CN108025457B - 纺织复合材料预成型件的制造 - Google Patents

纺织复合材料预成型件的制造 Download PDF

Info

Publication number
CN108025457B
CN108025457B CN201680049546.3A CN201680049546A CN108025457B CN 108025457 B CN108025457 B CN 108025457B CN 201680049546 A CN201680049546 A CN 201680049546A CN 108025457 B CN108025457 B CN 108025457B
Authority
CN
China
Prior art keywords
textile composite
carrier
composite material
textile
sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680049546.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108025457A (zh
Inventor
J·巴德尔施耐德
E·霍尼克尔
H·马伊
M·沙德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of CN108025457A publication Critical patent/CN108025457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108025457B publication Critical patent/CN108025457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/003Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/56Tensioning reinforcements before or during shaping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C2043/3602Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with means for positioning, fastening or clamping the material to be formed or preforms inside the mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2793/00Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/0081Shaping techniques involving a cutting or machining operation before shaping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872Prepregs
    • B29K2105/089Prepregs fabric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04Carbon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于尤其是借助或由一种或多种纺织半成品通过挤压成型一种或多种纺织复合材料(11、12、13)的面状结构(10)来制造纺织复合材料预成型件(30)的方法,其中,(i)在挤压成型之前将面状结构(10)沿横向剪裁成纺织复合材料区段(20)并且(ii)使剪裁出的纺织复合材料区段(20)单个地或多个地并且尤其是与一个或多个另外的纺织复合材料区段一起经受挤压成型,以便由此完全或部分形成一个或多个纺织复合材料预成型件(30)。

Description

纺织复合材料预成型件的制造
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是借助或由一种或多种纺织半成品制造纺织复合材料预成型件的方法以及一种用于借助或由一种或多种纺织半成品制造纺织复合材料预成型件的装置。
