CN105829090B - 成形工具、成形装置和使含增强纤维的半成品成型的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于使半成品(16)成型的成形工具(48)，该半成品包含增强纤维并以连续的过程被供给到所述成形工具(48)，该成形工具包括：第一成形工具元件(48a)和与所述第一成形工具元件(48a)相对定位的第二成形工具元件(48b)。所述成形工具元件(48a，48b)具有成形面(49a，49b)，该成形面至少在所述成形工具(48)的某些操作阶段面向所述半成品(16)，并且该成形面至少在某些部段在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的传送方向(F)上是弯曲的和/或倾斜的，和/或至少在某些部段在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上是弯曲的和/或倾斜的。

Description

成形工具、成形装置和使含增强纤维的半成品成型的方法
技术领域
本发明涉及成形工具、成形装置和以连续过程使包含增强纤维的半成品成型的方法。本发明还涉及用于连续生产由纤维增强复合材料制成的特别是飞机的结构部件之类的部件的设备。
背景技术
在飞机构造中，正在尝试将整体或局部由纤维增强复合材料(例如，碳纤维增强塑料(CFP))构成的部件越来越多地用作承重部件。例如，DE 10 2007 062 111 A1描述一种横向构件结构，其由碳纤维增强塑料构成并用于支撑将客舱与布置在所述客舱下方的货舱分离的飞机地板系统的各面板。例如，从DE 10 2004 001 078 A1或CN100418850还已知，为飞机机身各段提供蒙皮以及由纤维增强复合材料制成的增强元件(例如，框架、桁条等)。
在制造飞机的由纤维增强复合材料制成的结构部件的方法中，可首先由纤维预浸料坯构造多层层压制件。所述纤维预浸料坯可包括由增强纤维制成的织物或非织物，增强纤维被提供有由未固化的塑料材料(例如，环氧树脂材料)制成的表面层。层压制件的构造可手动进行或以自动方式进行。随后，对于形成飞机外蒙皮的表面部段或对于形成框架或桁条的增强部段，纤维预浸料坯可形成期望形状。最终，已经施加到纤维表面的塑料材料在热压罐周期中在压力和/或升高的温度下固化，从而形成具有由固化塑料制成的基体以及嵌入所述基体中的增强纤维的复合材料。热压罐过程特别适合于单独生产具有非常复杂形状的部件。
与此对比，EP 1 819 503 B1描述一种用于连续生产适合用作飞机结构部件的结构构型件的方法。在该方法中，首先生产多层纤维层布置。为此，干纤维层从合适的辊展开并供给到使所述纤维层在压力下变成期望预制件的预成型工具。在预成型工具中生产的预成型纤维层堆叠件被环氧树脂和固化剂的混合物浸渍，通过供应热，该混合物进行部分反应，使树脂的粘性增加。树脂浸渍的纤维层堆叠件然后在循环压机中被进一步加热并经受压力，使得树脂变硬，也就是说，树脂的交联进行直到实现尺寸稳定性。最终，树脂的完全固化在隧道炉中进行。
在整个过程中，纤维层、纤维层堆叠件或树脂浸渍的纤维层堆叠件借助合适的接取装置被连续传送到并通过过程的各个站。循环压机被能移动地安装，使得其可与待压制的被树脂浸渍的纤维层堆叠件一起移动特定距离。一旦在循环压机中已经完成被树脂浸渍的纤维层堆叠件的一个部段的处理，所述循环压机被打开并反向于被树脂浸渍的纤维层堆叠件的移动方向移动，直到它已经到达循环压机可再次闭合以处理被纤维浸渍的纤维层堆叠件的另一部段的合适位置。在EP 1 819 503 B1中描述的连续方法适于大规模制造具有恒定横截面的结构构型件。
发明内容
本发明的目的在于展示一种成形工具、一种成形装置以及一种能够将包含增强纤维的半成品形成弯曲形状的方法。本发明的另一目的在于展示一种能够连续生产由纤维增强复合材料制成的特别是飞机的结构部件之类的弯曲部件的设备。
该目的通过具有下述特征的成形工具、成形装置、使包含增强纤维的半成品成型的方法以及用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备而被实现。
一种用于使半成品成型的成形工具，所述半成品包含增强纤维并以连续的过程被供给到所述成形工具，所述成形工具包括第一成形工具元件以及与所述第一成形工具元件相对定位的第二成形工具元件。包含增强纤维的所述半成品可以以恒定的速度或变化的速度供给到所述成形工具。然而，还可想到将包含增强纤维的所述半成品逐步地和/或沿其传送方向存在传送停顿地传送，在这种情况下，例如，传送中的中断可被利用，以使所述半成品经受压力并由此使所述半成品成型。
所述成形工具元件具有成形面，所述成形面至少在所述成形工具的某些操作阶段面向所述半成品，并且所述成形面至少在某些部段在所述半成品的传送方向上是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的和/或倾斜的。所述成形工具元件的成形面可被刚性地成形并因此可在所述半成品的所述传送方向上总是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上总是弯曲的和/或倾斜的。然而，替代于此，还可想到为成形工具配备下述成形工具元件，该成形工具元件的成形面在所述半成品的所述传送方向上仅仅临时是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上仅仅临时是弯曲的和/或倾斜的，而它们在成形工具的其它操作阶段不弯曲或倾斜。另外或替代于此，能想到所述成形工具元件的具有下述成形面的构造，该成形面具有在所述半成品的所述传送方向上是弯曲的和/或倾斜的和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的和/或倾斜的至少一个部段以及既不倾斜也不弯曲的另一部段。
