CN102317056A - 用于制造纤维强化塑料零件的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本方法为用于制造零件，包括下列步骤：a)提供材料(3)；b)提供第一工具，所述第一工具包括至少一个组，所述组包括至少一个片段体(1)；c)提供第二工具，所述第二工具包括至少一个第一组和至少一个第二组，所述第一组和第二组中的每一个具有至少一个片段体(2a；2b)，当各所述片段体(2a；2b)以预定的方式彼此相邻配置时，即处于闭合位置，则形成第二工具表面，所述第二工具表面体现了被制造的所述零件的部分表面形状；d)动所述第二工具的所述第一组的所述至少一个片段体(2a)进入所述闭合位置；e)移动所述第二工具的所述第二组的所述至少一个片段体(2b)朝向并且进入所述闭合位置；f)通过向所述第一工具和第二工具中的至少一个施加压力，压缩至少位于所述第一工具和第二工具之间的所述材料(3)的至少一部分，特别是至少实质上为所述材料(3)的全部。其中，移动所述第二工具的所述片段体(2a；2b)，使得在所述第二工具的第二组的至少一个片段体(2b；21)朝向所述闭合位置移动的期间，所述第二工具的第二组的至少一个片段体(2b；21)到达其闭合位置的瞬时行进距离总是大于所述第二工具的第一组的至少一个片段体(2a；20)到达其闭合位置的瞬时行进距离。这将允许制造纤维强化塑料的零件，尤其譬如轮子和轮缘的类似环形形状的零件。

Description

用于制造纤维强化塑料零件的方法及装置

技术领域

本发明涉及制造零件，特别涉及制造由纤维强化塑料制成的零件。本发明为依照申请专利范围的开放句解释的方法和装置。

本发明能够应用于许多领域，例如，于制造譬如汽车的轮缘(rim)和轮子的领域，或者于航空器生产的领域，尤其生产用于强化机身的纵梁(stringer)。于电子工业中，本发明可以应用于例如由热塑玻璃纤维预浸体生产的玻璃纤维强化绝缘体。

背景技术

汽车工业连续的要求为需要有重量非常轻的零件，和具有结合高硬度和强度的良好的断裂性质的零件。此例如应用于轮子和轮缘。在此技术领域中已知有数种方法制造轮缘或者其部分。

DE 101 45 630A1揭示一种由纤维强化塑料制成的轮子，其中纤维束(fiberstrand)的主要部分定向于轮缘的周围的方向和于轮毂(wheel spider)的径向方向。此情况例如通过卷绕单向无端纤维(unidirectional endless fiber)实现。此情况使得很难执行工业领域的生产方法，尤其在复杂的零件几何构形的情况中。

在DE 43 35 062A1中，提出一种用来生产弧形的纤维强化热塑结构的方法。加热热塑预浸渍纤维(通常称之为热塑“预浸体(prepreg)”)，同时使其暴露于成形工具的压力中。如此成形的预浸体结构在成形处理后被冷却。接着，预浸体结构以滑动的方式被推穿过二个实质上固定的工件之间的凹槽(slot)。此种方式，预浸体结构被再度施加压力，也就是从与该工具件滑动互动所导致的压力。由此使所述结构基本具有位于被固定的工件之间的凹槽的剖面以及弯曲工件的曲率。此种方法的缺点为当该热塑的结构正在移动时被处理：预浸体的数层在该处理期间也许滑动或者弯折或者移位，因此危及到最终产品。应用此方法，更难保持温度与压力大致恒定。再者，不能通过此方法制造譬如类似环形零件的某些形状的零件。

在EP 842 757B1中，揭示了一种制造合成物材料的预先形成的组件(预先形成件(preform)的方法。采用了纤维的预先组合件，也就是具有处于预定方向的纤维的布。该布的可变形的网线(mesh)被放置在预先形成的操作模具(matrix)或形成体(former)上，然后缠绕此形成体至数层的深度。该卷绕被固定在该形成体的较大的直径，而使得该纤维以规定的方式定向。如此获得的预先形成件能够具有类似环形形状。预先形成件能够放入于模具中，然后能够在真空下和/或具有转变压力时通过预先形成转变(transfer)树脂，最后，树脂能够在适当的温度被交联(cross link)。由于热塑性材料的高黏性，热塑树脂的喷注(injection)预期为不可以，或者至少较为困难。

GB 2 010 155A揭示了一种制造无缝金属轮子轮缘的方法。通过二个异形的圆形模具将所希望的轮缘的剖面压印至基本为环形的金属件上。此方法不容易应用纤维合成物材料，因为发生于金属的成形机构不发生于包含纤维的材料。

在WO 2008 050405A1中，说明一种由热塑合成物材料制造无缝环形结构的处理处理。此相当简单的处理将由数层热塑合成物预浸体材料制成的类似环形的预先形成件插入到内部和外部环形模具之间。二个提及的模具的至少其中一者旋转而使得其局部地施加压力于预先形成件的一部分，其中，至少在所施加压力的范围内将该预先形成加热至处理温度。显然地，当尝试自动化此动态的处理时会发生问题。再者，实现固定的处理温度分布同时施加适当的压力以便避免预先形成件的预浸体材料的数层的滑动或者重叠效果是十分困难的。因为不可以在工业生产中达成在所有处理中均可恒定应用的参数，甚至用最佳化处理的参数(譬如温度和压力)，也困难或者不可以确保对于工业尺度应用所需的可重复性和质量。

发明内容

本发明的一个目的为创造用来制造零件的方法，该零件不会显出上述提及的缺点或问题。此外，将分别提供用来制造零件的装置。

本发明的另一个目的为提供生产零件、尤其是具有优越的机械性能、良好的断裂性质和/或高硬度和/或高强度的重量轻的零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造强化塑料零件的可能性。

本发明的另一个目的为当制造零件、尤其是强化塑料、更尤其是强化热塑零件时提供设置有大的处理窗口的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造于突然的断裂情况时显示特殊的安全性质的零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造显示改善的故障性质的零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供改善用于制造零件的周期时间的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造具有特殊的形状或者几何构形，尤其是环形或类似环形的形状，或者相似形状的零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造无缝零件，尤其是无缝的类似环形成形零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造具有改善的绝缘性能，尤其是热和/或电性绝缘的零件，和/或显示改善的化学的钝性或抵抗性的零件的可能性。

本发明的另一个目的为提供更容易制造零件的可能性，尤其是实质上由强化的塑料制成的零件。

本发明的另一个目的为提供实质上由强化的热塑料，尤其是由玻璃纤维强化热塑料或者碳纤微强化热塑料制成的零件的改善的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造轮缘或轮子或者其部分的改善的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造绝缘体，尤其是强化的绝缘体的改善的可能性。