背景技术
在用于制造纺织复合材料预成型件的已知方法中,基本的纺织复合材料以面状结构的方式被提供并且经受(尤其是干式)挤压成型过程。在干式挤压成型之后才从复合体切割和分离出挤压成型的面状结构的形成纺织复合材料预成型件的区段。
在此不利的是,相当大比例的已挤压成型的材料作为从相应纺织复合材料预成型件分离的剩余材料产生并且这种剩余材料必须以复杂的方式回收利用。这增加了这种方法的过程花费和能量消耗。
发明内容
因此,本发明所基于的任务在于,提供用于制造纺织复合材料预成型件的方法和装置,其能以减少的材料及能量消耗特别简单且可靠地制造纺织复合材料预成型件。
为此,本发明提出一种用于通过挤压成型一种或多种纺织复合材料的面状结构来制造纺织复合材料预成型件的方法,其中,在挤压成型之前,将所述面状结构沿横向剪裁成纺织复合材料区段,并且使剪裁出的纺织复合材料区段单个地或多个地经受挤压成型,以便由此完全或部分形成一个或多个纺织复合材料预成型件(30),在挤压成型之前,将相应的纺织复合材料区段固定在第一载体上:所述第一载体在挤压成型时引起或辅助纺织复合材料区段的矫直、预打褶和/或保持,首先,通过借助导向框架导向地预夹紧来预打褶相应载体,该导向框架仅接触载体并且在该导向框架内部沿横向包围相应纺织复合材料区段,并且随后,沿相应纺织复合材料区段的轮廓和/或沿接缝借助主夹紧框架和借助模具和对应模具三维夹紧该相应纺织复合材料区段,并且由此在压力、拉力和/或温度下使该相应纺织复合材料区段形成纺织复合材料预成型件。
本发明还提出一种用于制造纺织复合材料预成型件的装置,该装置构造用于实施根据本发明所述的方法,该装置包括:用于通过夹紧载体而在外侧矫直、预打褶和/或保持固定于载体上的纺织复合材料区段的外部导向框架,以及用于通过挤压成型由外部导向框架矫直、预打褶和/或保持的纺织复合材料区段而成型出纺织复合材料预成型件的位于内部的且三维的主夹紧框架及模具组件。
根据第一个方面,本发明提供一种用于尤其是借助或由一种或多种纺织半成品或纺织增强结构、例如借助或由碳纤维增强塑料材料或者说CFK材料通过挤压成型一种或多种纺织复合材料的面状结构来制造纺织复合材料预成型件的方法,其中,(i)在挤压成型之前,将面状结构沿横向剪裁成或概括而言预制成纺织复合材料区段,并且(ii)使剪裁出或概括而言预制出的纺织复合材料区段单个地或多个地并且尤其是与一个或多个另外的纺织复合材料区段一起经受挤压成型,以便由此完全或部分形成一个或多个纺织复合材料预成型件。根据本发明,在实际的挤压成型过程之前,这样预制所述一种或多种纺织复合材料的面状结构,使得不属于纺织复合材料预成型件的剩余材料以尚未被挤压的方式产生并且可更简单地且以较少的能量花费再生和回收利用。根据本发明,仅预制的纺织复合材料区段经受进一步的挤压成型加工。
在本发明的意义上,纺织复合材料区段也可被称为堆垛或CF堆垛并且纺织复合材料预成型件可称为预成型件。
为了能够特别可靠地挤压成型纺织复合材料区段,根据本发明的一种有利扩展方案规定,在挤压成型之前,将相应纺织复合材料区段固定在第一载体上,所述第一载体尤其是在挤压成型时引起或辅助纺织复合材料区段的矫直(ausrichten)、预打褶(vordrapieren)、保持和/或导入用于成型纺织复合材料区段的力,尤其是(i)将所述纺织复合材料区段以下侧面状贴靠在载体的上侧上和/或(ii)用第二载体覆盖由第一载体和第一载体上侧上的纺织复合材料区段构成的组件并且将第二载体与该组件连接。
通过上述方案,纺织复合材料区段、如CF堆垛被三明治状地嵌入载体材料中。第一和第二载体可由相同或不同材料制成。也可想到,仅设置一个载体并且其为了嵌入纺织复合材料区段或堆垛而被分割并再次汇合。
替代或附加地可规定,在一个载体的上侧和下侧上以分开的方式、尤其是以相互对齐的方式固定一个纺织复合材料区段或两个纺织复合材料区段,使得在成品中载体仍保留在产品中并因此产生替代的三明治结构。
在载体上的固定能够实现将预夹紧力输入相应的预制纺织复合材料区段上,而不需要如常见的那样为预夹紧力的作用提供额外且昂贵的纺织复合材料。
在此特别有利的是,在纺织复合材料区段的材料和载体材料之间实现高度的相容性。这尤其是这样实现,即,根据本发明方法的另一种实施方式,使用具有或由纺织载体材料制成和/或具有或由面状材料、尤其是膜制成的相应载体和/或通过借助缝合材料来缝合和形成至少一个接缝和/或通过粘合将相应纺织复合材料区段固定在载体上。固定也可通过其它形式的连接来完成并且不限于缝合和粘合。
