CN105283302B - 用于制造纤维复合材料构件的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于利用具有模具部分的多件式成型和渗透模具由纤维半成品制造纤维复合材料构件的设备，所述模具部分的造型功能表面在模具的闭合状态中构成对构件起决定性作用的型腔。所述设备的特征在于：模具(1)具有构造成空心体状的密封框(2，16，18，20，21，22)，纤维半成品(3)能够设置在该密封框内，并且模具部分(4)如下地构造并且能够配属给密封框(2，16，18，20，21，22)，即，在模具(1)的闭合状态中，模具部分(4)与密封框(2，16，18，20，21，22)密封地连接。

Description

用于制造纤维复合材料构件的设备
技术领域
本发明涉及一种利用具有模具部分的多件式成型和渗透模具来由纤维半成品制造纤维复合材料构件的设备，所述模具部分的造型功能表面在模具的闭模状态中构成对构件起决定性作用的的型腔。
背景技术
在所谓的“树脂传递模塑”法(RTM法)中，由纤维半成品制造复杂的纤维复合材料构件。
这样生产的纤维复合材料构件在很多具有高的轻质结构要求的行业、如车辆制造或航空和航天工业中得到应用。
在所述方法中将由干燥的纤维网或由预成形的预制坯料构成的纤维半成品置入一个部分被加热的成形的两件式模具内。在两件式模具的闭模状态中，两件式模具的下部模具半体的和上部模具半体的造型功能表面构成用于需成型的纤维复合材料构件的型腔或砂型，其中，在必要时模制(anformen)纤维半成品。
构成的型腔是预先确定需制造的构件的最后造型的空腔。
在将两件式模具的两个模具部分密封地闭合后，纤维半成品相对环境密封并且在压力下将液态的反应性树脂注入优选经过抽真空的型腔内。树脂充满型腔并且浸透纤维半成品的纤维层。在树脂硬化之后，将成型模具打开并且可以将成品的构件取出。
在用于按照这种方法制造构件的已知的模具设备中，如例如在文献DE 10 2005008 479 A1中说明的那样，出现问题：复杂的构件不能被塑造或无损地脱模并且因此不能或只能花费很大地制造，这些构件关于两件式成型模具的模具半体的脱模方向具有侧凹的轮廓区域。这样复杂的构件例如出现在车轮结构中。
尽管众所周知在构件的脱模侧凹的区域中可以将成型镶件置入模具半体内，然而其在模具半体内的定位和固定却很困难和繁琐。在脱模之后必须花费很大地清理模具、成型镶件和构件。结果是生产率下降和构件质量受损伤。此外，必要的操作不适合批量生产这样的构件。
发明内容
因此本发明的目的是，进一步改进已知类型的设备，该设备能够以少的技术费用提高用于复杂成型的构件的RTM法的生产率。
另外，作为本发明的目的提出：借助进一步改进的设备提高成品的构件的质量和RTM法的应用范围(Einsatzbreite)。
为了解决这个问题，根据本发明规定：模具具有构造成空心体状的密封框，纤维半成品可设置在该密封框内，并且模具部分如下地构造并且可配属给密封框，即，在闭模状态中，模具部分与密封框密封连接。
构造成空心体状的密封框和设计成与这个密封框对应的模具部分构成根据本发明的三维组合而成的多件式模具，这些模具部分在它们相对密封框的立体配置中可以分布在该密封框的外周上并且部分地或完全地设置在该密封框内或上。
利用这个根据本发明的用于成型和树脂渗透的多件式模具，根据空心体状的密封框的多样的设计可能性，实现不同脱模方向的多个模具部分可以参与，如在下面的实施例中示例性证明的那样。
由此借助这个多件式模具可塑造需制造的构件的不同侧凹形式，其中，可以将特殊成型镶件的使用最大可能地降低到最小程度。
模具部分的所有造型功能表面在模具的闭合状态中共同构成需制造的构件的型腔并且在模具部分的压力作用下将被围住的纤维半成品成型，其中，模具部分同时相对密封框密封。共同作用的模具部分的力流在这个状态中传递到密封框上，其中，这个密封框本身却与纤维半成品或与需制造的构件没有接触。
这能够实现模具部分相对密封框的、与构件形式无关的并且由此在其形状方面自由的密封，该密封由此可以更好地适应紧密性要求。
因此在制造过程期间保障纤维半成品相对环境的可靠密封的封闭。
在树脂在纤维材料内渗透和硬化之后，模具部分被打开并且沿着不同的脱模方向运动离开密封框，从而可以接近并且可以从密封框中取出完成的构件。
在这种情况下，至少一个可运动的模具部分能够以有益的方式通过如下方式用作用于从密封框中取出构件的机构，即，使得完成的、附在模具部分的造型功能面上的构件被与模具部分一起移出。
利用根据本发明的设备能够低费用而高质量地批量制造复杂的构件、诸如具有包括轮辋底部和轮盘的车轮几何形状的构件。
由从属权利要求、下文的说明和附图产生本发明的有益的设计方案和改进方案。