本发明的另一个目的为提供制造用于航空器的纵梁作为机身的强化组件的改善的可能性。

其它的目的从下列的说明和实施例显示。

这些目的中的至少一个依照本专利的申请权利要求的装置和方法而至少部分达成。

本方法为用于制造零件，包括下列步骤：

a)提供材料；

b)提供第一工具，所述第一工具包括至少一个组，所述组包括至少一个片段体；

c)提供第二工具，所述第二工具包括至少一个第一组和至少一个第二组，所述第一组和第二组中的每一个具有至少一个片段体，当各所述片段体以预定的方式彼此相邻配置时，即处于闭合位置，则形成第二工具表面，所述第二工具表面体现了被制造的所述零件的部分表面形状；

d)移动所述第二工具的所述第一组的所述至少一个片段体进入所述闭合位置；

e)移动所述第二工具的所述第二组的所述至少一个片段体朝向并且进入所述闭合位置；

f)通过向所述第一工具和第二工具中的至少一个施加压力，压缩至少位于所述第一工具和第二工具之间的所述材料的至少一部分，特别是至少实质上为所述材料的全部；

其中，移动所述第二工具的所述片段体，使得在所述第二工具的第二组的至少一个片段体朝向所述闭合位置移动的期间，所述第二工具的第二组的至少一个片段体到达其闭合位置的瞬时行进距离总是超过所述第二工具的第一组的至少一个片段体到达其闭合位置的瞬时行进距离。

所述第一工具和第二工具也能够被考虑，而因此能够称之为第一挤压工具和第二挤压工具或者第一模具和第二模具。

在一个实施例中，该方法为用来制造强化塑料的零件的方法，尤其是用来制造纤维强化塑料的零件、尤其是纤维强化热塑料的零件的方法。

在一个可以结合前面所述的实施例的实施例中，该方法为用于工业上制造该零件的方法。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该材料包括树脂，和实施该压缩以提升该树脂的交联。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件为将经受一个或多个最后制造步骤的完成产品或者中间产品。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法为制造无缝零件的方法。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，片段体沿着预先定义的路线或路径移动。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，当按照被称为闭合位置的方式配置该第一和第二工具的片段体时，形成能够表现被制造的零件的部分表面形状的工具表面；尤其是，其中，当按照被称为闭合位置的预定方式配置第一和第二工具的片段体时，形成能够实质上体现被制造的零件的完成表面形状的工具表面。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，施行步骤f)用来将该材料(或该材料的部分)形成为所希望的形状；施加于该材料的压力也称的为形成压力。

于一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，于步骤f)中所提及的施加压力导致至少第一工具的片段体相对于第二工具的片段体彼此相对移动。

事实上，在某些实施例中，在步骤f)的压缩期间能够区别二个阶段：在所有工具的闭合位置之前达成该材料的压缩；在此阶段，至少第二组的该片段体移动；此阶段能够有助于从材料内侧移除材料气体(典型为空气)。以及伴随第二工具的第一组和第二组片段体已经处于封闭的位置的压缩；于此阶段期间，不再有第一组的片段体相对于第二组的片段体的相对移动。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，于步骤d)该第二工具的第一组的至少一个片段体从初始位置移动朝向该闭合位置并且进入该闭合位置。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，当该第二工具在该闭合位置时，该第二工具的第二组的至少一个片段体被配置在该第二工具的第一组的多个相邻片段体之间，并且，在从初始位置到第一组到达闭合位置之前经过的中间位置处，该第二工具的第一组的多个相邻片段体之间的开口(opening)较小，使得第二工具的第二组的片段体的至少其中一个不会在其朝向闭合位置的路线上穿透。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，施加于第二工具的片段体的压力的方向至少实质上与分别在步骤d)和e)中提及的各自片段体的该移动的方向一致，至少在接近于该闭合位置时是这样。尤其是，其中，分别在步骤d)和e)中提及的该移动至少实质上沿着直线完成，以及其中，该压力的方向至少实质上与该移动的各自方向相一致。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，所述零件为显著地，尤其是实质上连续的纤维强化零件(以及该材料相应地包括连续的纤维强化塑料)。具有此种实质上无间断的纤维的强化的零件具有优越的性能。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件包括显著地、尤其是实质上定向的纤维(以及该材料相应地包括定向的纤维)。以此种方式强化的零件能够具有优越的性能。纤维的方向为依照将被制造的零件所希望的性能选泽。例如，能够实施计算/模拟用来找出最佳的纤维方向。通常的情况是，包括有数层的材料，这些层中的一层或多层将具有相同的纤维方向，并且这些层中的一层或多层将具有不同的纤维方向。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件为轮缘或轮子，或者其部分。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件为绝缘体，尤其是强化的绝缘体，尤其是实质上圆柱状的绝缘体。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件为使用于航空器的纵梁作为机身的强化组件。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，在该第二工具的第二组被带入与所述材料接触之前，该第二工具的第一组首先被带入与所述材料的接触。尤其是，仅于已通过该第二工具的第一组向该材料施加压力之后，才通过该第二工具的第二组向该材料施加压力。更尤其是，配置、构造并移动该第二工具的第一和第二组，使得每当通过该第二工具的第二组施加压力于该材料时，均通过该第二工具的第一组施加压力于该材料，。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该第一工具为外部工具而该第二组为内部工具，而反的也然，尤其其中，于该移动步骤期间，该内部工具一般位于由该外部工具大致体现的形状的内部。

通常，该第一工具，更尤其是他的片段体，于该第二工具的这些组的移动期间被保持在适当位置。此情况能够通过施加对应的力于该第一工具的这些片段体和/或通过相对于另一个固定该第一工具的片段体来完成。尤其令人关注的是该第一工具是外部工具而该第二工具是内部工具的情况。在此情况中，纤维，尤其是包括于该材料中的连续的纤维，在所说明的压缩运作期间至少将被显著地拉伸，此情况通常导致特别优良的材料性能。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，片段体组的至少其中一组(尤其是各组)包括至少二个、尤其是至少三个、更尤其是至少四个片段体。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法包括于压缩期间至少实质上同时移动所述组中的一组(其为该第一工具的一组或者该第二工具的一组)的所有的片段体，尤其是其中，此情况应用于内部工具的各组或者于各个组。尤其是其中，对于所述组的其中一组的所有的片段体的移动由一个相同的驱动器驱动。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法在压缩期间实质上以相同的速度移动所述组的其中一组(其为该第一工具的一组或者该第二工具的一组)的所有的片段体，尤其是其中，此情况应用于内部工具的各个组或者各个组。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，提供该材料，尤其是实质上以箔、片或条带的形式插入于该第一和该第二工具之间。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该材料以及该零件包括或至少实质上由强化塑料，尤其是纤维强化塑料所制成。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，插入于该第一和该第二工具在间的该材料包括热塑料。热塑料使得能够更快速的生产(较短的生产周期时间)，他们具有高的断裂硬度和良好的再利用能力以及某些显示了抗高温性。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该材料实质上为预先形成件或预浸体材料。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该材料以手动方式插入于该第一和该第二工具的间。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中除了前面提及的实施例的外，该材料自动地插入于该第一和该第二工具之间，尤其是通过机器人。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法包括在该压缩在前先加热该材料，而尤其是在插入该材料于该第一和该第二工具的间之后。对于热塑料，加热是重要的，而于热固材料和弹性体的情况中，可以省掉加热。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法包括在该压缩期间加热该材料。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法包括监视，尤其是控制该材料的温度，尤其是在该压缩之前和/或期间。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，这些零件包括一部分以体现以下形状，