所述成形工具适于以连续的过程为半成品提供复杂的弯曲或扭曲的形状，所述半成品包含增强纤维且可例如以循环线材的形式供给到所述成形工具。特别地，所述成形工具适于使长形结构构型件形成期望的弯曲和/或扭曲形状，长形结构构型件例如为可用作飞机中的主要结构部件的框架、桁条等。因此，甚至能够以短的生产时间大量制造复杂弯曲和/或扭曲的部件，特别是飞机的结构部件。
在所述成形工具的一个实施例中，所述成形工具元件中的至少一个的所述成形面由可弹性变形材料构成。如果期望的话，两个成形工具元件的所述成形面均可由可弹性变形材料构成。例如，所述成形工具可设计为接收所述半成品的可弹性变形的套筒的形式。由可弹性变形材料构成的成形面例如可由弹性体材料制成或可通过例如填充有粒状材料或流体的柔性容器的表面形成。由可弹性变形材料构成的成形面可容易临时形成弯曲和/或倾斜或扭曲的形状，并优选以使得其将施加到所述成形工具元件的压力尽可能均匀分配的方式设计。
在一个实施例中，所述成形工具可包括由刚性材料制成的成形面的成形工具元件。为了制造由刚性材料制成的成形面，例如，可使用诸如钢、铝或铝合金之类的金属。然而，还可想到使用刚性塑料材料来制造所述成形面。包括由刚性材料制成的成形面的成形工具元件可以以特别有利的方式与包括由可弹性变形材料构成的成形面的成形工具元件组合。例如，当所述成形工具经受压力时，由可弹性变形材料构成的所述成形面于是可以以柔性方式适应由刚性材料构成的所述成形面的弯曲和/或倾斜或扭曲的形状。另外，由可弹性变形材料构成的所述成形面于是可具有基本对应于由刚性材料构成的所述成形面的形状。例如，在其中所述成形工具元件之一具有由刚性材料构成的成形面并具有Ω剖面的轮廓的成形工具中，另一成形工具元件应包括由可弹性变形材料构成的且同样具有Ω剖面轮廓的成形面。
属于成形工具元件并由刚性材料构成的成形面优选具有多个部段，该多个部段在所述半成品通过所述成形工具的所述传送方向上和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上的曲率和/或倾斜度不同。具有由刚性材料构成的所述成形面的所述成形工具元件与优选具有由可弹性变形材料构成的成形面的另一成形工具元件还可相对于彼此能移动，以便使所述成形工具元件的不同部段与待成型的所述半成品接触。所述成形工具元件于是可相对于彼此移动，以便使一个成形工具元件的由可弹性变形材料构成的成形面与另一成形工具元件的由刚性材料构成的成形面的不同部段重合，并因此使在所述成形面之间引导的半成品在某些部段不同地成形。
所述成形工具还可包括加热装置，该加热装置适于至少在某些部段加热布置在所述成形工具元件之间的所述半成品。所述成形工具的这种构造在下述情况下特别合适，即如果包含增强纤维的所述半成品包括塑料材料，该塑料材料在待由所述半成品生产的部件中形成所述增强纤维被嵌入其中的基体。所述增强纤维可以以单纤维的形式或者以纤维非织物或织物的形式存在于所述半成品中。除了增强纤维，所述半成品还可包含影响材料性能的其它成分，例如黏合线、冲击强度改性剂、黏合剂颗粒、用于随后的表面活化的诸如剥离层之类的表面材料、或者诸如电线或光线的通用功能元件。所讨论的塑料材料可为热塑性塑料材料或可固化塑料材料，例如，树脂，特别是环氧树脂。由于通过加热装置供应热，所述半成品中包含的所述塑料材料的粘性可降低，因此所述产品的可成型性被改进。然而，替代于此，所述加热装置还可用于至少部分地或甚至完全地固化所述半成品中包含的塑料材料。作为加热装置，例如可利用电阻加热。替代于此或另外地，所述加热装置可包括流体导管，加热流体可流动通过该加热导管。
另外或替代于此，所述成形工具还可包括塑料供给装置，该塑料供给装置适于至少在某些部段用塑料材料浸渍布置在所述成形工具元件之间的所述半成品。所述塑料供给装置例如可包括注入导管，所述注入导管的路线通过所述成形工具中至少一个并且塑料材料可通过所述注入导管被引导到所述半成品。例如，所述成形工具内的加压操作可用于迫使干增强纤维织物中封闭的，也就是未浸渍塑料材料的干增强纤维织物中封闭的空气离开所述增强纤维织物，并且在所述织物经受压力之前由倾注在所述增强纤维织物上的塑料材料替代所述空气。
一种用于使包含增强纤维的半成品成型的成形装置，该成形装置包括上述的成形工具以及具有第一施压元件和与所述第一施压元件相对定位的第二施压元件的压机，所述第一施压元件和所述第二施压元件适于使以连续的过程在所述第一成形工具元件与所述第二成形工具元件之间供给到所述成形工具的所述半成品在垂直于所述半成品的传送方向的方向上经受压力。为了对所述半成品加压，所述两个施压元件能相对于彼此移动。此外，根据待生产的部件的几何结构，还能利用在所有侧面施加压力且具有一个固定的施压钳板和三个可移动的施压钳板的压机。该压机可包括合适的驱动装置，例如，诸如液压装置或气压装置或具有电动马达或驱动轴的电动驱动装置。
所述施压元件优选具有施压面，所述施压面至少在所述成形装置的某些操作阶段面向所述半成品，并且所述施压面至少在某些部段在所述半成品的所述传送方向上是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的和/或倾斜的。所述施压元件的所述施压面因此可被刚性成形并因此可在所述半成品的所述传送方向总是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上总是弯曲的和/或倾斜的。然而，替代于此，还可想到为所述压机配备下述施压元件，该施压元件的施压面在所述半成品的所述传送方向上仅仅临时是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的上述传送方向的方向上仅仅临时是弯曲的和/或倾斜的，而它们在成形工具的其它操作阶段不弯曲或倾斜。另外或替代于此，能想到所述施压元件的具有下述施压面的构造，该施压面具有在所述半成品的所述传送方向上是弯曲的和/或倾斜的和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的和/或倾斜的至少一个部段以及既不倾斜也不弯曲的另一部段。