根据所述设备的一种有益的设计方案，至少一个模具部分可收纳在构造在密封框的外周上的框架开口内。模具部分以及每个另外的模具部分由此能够可靠地在密封框上或密封框内放置、引导或支撑。因此提供密封框的较大的、可以用于将模具部分相对密封框密封的表面部分(Flaechenanteil)。
就此而论特别有益的是：在模具部分上构造有密封面，该密封面与密封框的将框架开口围住的密封面对应。模具部分的和密封框的对应的密封面在模具的闭合状态中是密封配置组件的主要组成部分，该密封配置组件建立在模具部分与密封框之间的大面积密封的连接，其保障在压力下闭合的模具的必要的真空密封性。
将框架开口围住的密封面可以构造在密封框的环绕框架开口的外侧表面上和/或框架开口的内侧壁面上。
模具部分的密封面可以与此对应地构造在朝向密封框的外侧表面的端侧面上和/或在朝向框架开口的内侧壁面的侧面上。
优选在模具部分的密封面和/或密封框的密封面上设置或构造有环绕的密封元件、诸如密封环或密封绳，该密封元件改善了闭合模具中的密封配置组件的必要的真空密封性。特别是密封元件的无冲击的、无中断的和不交叉的敷设与在模具部分的或者密封框的密封面上的环绕设置或构造相结合，从而由于密封元件的这个均匀性避免了真空密封性的局部薄弱处。
还通过如下方式进一步提高真空密封性，即，模具部分的密封面和/或密封框的密封面具有用于嵌入密封元件的环绕的槽。
根据另一种有益的设计方案，至少一个模具部分具有可松脱地连接的成型嵌件，在该成型嵌件上构造有造型功能表面，这能够实现根据生产任务和磨损对成型面的简单置换，而无需更换整个模具部分。模具部分的重要的功能元件诸如用于对模具部分和构件进行调温的加热装置和传感装置、用于模具部分的驱动单元的密封元件或连接元件，优选与可松脱地连接的成型嵌件分离地设置，从而可以简单而经济地实现对成型嵌件的置换。
另外有益的是：至少一个模具部分具有基板，该基板在模具的闭合状态中将框架开口遮盖。
基板由于遮盖的安置而能够在成型和渗透过程期间在模具的受压的闭合状态中实现在密封框上的改善的力分布。
模具部分的主要功能元件由于它们的遮盖的实施形式而能够除了造型功能表面之外有益地整合在基板中，这是因为它们由此最大程度地保持从外部的可接近性。
根据一种改进方案特别有益的是：在模具的闭合状态中，在至少一个模具部分的基板与密封框之间构造有密封配置组件。
根据这种实施形式的密封配置组件由模具部分基板的和密封框框架开口的彼此相对的、对应的密封面以及一个或多个密封元件构成。
基板的密封面构造在基板的端面上，该端面朝向密封框的外侧表面，并且模具部分在闭合状态中在密封框上贴靠在该外侧表面上。密封框的环绕框架开口的外侧表面在此构成框架开口的对应的密封面。
这种密封配置组件在模具的闭合状态中直接处于力流中并且产生模具部分相对密封框的特别好的面密封。
作为补充或备选特别有益的是：在模具的闭合状态中，在至少一个模具部分的成型嵌件与密封框之间构造有密封配置组件。与受结构限制的、构造在相邻设置的模具部分的侧壁之间和/或在框架开口的内壁与每个模具部分的侧壁之间的间隙空间相关地产生优点。在渗透过程期间间隙空间填满树脂并且硬化成与需制造的构件连接的树脂体。
按照这种实施形式的密封配置组件由模具部分成型嵌件的和密封框框架开口的彼此相对的、对应的密封面以及一个或多个密封元件构成并且因此在模具的闭合状态中位于模具的型腔旁边或紧邻其上。由于这种密封配置组件的靠近构件的位置，在成型嵌件的侧壁与附属的框架开口的内壁之间的间隙空间内完成更少的树脂填入，由此使得产生的树脂体的大小可以明显降低到最小程度。
在硬化期间对渗透的纤维半成品进行调温有助于加速渗透的纤维半成品的固化过程。如果密封框和/或至少一个模具部分构造成可加热的，那么调温的作用特别高效且目标明确。
优选加热装置设置在模具部分的基板内，其中，模具部分的与基板连接的成型嵌件以及贴靠的密封框由于导热性而可以充分得益于调温。
所述设备的在结构上有利的设计方案规定：至少一个模具部分能够借助导向和驱动机构而构造成可移动的，由此能够自动化地以及更快且更精密地控制制造方法的各个工艺步骤。
优选地，导向和驱动机构与模具部分的基板连接，压力和拉力由此可以均匀地传递到模具部分上或成型嵌件的造型功能表面上。
为了使完成的构件的脱模自动化或者为了使形成的树脂体更加容易地且自主地与模具部分或密封框分离，模具部分的至少一个侧壁和/或框架开口的至少一个内壁具有脱模斜面。
与上述目的相应地有益的是：造型功能表面和/或模具部分的侧壁和/或框架开口的内壁构造成抛光的和/或具有分型结构。
根据本发明的一种优选的设计方案规定：框架开口的内壁和/或模具部分的侧壁构造如下，即，受结构限制的间隙空间在相邻设置的模具部分的成型嵌件之间和/或在框架开口与模具部分之间具有环绕的收缩部。