-实质上闭合形状；或者

-几乎闭合形状；或者

-具有大致或至少部分凹入内部侧和大致或至少部分凸出外部侧的开口的形状；

或者其中，该零件实质上体现以下形状

-实质上闭合形状；或者

-几乎闭合形状；或者

-具有大致或至少部分凹入内部侧和大致或至少部分凸出外部侧的开口的形状；

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件包括具有实质上为环形或类似环形的结构的部分，或者其中，该等零件实质上具有环形或类似环状的结构。

除此的外，此种零件很难生产，尤其是当该材料实质上被热塑强化时，尤其是用纤维热塑强化时，尤其是用连续的纤维强化时。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该等零件包括具有实质上环形的部分，或者其中，该等零件实质上具有类似环形形状。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，在压缩该材料的期间，与该第二工具的第一组接触的该材料的面积大于与该第二工具的第二组接触的该材料的面积，尤其是至少二倍大，更尤其是至少三倍大。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该第一和第二工具为其形状决定该等零件的形状的工具，尤其是其中，该第一和第二工具的形状，当他们以预定的方式被配置于称的为闭合位置时，生成对应于该将被制造的零件的形状。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，当以预先定义的方式配置该工具时，形成至少实质上对应于将被制造的零件形状的凹穴。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，对于第二工具的第一组和/或对于该第二工具的第二组，移动各自组的片段体，使得由该各自组的片段体中的一个施加至将被压缩的该材料的压力对于各该片段体为至少大致相同。

于一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该第二工具的该第二组的片段体中的至少一个的头部沿朝向该片段体移动的方向成锥形(taper)。尤其是，该第一工具的第二组的各个片段体的头部沿各片段体的移动的方向成锥形。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该第二工具的第二组的至少一个片段体经成形，使得当压缩该材料时，通过该片段体向第二工具的第一组的至少一个片段体施加力。尤其是，其中，该第二工具的第二组的各片段体被成形，使得当通过移动该片段体而压缩该材料时，通过该片段体施加力于该第二工具的第一组的至少一个片段体上，尤其是于该第二工具的第一组的各片段体上。

在一个关连前面所述的实施例的实施例中，通过(尤其是实质上单独经由)所述片段体的接触表面，该施加力从所述片段体传递到第二工具的第一组的至少一个该片段体上或者第二工具的第一组的各个片段体上；所述接触表面与该第二工具的第一组的至少一个片段体的至少一个接触表面相互作用，或者所述接触表面与该第二工具的第一组的片段体的接触表面相互作用。尤其是，这些相互作用的接触表面为配合表面(mating surface)。

在一个关连于最后述及或者关连于最后述及的前一个的实施例的实施例中，该施加力实质上指向于该片段体的该移动的方向，或者与之垂直，或者为这些力的迭加。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，通过该压缩，将至少5巴(bar)且尤其是至多50巴的压力施加于该材料上。更尤其是，通过工具的该片段体施加10至30巴之间的压力于该材料上。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的实施例中，该方法包括在该压缩之前和/或期间和/或之后加热该材料的步骤，尤其至少加热实质上插入于该第一和第二工具之间的所有材料。尤其是，即最显著地在(强化的)热固材料的情况中，该材料包括树脂，并实施加热用来提升该树脂的交联。在(强化的)热塑的情况中，该加热将热塑料带入可完善形成的状态。

用于制造零件(尤其是实质上由强化的塑料制成的零件)的装置包括

第一工具和第二工具，该第一工具包括至少一个组，该组包含至少一个(尤其是至少二个)片段体，而该第二工具包括至少一个第一组和一个第二组，这些组分别包括至少一个(尤其是至少二个)片段体；

驱动单元，用于至少驱动该第二工具的第一组和第二组。

这种装置能够允许实施上述方法。

于一个实施例中，该驱动单元用来朝第一工具驱动所述第二工具的至少第一组和第二组；尤其是，该驱动器被结构和组构成用于该驱动。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的该装置的实施例中，该第一工具的片段体经成形，使得当经由称为闭合位置的预定方式配置时，其对应于将被制造的零件的第一部分表面形成至少实质上连续的表面；并且其中，该第二工具的该片段体经成形，使得当通过称为闭合位置的预定方式配置时，其对应于将被制造的零件的第二部分表面形成至少实质上连续的表面，尤其是其中，此二个部分表面彼此互补，使得两者实质上形成将被制造的零件的整个表面。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的该装置的实施例中，该第一工具的片段体被成形，使得以预定方式配置时，他们形成连续的表面，并且，该第二工具的片段体被成形，使得以预定方式配置时，他们形成另一个连续的表面，以及其中，二个连续的表面彼此互补，使得相对于彼此以预定方式进行配置时他们实质上形成预定容积的全部表面。

在一个可以结合前面最后两个所述的一个或两个实施例的该装置的实施例中，每个该第二工具的第一组的至少一个片段体包括至少一个配合表面，当该第二工具在闭合位置时，各配合表面与第二工具的第二组的至少一个片段体的至少一个配合表面相配合，其中，该第二工具的第一组的配对表面在该闭合位置与第二部分表面分别形成锐角(acute angle)。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的该装置的实施例中，该装置包括控制单元，所述控制单元通过以下方式控制所述第二工具的所述第一组及所述第二组的移动，移动所述第二工具的片段，使得在所述第二工具的第二组的至少一个片段体朝向所述闭合位置移动期间，所述第二工具的第二组的至少一个片段体到达其闭合位置的瞬时行进距离总是超过所述第二工具的第一组的至少一个片段体(2a；20)到达其闭合位置的瞬时行进距离。

在一个可以结合前面所述的一个或多个实施例的该装置的实施例中，该装置包括温度改变单元，该温度改变单元经建构和组构成用于加热或冷却，或用于加热和冷却插入第一和该第二工具之间的材料。尤其是，至少该温度改变单元的一部分被整合于该等工具的至少其中一个中。

本发明包括具有对应于依照本发明的方法的特征的装置，而反的也然。

本装置的优点基本上对应于相应方法的优点，以及反的也然。

于本发明的一个态样中，一种用来制造零件的方法包括下列步骤：

将材料插入第一工具和第二工具之间，该第一工具包括至少一个组，而该组包括至少二个片段体，尤其是其中，片段体为可彼此分离，以及该第二工具包括至少一个第一组和至少一个第二组，而该第一组和第二组各包括至少一个片段体，尤其是其中，所述片段体为可彼此分离；

压缩该材料的至少一部分，尤其是至少实质上所有的该材料，通过

朝向该第一工具移动该第二工具的至少第一组；以及然后

朝向该第一工具移动该第二工具的至少第二组。

该第二工具的第一组和该第二工具的第二组的后续的移动(该移动典型实施至少5巴的施加压力)使得可以通过譬如预浸体材料的预先形成件形成环形或类似环形的成形部分。可以非常均匀地施加压力于该材料。

在根据这个方面的一个实施例中，在第二工具的至少第二组朝向第一工具移动的期间，保持(也即，继续)或者再次(也即，重新)发生该第二工具的至少第一组朝向该第一工具的移动。