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件通过多个可移动安装元件被能移动地安装。所述安装元件能借助主动驱动装置移动，以使所述第一施压元件的施压面和/或所述第二施压元件的施压面形成期望形状。例如，所述第一施压元件和/或所述第二施压元件可通过可借助合适的气压驱动装置、液压驱动装置或电驱动装置进入期望的位置的安装元件被安装。基本上，两个施压元件可通过能借助主动驱动装置移动的多个可移动安装元件被安装。然而，替代于此，还可想到提供仅用于属于一个施压元件的安装元件的主动驱动装置，并且还可想到通过当连接到主动驱动装置的所述安装元件进入期望位置时于是也以合适的方式移动的被动的可移动安装元件安装另一施压元件。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件包括多个辊或成对的辊，该多个辊或成对的辊在所述半成品的所述传送方向上一个接一个布置。所述辊中至少一些在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上能移位，以便赋予在所述第一施压元件与所述第二施压元件之间沿其传送方向被引导的所述半成品期望曲率。另外地或替代于此，所述辊的垂直于所述半成品的传送方向并垂直于所述辊的移位方向延伸的旋转轴线能相对于所述半成品的所述传送方向倾斜。由此，能够实现相对于其传送方向倾斜或与所述半成品的曲率、扭曲结合的半成品的形状。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件被构造为传送带的形式。所述传送带可通过多个被辊安装。构造为传送带的形式的施压元件可借助合适的驱动装置以相对简单的方式临时形成弯曲和/或扭曲的形状。
所述半成品可借助可独立于所述成形装置操作的传送装置被传送。这种类型的传送装置例如可被构造为齿条传动机构的形式，或者包括第一夹持设备和第二夹持设备。所述第一夹持设备和所述第二夹持设备均可打开位置和闭合位置之间调节，在打开位置，所述第一夹持设备和所述第二夹持设备释放所述半成品，在所述闭合位置，所述第一夹持设备和所述第二夹持设备牢固夹持两个夹持钳板之间的所述半成品，并且所述第一夹持设备和所述第二夹持设备可沿所述半成品的所述传送方向或反向于所述半成品的传送方向在夹持位置与松开位置之间能移动。所述第一夹持设备和所述第二夹持设备的操作可被控制以使得，当所述第二夹持设备位于其闭合位置并与所述半成品一起沿所述半成品的所述传送方向移出其夹持位置并进入其松开位置时，所述第一夹持设备位于其打开位置并相对于所述半成品反向于所述半成品的所述传送方向移出其松开位置并进入其夹持位置。相反，当所述第二夹持设备位于其打开位置并相对于所述半成品反向于所述半成品的所述传送方向移出其松开位置并进入其夹持位置时，所述第一夹持设备可位于其闭合位置并与所述半成品一起沿所述半成品的所述传送方向移出其夹持位置并进入其松开位置。因此，在传送装置以这种方式构造的情况下，所述第一夹持设备和所述第二夹持设备交替确保所述半成品沿所述传送方向移动。
所述成形装置还可包括固定装置，该固定装置适于至少在所述成形工具的某些操作阶段将所述成形工具以型锁定(form-locking)方式固定。所述固定装置例如可包括用于接收由可弹性变形材料构成的成形面的由刚性材料构成的外壳。所述固定装置还可包括齿条传动机构，该齿条传动机构于是可执行双重功能：一方面，将所述成形工具相对于传送通过该成形工具的所述半成品移动，另一方面，将所述成形工具元件以型锁定方式固定，直到它们足够尺寸稳定。如果所述成形工具元件包括具有非恒定且难于监控的热膨胀系数的弹性体材料，例如PTFE材料，则固定装置的使用特别有利。所述固定装置于是可确保所述成形工具元件被迫形成期望形状，直到所述半成品具有期望形状并还具有足够尺寸稳定性，如果必要的话，作为包含在所述半成品中的塑料材料的合适(局部)固化的结果。
所述成形装置还可包括控制装置，该控制装置适于控制所述成形工具元件进入闭合位置，以使所述半成品的布置在所述成形工具元件之间的第一部段经受压力。所述控制装置还适于，只要所述成形工具元件使所述半成品的所述第一部段经受压力，则使所述成形工具元件与所述半成品的所述第一部段一起沿所述半成品的所述传送方向移动。为此，所述成形工具元件例如可被安装以便能沿引导装置移动。最终，所述控制装置可适于控制所述成形工具元件进入打开位置并将所述成形工具元件相对于所述半成品的所述第一部段反向于所述半成品的所述传送方向移动，直到所述成形工具元件被布置在它们能被控再次进入闭合位置的位置，从而使参照所述半成品的所述传送方向布置在所述半成品的所述第一部段之后的所述半成品的第二部段经受压力。换言之，在所述半成品的所述第一部段已经终止经受压力之后，所述成形工具元件可相对于所述半成品反向于其传送方向移动，直到它们可被控制再次进入其闭合位置，并且在该过程中所述半成品的所述第二部段经受压力。
以这种方式构造的成形工具还可用作传送装置的一部分。所述成形工具于是形成已经在上面描述的传送装置的夹持设备之一，并且在其下游或其上游包含另一夹持设备。形成夹持设备的所述成形工具以及另一夹持设备于是可如上所述的那样操作，以便传送包含增强纤维的所述半成品。
所述控制装置还可适于在所述成形工具元件位于其打开位置时促使所述成形工具元件相对于彼此移动。结果，所述成形工具元件的不同部段可与待成型的半成品接触。例如，所述成形工具元件可相对于彼此移动，以使一个成形工具元件的由可弹性变形材料构成的成形面与另一成形工具元件的由刚性材料构成的成形面的不同部段重合，并因此使在所述成形面之间引导的半成品在某些部段不同地成形。