间隙空间的由框架开口的结构和成型嵌件的结构造成的环绕的收缩部有针对性地在形成于渗透和固化过程期间的树脂体内产生环形的额定断裂点。在模具部分从密封框中移出时，树脂体顺着所述额定断裂点自动地彼此分离且与制成的构件分离并且与模具部分一起被取出。
此外，在密封框上或在模具部分上可以设置有用于使树脂体分离的单独机构诸如接口边棱，通过这些接口边棱使得树脂体能够通过简单的方式在模具部分移出时或者在完成的构件被取出时相互分离或者从构件上折断。
优选可以借助外部的或整合在模具部分内的刮除机构将保留在模具部分上的树脂体从模具部分上刮除。
所述设备的这些单独的或组合的有益特征能够特别整洁地、受控地和可全自动化地实现构件的脱模和树脂体的清除。最大程度地避免树脂碎片对模具的污染。
优选地，环绕的收缩部具有比间隙空间的间隙宽度小得多的收缩部宽度，优选间隙空间的间隙宽度构成在0.1至3.0mm的范围内，而收缩部宽度构成在0.01至0.5mm的范围内。因此需分离的树脂体具有特别好的自稳性，并且树脂体顺着额定断裂点的分离在误断裂率低的同时非常可靠。
根据另一种改进方案规定：密封框具有成型嵌件。
密封框的成型嵌件是密封框的整合的组成部分并且具有造型功能表面，该造型功能表面如有关的(beteiligt)、可运动的模具部分的造型功能表面那样塑造纤维预制件的或者构件的轮廓的一部分，因而密封框的成型嵌件为了共同形成构件的型腔而对可运动的模具部分的成型嵌件进行补充。
在这种实施形式中需要更少的可运动的模具部分和调节装置并且由此降低了易受干扰的危险。在整合的成型嵌件的区域中没有伴随存在的相对彼此可运动的部件，因而在那里不存在间隙空间。在制造构件中总体形成更少的树脂体，其中，脱模费用下降。
此外，可以设置有可嵌入密封框内的成型嵌件，该成型嵌件具有造型功能表面，该造型功能表面如有关的、可运动的模具部分的造型功能表面那样塑造纤维预制件的或者构件的轮廓的一部分。
可嵌入的成型嵌件可以与纤维半成品一起设置在密封框内。
在对构件的结构和制造的要求同一的情况下，这种实施形式同样缩小了可运动的模具部分的规模并且通过减小的间隙空间降低了树脂填入。
可嵌入的成型嵌件可以个别置换并且因此提高了模具的应用变化性(Einsatzvariabilitaet)。
借助可嵌入的成型嵌件可塑造纤维半成品的或构件的特别难接近的、侧凹的凹部。
在这种实施形式中，可以沿着不同方向通过已有的框架开口共同装入纤维半成品和成型嵌件或者共同取出成品的构件连同成型嵌件，这在个别情况中可以意味着技术上的优点。
这些和其它源于权利要求、说明书和附图的特征分别单独地或组合地产生本发明的有益的实施方式，在此为这些实施方式要求权利保护。
附图说明
下文将借助多个实施例进一步阐述根据本发明的模具设备和在根据本发明的使用这种模具设备的方法过程。附图在示意图中示出：
图1为具有一个立方体形式的密封框和六个模具部分的多件式模具的分解图；
图2为图1所示纤维半成品的等大视图；
图3为图1所示模具在装备密封框前的初始位置中的等大视图；
图4为图1所示模具在初始位置中的剖视图A；
图5为图1所示模具在模具部分封闭之后的等大视图；
图6为图1所示模具在模具部分封闭之后的剖视图B；
图7为图1所示模具的细部视图X；
图8为图1所示模具在构件的树脂渗透和硬化之后在打开状态中的等大视图；
图9为根据第二实施例的多件式模具的剖视图，其中在密封框与模具部分的成型嵌件之间具有密封配置组件；
图10为图9所示模具的细部视图Y；
图11为根据第三实施例的模具的剖视图，其具有收缩的间隙空间；
图12为图11所示模具的细部视图Z；
图13为图11所示模具在构件渗透和硬化之后在打开状态中的等大视图；
图14为图11所示模具在树脂体清除过程中的等大视图；
图15为根据第四实施例的多件式模具的等大视图，其具有一个整合在密封框内的成型嵌件和五个可运动的模具部分；
图16为图15所示多件式模具在模具部分封闭之前的剖视图C；
图17为图15所示模具在模具部分封闭之后的剖视图；
图18为根据第五实施例的多件式模具的等大视图，其具有一个用于嵌入式成型嵌件的密封框和五个可运动的模具部分；
图19为图18所示多件式模具在模具部分封闭之前的剖视图D；
图20为图18所示模具在模具部分封闭之后的剖视图；
图21为根据第六实施例的多件式模具的分解图，其具有一个形式为平截头棱锥体的密封框和六个模具部分；
图22为图21所示多件式模具在模具部分封闭之前在初始位置中的剖视图E；
图23为图21所示模具在模具部分封闭之后的剖视图；
图24为根据第七实施例的多件式模具的等大视图，其具有一个立方体形式的密封框和三个模具部分；