只要大部分可兼容，这种方式可以与本文中揭示的任何其它的实施例和与本文中揭示的任何其它的实施例的任何特征相结合。

其它的实施例和优点出现在附属的权利要求书和附图中。

附图说明

上文中，通过范例和包含附图更详细说明本发明。该等图式以示意方式显示：

图1为具有插入的预先形成件的装置的的俯视图，同时第一工具(外部工具)和第二工具(内部工具)是在闭合位置；

图2为具有插入的预先形成件和打开的工具的装置俯视图；

图3为具有插入的预先形成件和闭合的外部工具的装置的俯视图；

图4为具有插入的预先形成件以及用夹钳固定的闭合的外部工具的装置的俯视图；

图5为具有插入的预先形成件的装置的示例的剖面侧视图，同时连接了第一组拉杆中的杆；

图6为具有插入的预先形成件的装置的剖面侧视图，同时第一组拉杆中的杆被连接和运作施加力于该内部工具的该第一组的片段体上；

图7为具有插入的预先形成件的装置的俯视图，同时第一组拉杆的杆被连接和运作施加力于该内部工具的该第一组的片段体上，并且显示了内部工具的该第二组的片段体；

图8为具有插入的预先形成件和位移机构的装置的例示的剖面状侧视图，同时该内部工具的第二组的片段体正移动入该预先形成件中；

图9为具有插入的预先形成件和位移机构的装置的细部的例示的剖面状侧视图，同时该内部工具的第二组的片段体已经移动入该预先形成件中，并且正在连接第二组拉杆的杆；

图10为具有插入的预先形成件的装置的例示的剖面侧视图，同时该内部工具的该第二组的片段体已经移动入该预先形成件中，并且正在连接第二组拉杆中的杆；

图11为具有插入的预先形成件的装置的例示的剖面状侧视图，同时该内部工具的该第二组的片段体已经移动入该预先形成件中，并且第二组拉杆的杆被连接和运作施加力于该内部工具的该第二组的片段体上；

图12为具有插入的预先形成件的装置的上视图，同时第一组拉杆的杆被连接和运作施加力于该内部工具的该第一组的片段体上，并且第二组拉杆的杆被连接和运作施加力于该内部工具的该第二组的片段体上；

图13为内部工具于闭合位置的俯视图；

图14为内部工具的俯视图，其处于闭合位置，且具有施加力；

图15为装置的俯视图，同时该内部工具的该第二组的片段体正被释放；

图16为具有位移机构的装置的例示的剖面侧视图，同时该内部工具的第二组的片段体已经被释放，而第二组拉杆的拉杆正在被分离；

图17为具有位移机构的装置的例示的剖面状侧视图，同时该第二组拉杆的拉杆已经分离，并且该外部工具的该第二组的片段体已经被移离；

图18为装置的俯视图，同时该外部工具的该第二组的片段体已经被移离，且通过移动该第一组拉杆的杆释放该内部工具的该第二组的片段体；

图19为装置的细部的俯视图，同时在释放夹钳后，该外部工具的该第一组的片段体已经被移离；

图20为极其示意的、示出垂直于零件轴的各种剖面；即，左边是闭合的形状，中间是几乎闭合的形状，右边是打开的结构；

图21为具有插入的预先形成件和动臂机构作为用来驱动该内部工具的该片段体的驱动器的装置的示例的部分剖面侧视图；

图22为可使用第23图的装置制造的示例的弧形结构；

图23为装置示例的剖面状侧视图，其包括外部工具和内部工具，外部工具具有构成一组的二个片段体，内部工具有构成第一组的一个片段体和构成第二组的二个片段体；

图24为沿着第22图的结构的A-A′线的示范剖面图；

图25为沿着第22图的结构的A-A′线的另一个示范剖面图；

图26为沿着用于制造具有被压缩的插入材料的环形(圆柱表面状)零件的装置的零件轴的剖面的示意的示例；以及

图27为该第二工具的该第一组的片段体和该第二组的片段体的间界面的详细的视图。

图中使用的附图标记及其含义在附图标记说明中进行总结。所说明的实施例仅作为范例而不用与限制本发明。

具体实施方式

因为通过将预先形成件(通常由预浸体材料制成)的各层进行重叠而制造的强化塑料在涉及挤压和加热的生产处理期间融合(merge)，因此能够制造由强化塑料制成的例如环形结构的零件，如此使得数层的间不再有关的交叉(intersection)存在于如此制造的(无缝)零件中。施加于如此获得的零件的力通过基质中的剪切力从重叠区域中的一个纤维束转移至次一个纤维束，因此，所导致的结构损伤相较于焊接缝或者黏合的表面为非常的小。

各种的半成品能够作为以后处理的预先形成件。举例而言：不同的纤维基质结合、或者预先浸渍(预浸体)非固结的纤维半成品、或者结合未强化的聚合物膜薄的非浸渍的半成品。在所提出的方法中甚至能够处理热固材料(thermoset)或弹性体基质。

举例而言，能够使用下列的纤维材料：碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维(aramide fiber)、玄武岩纤维(basalt fiber)、聚亚苯基苯并二恶唑(PBO)纤维、硼纤维、聚酰胺纤维、亚麻纤维、大麻纤维、棉、或他们的结合。一般而言，只要处理压力、时间和温度使制造零件中纤维的性能劣化，则可以使用任何类型的纤维。根据最重要的考虑能够达成哪些制造零件的纤维所希望的性能而选择。

有各种的方法制造预先形成件，尤其是形成类似环形的预先形成件。此处有一些范例：

i)提供成条带(stripe)的譬如诸预浸体的带形半成品，例如，通过将其切割成条带。该条带以如此方式定位，获得所希望的预先形成件，尤其是环形预先形成件。该等条带能够是彼此齐平的、重叠、或者多层。

ii)通过将譬如预浸体的半成品卷绕成螺线而形成预先形成件，尤其是环形预先形成件。

iii)提供成条带的譬如预浸体的带形半成品，例如，通过将其切割成条带。通过逐渐将该等条带插入挤压工具中(对照下文中工具的范例和图式，尤其是外部工具)而形成预先形成件，尤其是类似环形形状的预先形成件。切割和/或插入可以手动或自动完成。

iv)切口(incision)被切成譬如预浸体的半成品，而使得该等切口不会将该半成品分割成完全分离的部分。这些切口的目的是要切穿该半成品层内部的强化纤维。该切口较佳是以在半成品的邻接层中的切口之间有偏移(offset)的此种方式插入。如此制备的预先形成件被插入工具中(对照下文中工具的范例和图式，尤其是外部工具)，例如，如ii)中所提议者。该切口于形成预先形成件形状的处理期间促进强化纤维的滑动移动，并且因此减少所导致的预先形成件中内部的应力，于是促进将预先形成件填送入工具。

v)同样情况，在被切成条带的前和/或的后切成条带的半成品(对照i或iii)设有如iv)中说明的切口。然后，该预先形成件被成形如i)中说明的情况，或者该条带被插入于如iii)中说明的工具中。

为了具有完善的定义和稳定的处理，在将预先形成件暴露于具有工具的装置中的压力之前和/或期间，提议至少为热塑性塑料监视和/或控制预先形成件的温度。处理温度的容差(tolerance)可以是10℃至20℃，或者甚至大约50℃，或者甚至更高，依于待处理的材料而定，并且所选择的处理温度分别充分高于TM和TG之上。