在使包含增强纤维的半成品成型的方法中，所述半成品被供给到成形工具，所述成形工具包括第一成形工具元件和与所述第一成形工具元件相对定位的第二成形工具元件的。所述半成品借助压机在垂直于所述半成品的传送方向的方向上经受压力，所述压机包括第一施压元件和与所述第一施压元件相对定位的第二施压元件。所述半成品通过所述第一成形工具元件和所述第二成形工具元件二者的成形面经受压力，所述成形面至少在所述成形工具的某些操作阶段至少在某些部段在所述半成品通过所述成形工具的传送方向上是弯曲的和/或倾斜的，和/或至少在某些部段在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的和/或倾斜的。
所述施压元件可具有施压面，所述施压面至少在所述压机的某些操作阶段面向所述半成品，并且所述施压面至少在某些部段在所述半成品通过所述成形工具的传送方向上是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上是弯曲的或倾斜的。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件通过多个可移动安装元件被能移动地安装，所述安装元件借助主动驱动装置能移动以使所述第一施压元件的施压面和/或所述第二施压元件的施压面形成期望形状。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件可包括多个辊，该多个辊在所述半成品的所述传送方向上一个接一个布置，所述辊中至少一些在垂直于所述半成品的所述传送方向的方向上移位，和/或所述辊的旋转轴线相对于所述半成品的所述传送方向能倾斜。
所述第一施压元件和/或所述第二施压元件可被构造为传送带的形式。
所述成形工具至少在所述成形工具的某些操作阶段可以通过固定装置以型锁定方式被固定。
控制装置可以以如下方式控制所述成形工具元件的操作：所述成形工具元件被控制进入闭合位置，以使所述半成品的布置在所述成形工具元件之间的第一部段经受压力；只要所述成形工具元件使所述半成品的所述第一部段经受压力，则所述成形工具元件与所述半成品的所述第一部段一起沿所述半成品的所述传送方向移动；以及所述成形工具元件被控制进入打开位置，并且相对于所述半成品的所述第一部段反向于所述半成品的所述传送方向移动，直到所述成形工具元件被布置在它们能被控制再次进入闭合位置的位置，从而使参照所述半成品的所述传送方向布置在所述半成品的所述第一部段之后的所述半成品的第二部段经受压力。
当所述成形工具元件位于其打开位置时，所述控制装置还可促使所述成形工具元件相对于彼此移动。还可想到，至少在某些部段加热布置在所述成形工具元件之后的所述半成品。此外，布置在所述成形工具元件之间的所述半成品至少在某些部段被塑料材料浸渍。
一种用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备，所述设备包括适于将包含增强纤维的半成品传送通过所述设备的传送装置。所述设备还包括上述的成形装置。
附图说明
现在参照所附示意图更详细地说明本发明的优选实施例，其中：
图1示出用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备的大致图示；
图2示出可以在根据图1的用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备中使用的传送装置的第一变型；
图3a至图3c示出可以在根据图1的用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备中使用的传送装置的替代变型；
图4a和图4b示出可以在根据图1的用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备中使用的成形装置的第一实施例的侧视图；
图5示出可以在根据图1的用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备中使用的成形装置的替代实施例的三维图示；
图6示出可以在根据图4或图5的成形装置中使用并使得能够将浸渍步骤并入成形步骤中的成形工具；以及
图7示出可以借助图4或图5的成形装置以连续生产方法制造的部件的示例。
具体实施方式
图1示出用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件12的设备10。所述设备10包括用于供给包含增强纤维材料的半成品16的供给装置14。特别地，供给装置14包括多个辊18，增强纤维材料的循环线材被卷绕到每个辊上。讨论的增强纤维材料为干增强纤维织物，其增强纤维未被塑料材料浸透。就包含在织物中的增强纤维的特性和定向而言，卷绕到各个辊18上的增强纤维织物可彼此不同。特别地，各个增强纤维织物中的增强纤维可以以单向或双向方式或任意期望的方式定向。
从辊18展开的增强纤维织物层按顺序一个在另一个上堆叠，例如，该顺序取决于待制造的部件12的期望机械性能。特别地，具有不同纤维定向的增强纤维织物可一个在另一个上堆叠，以便选择性控制待生产的部件12的机械性能。供给装置14的辊18可包括用于将辊沿其旋转轴线定向的定向设备(图1中未示出)。所述定向设备可包括例如构造为挡光板等形式的检测装置，其优选连续检测卷绕到所述辊18上的增强纤维织物在辊18上的位置。根据由所述检测装置供应的测量结果，合适的控制装置于是可确保辊18沿其旋转轴线的位置的移位，从而从所述辊18展开的增强纤维织物层在它们从所述辊18展开时能够以精确的方式一个在另一个上布置。所述辊18例如可借助电动马达和主轴传动机构沿其旋转轴线移位。通过将供给装置14以这种方式构造，能够防止或者至少显著降低增强纤维织物的各个层中折痕的形成。
供给装置还可包括引导设备和/或平滑设备(图1中未示出)，该引导设备和/或平滑设备包括辊或滑瓦并且在使从供给装置的各个辊展开的增强纤维织物层一个堆叠在另一个上时引导或平滑该增强纤维织物层。如果需要，可能还提供加热装置(同样在图1中未示出)，该加热装置用于活化包含在增强纤维织物层中的黏合剂，例如热塑性黏合剂，以便将一个在另一个上堆叠的所述增强纤维织物层彼此结合。加热装置例如可包括构造为红外辐射器的热源或一些其它合适的热源。