图25为图24所示模具在模具部分封闭之后的剖视图；
图26为根据第八实施例的多件式模具的等大视图，其用于制造车轮几何形状的构件；
图27为图26所示模具在闭模状态中的剖视图。
具体实施方式
附图示出的是根据本发明的多件式成型和渗透模具1.1至1.8的不同变型，该模具用于以RTM法由纤维复合材料制造构件13。
图1示出的是根据第一实施例的多件式模具1.1的分解图，该模具具有一个立方体形式的密封框2.1和六个模具部分4.1至4.6。
密封框2.1具有六个用于分别收纳一个模具部分4.1至4.6的框架开口5.1至5.6。如下地确定至少一个框架开口5.1至5.6的通过截面的尺寸，即，如在图1中示例性示出的那样通过这个框架开口使得一个纤维半成品3可定位在密封框2.1内部，或者通过框架开口5.1至5.6可以将完成的构件13从密封框中取出。
需定位在密封框2.1内的纤维半成品3例如是预成形的纤维预制件，如它在图2中可以更清楚地看到的那样。纤维预制件3具有多个成型的凹部和凸起。
根据传统的两件式成型和渗透模具的可能性，这些凹部和凸起构成侧凹，这些侧凹不能或只有费用很高地成型和脱模。
如下面说明的那样，利用根据本发明的设备能够实现对复杂成型的纤维预制件3的简单而快速的加工。
模具部分4.1至4.6基本上分别包括一个成型嵌件6和一个基板7。成型嵌件6具有不同的、在图1中画阴影线示出的造型功能表面8，这些造型功能表面分别塑造图2所示预成形的纤维预制件3的或需制造的构件13的复杂轮廓的一部分。模具部分4.1至4.6的成型嵌件6与相应的基板7可松脱地连接，因而可以根据生产任务和磨损程度个别地置换这些成型嵌件6。
各个模具部分4.1至4.6的基板7在朝向密封框2.1的那侧具有带环绕的槽的密封面，环形的、均匀的密封绳9形式的环绕的密封元件9嵌入所述槽内。模具部分4.1至4.6的基板7的密封面平面地与密封框2.1的将附属的框架开口5.1至5.6包围的密封面相对应。
在基板7的背向密封框2.1的那侧，这个基板分别与一个未示出的导向和驱动机构、诸如一个液压执行单元(Stelleinheit)连接。
图3和4示出的是图1所示多件式模具1.1在配备密封框2.1前在打开状态中的初始位置中。模具部分4.1至4.6可以借助导向和驱动机构沿三个移动方向顺着X，Y和Z坐标机械地且相对密封框2.1运动。图3和4示出模具部分4.1至4.6在移出的位置中。
例如可以借助模具部分4.1将纤维半成品3定位在密封框2.1内，在模具部分4.1至4.6移入且模具1.1封闭之前，纤维半成品3被设置在所述模具部分4.1的成型嵌件6的成型功能表面8上。如果纤维半成品3如在实施例中那样是预成形的预制件3，那么基本上可以形状锁合地设置在成型嵌件6上。
作为备选，纤维半成品3可以由需成型的纤维网构成，这些纤维网放置在成型嵌件的造型功能表面上(未示出)。
随着模具部分4.1移入密封框2.1内，纤维半成品3被一起带走并且安置在密封框2.1内，其中，它经过密封框2.1的足够大的框架开口5.1(参见图3和图4)。
在图5和6所示模具1.1的闭合状态中，所有模具部分4.1至4.6安置在框架开口5.1至5.6中，而纤维半成品3被围住，并且模具部分4.1至4.6的成型嵌件6的造型功能表面8构成用于对需制造的构件13进行造型和树脂浸渍的型腔。
被驱动的模具部分4.1至4.6在模具1.1的闭合状态中在压力下支撑在密封框2.1上，该密封框因此接入组装成的模具1.1的力流中。
模具部分4.1至4.6分别借助一个在密封框2.1与模具部分4.1至4.6的基板7之间的密封配置组件而密封地接在密封框2.1上。模具部分4.1至4.6由此与密封框2.1同时将纤维预制件3相对环境密封(参见图5和6)。
在图7的细部X中放大示出包括密封框2.1的和基板7的对应的密封面以及嵌有密封绳9的环绕的槽的密封配置组件。
作为备选的密封元件9，在基板7的密封面和/或密封框2.1的密封面上例如可以设置或构造环绕的铜带。无论如何各个密封元件9相互不交叉地设置。
由此每个模具部分4.1至4.6分离地并且与相邻的模具部分4.1至4.6无关地由一个封闭环绕的密封配置组件相对密封框2.1密封。在这种方案中排除了带密封元件的可能引起不密封性的弯折和交叉点的密封面。因此在模具1.1的闭合状态中实现了可靠的真空密封性。
在接下来的树脂渗透过程中通过一个或多个模具部分4.1至4.6的注射口10给型腔填充树脂并且利用树脂浸渍纤维预制件3(未详细示出)。
