CN104802424A - 用于制造纤维增强的空心型材构件的方法 - Google Patents

用于制造纤维增强的空心型材构件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造纤维增强的空心型材构件的方法，其具有以下步骤：将纤维(22)施加到型材体(20)上；将所述型材体(20)连同处于该型材体上的纤维(22)装入模具(10)中；将所述模具(10)闭合，直到在模具(10)和纤维(22)之间形成预限定的空腔(24)为止；将基质材料(28)注入所述模具(10)和所述空腔(24)中；以及，使所述预限定的空腔(24)变小。

Description

用于制造纤维增强的空心型材构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维增强的空心型材构件的方法。
背景技术
由现有技术已知：利用树脂转移模塑成型(Resin TransferMoulding：RTM)方法来制造纤维增强的空心型材构件。
例如借助编织由单独的纤维线筒制造预成型件。为此，尤其使用编绕技术。经干燥的预成型件被装入模具中并且接着以基质材料、例如以树脂浸渍。为了使得在制造纤维增强的空心型材构件时关于较小生产周期方面的经济性要求变得合理，在此，在以基质材料浸润预成型件期间以非常大的压力梯度进行作业。
在图1至3中示出RTM方法的工艺环节。图1示出将空心型材1连同芯2装入RTM模具3中。然后，将模具3闭合，如图2中示出的那样。进行基质材料4的注射。在这个工艺步骤之后进行脱模，如图3中示出的那样。这种方法也称为RTM注射方法。
利用这种方法产生的空心型材在制造时以高压加载，因此，注射可以在短时间内并且为了减少生产周期地进行。由压差得到构件中不同的壁厚和不同的纤维体积含量。在浇口区域中通常是基质材料充足的地方，而远离浇口的区域很难以基质材料填充。
附加地还存在这样的问题：空心型材结构非确定地定位在模具的模具型腔中。甚至在采用环形浇铸时，基质材料也是从一侧流入并且使芯在模具的内部依基质材料的流动方向偏移。由于不同压缩的纤维区域的渗入性差别，而使纤维体积含量不相同的效应进一步强化。
此外，应注意到，在车身制造的范围内出于节省重量之原因而更多地使用纤维增强空心型材结构。
发明内容
因此，本发明的任务在于，以有利的方式发展一种开头提及类型的用于制造纤维增强的空心型材构件的方法，尤其如下：可以改进纤维增强的空心型材构件的制造并且减少为此必需的生产周期。
根据本发明，该任务通过如下所述的用于制造纤维增强的空心型材构件的方法来解决。据此规定：用于制造纤维增强的空心型材构件的方法包括以下步骤：
-将纤维施加到型材体上；
-将所述型材体连同处于该型材体上的纤维装入模具中；
-将所述模具闭合，直到在模具和构件之间形成预限定的空腔为止；
-将基质材料注入所述模具和所述空腔中；和
-使所述预限定的空腔变小。
由此，得到如下优点：可以改进纤维增强的空心型材构件的制造并且减少为此必需的生产周期。
尤其是能够实现预限定的空腔：没有阻力阻挠流入的基质材料。与到目前为止已知的方法相反地，注射的基质材料不必穿透纤维，而是可以首先填满空腔并且然后基本上均匀地在所有部位上以及从所有各侧浸渍纤维。因此，也可简单地实现均匀的壁厚和纤维体积含量。有利的是，为此也不需很大的压力梯度，因为空腔对于流入的基质材料呈现出小的阻力。此外，由于现在以基质材料均匀地浸渍纤维，因而可以保证在整个构件上或者在整个构件长度上具备限定的(确定的)壁厚。此外，由于与现有技术相比更低的工作压力，因而可以减少过程复杂性。由此导致设备成本的降低。
此外可以规定：将所述纤维借助编织技术施加到所述型材体上。由此，简单可行的是：可以由纤维制成预成型件。
所述型材体可以是能膨胀的芯，尤其是吹制成型芯。由此，可以简化型材体的脱模。此外，由此可以在制造过程期间例如通过对能膨胀的芯(例如吹制成型芯)相应地吹气而使刚好形成的空心型材构件从内部得以稳定。
可以规定：所述基质材料至少部分由树脂构成。树脂突出地适于作为基质材料并且能实现非常良好地浸渍纤维。由此，可以实现在整个构件上良好的并且均质的纤维体积组份。
此外可以规定：所述基质材料至少部分由热塑性塑料构成。热塑性塑料具有有利的机械特性并且可以赋予构件非常良好的机械特性，如冲击韧性、弹性和类似特性。
此外可以规定：所述型材体在它的端部上固定在所述模具中。由此，能够避免芯或者预成型件在模具中滑移。这样能够实现对构件有利地成型并且支持在整个构件长度上具有限定(确定)壁厚的构件的制造。
以有利的方式可以进一步规定：沿着所述型材体设置有一个或多个固定点，用于将所述型材体固定在所述模具中。这种措施支持将纤维固定在模具中并且有助于在注入基质材料期间在模具中保持芯或者预成型件的定位。
所述一个或多个固定点优选可以通过所述模具中的隆起构成。这便允许简单地建立所述固定点。制造方法由此简单地设计，并且生产周期不会由于往模具中不必要地插置固定元件而延长。
此外可以规定：在完成注射基质材料之后将模具按空心型材构件的额定壁厚闭合。有利的是，在完成注射之后纤维得以均匀浸渍。在完成注射之后闭合模具，借此能够实现均质地分布纤维以及基质材料并且有利地导致达到均质的纤维体积含量。空心型材构件的额定壁厚可以以高准确性制得并且这一点可以在整个构件上实现。