从辊18展开的增强纤维织物层按顺序一个在另一个上堆叠，例如，该顺序取决于待制造的部件12的期望的机械性能。增强纤维织物层的堆叠件然后被供给到预成型装置20。所述预成型装置20包括预成型工具，其另外的细节没有例示在图1中并且在其中构造有空腔，增强纤维织物层的堆叠件可通过该空腔。所述空腔的横截面沿增强纤维织物层的堆叠件通过预成型装置20的传送方向F变化。特别地，该空腔在所述预成型工具的入口区域中具有基本对应于增强纤维织物层的堆叠件的形状的浅横截面。另一方面，在出口区域，在预成型工具中构造的空腔的横截面已经接近待由半成品16制造的部件12的横截面。
在通过预成型装置20之后，半成品16被供给到浸渍装置22。在所述浸渍装置22中，增强纤维织物的增强纤维被塑料材料浸渍，特别是被例如树脂的可固化塑料材料浸渍。浸渍装置22可包括浸渍池，增强纤维织物的堆叠件通过浸渍池。然而，替代于此，浸渍装置22还可包括浸渍成形工具，塑料材料可以以特定压力注入浸渍成形工具中。如果浸渍成形工具在所述浸渍装置22中使用，所述浸渍成形工具优选提供有空腔，所述空腔的形状基本对应于待生产的部件12的期望形状。然而，如随后仍将进一步详细解释的，还可能将浸渍步骤并入至用于使半成品16成型的成形步骤中。
所述半成品16借助传送装置24传送通过设备10。在图2中更详细例示的所述传送装置24包括第一夹持设备26和第二夹持设备28，第一夹持设备26和第二夹持设备28均可在它们释放半成品16的打开位置和它们将所述半成品16牢固地夹持在两个夹持钳板26a、26b、28a、28b之间的闭合位置之间调节。夹持设备26、28还可如图2中箭头PK1、PK2所指示的那样沿增强纤维材料16的传送方向F或反向于半成品16的传送方向在夹持位置与松开位置之间移动。
传送装置24的操作借助中央电子控制装置30被控制，类似于设备10的其它部件的操作。然而，作为对于所述中央控制装置30的替代，还可使用多个独立的控制装置。控制装置30以下述方式控制两个夹持设备26、28的操作，即当第二夹持设备28位于其闭合位置并与所述半成品16一起沿所述半成品16的传送方向F移出其夹持位置并进入其松开位置时，第一夹持设备26位于其打开位置并相对于半成品16反向于所述半成品16的传送方向移出其松开位置并进入其夹持位置。
相反，当第二夹持设备28位于其打开位置并相对于半成品16反向于所述半成品16的所述传送方向F移出其松开位置并进入其夹持位置时，第一夹持设备26可位于其闭合位置并与增强纤维材料16一起沿半成品16的传送方向F移出其夹持位置并进入其松开位置。两个夹持设备26、28的这种相反方向的操作也例示于图2的示意图中。
作为对图2中例示的传送装置24的变型的替代，所述传送装置24还可以以与成形装置36集成的方式被构造，已经在浸渍装置22中用可固化塑料材料浸渍的增强纤维材料借助所述传送装置24供给到成形装置36。在成形装置36中，浸渍有可固化塑料材料的增强纤维材料16变成期望形状，如仍将在下面更详细的说明的那样。
如果需要，设备10还可包括预加热装置(图1中未示出)，预加热装置用于在浸渍有塑料材料的半成品16被供给到成形装置36之前对其进行预加热。预加热装置的操作优选被控制以使得由可固化塑料材料构成的浸渍材料的粘性增加，但是在所述可固化塑料材料中仍然没有发生实质的交联反应。预加热装置可包括例如对流隧道炉、用于利用电子束来照射浸渍有塑料材料的增强纤维织物的设备、或红外辐射器。
设备10还可包括固化装置44，固化装置44用于部分或完全固化浸渍增强纤维材料的可固化塑料材料。固化装置44可包括例如隧道炉、红外辐射器、感应地工作的加热设备或微波型加热设备。固化装置44的操作，也就是说，属于固化装置44的加热装置的操作，优选借助控制装置30被控制以使得，浸渍增强纤维材料的可固化塑料材料通过从加热装置供应热而被完全固化。然而，如果需要，在固化装置44中仅发生塑料材料的部分固化也是可能的。
最终，存在切割设备46，切割设备46将从固化装置44排出的半成品16切割成期望长度以便最终生产部件12。所述切割设备46可例如包括带锯，该带锯以能移动的方式被安装，从而它可与待切割的半成品16一起沿所述半成品16的传送方向F移动通过设备10，以便产生垂直于所述传送方向F延伸的切口。切割设备46还可包括引导和/或保持装置(图1中未示出)，参照半成品16的传送方向F，该引导和/或保持装置布置在锯的上游或下游，并可用于避免所述半成品的不期望移位或所述半成品16中的振动。引导和/或保持装置的位置可借助控制装置30根据待切割的半成品16的不同形状被控制。
作为对图2中例示的传送装置24的变型的替代，所述传送装置24还可包括两个彼此相对的传送带，或者如图3中所描绘的，可包括具有两个彼此相对的齿条32、34的齿条传动机构。所述齿条32、34可以以类似于图2中所示的传送装置24的夹持设备26、28的方式在它们彼此不接触的打开位置与它们彼此接合的接合位置之间调节。第一齿条32还可如图3中箭头PZ所指示的那样沿增强纤维材料16的传送方向F或反向于所述增强纤维材料16的所述传送方向F在接合位置与松开位置之间移动通过设备10。齿条传动机构的操作如以上关于图2中所示的传送装置24的夹持设备26、28所描述的那样进行。
图4和图5示出可在设备10中使用的成形装置36的各实施例。图4a和4b中例示的成形装置36包括成形工具48，成形工具48具有第一成形工具元件48a和与所述第一成形工具元件48a相对定位的第二成形工具元件48b。两个成形工具元件48a、48b均由可弹性变形材料构成，例如PTFE，并因此具有面向半成品16并同样由可弹性变形材料构成的成形面49a、49b。包括第一施压元件50和与所述第一施压元件50相对定位的第二施压元件52的压机38用于使布置在所述第一成形工具元件48a与所述第二成形工具元件48b之间的半成品16在垂直于所述半成品的传送方向F的方向上经受压力，参见图4a中的箭头PD。为此，压机38包括合适的驱动装置(图中未示出)。压机38的施压元件50、52可各自构造为传送带的形式。