当所述至少一个接缝至少部分构造为轮廓接缝并且位于纺织复合材料区段的轮廓或边缘附近时,形成对于在预夹紧和导向纺织复合材料区段时在载体上输入力的特别简单的几何条件。
虽然在原则上一条单一的用于将纺织复合材料区段固定在载体上的接缝就足够且在此轮廓接缝是特别有利的,但也可设置多个用于将相应纺织复合材料区段固定在载体上的接缝。
替代或附加于一条轮廓接缝而适宜的是,所述至少一个接缝至少部分构造成与纺织复合材料区段的轮廓间隔开距离和/或不与纺织复合材料区段的轮廓平行并且尤其是垂直于纺织复合材料区段的轮廓延伸。以这种方式可实现相应纺织复合材料区段在载体上特别紧密的固定。这在较复杂的三维结构的设计中尤为有利,因为由此避免了纺织复合材料的翘曲。
本发明方法可通过下述方式进一步简化,即,通过挤压成型,相应的载体和/或缝合材料作为纺织复合材料预成型件的组成部分与相应的纺织复合材料区段连接。在该实施方式中,省却了在挤压成型之后用于将载体材料从挤压成型出的纺织复合材料区段、亦即从制造出的纺织复合材料预成型件释放和分离所需的过程。
作为替代方案,在本发明方法的另一种实施方式中可规定,在挤压成型之后,从制造出的纺织复合材料预成型件的下侧剥离相应载体,尤其是通过拆开可能的接缝和/或通过在接缝内侧或里侧依循轮廓或接缝进行切割。
根据本发明方法的一种特别优选的实施方式,(i)首先通过导向地预夹紧、尤其是借助仅接触载体并且在其内部沿横向包围相应纺织复合材料区段的导向框架来预打褶相应载体,并且(ii)随后沿相应纺织复合材料区段的轮廓和/或沿接缝尤其是借助主夹紧框架和/或借助模具和对应模具三维夹紧所述相应纺织复合材料区段,并且由此在压力、拉力和/或温度下使所述相应纺织复合材料区段形成纺织复合材料预成型件,如此可特别可靠地挤压成型和因此形成纺织复合材料预成型件。
当根据待制造的纺织复合材料预成型件的尺寸和/或其它特性和/或待使用的主夹紧框架、模具和/或对应模具组合的尺寸和/或其它特性协调剪裁和概括而言预制时,可特别好地节省材料。
根据另一方面,本发明提供一种用于尤其是借助或由一种或多种纺织材料、如借助或由CFK材料或类似物制造纺织复合材料预成型件的装置,该装置尤其是构造用于实施根据本发明的方法,所述装置包括用于通过夹紧载体而在外侧矫直、预打褶和/或保持固定于载体上的纺织复合材料区段的外部导向框架以及用于通过挤压成型由外部导向框架矫直、预打褶和/或保持的纺织复合材料区段来成型出纺织复合材料预成型件的位于内部的且三维的主夹紧框架及模具组件。
所述模具组件可具有一个或多个模具和/或对应模具,它们构造用于配合作用并且可运行。通过模具和对应模具的配合作用实现了纺织复合材料区段的挤压成型。
在多个模具和/或对应模具的情况下,它们可在装置中从内到外在时间上协调地级联运行。这尤其是能以级联滑块的方式实现。
附图说明
由下述说明和附图给出本发明其它细节、特征和优点。附图如下:
图1至4以示意性且剖视的侧视图示出在根据本发明的用于制造纺织复合预成型件的方法的一种实施方式中实现的多个中间状态;
图5和6以示意性俯视图示出根据本发明的用于制造纺织复合预成型件的方法的另一种实施方式的多个局部方面;
图7至10以示意性且剖视的侧视图示出在根据本发明方法的另一种实施方式中通过使用根据本发明的用于制造纺织复合材料预成型件的装置的另一种实施方式实现的多个中间状态;
图11和12以示意性且剖视的侧视图示出使用根据本发明的用于制造纺织复合材料预成型件的装置的多个方面;
图13至18借助示意性俯视图示出在本发明制造方法中待使用的面状结构可实现的材料节省;
图19至22以示意性且剖视的侧视图示出在用于制造纺织复合材料预成型件的传统方法中实现的多个中间状态。
具体实施方式
下面参考图1至18详细阐述本发明的实施例。相同和等效的以及相同作用或等效作用的元件和部件由相同附图标记表示。并非在其每一次出现时都重新详细说明所标出的部件和部件。
所示特征和其它特性可以以任何形式相互独立和任意组合,只要不偏离本发明的核心。
图1至4以示意性且剖视的侧视图示出在根据本发明方法的一种实施方式制造纺织复合材料预成型件30时实现的多个中间状态。
根据图1,在该实施方式中提供三层纺织复合材料11、12和13作为基本上平坦的结构。
在此,三层的数量仅是示例性选择的。也可想到任何其它数量。例如也可根据本发明加工单层的单纺织复合材料。