在强化的热塑性塑料作为在其中埋置(embed)有纤维的基质材料的情况下，即是热塑性材料基本上定义了相关的处理温度。

对于半结晶热塑性材料，结晶熔化温度TM(例如，对于聚丙烯是162℃)和结晶化温度TC为相关的。依于特定的热塑性材料，TC可以高过40℃低于TM。

必须加热预先形成件至少达其结晶熔化温度TM。这能够通过直接加热(例如，使用通过辐射的带状加热器，例如，使用通过热空气对流的红外线辐射器)，或者通过间接加热，采用预先形成件在其中被挤压的工具而达成。二个或更多个这些加热方法的结合也为可以。

最好选择加热装置的配置而使得预先形成件被均匀和快速地加热至高于TM的温度，尤其是到达清楚地高于TM的处理温度，在多数情况下，将选择为至少比TM高20℃、至少50℃、或至少75℃。

在非结晶形(amorphous)的热塑性材料的情况中，除了所谓的玻璃转变温度TG之外没有不同的温度限制。处理温度必须高于TG，尤其是清楚地高于TG，于多数情况中，其将选择为至少比TG高20℃、至少50℃、至少100℃、或至少150℃。类似地，没有结晶化温度TC用于非结晶形的热塑性材料(因为他们保持非结晶形)。对于材料的固化作用，固化作用温度TS(其通常稍微高于TG，典型在10℃至40℃的间)是很重要的。

对于非结晶形的和对于半结晶的热塑性材料处理方法的原理都一样；但是温度限制的定义和意义为多样化。

下列表显示一些可使用于建议的处理的示范热塑聚合物材料。温度范围仅仅是参考用于对应的块体聚合物。依于聚合物的特定的修改，这些数值可以与表中的值大大地偏离。

弹性体和热固塑料具有低的黏性，允许其注入模具凹穴(mold cavity)中(由装置的工具形成)，例如，将树脂转注成形(RTM)的处理中。也可以根据热固塑料和弹性体使用预浸体作为预先形成件。

适合用来执行所提议方法的装置(设备)包括内部和外部工具(或内部和外部“模具”)，其中，包含于该二个工具中的片段体的全部数量为至少三个。在非常简单的构造中，这意味着该外部工具确切地包括一个片段体和该内部工具确切地包括二个片段体，或者该外部工具确切地包括二个片段体和该内部工具确切地包括一个片段体。

工具中的至少一个可配置于打开的位置及关闭位置；在该打开位置，该预先形成件能够在由挤压步骤挤压之前插入于装置中，和/或，在该打开位置，经过挤压步骤被挤压的零件能够从此装置释放；在该闭合的位置中，进行挤压步骤/形成处理。外部和内部工具可以通过仅移动其中的一者或者通过移动二者而相关于彼此相互地移动。

尤其是，若零件将被制成具有更复杂的形状，像是例如打开或闭合的环形结构，则该内部和外部工具较佳各由二个或更多工具片段体组成。此使得能够或者促进从该等工具去除该零件。

该等工具能够由相同或者不同的材料制成。金属和合金(例如，钢或铝)适合作为用于工具的材料，因为他们具有弹性和同时具有成本效益以及可以容易加工成为所需的形状，以便获得所希望的零件。

如果必要的话，能够避免预先形成件的基质材料和工具表面的间的黏着剂，例如用商用等级的释放剂(releasing agent)处理工具的表面。

在预先形成件的基质材料和工具表面之间的黏着剂太少的情况中，可以在预先形成件的基质材料和工具表面的间施加黏胶物质等，以便避免预先形成件中不同层的不可控制/不希望的互相滑动。

因为某些材料和/或几何构形可以要求控制的冷却过程或者热后处理，因此建议不仅在挤压期间和/或于挤压已经开始之前(为了减少挤压时间)，而且在挤压之后，采用至少一个加热和/或冷却装置。例如，加热和/或冷却装置能够直接加入于装置中，更尤其加入于一个或二个工具中。和/或另一个加热和/或冷却装置能够与工具分离设置。完成加热的方法已经如上所述。关于冷却，能够应用相同的原理，但是反向方式，例如，通过使用冷却水蛇卷器(cold waterserpentine)或者于此技术领域中已熟知的相似方式。

为了达成适于所采用的预先形成件基质材料(主要组成预先形成件)以及要制造的零件形状的压力，能够使用不同的方法，例如，机械、水力或电机的方式施加力于该内部和外部工具的至少其中之一的外部表面。为了达成所有的工具片段体之间和/或工具与配置于该等工具之间的预先形成件之间非常良好的配合，以及为了确保施加力和适当的压力分布的适当的方向，最好例如，通过使用推杆或拉杆，适当地导引该施加力，其中，对于本领域技术人员已知有许多的选用方式。

该处理，或者至少该挤压步骤(和因此该等片段体的移动)以及较佳地包括该加热，理想的情况是自动控制，例如，于控制器中或者于计算机中使用适当的软件运作，例如，该软件控制重要的参数，作为例子，用于冷却、加热、和挤压的时间、温度和压力。

图1至19示出了用来制造零件的方法和装置的第一个范例。其为用来制造纤维强化塑料的环形结构，例如用碳纤维强化聚醚酰亚胺(PEI)制成的汽车车轮的轮缘。尤其是，定向的连续纤维用作为强化物。图2至19示出后续的处理步骤，在接续的图的一些情况中，示出大致相同的处理步骤中不同的视图。但是如此表示的处理步骤的顺序并不是排他的，也就是说可以选择不同的步骤顺序或者可以增加或删除步骤。

图1示出了用来制造零件的装置的俯视图，更确切地说，其显示穿过装置的剖面图。该装置包括作为外部工具或者外部模具的第一工具，以及作为内部工具或者内部模具的第二工具。该外部工具包括含有4个片段体1的一组片段体，该等片段体1通过夹钳6而彼此以成对方式被夹钳。

该内部工具包括含有4个片段体2a的第一组片段体，以及含有4个片段体2b的第二组片段体。

第一工具(外部工具)和第二工具(内部工具)显示在闭合位置。

在图1中，该装置显示具有预先形成件3插置于内部和外部工具的间。该外部工具的片段体1和该内部工具的片段体2a、2b的间的凹穴的形状对应于将被制造的零件(譬如轮缘)的形状。

在图2中，显示了外部工具和内部工具于打开位置，插入的预先形成件3位于两者之间的装置。预先形成件3可以是适当的预浸体的、实质上圆柱形的配置。

图3示出了现在外部工具通过施加力F(由打开箭头所例示)而闭合，例如，通过施加力顶着该外部工具的外部表面。附图标记4表示该外部工具在闭合位置。该闭合位置可考虑为该外部工具的准备挤压的几何构形，于下文中的进一步说明将会变得很清楚。

参看图4，为了增加该外部工具于闭合位置4的硬度，夹钳6施加于该外部工具。通过该夹钳6，施加压力驱动该成对的外部工具的接触界面5彼此相向移动。可以使用螺钉或其它的器具代替夹钳6。

可以于此时点开始加热内部和/或外部工具(较佳为二者)。本领域技术人员可以理解根据由该处理和由该材料所给的特定需求或预先形成件3的材料，能够将加热处理和加热的开始时间设定为较早或较晚。

图5示出了具有插入的预先形成件3的具有于闭合位置的该外部工具4的装置的例示的剖面侧视图，同时正在连接第一组拉杆的杆8。

图6显示具有插入的预先形成件的装置的例示的剖面状侧视图，同时第一组拉杆的杆8以可操作的方式被连接该内部工具的片段体的第一组片段体2a。杆8正运作施加力于该片段体2a上，如由小箭头所例示。此方式，预先形成件3被挤压(用低压力)于该第一工具和内部工具的第一组的片段体2a的间。