在模具1.1的闭合状态中，在安置在相邻的框架开口5.1至5.6内的模具部分4.1至4.6的相应互相靠近的成型嵌件6的侧壁之间以及在各一个框架开口5.1至5.6的内壁与安置在框架开口5.1至5.6内的模具部分4.1至4.6的各一个成型嵌件6的侧壁之间保留有微小的间隙空间11(图6和图7)。这个间隙空间11在树脂渗透期间同样充满树脂，这在图6和7的剖视图中作为粗实线示出。间隙空间11内的树脂渗透残余在硬化的状态中构成环绕模具部分4.1至4.6的相应成型嵌件6的薄的树脂体12。
为了加速硬化过程，密封框2.1和/或模具部分4.1至4.6的基板7可以构造成可加热的。
在硬化过程之后，通过如下方式将模具1.1打开，即，模具部分4.1至4.6顺着三个移动坐标(X，Y，Z坐标)从密封框2.1的框架开口5.1至5.6中移出。
图8示出的是图1所示的模具1.1在树脂渗透之后在模具部分4.1至4.6从密封框2.1中移出后的打开状态中。为了更好地显示树脂体12在此仅仅隐约示出包围的密封框2.1。
借助施设在成型嵌件6的功能表面8和侧壁上的分型结构，模具部分4.1至4.6能够容易地与硬化的构件13以及与构成的树脂体12分离。为了有助于脱模，模具部分4.1至4.6的侧壁和框架开口5.1至5.6的与所述侧壁对应的内壁可以具有脱模斜面(未示出)。
经硬化的、带有附着的树脂体12的构件13在模具部分4.1至4.6移出之后首先保留在密封框2.1内。然后可以利用适当的方法在使用推力或拉力的情况下将它通过框架开口5.1至5.6之一取出，其中，薄壁的树脂体12被毁坏并且与构件13分离(未示出)。
因此利用根据本发明第一实施例的模具1.1可以实现顺着X、Y和Z坐标的三个脱模方向。由此可以通过简单的方式在全自动的过程中制造具有多轴指向的形状或凹部的复杂构件。
图9示出的是根据第二实施例的多件式模具1.2在闭合状态中的剖视图。模具1.2特别是相对图1所示模具具有一个立方体形式的密封框2.2和六个附属的、可运动的模具部分4.1至4.6，它们实现密封配置组件，这些密封配置组件分别设置在密封框2.2的阶梯形构造的框架开口5.1至5.6的环绕的内侧密封面与模具部分4.1至4.6的成型嵌件6的环绕的对应的密封面之间。在图10的细部视图Y中放大示出这个密封配置组件。每个成型嵌件6的密封面具有一道嵌有环形的密封绳9的槽。由于这种靠近构件地安置密封配置组件，与图1至8所示模具1.1相比，在模具部分4.1至4.6的成型嵌件6的侧壁与框架开口5.1至5.6的内壁之间的间隙空间11中延伸有较少的填充树脂，因而可以产生小得多的树脂体12。
利用图11至14示出的根据本发明的模具1.3的有益的第三实施方式可实现构件13的一种备选的脱模变型。图11和12示出的是模具1.3在闭合状态中以及图13和14示出的是模具1.3在构件13的渗透和硬化后的打开状态中。
与图1示出的模具1.1不同，模具1.3具有立方体形式的密封框2.3和模具部分4.1至4.6，它们在模具1.3的闭合状态中在模具部分4.1至4.6的相邻的成型嵌件6之间和在各一个框架开口5.1至5.6与模具部分4.1至4.6的一个成型嵌件6之间产生一个扩大的间隙空间11，该间隙空间构造有明显较大的间隙宽度、优选在0.1至3.0mm的范围内(参见图11)。
间隙空间11具有多个环形的收缩部14，这些收缩部由框架开口5.1至5.6的内壁的环绕的、局部成型部产生或由模具部分4.1至4.6的成型嵌件6的侧壁的环绕的局部成型部产生。间隙空间11的收缩部14具有比扩大的间隙空间11的间隙宽度小得多的收缩部宽度。在具体的实施例中分别设置有下部和上部模具部分4.1、4.2的成型嵌件6的侧壁的一个环绕的楔形成型部并且分别设置有侧面的框架开口5.3、5.4、5.5、5.6的内壁的一个环绕的楔形成型部。这些成型部总共产生间隙空间11的六个局部收缩部14，这些局部收缩部在它们的最窄处产生优选0.01至0.5mm的收缩部净宽度。模具部分4.1、4.2的成型嵌件6的成型部(Ausformung)设置在造型功能面8的附近或直接接界并且因此设置在间隙空间11在纤维预制件3的或构件13的型腔上的接口附近，与此相反，框架开口5.3、5.4、5.5、5.6的成型部位于相应框架开口5.3、5.4、5.5、5.6的内侧边缘附近或内侧边缘上(参见图12)。
在树脂硬化时，位于扩大的间隙空间11的区域中的树脂材料收缩到模具部分4.1至4.6的成型嵌件6上，其中，由框架开口5.3、5.4、5.5、5.6的楔形成型部和模具部分4.1、4.2的成型嵌件6的楔形成型部产生的、间隙空间11的收缩部14能够有针对性地产生用于分离成六个稳定的树脂体12的六个环绕的额定断裂点。