各纺织复合材料11、12和13不仅在材料上而且在结构上可以是成对不同或相同的。这例如可以是相同的基本材料,但具有(例如纤维的)不同布置和/或定向。
纺织复合材料11、12和13的每一层都具有上侧11-1、12-1、13-1以及与上侧相对置的下侧11-2、12-2或13-2。
在向图2所示的中间状态过渡时,由多层纺织复合材料11、12、13通过上下重叠和相应的打褶而形成面状结构10。
在向图3所示的中间状态过渡时,根据本发明,首先将由纺织复合材料11、12、13制成的面状结构10剪裁或分离为多个纺织复合材料区段20,在此例如包括第一、第二和第三纺织复合材料区段21、22或23。它们分别具有上侧20-1和下侧20-2以及在它们之间延伸的轮廓25,轮廓也可被称为边缘。
下面并不总是单独提及第一至第三纺织复合材料区段21至23,而是将其概括地称为纺织复合材料区段20。
在向图4所示的中间状态过渡时,纺织复合材料区段20单独或共同(但已经作为分离的结构)经受挤压成型过程,以便形成相应的纺织复合材料预成型件30,即第一、第二和第三纺织复合材料预成型件31、32和33,它们具有上侧30-1和下侧30-2以及轮廓35或边缘。
图1至4的顺序纯粹示意性地示出本发明的核心思想,即首先从纺织复合材料11、12、13的预定的面状结构10分离出各个纺织复合材料区段20,随后再通过挤压成型进行加工。由此根据本发明在很大程度上避免了剩余材料的产生,如通过图2所示的纺织复合材料11、12、13面状结构10中的切线14表示,所述切线在向图3的状态过渡时形成各个纺织复合材料区段20的轮廓25。
本发明设计方案中的目标之一是通过减少材料使用份额来降低成本。核心思想在于:(i)将纺织增强结构、即剪裁的纺织复合材料区段20(也称为堆垛)固定在成本较低的载体40材料上并且(ii)随后借助级联滑块(尤其是从内到外固定地)成型纤维,以及(iii)双夹紧框架原则,亦即其包括基本装置50的模具的外部导向框架55以及位于内部的且三维的主夹紧框架70,从而确保用于成型的力锁合。
图5和6以示意性俯视图示出在根据本发明的用于制造纺织复合材料预成型件的方法的另一种实施方式中实现的多个中间状态的方面。
根据图5,在本发明方法的该实施方式中,首先提供从纺织复合材料11分离出的纺织复合材料区段20,其具有上侧20-1和下侧20-2以及轮廓25或边缘。
另外,提供由载体材料43制成的载体40,其具有上侧41和下侧42。
然后,在向图6所示的中间状态过渡时,将纺织复合材料区段20(也可称为堆垛)以其下侧20-2放置到载体40的上侧41上并且通过由缝合材料46制成的接缝45固定在载体40的上侧41上。在此,接缝45的走向基本上依循并且局部平行于纺织复合材料区段20或堆垛的轮廓25走向。
通过将纺织复合材料区段20固定在载体40上,可像此前那样(但在纺织复合材料11方面材料花费较少)以定义的方式在预打褶、矫直和/或保持纺织复合材料区段时施加相应的拉力、确切来说通过相应作用于载体40本身的载体材料43,即不需要提供额外的纺织复合材料。
之后,使图6所示的由载体40和固定其上的纺织复合材料区段20构成的组件经受基本挤压成型过程,以便由固定在载体40上的纺织复合材料区段20成型出纺织复合材料预成型件30。
图7至10以示意性的且剖视的侧视图示出根据本发明的制造方法的另一种实施方式的多个方面,确切来说在使用用于制造纺织复合材料预成型件30的装置50的情况下。
图7的视图大致示出图6的情况。提供具有上侧41的载体40,纺织复合材料区段20通过具有缝合材料46的接缝45固定在该上侧上。在此,纺织复合材料区段20的下侧20-2贴靠在载体40的上侧41上。载体40由载体材料43制成,载体材料优选也是纺织材料,但这不是强制性的。
纺织复合材料区段20本身由一种纺织复合材料11制成并且除了用于贴靠在载体40上侧41上的下侧20-2本身之外还具有上侧20-1和也可称为边缘的轮廓25。
在向图8所示的中间状态过渡时,由载体40和固定其上的纺织复合材料区段20构成的面状结构状的组件被送入用于制造纺织复合材料预成型件的装置50中。
根据本发明的装置50主要包括模具,其包括具有模具表面52的第一即下部部分模具51以及具有模具表面54的第二即上部部分模具53。
在根据图8的视图中,由载体40和纺织复合材料区段20构成的组件已被送入模具51和53中。
通过使第二或上部模具53沿箭头方向81下降到作为对应模具的第一或下部模具51上,由载体40和纺织复合材料区段20构成的组件相应变形。在此重要的是,矫直并且固定由载体40和纺织复合材料区段20构成的组件,以确保模具51和53之间预定义的贴靠以及定义的力输入。