图7示出了与图6相同的情况，但是于装置的剖面的俯视图。该内部工具的该第二组的片段体2b已经显示于第7图中。如能够看到的，通过片段体2a的移动朝向该外部工具和预先形成件3，创造了邻接的片段体2a之间的空间。此空间将被用来将片段体2b引入片段体2a之间，从而使该片段体2b也能够施加压力顶靠预先形成件3(看以下说明)。片段体2a具有配合表面13a而片段体2b具有配合表面13b。在第二工具的闭合位置，配合表面13a和13b将以成对方式配合，参看图1、12、13和14。

图8示出了具有插入的预先形成件和位移机构10的装置的例示的剖面侧视图。此情况与6、7类似，但是未示出连接并施加(低)力于该内部工具的片段体2a 的第一组拉杆的杆8。但是显示了第二组拉杆中的杆11。通过位移机构10的驱动(例如，由电动马达启动的扬程)，该内部工具的该第二组的片段体2b被移动进入预先形成件3中。

在图9中，如图8所示，内部工具的该第二组的片段体2b位于预先形成件3的内部，而正在连接杆11。

图10示出了图9中的情况，但是未显示驱动机构。

在图11中，杆11被连接和运作施加力于内部工具的第二组片段体2b上。应注意的是，第一组拉杆的杆8仍被连接并且运作施加力于内部工具的第一组片段体上。另需注意的是，片段体2b不仅压靠预先形成件3，而且也压靠片段体2a，换句话说，在他们的相互接触界面，也即，于配合表面13a、13b。

图12示出了图11的俯视图的情况。预先形成件3通过片段体2a压靠该外部工具，而在其内部表面未由片段体2a接触的区域，由片段体2b压靠该外部工具。现在强固预先形成件3的温度将是在217℃(其为用于所说明的材料的TG)和400℃的间，较佳的是在300℃和350℃的间。

应顺便说明，由该配合表面13a、13b(参照第7图)所形成的片段体2a和2b的间的接触界面13(参照图13示出的该内部工具的俯视图)不仅仅导致于特定有效的处理。他们也提供由片段体2a和2b施加于预先形成件3的力的优越的分布。此是因为不仅有配适的力(force-fitting)，而且具有内部工具的所有片段体2a、2b的配适形成(form-fitting)。

片段体2a和2b的间的接触界面13(参照第13图)相关于片段体2a和2b的移动方向形成角度，分别(参照第14图中示出的内部工具的俯视图的力矢量14和15)于表示于图4中的方向，也即于片段体2b能够移动并配合进入片段体2a之间所留的空间的此种方式。此情况导致锐角α用于片段体2a和钝角β用于片段体2b(参照第27图)。较佳的情况，使角α小于由邻接片段体2a(或于片段体2a的间)、沿着片段体2b的移动路径的片段体2b的可插入性(insertability)的几何特性所确定的角度，至少1°、至少2°、或至少4°。

片段体2a和2b被拉(分别通过拉杆8和11)向预先形成件3一直到他们到达预先设定的位置(闭合位置)为止。于该位置，外部工具和内部工具的间的凹穴等于将被制造的零件的形状，也即，轮缘形状。总合地，片段体2a、2b的外部表面现在具有形状并且形成将被制造的零件的内部表面。

通过片段体2a和2b施加于预先形成件3的压力(形成压力)被维持在2秒钟至2分钟之间，较佳地维持于20秒钟至1分钟之间，用于预先形成件3的各层中热塑性树脂的固化。在本范例中，处理压力必须在5巴至50巴之间，较佳地在8巴至20巴之间。这些广的时间和压力范围为呈现的处理的最大的优点之一，使得其较容易尝试运作于新的零件几何构形，而新的零件几何构形通常具有一个主要的变项：预浸体材料层的数目。

举例而言，于用于自行车轮缘的情况中，仅需要非常少的层，而因此10秒钟的挤压时间可以已经足够，反之在汽车轮缘的情况中，层的数目实质上较高(例如，有几打)，而因此，挤压时间升高至例如20或30秒钟。

挤压时间和压力概略地正比于在预先形成件3中层的数目，虽然其它的因素，譬如待形成的零件的几何构形的复杂度也影响这些参数，但是通常并不强烈。

于此点，通常在保持工具的压力于该预先形成件3上的情况下，开始该内部和外部工具的冷却。从现在开始，预先形成件3能够称之为零件16，于本范例中：轮缘16。当然能够通过例如于工具中的冷却蛇卷器来加速冷却。

当冷却时，于已经到达选择的材料被固化的温度后，在轮缘16上的压力将通过放松杆11而减少。片段体2b从轮缘16移离。图15描绘此装置的俯视图。该内部工具的第二组的片段体2b于该材料固化结束时被释放(通过移动杆11，参看第15图中的打开箭头)。零件16的轴A垂直于图式平面。

图16显示装置的剖面侧视图，片段体2b再度在打开位置，而杆11正在分离。准备如图8、9中的相同的位移机构10以将片段体2b移离该外部工具，但是沿相对于图8、9相反的路线。

在图17中，已经移动拉杆11，而通过位移机构10的方式将片段体2b移出该外部工具。

图18显示了外部工具的第二组的片段体2b已经被移离后，通过移动第一组拉杆的杆8于打开箭头的方向而释放该内部工具的该第二组的片段体2a。零件16现在不再与该第二(等于内部)工具接触。

图19显示该外部工具的成组的片段体的片段体2a在释放夹钳6的后已经被移离。在移动片段体2a从零件16离开时，较佳情况是，外部机器人、操作者、或其它的机构将保持住轮缘16而使得他不能落下。

以该轮缘16从工具去除，该装置准备作次一个制造循环。

所提出处理的短的简化版本可以以下列次序概略综合成下列步骤：

-将预先形成件插入于该闭合的外部工具(其被预先加热或未被预先加热)；

-移动内部工具进入准备挤压位置(与插入的材料接触或几乎接触)；

-加热该材料(经由工具)分别至TM(于半结晶热塑的情况)和TG(于非结晶热塑的情况)以上，尤其至分别高于TM和TG至少20℃，更尤其至少50℃，甚至更尤其至少100℃。

-通过工具压缩该材料，于至少10巴的压力(形成压力)，尤其至少20巴，典型在25巴至50巴的间的压力；

-以被动方式，或较佳以主动方式，冷却该材料分别至TM和TG以下，尤其至分别低于TM和TG至少20℃，更尤其至少40℃。

-减少该施加的压力；

-打开/去除该工具的至少其中之一；

-移除从所述工具如此获得的零件。

应该注意的是，与材料到达该温度之前施加全部形成压力相比，在材料已经分别到达处理温度TM和TG以上后施加全部形成压力通常导致较佳的质量零件。

虽然表示于上述结合图1至19的第一范例仅为施行该处理的一个方法，但是仍有其它的可能性。例如，外部和内部工具可以工作于按时间的反向次序：该内部工具可以首先定位于闭合位置(参照第12、13、14图)并且保持住预先形成件3，然后该外部工具的该片段体接近和封闭该预先形成件3。