在模具部分4.1至4.6从密封框2.3中移出期间，收缩的树脂体12顺着它们的额定断裂点15不破碎地分离并且附着在成型嵌件6上地从密封框中排出，如在图13中可以看到的那样。在此，附着在侧面的模具部分4.3、4.4、4.5、4.6上的树脂体12由于框架开口5.3、5.4、5.5、5.6的成型部而与下部和上部模具部分4.1、4.2的树脂体断开。下部和上部模具部分4.1、4.2的树脂体又由于模具部分4.1、4.2的成型嵌件6的成型部而直接与制成的构件13断开。在图13中利用阴影线示出在模具部分4.1至4.6移出时分离的并保留在成型嵌件6上的树脂体12。
为了有助于自动脱模，模具部分4.1至4.6的成型嵌件6的侧壁和框架开口5.1至5.6的与所述侧壁对应的内壁在此也可以具有脱模斜面并且设有分型结构(未示出)。
如果首先将上部的模具部分4.2和侧面的、顺着X和Y坐标可运动的模具部分4.3至4.6与它们的树脂体12共同移出，那么有利于受控地取出完成的构件13。然后构件13连同最后剩下的树脂体12独立地附着在下部的模具部分4.1上并且可以无阻力地与这个模具部分一起向下从密封框2.3中移出。
图14示出的是在模具部分4.1至4.6的移出状态中，树脂体12从成型嵌件6上刮除的过程。例如可以利用可移出的销钉将整个树脂体12刮除，所述销钉设置在基板7上并且为了刮除的目的背压向树脂体12(未示出)。
图15至17示出的是根据第四实施例的多件式模具1.4，与图1示出的模具1.1不同，在该多件式模具中设置有密封框16，该密封框具有向内延伸的、带有造型功能表面8的成型嵌件17，其中，该密封框16的成型嵌件17与该密封框16一体连接。密封框16与此相应地构造成一侧封闭的并且在它的侧面中的其余的五个侧面上分别具有一个用于收纳五个可运动的、带有成型嵌件6的模具部分4.1、4.3至4.6的框架开口5.1、5.3至5.6。
密封框16的整合的成型嵌件17同样如有关的、可运动的模具部分4.1、4.3至4.6的成型嵌件6那样具有一个造型功能表面8，该造型功能表面塑造纤维预制件3的或构件13的轮廓的一部分。
密封框16的封闭侧面用于给填料漏斗，其中，注射口10通入所述整合的成型嵌件17内。
如从图15至17中可以看到的那样，在五个可运动的模具部分4.1、4.3至4.6沿着移动坐标X、Y和Z的方向运动到密封框16上、移入存在的框架开口5.1、5.3至5.6内并且将密封框16封闭之前，预成形的纤维预制件3可以在模具1.4的打开的初始位置中套装到密封框16的整合的成型嵌件17上。
在渗透和硬化之后，模具部分4.1、4.3至4.6沿着相应的移动坐标反向地移出并且沿着Z坐标的方向使构件13脱模，在此未示出。
在这种用于制造同上的构件13的实施形式中，如在前述的实施例中那样，较少需要可运动的、被驱动的模具部分(4.2)。另外，在整合的成型嵌件17的区域中省略了间隙空间，因而可以从图17中看出在那里不构成树脂体。
图18至20描绘的是根据第五实施例的多件式模具1.5，该多件式模具具有一个用于可嵌入的成型嵌件19的、立方体形式的密封框18。嵌入式成型嵌件(Einlege-Formeinsatz)19也可以与纤维半成品3组合嵌入密封框18内。为了将嵌入式成型嵌件19或者纤维半成品3与这个成型嵌件19设置在密封框18内，这个密封框构造成一侧封闭的。在该实施例中，立方体形式的密封框18在其下侧面具有一个封闭的框架底部并且具有五个用于收纳五个可运动的模具部分4.2至4.6的框架开口5.2至5.6。
可嵌入的成型嵌件19补充可运动的模具部分4.2至4.6的成型嵌件6并且同样如有关的、可运动的模具部分4.2至4.6那样具有一个造型功能表面8，该造型功能表面塑造纤维半成品3的或构件13的轮廓的一部分。
图18和19示出的是模具1.5在通过未示出的驱动机构将可运动的模具部分4.2至4.6封闭之前的打开的初始位置中。在五个可运动的模具部分4.2至4.6移入存在的框架开口5.2至5.6内并将密封框18封闭之前(参见图20)，预成形的纤维预制件3形状锁合地设置在嵌入式成型嵌件19的造型功能表面8上并且与这个成型嵌件19共同安置在密封框的封闭的框架底部上。
在渗透和硬化之后沿着模具1.5的相应的移动坐标X、Y和Z反向地使模具部分4.2至4.6移出并且将构件13脱模，其中，在将组件被从密封框18中取出之后才实施构件13的、由嵌入的成型嵌件19塑造的凹部的脱模。
在此，横向于构件13的、由嵌入的成型嵌件19塑造的轮廓的原本的成型和脱模方向将构件13装入和取出。
图21至23示出的是根据第六实施例的多件式模具1.6，其具有形式为平截头棱锥体的密封框20。
图21示出的是模具1.6的分解图，该模具包括：具有六个框架开口5.1至5.6的、平截头棱锥体形式的密封框20；一个双截锥形的纤维预制件3和六个不同的模具部分4.1至4.6。
模具部分4.1至4.6的成型嵌件6具有根据预成形的纤维预制件2的或者需制造的构件13的总轮廓的、部分弯曲的造型功能表面8，其在图21中利用阴影线示出。