为了确保这点,根据本发明的装置50除了模具51和53外还具有导向框架55,该导向框架包括具有夹紧表面58的第一或上部框架区段56以及具有夹紧表面59的第二或下部框架区段57。
随着第二模具53开始朝向作为对应模具的第一模具51下降,导向框架55也通过第一或上部框架区段56沿箭头方向82朝向第二或下部框架区段57下降。在此,载体40、而非纺织复合材料区段20被夹紧并由此预打褶、矫直和/或保持在框架区段56和57的夹紧表面58和59之间。
接着,模具53进一步朝向作为对应模具的模具51下降,这导致相对于固定在载体40上的纺织复合材料区段20的定义的力输入和相应的成型过程并最终形成纺织复合材料预成型件30。
因此,从模具51和53组件中取出成型的结构,其包括载体40和仍固定其上的纺织复合材料预成型件30,如图9所示。
通过使用修边装置60,可借助经由臂62与相应底座61相连的修边工具63将实际的纺织复合材料预成型件30从载体40上的固定释放。这例如通过在接缝45里侧或内侧依循轮廓25进行相应切割而实现。
在向图10所示的中间状态过渡时,在进行切割后,实际的纺织复合材料预成型件30可与载体40布置结构分离。
图11和12以示意性且剖视的侧视图示出在使用根据本发明的用于制造纺织复合材料预成型件30的装置50的另一种实施方式时的细节。
根据图11和12的装置50的设计基本上相应于结合图8描述的根据本发明的装置50的实施方式。
在根据图11和图12的本发明装置50的实施方式中还附加地详细示出三维主夹紧框架70。
在根据图8的实施方式中,具有框架区段56和57的导向框架55仅仅用于通过将力输入到载体40、而非纺织复合材料区段20的纺织复合材料11中来预打褶、矫直和/或保持由载体40和纺织复合材料区段20构成的组件。在根据图11和12的本发明装置50的实施方式中也是这种情况。
但此外有利的是,为了更高的力输入而设置实际且三维的主夹紧框架70,其包括具有夹紧表面72的第一或上部框架区段71以及具有夹紧表面74的第二或下部框架区段73,如图11所示。
这样设置框架区段71和73,使得它们在沿箭头方向83下降时不是像导向框架55那样预夹紧载体40,而是通过将纺织复合材料区段20固定在第一和第二框架区段71和73的夹紧表面72和74之间、确切来说在此在接缝45内侧或里侧并且与接缝紧邻,且在与第一和第二部分模具51或53的模具表面52和54之间的夹紧配合作用的情况下将力三维地输入到纺织复合材料区段20上。
图13至18以示意性俯视图示出:根据本发明通过在挤压成型过程之前分离纺织复合材料区段20可节省多么不同份额的剩余材料90。
根据各个纺织复合材料区段20轮廓25的复杂性,一种纺织复合材料11幅材产生不同的重合度或利用率。
在传统操作方法中,不足以形成完整纺织复合材料预成型件30的剩余材料90被挤压成型并因此转化。但事后其回收利用十分复杂。
通过根据本发明规定和提前的纺织复合材料区段20分离,剩余材料90以未处理的形式并且尤其是以减少的量产生,由此降低了回收时的能量及时间花费。
图19至22示出传统使用的用于制造纺织复合材料预成型件30的方法的多个中间状态。
在该示例中,三种纺织复合材料11、12和13以具有上侧11-1、12-1、13-1和下侧11-2、12-2、13-2的幅材形式被提供并且根据图20逐层地根据面状结构10的形式设置。
之后在向图21所示的中间状态过渡时实施挤压成型过程。
在此,由纺织复合材料11、12、13构成的整个面状结构10整体或连续地成型。在此产生大致相应于待制造纺织复合材料预成型件30的区段,但它们之间仍借助剩余材料91区段相互连接。
随后在向图22所示的中间状态过渡时,在切割线14处互相通过分离材料残余91而分离不同的纺织复合材料预成型件30。
与根据本发明以未处理的形式提供根据图16至18的剩余材料90(其易于回收)的操作方法不同,根据图21和22的剩余材料91已经经受挤压成型过程并且因此只能以更多的时间及能量花费回收利用。
借助下面的陈述进一步说明本发明的这些和其它特征及特点:
纤维复合构件的制造可借助下述单独步骤进行。
-制造堆垛,堆垛由单层CF纺织品构成,
-以预制件的形式并且在模压机中借助具有夹紧框架的双壳式成型模具预成型纤维,
-借助模型装置(Vorlagevorrichtung)进行生产,在该模型装置中将不同的预制件相对放置并且定向,