也可以有另一个处理：机器人将预先形成件3保持在适当位置，而该内部工具和外部工具，实质上同时从打开位置移动入由图12所表示的该闭合位置。

在依照第一个范例的工具和类似环形零件的情况中，该内部工具的片段体(2a和2b一起)的最少数目是4个。一般而言，若必须制造完美的圆柱形和圆锥的零件，则用于外部工具的一个单一的圆柱形片段体原则上是足够的。但是若该轮缘的径向剖面沿轴向具有至少一个下切部，则至少二个片段体必须用于该外部工具，以便从该等工具去除制造的刚性零件(stiff part)。

在上述按时间反向或同时移动工具的片段体的情况中，这些最少数目的片段体可以相应地改变。

若垂直于其轴的预先形成件3的剖面并非完美的圆形，例如开口的环形构造或者于椭圆形构造，则能够通过用对应形状的具有合适的弯曲和/或形状的其它的内部和外部片段体取代该完美的圆形的内部和外部工具而适应该处理，参照图20中示出的各种范例。

图20极其示意地示出了垂直于零件轴的各种剖面，也即左边是闭合的形状(类似环形形状)，中间是几乎闭合的形状，右边是开口的结构。应该注意的是，零件的轴可以弯折/成弧形，例如，零件可以表现圆环面(torus)的部分的表面的形状。而另外需注意的是，零件剖面可以沿着零件轴改变，例如，零件可以表现圆锥体的部分。

图21示出用来制造零件的方法和装置的另一个范例。图21显示具有插入的预先形成件和动臂机构17(pantograph mechanism)作为用来驱动该内部工具的该片段体2a、2b(仅显示了片段体2a或片段体2b)的驱动器的对应的装置的例示的部分剖面侧视图。于此第二个范例中，使用动臂17来移动该内部工具的片段体。如此一来，使用了不同的按压原理。

内部工具的该片段体2a、2b被安装在动臂17上。当旋转动臂螺栓(bolt)18时，因为安装在一个相同的动臂17上，该片段体2a、2b朝向该闭合的外部工具移动，于是施加所希望的压力于该预先形成件3上。例如，移动该片段体2a、2b而使得首先片段体2a进入与该插入的材料接触，然后片段体2b进入与该插入的材料接触；或者与片段体2b相比，较早移动片段体2a和/或以不同的速度移动片段体2a。一般而言，在其各自朝向和进入该闭合位置的路线上，与片段体2a相比，片段体2b不会更为靠近该材料3。适当地设计该动臂机构的臂使得达成此种移动。于加热和挤压后，能够通过旋转该动臂螺栓18于相反路线而从工具抽取出零件。

结合图22、23说明用来制造零件的方法和装置的第三个范例。图22显示可使用图23中的装置制造的弧型结构19。图23示出了具有外部工具和内部工具的装置的示例的剖面侧视图，其中外部工具成组的两个片段体22，内部工包括成为第一组的一个片段体20以及成为第二组的两个片段体21。

此第三个范例有关用来制造碳纤维强化聚醚醚酮(PEEK)的开口结构19的方法和装置，例如用于强化飞机机身的纵梁(参照图22)。结构19可以表示例如I、T、或C型或者大约Z形的剖面(沿着第22图中标纪A-A′的线)，而且，剖面可以沿着结构的长度延伸而改变。图24和25示出了沿着第22图中线A-A′的示范剖面图，也即分别的T型和大约Z形的剖面。

并且结构19能够具有连续改变的弯折半径(参照第22图中R1和RN)。通过所说明处理和装置的机构，能够制造具有局部变化半径和局部变化剖面的结构。

第一范例(参看上文)的温度、挤压时间和压力的处理参数也能够应用于此情况。

一般而言，处理也工作于如上述说明的第一范例实质上相同的方式，用大抵上相等或至少相似的装置。主要的差异是片段体的数目：于此情况中，该内部工具必须包括至少一个中央片段体20和二个侧面片段体21，同时该外部工具必须包括至少二个片段体22。

若仅有一个内部半径R1或者若结构的长度允许如此作(未显示)，则第22至25图的特殊的范例(第三范例)可以仅以二个内部片段体工作以代替所说明的三个内部片段体(一个中央片段体20和二个对称的片段体21)。

一般而言，于实务上片段体的最少数目基本上由二个因素确定：

-片段体必须以此种方式设计，当他们从打开位置向闭合位置或沿相反的方向前后移动时，他们不会彼此碰撞；

-预先形成件和受挤压的零件必须分别可以容易放置入该等工具和/或他们的片段体中和从该等工具和/或他们的片段体中移出。

图26示出了具有被压缩的插入材料3的用来制造环形(圆柱表面状)零件的装置的示意的例示剖面。剖面为沿着零件的轴的剖面打开箭头表示经由内部工具的片段体2a施加于材料3的力，从而使得材料3在形成于内部和外部工具之间的凹穴被压缩，于是假设由工具所定义的形状。能够使用譬如附接于片段体2a的销(pin)的导引7与片段体1中孔洞(图26中的虚线)相互作用以确保内部和外部工具的适当的对准。附图标记12表示外部工具的内部表面，因此也是将被制造的零件的外部表面。于例示于第27图的剖面中，此表面12显示为线，该将被制造的零件实质上显示为圆柱体套筒。更复杂的形状为可以，例如，沿着圆柱体轴改变圆柱体半径。通过适当的变化该半径(和该零件的对应的内部半径)，用于汽车的轮缘可以作为被制造的零件。解释于第26图中的原理可以令人满意地应用于例如例示于第1至19图中的第一范例。

图27显示了第二工具的第一组的片段体2a和第二工具的第二组的片段体2b之间的界面13的详细的图标，例如，当其能够用于第1至19图中所例示的第一范例。界面13更尤其由片段体2a的配合表面13a(也参照第7图)和片段体2b的配合表面13b(也参照第7图)形成。片段体2a，更尤其是其配合表面13a(也参照第7图)与内部工具的局部切线形成锐角α。该局部切线如第27图中虚线所表示。相应地，片段体2b，更尤其是其配合表面13b(也参照第7图)与内部工具的局部切线形成钝角β。锐角α通常将相当于89°与40°之间，更尤其是88°与60°之间，甚至更尤其是86°与70°之间。

应该注意的是，界面13和配合表面13a和13b不须必然的是平面。如由第27图中虚线所表示，弧形的界面13和表面14也为可以。所提供的锐角α导致于完成零件中较佳的配置和较佳形状的纤维。

所希望的是，与第一组片段体2a(第一和第二范例)和20(第三范例)(沿着他们的行进路径)离开其位于闭合位置时的位置的距离相比，在相同时间，第二组片段体2b(第一和第二范例)和21(第三范例)沿其朝闭合位置的路径(沿着他们的行进路径)，离开其位于闭合位置时的位置的距离更远。

某人可以稍微草率地说，在各自进入闭合位置的路径上，第二组的片段体2b和21不能超过或“赶上(overtake)”第一组的片段体。

这允许形成具有窄内凹表面的零件。可以灵巧地使用可用于该片段体的有限空间。在不同的时间和/或以不同的速度移动不同组的片段体以克服几何学的限制。应该注意的是，类似于上文中结合第二范例(参照第21图)的讨论，在第一范例(参照第1至19图)的情况中，也可以使片段体2a仍然移动且尚未到达闭合位置，同时片段体2b已经于他们的路线移动朝向该闭合位置；在第一范例的说明结合第1至19图，片段体2b仅在片段体2a已经处于他们的闭合位置才被移动入他们的初始位置。