形成第一施压元件50和第二施压元件52的传送带可沿相反方向移动并对布置在所述传送带之间的成形工具48施加夹持力，从而所述成形工具48可由于传送带的传送运动而沿半成品16的传送方向F或反向于半成品16的传送方向F移动。
第一施压元件50包括在半成品16的传送方向F上一个接一个布置的多个辊54。相应地，第二施压元件50类似地包括在半成品16的传送方向F上一个接一个布置的多个辊56，施压元件50、52的所述辊54、56在每种情形下彼此相对定位。辊54、56可在垂直于半成品16的传送方向F的方向上移位，沿图4a和图4b中箭头PV的方向，由此形成用于第一施压元件50和第二施压元件52的可移动安装元件。
特别地，如图4b中所例示的，第一施压元件50的辊54可借助例如以液压装置形式构造的主动驱动装置(图中未示出)在垂直于半成品16的传送方向F的方向上移位，也就是说沿图4a和图4b中的箭头PV的方向移位。当第一成形工具元件50的辊54进行移动时，第二施压元件52的可移动安装的辊56被牵涉，并且同样在垂直于半成品16的传送方向F的方向上移位，也就是说沿图4a和图4b中的箭头PV的方向移位。第一施压元件50的辊54的旋转轴线RA还可借助主动驱动装置相对于半成品16的传送方向F主动倾斜例如10度的角度，而第二施压元件52的辊56再一次被动跟随该倾斜移动。
因此，属于第一施压元件50并面向半成品16的第一施压面58能够在所述半成品16的传送方向F上临时弯曲，并还可相对于施加到所述半成品的压力的方向弯曲，也就是扭曲。被构造在第二施压元件52上并面向半成品16的第二施压面60呈现相对应的弯曲和扭曲形状。因为成形工具元件48、50由可弹性变形材料构造，所以施压元件50、52的施压面58、60的这种变形被传递到所述成形工具元件48、50，以使成形工具元件48a、48b的面向半成品16的那些成形面49a、49b同样在所述半成品16的传送方向F上临时弯曲，并还可相对于施加到所述半成品的压力的方向弯曲，也就是扭曲。成形工具元件48a、48b的成形面49a、49b的这种形状于是相应地传递到半成品16。
成形工具48还可包括加热装置66，加热装置66可例如被设计为电阻加热并用于至少在某些部段加热布置在成形工具元件50、52之间的半成品16。由于通过加热装置66供应热，半成品16中包含的塑料材料的粘性可降低并由此所述半成品16的可成型性可提高。此外，加热装置66还可用于至少部分或完全固化半成品16中包含的塑料材料。
在图5中所示的成形装置36的替代实施例中，成形工具48的第一成形工具元件48a由刚性材料构成，而第二成形工具元件48b由可弹性变形材料构成。第一成形工具元件48a例如可由金属构成，诸如钢或铝或铝合金。由可弹性变形材料构成的第二成形工具元件48b例如可由弹性体材料制成或可通过例如填充有粒状材料或流体的柔性容器形成。当布置在成形工具元件48a、48b之间的半成品16通过压机经受压力时，由可弹性变形材料构成的第二成形工具元件48b的成形面49b的形状于是可如图5中所示那样适应由刚性材料构成的第一成形工具元件48的成形面49a的弯曲或扭曲形状，压机的细节没有进一步例示。
由刚性材料构成的成形工具元件48a的成形面49a的第一部段49a’就在半成品16通过成形工具48的传送方向F上的曲率而言不同于所述成形面49a的第二部段49a”。特别地，成形面49a的第一部段49a’在半成品16的传送方向F上弯曲，而所述成形面49a的第二部段49a”无曲率。具有由刚性材料构成的成形面49a的成形工具元件48a以及具有由可弹性变形材料构成的成形面49b的成形工具元件48b可相对彼此移动，以便使成形工具元件48a的不同部段，也就是说所述成形工具元件48a的成形面49a的不同部段49’、49a”，按照需要与待成型的半成品16接触。
借助控制装置30，成形工具48的操作被控制以使得，成形工具元件48a、48b被控制以进入闭合位置，从而使半成品16的布置在成形工具元件48a、48b之间的第一部段经受压力。控制装置30还控制成形工具48的操作以使得，只要成形工具元件48a、48b使半成品16的所述第一部段经受压力，则将成形工具元件48a、48b与半成品16的第一部段一起沿半成品16的传送方向F移动。为此，成形工具元件48a、48b被安装以便能沿引导装置(未示出)移动。最终，成形工具元件48a、48b通过控制装置30被引导到打开位置，并反向于所述半成品16的传送方向F相对于半成品16的第一部段移动，直到所述成形工具元件48a、48b被布置在它们能被控制再次进入闭合位置的位置，从而使半成品16的第二部段经受压力，参照所述半成品16的传送方向，该第二部段被布置在所述半成品16的第一部段之后。
以这种方式构造的成形工具48还可用作传送装置24的一部分。成形工具48于是形成已经在上面描述的传送装置24的夹持设备26、28之一，并且在其下游或其上游包含另一夹持设备28、26。形成一个夹持设备26、28的成形工具48以及另一夹持设备28、26于是可如上述操作，以便将半成品16传送通过设备10。
另外，如果需要，当所述成形工具元件48a、48b位于其打开位置时，控制装置30促使所述成形工具元件48a、48b相对于彼此移动，以便使成形工具元件48a的不同部段可与待成型的半成品16接触。这在图5中例示，其中在左上方的成形装置36的第一图示中，成形工具元件48a的左手端与待成型的半成品16接触，而在其它图示中，用于使半成品16成型的成形工具元件48a的远离右侧的部段被用于使所述半成品在某些部段不同地成形。
参见图6，图4和图5中所示的成形工具可包括塑料供给装置70，塑料供给装置70适于用塑料材料浸渍布置在成形工具元件48a、48b之间的半成品16。所述塑料供给装置70包括多个注入导管72，所述注入导管的路线通过成形工具元件48a、48b，并且塑料材料可通过该多个注入导管72被引导到半成品16。例如，成形工具48内的加压操作可用于迫使干增强纤维织物中封闭的空气离开所述织物，并且在所述织物经受压力之前由通过注入导管72引导至增强纤维织物中的塑料材料替代所述空气。