-在模压机中借助具有用于浸渍的注射设备的双壳式成型模具进行注射过程。
在此要列举以下缺点:
-CF坯件的外部轮廓的几何形状只能简单地设计、如多边形、矩形等,以免产生过多废料。
-单个层的材料类型有限,因为辊只能直接加工半成品。
-坯件的角度定向取决于半成品初始的角度定向。
-有限的构件集成,因为不能在产品中实现可变性、例如通过加入补丁。
-高的材料使用量,因为需要附加表面来通过夹紧框架导入保持力。
-预制件重叠简单并且构成复合体中的弱部。
根据本发明,应将这样的CF坯件、即纺织复合材料区段20加工成纤维预成型件30,所述CF坯件在上游的缝合过程中被缝合到载体40的成本较低的载体材料43上。随后在相应装置50的纤维成型模具51、53中加工如此形成的混合堆垛。
预成型装置(WZG)50具有外部导向框架55,其在WZG闭合运动中通过具有载体材料43的载体40预打褶WZG中的混合堆垛20。
在预打褶之后,在装置模具51、53的进一步闭合运动期间,位于内部的且三维的主夹紧框架70接纳相应纺织复合材料区段20的CF坯件上的材料。在此,相应纺织复合材料区段20的坯件被成型为预制件或纺织复合材料预成型件30。
此外,在成型期间在级联组件中放置位于内部的模具滑块,所述模具滑块能从预制件的内部区域到外部区域固定纤维垫。
力导入在成型时通过如下级联进行:导向框架55、具有载体材料43的载体40、借助接缝45的缝合处、纺织复合材料区段20的CF坯件、级联滑块。
优点如下:
-降低材料使用量和因此降低材料成本,
-增加产品多样性并且为更复杂的构件提供三个自由度,
-改进质量结果、减少特征量,以及
-减少特征发散,并且过程稳定和稳健。
附图标记列表
10 面状结构
10-1 上侧
10-2 下侧
11 纺织复合材料
11-1 上侧
11-2 下侧
12 纺织复合材料
12-1 上侧
12-2 下侧
13 纺织复合材料
13-1 上侧
13-2 下侧
14 切割线、切割边缘
20 纺织复合材料区段
20-1 上侧
20-2 下侧
21 (第一)纺织复合材料区段
22 (第二)纺织复合材料区段
23 (第三)纺织复合材料区段
25 轮廓、边缘
30 纺织复合材料预成型件
30-1 上侧
30-2 下侧
31 (第一)纺织复合材料预成型件
32 (第二)纺织复合材料预成型件
33 (第三)纺织复合材料预成型件
35 轮廓、边缘
40 载体、载体材料
41 上侧
42 下侧
43 载体材料
45 接缝
46 缝合材料
50 装置
51 (第一、下部)半模、部分模具、模具
52 (第一)模具表面
53 (第二、上部)半模、部分模具、对应模具
54 (第二)模具表面
55 导向框架
56 (第一、上部)框架区段
57 (第二、下部)框架区段
58 夹紧表面
59 夹紧表面
60 修边装置
61 底座
62 臂
63 修边工具
70 (三维)主夹紧框架
71 (第一、上部)框架区段
72 夹紧表面
73 (第二、下部)框架区段
74 夹紧表面
81 下降方向
82 下降方向
83 下降方向
90 剩余材料
91 剩余材料

Claims (18)

1.用于通过挤压成型一种或多种纺织复合材料(11、12、13)的面状结构(10)来制造纺织复合材料预成型件(30)的方法,其中,
在挤压成型之前,将所述面状结构(10)沿横向剪裁成纺织复合材料区段(20-23),并且
使剪裁出的纺织复合材料区段(20-23)单个地或多个地经受挤压成型,以便由此完全或部分形成一个或多个纺织复合材料预成型件(30),
在挤压成型之前,将相应的纺织复合材料区段(20-23)固定在第一载体(40)上:所述第一载体在挤压成型时引起或辅助纺织复合材料区段(20)的矫直、预打褶和/或保持,
首先,通过借助导向框架(55)导向的预夹紧来预打褶相应载体,该导向框架仅接触载体(40)并且在该导向框架内部沿横向包围相应纺织复合材料区段(20-23),并且
随后,沿相应纺织复合材料区段(20-23)的轮廓(25)和/或沿接缝(45)借助主夹紧框架(70)和借助模具(51)和对应模具(53)三维夹紧该相应纺织复合材料区段,并且由此在压力、拉力和/或温度下使该相应纺织复合材料区段形成纺织复合材料预成型件(30)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
(i)将所述纺织复合材料区段(20-23)以下侧(20-2)面状贴靠在第一载体(40)的上侧(41)上,
