自然地,本发明对其实施方式可经受许多变化。尽管以上描述了若干个实施例和实施方式,但应该容易地理解到,要穷尽地例举出所有可能的变体是不可想象的。当然可构思用等价的装置或等价的步骤来替代任何所述的装置或任何所述的步骤,而不会超越本发明的范围。

Claims (12)

1.一种基于包括纤维、织物或纺织品连同树脂在内的复合材料加工用于制造中空部件(11)或带有底部槽的部件的模具芯(5)或模具芯的一部分的方法,所述方法在于将填充材料(1)和粘结材料(2)混合以获得各材料的均匀混合物,并在于固化、压实和成形生成的混合物以构成所述模具芯,其特征在于,所述方法还在于在所述混合物内引入至少一种补充材料(3),所述补充材料(3)在热作用下或通过应用其它物理或化学原理可膨胀,并在于将所述材料(1、2、3)混合以获得所述补充材料(3)在所述混合物内的至少局部分配。
2.如权利要求1所述的方法,
其特征在于,所述方法在于使用粉末或颗粒状的材料(1、2、3)。
3.如任一上述权利要求所述的方法,
其特征在于,所述方法在于使用确定量的补充材料(3),使得在所述混合物中,所述补充材料(3)的重量百分比在各材料的总组合重量的0.01%至99.99%范围内。
4.如任何上述权利要求所述的方法,
其特征在于,所述方法在于确定用于与所述填充材料(1)和所述粘结材料(2)混合的补充材料(3)的量,对于一定温度范围内的给定温差,所述量为所述模具芯(5)所需体积膨胀百分比的函数。
5.一种通过如任何上述权利要求所述的加工方法得到的模具芯(5),所述模具芯包括将填充材料(1)和粘结材料(2)混合,其特征在于,所述模具芯包括补充材料(3),所述补充材料(3)在热作用下或任何其它物理原理下可膨胀,并在包括所述填充材料(1)和所述粘结材料(2)的混合物内至少局部地分配。
6.如权利要求5所述的模具芯(5),
其特征在于,所述补充材料(3)均匀地分布在所述混合物内。
7.如权利要求5或6所述的模具芯(5),
其特征在于,所述补充材料(3)的重量百分比在构成所述模具芯的各材料的总组合重量的0.01%至99.99%范围内。
8.如权利要求5至7中任何一项所述的模具芯(5),
其特征在于,所述模具芯(5)的组分材料(1、2、3)中的至少一种通过在液体中溶解而除去,或通过任何其它化学或物理方法(10)来除去。
9.如权利要求5至8中任何一项所述的模具芯(5),
其特征在于,所述模具芯(5)包括内核(5a),所述内核(5a)至少部分地被外围部分(5b)包围,所述补充材料(3)包含在所述外围部分(5b)内。
10.如权利要求5至8中任何一项所述的模具芯(5),
其特征在于,所述模具芯包括至少部分地被外围部分(5b)包围的不溶解内核(5a),所述外围部分(5b)通过在液体中溶解而除去,或通过任何其它化学或物理方法来除去,所述补充材料(3)包含在所述外围部分(5b)内。
11.如权利要求5至9中任何一项所述的模具芯(5),
其特征在于,所述补充材料(3)包括金属颗粒(例如,铝粉末)、硅树脂、石墨、热塑性固体,或充气或充液体的热塑性塑料,或任何其它充气或充液体的颗粒。
12.一种模制装置,包括如权利要求5至10中任一项所述的模具芯(5)。
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