所说明的方法和装置优越地适用于从预先形成件制造由压力形成的纤维强化塑料零件，尤其是用于此种具有或包括具有其为类似环形或几乎闭合或者带有内凹部的颇为复杂的部分的零件，尤其其中，连续的纤维和/或定向的纤维被用作为强化料。

主要附图标记说明

1    片段体、第一工具的片段体、外部模具片段体

2a   片段体、第二工具的第一组片段体、内部模具片段体

2b   片段体、第二工具的第二组片段体、内部模具片段体

3    预先形成件、预浸体

4    第一工具于闭合状态、外部模具于闭合状态

5    第一工具的片段体的接触界面、外部模具的片段体的接触界面

6    夹钳

7    导引、导引机构、导引销

8    拉杆、第一组拉杆的杆

10   位移机构

11   拉杆、第二组拉杆的杆

12   将被制造零件的外部表面、外部工具的内部表面

13   接触界面、第二工具的第一组片段体和第二组片段体之间的接触界面

13a  第二工具的第一组片段体的配对表面

13b  第二工具的第二组片段体的配对表面

14、15力向量  16  零件、轮缘

17   动臂  18  动臂螺栓

19   零件、结构

20   片段体、第二工具的第一组的片段体、内部模具片段体、中央模具片段体

21   片段体、第二工具的第二组的片段体、内部模具片段体、侧面模具片段体

22   片段体、第一工具的片段体、外部模具片段体、外部的模具的片段体

A轴、零件轴  F 施加力

R1…RN弯曲半径  α角度、锐角

β角度、钝角

Claims (19)

1.一种用于制造零件(16；19)的方法，包括下列步骤：

a)提供材料(3)；

b)提供第一工具，所述第一工具包括至少一个组，所述组包括至少一个片段体(1；22)；

c)提供第二工具，所述第二工具包括至少一个第一组和至少一个第二组，所述第一组和第二组中的每一个具有至少一个片段体(2a；2b；20；21)，当所述片段体(2a；2b；20；21)以预定的方式彼此相邻配置时，即处于闭合位置，则形成第二工具表面，所述第二工具表面体现了被制造的所述零件的部分表面形状；

d)移动所述第二工具的所述第一组的所述至少一个片段体(2a；20)进入所述闭合位置；

e)移动所述第二工具的所述第二组的所述至少一个片段体(2b；21)朝向并且进入所述闭合位置；

f)通过向所述第一工具和第二工具中的至少一个施加压力，在至少所述第一工具和第二工具之间压缩所述材料(3)的至少一部分，特别是至少实质上为所述材料(3)的全部；

其中，移动所述第二工具的所述片段体(2a；2b；20；21)，使得在所述第二工具的所述第二组的至少一个片段体(2b；21)朝向所述闭合位置移动的期间，所述第二工具的所述第二组的至少一个片段体(2b；21)到达所述闭合位置的瞬时行进距离总是超过所述第二工具的所述第一组的至少一个片段体(2a；20)到达所述闭合位置的瞬时行进距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一工具为外部工具而所述第二组为内部工具，反之亦然。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：至少一个所述组，尤其是所述成组的片段体(1；22；2a；20；2b；21)中的每一组，包括至少二个所述片段体、尤其是包括至少三个所述片段体、更尤其是包括至少四个所述片段体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述材料(3)实质上以箔、片或条带的形式提供。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述材料(3)以及所述零件(16；19)包括强化塑料或者至少实质上由强化塑料制成，所述强化塑料尤其是纤维强化塑料。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述材料(3)实质上为预先形成件或预浸材料。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述零件包括具有实质上为环形或类似环形结构的部分，或者其中，所述零件实质上具有环形或类似环形的结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在对所述材料(3)压缩期间，与所述第二工具的所述第一组接触的所述材料(3)的面积大于与所述第二工具的所述第二组接触的所述材料(3)的面积，尤其是其至少二倍，更尤其是其至少三倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第一工具和所述第二工具是其形状决定所述零件的形状的工具。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，对于所述第二工具的所述第一组和/或对于所述第二工具的所述第二组来说，移动所述各个组的片段体(2a；2b；20；21)，使得由各个所述组中的一个片段体(2a；2b；20；21)所施加至被压缩的所述材料(3)上的压力对于各个所述片段体(2a；2b；20；21)来说，至少大致相同。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，使所述第二工具的所述第二组中的至少一个所述片段体(2b；21)成形为使得当压缩所述材料时，通过所述片段体(2b；21)向所述第二工具的所述第一组中的至少一个片段体(2a；20)施加力。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，通过所述压缩，将至少5巴，尤其是至多50巴的压力施加于所述材料上。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，在所述压缩之前和/或期间和/或之后，包括加热所述材料(3)的步骤。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，所述方法用于制造实质上由定向的连续纤维强化后的塑料所制成的无缝零件，尤其其中，所述塑料为热塑塑料。

15.一种用于制造零件的装置，尤其是制造实质上由强化塑料制成的零件的装置，其包括：

第一工具和第二工具，所述第一工具包括至少一个组，所述组包含至少一个片段体(1；22)，而所述第二工具包括至少一个第一组和至少一个第二组，每个所述组包括至少一个片段体(2a；2b；20；21)；

驱动单元，用于至少驱动所述第二工具的所述第一组和所述第二组。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，将所述第一工具的所述片段体(1；22)成形为，当按照称为闭合位置的预定方式进行配置时，使得其形成对应于将被制造的零件(16；19)的第一部分表面的至少实质上连续的表面；并且其中，将所述第二工具的所述片段体(2a；2b；20；21)成形为，当按照称为闭合位置的预定方式进行配置时，使其形成对应于将被制造的所述零件(16；19)的第二部分表面的至少实质上连续的表面，尤其其中，所述二个部分表面彼此互补，使得两者实质上形成将被制造的所述零件的整个表面。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第二工具的所述第一组的所述至少一个片段体(2a；20)包括至少一个配合表面(13a)，当所述第二工具在所述闭合位置时，每个所述配合表面与所述第二工具的所述第二组的所述至少一个片段体(2b；21)的至少一个配合表面(13b)相配合，其中，各个所述第二工具的所述第一组的所述配合表面(13a)在所述闭合位置与所述第二部分表面形成锐角。

18.根据权利要求16或17所述的装置，包括：控制单元，所述控制单元构成为通过以下方式控制所述第二工具的所述第一组及所述第二组的移动，移动所述第二工具的所述片段体(2a；2b；20；21)，使得在所述第二工具的所述第二组的至少一个片段体(2b；21)朝向所述闭合位置移动期间，所述第二工具的所述第二组的至少一个片段体(2b；21)到达所述闭合位置的瞬时行进距离总是超过所述第二工具的所述第一组的至少一个片段体(2a；20)到达所述闭合位置的瞬进距离。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，包括温度改变单元，所述温度改变单元构造及配置用于加热或冷却，或者用于加热和冷却插入所述第一工具和所述第二工具之间的材料。

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