与上述实施例的模具的另外的不同之处是：与平截头棱锥体形式的密封框20对应的模具部分4.1至4.6相互倾斜地设置并且沿着移动方向顺着U、V和Z坐标运动，其中，移动坐标U和V相对移动坐标Z非直角地延伸。
图22示出的是图21所示多件式模具1.6在装备密封框20之前的打开的初始位置中。为了将模具1.6封闭，模具部分4.1至4.6在顺着U、V和Z坐标的移动行程上向着密封框运动，直到模具部分4.1至4.6安置在附属的框架开口5.1至5.6内并且共同将双截锥形的纤维预制件3的型腔闭合为止。同时利用模具部分4.1将双截锥形的纤维预制件3置入密封框20内。
图23示出的是图21所示模具1.6在闭合状态中。模具部分4.1至4.6每个分别接在平截头棱锥体形式的密封框20上并且分别借助一个在密封框20的密封面与模具部分4.1至4.6的基板7的与该密封面对应的密封面之间的密封配置组件将模具1.6密封。以此同时将纤维预制件3的型腔相对环境密封。必要的真空密封性得到嵌入基板7的密封面的环绕的槽内的、环形的密封绳9的辅助。
为了使构件13脱模，模具部分4.1至4.6沿着相应的脱模方向顺着U、V和Z坐标移出。
利用这个模具1.6主要是能够容易地塑造例如构件的有角的、沿着U或V坐标的方向伸开的成型部，如在图22和23中可以看到的脚部，并且将其脱模。
图24和25示出的是根据第七实施例的多件式模具1.7。该模具1.7具有一个带有三个框架开口5.1至5.3和三个造型模具部分4.1至4.3的、立方体形式的密封框21，所述模具部分实现沿着两个坐标Z和Y的移动和脱模方向。
在示出初始位置中的打开的模具1.7的图24中，可以看到在沿着Z坐标活动的下部模具部分4.1和沿着Y坐标活动的模具部分4.2、4.3将框架开口5.1至5.3密封地封闭并共同构成用于构件13的型腔之前(参见图25)，需处理的纤维半成品3支承在下部模具部分4.1的成型嵌件6上。
在树脂渗透和硬化之后沿着相应的移动坐标Y和Z使构件13脱模。模具1.7实现具有如图24所示的侧凹成型部的构件13的成型和脱模，这利用传统的两件式成型模具在没有大量繁复的成型镶件(Formeinlage)的情况下是无法做到的。
图26和27示出的另外的多件式模具1.8包括一个具有六个框架开口5.1至5.6和六个模具部分4.1至4.6的、立方体形式的密封框22，其中，模具部分4.1至4.6的成型嵌件6特别是构造成用于制造车轮几何形状的构件13、如具有轮辋底部和轮盘的轮辋13。
模具部分4.1至4.6分别包括一个基板7和一个具有造型功能表面8的成型嵌件6。成型嵌件6的造型功能表面8分别塑造需制造的轮辋13的轮廓的一部分。四个侧面的、可以顺着X和Y坐标移动的模具部分4.3至4.6的成型嵌件6的造型功能表面8因此共同塑造轮辋底部，而可以顺着Z坐标移动的下部和上部模具部分4.1、4.2的成型嵌件6的造型功能表面8则塑造轮辋13的空心轮廓和轮盘。为了收纳下部和上部模具部分4.1、4.2的大的、成型为基本上圆柱形的成型嵌件6，两个附属的框架开口5.1、5.2具有相应大的圆形横截面。至少下部的框架开口5.1此外构造成大得足以使轮辋的预制坯料3通过。
图26示出的是在通过模具部分4.1至4.6装备并封闭密封框22之前在原始状态中的模具1.8。
为了装备密封框22，轮辋的预制件3预先定位在下部模具部分4.1的成型嵌件6的造型功能表面8上并且与这个成型嵌件一起安置在密封框22内，其中，预制件3经过下部的框架开口5.1。
图27示出的模具1.8在闭合状态中。其中可以特别清楚地看到复杂的车轮几何形状的、构造成多轴的侧凹。利用根据本发明的设备可以以少的费用机械地塑造这种复杂的车轮几何形状，其中，借助六个实现沿着三个坐标的脱模方向的模具部分4.1至4.6可以毫无困难地使成品的轮辋13成型和脱模。
另外，所示出的用于制造轮辋的模具1.8的构造和作用原理与根据第一实施例的模具1.1相符。然而模具1.8可以有益地与其余的上述实施例的模具1.2至1.7的特征组合。
产生于对实施例的说明和附图的特征可以任意相互组合，这些组合表明本发明的另外的有益的实施方式。
本发明并不局限于此处介绍的实施例。本发明包括根据对纤维复合材料构件13的设计和制造的质量要求带有任意数量和构造的模具部分、任意形式的密封框和任意脱模方向的模具部分的模具构造。
利用根据本发明的设备可以机械地塑造并大批制造所有外形构造的纤维复合材料构件13。
附图标记列表
1 模具、成型和渗透模具，.1至.8
2 立方体形式的密封框，.1至.3
3 纤维半成品、纤维预制件
4 模具部分，.1至.6
5 框架开口，.1至.6
6 模具部分的成型嵌件
7 模具部分的基板
8 造型功能表面