借助成形工具48，包含增强纤维的半成品16可以以连续的过程被提供有复杂的弯曲或扭曲的形状，例如，以便制造用于飞机的结构部件12，该部件在图7中示出。
如果期望的话，成形装置36还可包括固定装置，该固定装置适于至少在所述成形工具的某些操作阶段将所述成形工具以型锁定的方式固定。所述固定装置例如可包括由刚性材料构成的外壳，以接纳由可弹性变形材料构成的成形工具元件48a、48b。所述固定装置还可包括齿条传动机构，该齿条传动机构在图3a-图3c中例示并且于是可执行双重功能：一方面，将所述成形工具相对于传送通过所述工具的半成品移动，另一方面，将成形工具元件48a、48b以型锁定方式固定，直到它们具有足够尺寸稳定性。
尽管已经在此参照所述发明的特定形式的实施例描述了发明的各特征，但是这些特征可以以任何期望的方式彼此组合。

Claims (16)

1.一种用于使包含增强纤维的半成品(16)成型的成形装置(36)，所述成形装置包括：
用于使所述半成品(16)成型的成形工具(48)，所述半成品(16)以连续的过程被供给到所述成形工具(48)；以及
压机(38)，
其中所述成形工具(48)包括：
第一成形工具元件(48a)；和
第二成形工具元件(48b)，该第二成形工具元件(48b)与所述第一成形工具元件(48a)相对定位，
其中所述成形工具元件(48a，48b)具有成形面(49a，49b)，所述成形面(49a，49b)至少在所述成形工具(48)的某些操作阶段面向所述半成品(16)，并且所述成形面(49a，49b)至少在某些部段在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的传送方向(F)上是弯曲的和/或倾斜的，和/或至少在某些部段在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上是弯曲的和/或倾斜的，并且
其中所述压机(38)具有第一施压元件(50)和与所述第一施压元件(50)相对定位的第二施压元件(52)，所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)适于使以所述连续的过程在所述第一成形工具元件(48a)和所述第二成形工具元件(48b)之间供给到所述成形工具(48)的所述半成品(16)在垂直于所述半成品的传送方向(F)的方向上经受压力，
其特征在于所述成形装置进一步包括控制装置(30)，该控制装置(30)适于：
控制所述成形工具元件(48a，48b)进入闭合位置，以使所述半成品(16)的布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的第一部段经受压力；
只要所述成形工具元件(48a，48b)使所述半成品(16)的所述第一部段经受压力，就使所述成形工具元件(48a，48b)与所述半成品(16)的所述第一部段一起沿所述半成品(16)的所述传送方向(F)移动；以及
控制所述成形工具元件(48a，48b)进入打开位置，并将所述成形工具元件(48a，48b)相对于所述半成品(16)的所述第一部段反向于所述半成品(16)的所述传送方向(F)移动，直到所述成形工具元件(48a，48b)被布置在它们能被控制再次进入闭合位置的位置，从而使参照所述半成品(16)的所述传送方向(F)布置在所述半成品(16)的所述第一部段之后的所述半成品(16)的第二部段经受压力。
2.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述施压元件(50，52)具有施压面(58，60)，所述施压面(58，60)至少在所述压机(38)的某些操作阶段面向所述半成品(16)，并且所述施压面(58，60)至少在某些部段在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的传送方向(F)上是弯曲的或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上是弯曲的或倾斜的。
3.根据权利要求2所述的成形装置，其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个通过多个可移动安装元件被能移动地安装，所述安装元件借助主动驱动装置能移动以使所述第一施压元件的施压面(58)和/或所述第二施压元件(52)的施压面形成期望形状。
4.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个包括多个辊(54，56)，该多个辊(54，56)在所述半成品(16)的所述传送方向(F)上一个接一个布置，所述辊(54，56)中的至少一些在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上能移位。
5.根据权利要求4所述的成形装置，所述辊(54，56)的旋转轴线(RA)相对于所述半成品(16)的所述传送方向(F)能倾斜。
6.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个被构造为传送带的形式。
7.根据权利要求1所述的成形装置，进一步包括固定装置，该固定装置适于至少在所述成形工具(48)的某些操作阶段将所述成形工具(48)以型锁定方式固定。
8.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述控制装置(30)进一步适于在所述成形工具元件(48a，48b)位于其打开位置时促使所述成形工具元件(48a，48b)相对于彼此移动。
9.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述成形工具元件(48a，48b)中的至少一个的所述成形面(49a，49b)由可弹性变形材料构成。