此外可以规定：为了在注射所述基质材料之后调节限定的纤维体积含量，使所述型材体朝向所述模具膨胀。这种措施支持均质地分布纤维并且有利地导致达到均质的纤维体积含量。通过型材体的膨胀，也可以在完全注射基质材料之后省去将模具继续进行闭合。
总体上，得出如下优点：压力机不再是必需的。其实，设定仅仅一次对于模具的闭合就足够了。在制造纤维增强的空心型材构件时可以以较小压力工作。
附图说明
本发明的其他特征和优点由以下说明并且由以下参考的附图得出。在附图中示出：
图1示出已知的RTM方法的第一方法步骤的示意性剖视图；
图2示出根据图1的已知的RTM方法的第二方法步骤的示意性剖视图；
图3示出根据图1和2的已知的RTM方法的第三方法步骤的示意性剖视图；
图4示出根据本发明的方法的第一方法步骤的示意性横剖视图；
图5示出根据本发明的方法的第一方法步骤的示意性纵剖视图；和
图6以侧视图示出根据本发明的方法的第二方法步骤的示意性纵剖视图；
具体实施方式
图4示出根据本发明的用于制造纤维增强的空心型材构件的方法的第一方法步骤的示意性横剖视图。
用于实施所述方法的模具10具有下模具12和上模具14。在下模具12和上模具14之间存在密封件16。
在模具10的型腔18中存在型材体20连同围绕在型材体20周围设置的纤维22。
型材体20在这里示出的实施例中是吹制成型芯。
如从图4和5中可以清楚看出的那样，在型材体20连同纤维22与下模具12以及上模具14之间存在空腔24。
空腔24围绕整个型材体20连同设置在该型材体周围的纤维22。
如从图5中可以清楚看出的那样，在下模具12和上模具14的侧面分别设置有芯定位工具26。
根据本发明的用于制造纤维增强的空心型材构件的方法基本上如下进行：
首先，将纤维22施加到型材体20上。这一点优选以编织方法实现。
利用编织技术由单独的纤维制造预成型件。有利的方式是，为此使用编绕技术。
接着，将型材体20连同处于该型材体上的纤维22装入模具10中。
为此，将上模具14从下模具12中拔出，以便将型材体20连同处于该型材体上的纤维22放入下模具12和芯定位工具26中。
型材体20以它的端部夹紧在芯定位工具中并且由此确定地定位在模具10中。
沿着型材体20设置有一个或多个固定点，用于将型材体20固定在模具10中。所述固定点通过模具中的隆起构成。
然后，将模具10闭合，直到在模具10和构件(也就是在这里由纤维22构成的预成型件)之间形成预限定的空腔24为止。
如图6中示出的那样，然后将基质材料28注入模具10和空腔24中。
基质材料28在示出的实施例中是树脂。
备选地，基质材料也可以是热塑性塑料材料。
空腔24能够实现在构件上或在由纤维22构成的预成型件上快速地并且无阻碍地流动。
在下一步骤中，然后使预限定的空腔24变小，也就是通过将模具10按空心型材构件的额定壁厚闭合的方式。
备选地或附加地，为了在注射基质材料之后调节限定的纤维体积含量，使型材体20朝向模具10膨胀。
由此，将纤维22沿厚度方向浸透。树脂穿过纤维22的流动路径是非常小的，如从图6可获悉的那样。对于这种流动只需很小的压差。

Claims (10)

1.用于制造纤维增强的空心型材构件的方法，具有以下步骤：
-将纤维(22)施加到型材体(20)上；
-将所述型材体(20)连同处于该型材体上的纤维(22)装入模具(10)中；
-将所述模具(10)闭合，直到在模具(10)和纤维(22)之间形成预限定的空腔(24)为止；
-将基质材料(28)注入所述模具(10)和所述空腔(24)中；和
-使所述预限定的空腔(24)变小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述纤维(22)借助编织技术施加到所述型材体(20)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述型材体(20)是能膨胀的芯，尤其是吹制成型芯。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基质材料(28)至少部分由树脂构成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基质材料(28)至少部分由热塑性塑料构成。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述型材体(20)在它的端部上固定在所述模具(10)中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，沿着所述型材体(20)设置有一个或多个固定点，用于将所述型材体(20)固定在所述模具(10)中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述一个或多个固定点通过所述模具(10)中的隆起构成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了在注射所述基质材料(28)之后调节限定的纤维体积含量，使所述型材体(20)朝向所述模具(10)膨胀。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在完成注射所述基质材料(28)之后将所述模具(10)按所述空心型材构件的额定壁厚闭合。
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