9 密封元件、密封绳、密封环
10 注射口
11 间隙空间
12 树脂体
13 成品的构件、轮辋
14 间隙空间的收缩部
15 树脂体的额定断裂点
16 具有整合的成型嵌件的密封框
17 密封框的成型嵌件
18 用于嵌入式成型嵌件的密封框
19 嵌入式成型嵌件
20 形式为平截头棱锥体的密封框
21 具有三个框架开口的立方体形式的密封框
22 用于制造车轮几何形状的构件的立方体形式的密封框

Claims (16)

1.用于利用具有模具部分的多件式成型和渗透模具由纤维半成品制造纤维复合材料构件的设备，所述模具部分的造型功能表面在模具的闭合状态中构成对构件成型起决定性作用的型腔，其特征在于：模具(1)具有构造成空心体状的密封框(2，16，18，20，21，22)，纤维半成品(3)能够设置在该密封框内，并且模具部分(4)如下地构造并且能够配属给密封框(2，16，18，20，21，22)，即，在模具(1)的闭合状态中，模具部分(4)与密封框(2，16，18，20，21，22)密封地连接。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：至少一个模具部分(4)能够收纳在构造在密封框(2，16，18，20，21，22)的外周上的框架开口(5)内。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：在模具部分(4)上构造有密封面，该密封面与密封框(2，16，18，20，21，22)的将框架开口(5)围住的密封面相对应。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：在模具部分(4)的密封面和/或密封框(2，16，18，20，21，22)的密封面上设置或构造有环绕的密封元件(9)。
5.如权利要求3或4之任一项所述的设备，其特征在于：模具部分(4)的密封面和/或密封框(2，16，18，20，21，22)的密封面具有用于嵌入密封元件(9)的环绕的槽。
6.如前述权利要求1至4之任一项所述的设备，其特征在于：至少一个模具部分(4)具有可松脱地连接的成型嵌件(6)，在该成型嵌件上构造有造型功能表面(8)，及/或至少一个模具部分(4)具有基板(7)，该基板在模具(1)的闭合状态中将框架开口(5)遮盖。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：在模具(1)的闭合状态中，在至少一个模具部分(4)的基板(7)与密封框(2，16，18，20，21，22)之间和/或在至少一个模具部分(4)的成型嵌件(6)与密封框(2)之间构造有密封配置组件。
8.如前述权利要求1至4及7之任一项所述的设备，其特征在于：密封框(2，16，18，20，21，22)和/或至少一个模具部分(4)构造成能够加热的。
9.如前述权利要求1至4及7之任一项所述的设备，其特征在于：至少一个模具部分(4)构造成能够借助导向和驱动机构移动。
10.如前述权利要求 1至4及7之任一项所述的设备，其特征在于：模具部分(4)的至少一个侧壁和/或框架开口(5)的至少一个内壁具有脱模斜面。
11.如前述权利要求1至4及7之任一项所述的设备，其特征在于：造型功能表面(8)和/或模具部分(4)的侧壁和/或框架开口(5)的内壁构造成抛光的和/或构造有分型结构。
12.如前述权利要求2至4及7之任一项所述的设备，其特征在于：框架开口(5)的内壁和/或模具部分(4)的侧壁构造如下，即，间隙空间(11)在相邻设置的模具部分(4)之间和/或在框架开口(5)与模具部分(4)之间具有环绕的收缩部(14)。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：间隙空间(11)的环绕的收缩部(14)具有比该间隙空间(11)的间隙宽度明显小的收缩部宽度。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于：间隙宽度构造在0.1至3.0mm的范围内，而收缩部宽度构造在0.01至0.5mm的范围内。
15.如前述权利要求1至4，7,13，14之任一项所述的设备，其特征在于：设置有用于将构件从密封框(2，16，18，20，21，22)中取出的和/或用于分离树脂体(12)的和/或用于从模具部分(4)上刮除树脂体(12)的机构。
16.如前述权利要求1至4,7,13,14之任一项所述的设备，其特征在于：密封框(16)具有成型嵌件(17)，和/或在密封框(18)内可设置有成型嵌件(19)。
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