10.根据权利要求1所述的成形装置，其中所述成形工具元件(48a)的由刚性材料构成的所述成形面(49a)具有多个部段(49a’，49a”)，该多个部段(49a’，49a”)在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的所述传送方向(F)上和/或在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上的曲率和/或倾斜度不同；并且另一成形工具元件(48b)和具有由刚性材料构成的所述成形面(49a)的所述成形工具元件(48a)能够相对于彼此移动，以使所述成形工具元件(48a)的不同部段与待成型的所述半成品(16)接触。
11.根据权利要求1所述的成形装置，进一步包括以下中的至少一个：
加热装置(66)，该加热装置(66)适于至少在某些部段加热布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的所述半成品(16)；和
塑料供给装置(70)，该塑料供给装置(70)适于至少在某些部段用塑料材料浸渍布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的所述半成品(16)。
12.一种使包含增强纤维的半成品(16)成型的方法，所述方法包括步骤：
将所述半成品(16)供给到成形工具(48)，所述成形工具(48)包括第一成形工具元件(48a)和与所述第一成形工具元件(48a)相对定位的第二成形工具元件(48b)；
借助压机(38)使所述半成品(16)在垂直于所述半成品(16)的传送方向(F)的方向上经受压力，所述压机(38)包括第一施压元件(50)和与所述第一施压元件(50)相对定位的第二施压元件(52)，
其中，所述半成品(16)通过所述第一成形工具元件(48a)和所述第二成形工具元件(48b)二者的成形面(49a，49b)经受压力，所述成形面(49a，49b)至少在所述成形工具(48)的某些操作阶段至少在某些部段在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的传送方向(F)上是弯曲的和/或倾斜的，和/或至少在某些部段在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上是弯曲的和/或倾斜的，
其特征在于，控制装置(30)以如下方式控制所述成形工具元件(48a，48b)的操作：
所述成形工具元件(48a，48b)被控制进入闭合位置，以使所述半成品(16)的布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的第一部段经受压力；
只要所述成形工具元件(48a，48b)使所述半成品(16)的所述第一部段经受压力，所述成形工具元件(48a，48b)就与所述半成品(16)的所述第一部段一起沿所述半成品(16)的所述传送方向(F)移动；以及
所述成形工具元件(48a，48b)被控制进入打开位置并相对于所述半成品(16)的所述第一部段反向于所述半成品(16)的所述传送方向(F)移动，直到所述成形工具元件(48a，48b)被布置在它们能被控制再次进入闭合位置的位置，从而使参照所述半成品(16)的所述传送方向(F)布置在所述半成品(16)的所述第一部段之后的所述半成品(16)的第二部段经受压力。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述施压元件(50，52)具有施压面(58，60)，所述施压面(58，60)至少在所述成形装置(36)的某些操作阶段面向所述半成品(16)，并且所述施压面(58，60)至少在某些部段在所述半成品(16)通过所述成形工具(48)的传送方向(F)上是弯曲的和/或倾斜的，和/或在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上是弯曲的和/或倾斜的；和/或
其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个通过多个可移动安装元件被安装，所述安装元件借助主动驱动装置被移动以使所述第一施压元件的施压面(58)和/或所述第二施压元件(52)的施压面形成期望形状；和/或
其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个包括多个辊(54，56)，该多个辊(54，56)在所述半成品(16)的所述传送方向(F)上一个接一个布置，所述辊(54，56)中的至少一些在垂直于所述半成品(16)的所述传送方向(F)的方向上能移位，和/或所述辊(54，56)的旋转轴线(RA)相对于所述半成品(16)的所述传送方向(F)能倾斜；和/或
其中所述第一施压元件(50)和所述第二施压元件(52)中的至少一个被构造为传送带的形式。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述成形工具(48)至少在所述成形工具(48)的某些操作阶段通过固定装置以型锁定方式被固定。
15.根据权利要求12所述的方法，其中当所述成形工具元件(48a，48b)位于其打开位置时，所述控制装置(30)还促使所述成形工具元件(48a，48b)相对于彼此移动；和/或
其中布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的所述半成品(16)至少在某些部段被加热；和/或
其中布置在所述成形工具元件(48a，48b)之间的所述半成品(16)至少在某些部段被塑料材料浸渍。
16.一种用于连续生产由纤维增强复合材料制成的部件的设备(10)，所述设备具有：
传送装置(24)，该传送装置(24)适于将包含增强纤维的半成品(16)传送通过所述设备(10)；以及
根据权利要求1所述的成形装置(36)。
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