(ii)用第二载体覆盖由第一载体(40)和第一载体(40)上侧(41)上的纺织复合材料区段(20-23)构成的组件并且将第二载体与该组件连接,和/或
(iii)在一个载体(40)的上侧(41)和下侧(42)上以分开的方式将所述纺织复合材料区段(20-23)或两个纺织复合材料区段(20-23)固定在该载体(40)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,
使用具有或由纺织载体材料制成和/或具有或由面状材料制成的相应载体(40),和/或
通过借助缝合材料(46)来缝合和形成至少一个接缝(45)和/或通过粘合,将相应纺织复合材料区段(20-23)固定在载体(40)上。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个接缝(45)至少部分构造为轮廓接缝并且位于纺织复合材料区段(20-23)的轮廓(25)附近。
5.根据权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个接缝(45)至少部分构造成与纺织复合材料区段(20-23)的轮廓(25)间隔开距离和/或不与纺织复合材料区段的轮廓平行延伸。
6.根据权利要求3所述的方法,其中,通过挤压成型将相应载体(40)和/或缝合材料(46)作为纺织复合材料预成型件(30)的组成部分与相应的纺织复合材料区段(20-23)连接。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在挤压成型之后,从制造出的纺织复合材料预成型件(30)的下侧(32)剥离相应载体(40)。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中,根据待制造的纺织复合材料预成型件(30)的尺寸和/或其它特性和/或待使用的包括主夹紧框架(70)、模具(51)和/或对应模具(53)的组合的尺寸和/或其它特性来协调剪裁。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法是用于借助或由一种或多种纺织半成品来制造纺织复合材料预成型件(30)的方法。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,使剪裁出的纺织复合材料区段(20-23)单个地或多个地并且与一个或多个另外的纺织复合材料区段一起经受挤压成型,以便由此完全或部分形成一个或多个纺织复合材料预成型件(30)。
11.根据权利要求2所述的方法,其中,在一个载体(40)的上侧(41)和下侧(42)上以相互齐平的方式将所述纺织复合材料区段(20-23)或两个纺织复合材料区段(20-23)固定在该载体(40)上。
12.根据权利要求3所述的方法,其中,所述面状材料是膜。
13.根据权利要求5所述的方法,其中,所述至少一个接缝(45)至少部分构造成垂直于纺织复合材料区段的轮廓延伸。
14.根据权利要求7所述的方法,其中,所述剥离通过拆开可能的接缝(45)和/或通过在接缝(45)内侧依循轮廓(25)或接缝(45)进行切割来实现。
15.用于制造纺织复合材料预成型件(30)的装置(50),该装置构造用于实施根据权利要求1至14之一所述的方法,该装置包括:
用于通过夹紧载体(40)而在外侧矫直、预打褶和/或保持固定于载体(40)上的纺织复合材料区段(20-23)的外部导向框架(55),以及
用于通过挤压成型由外部导向框架(55)矫直、预打褶和/或保持的纺织复合材料区段(20-23)而成型出纺织复合材料预成型件(30)的位于内部的且三维的主夹紧框架(70)及模具组件(51;53)。
16.根据权利要求15所述的装置(50),其中,所述模具组件(51;53)具有一个或多个模具(51)和/或对应模具(53),和/或
多个模具(51)和/或对应模具(53)能从内到外在时间上协调地级联运行。
17.根据权利要求15所述的装置(50),其中,所述装置(50)是用于借助或由一种或多种CFK材料制造纺织复合材料预成型件(30)的装置(50)。
18.根据权利要求16所述的装置(50),其中,多个模具(51)和/或对应模具(53)能从内到外在时间上协调地利用级联滑块或按照级联滑块的方式级联运行。
CN201680049546.3A 2015-11-26 2016-11-03 纺织复合材料预成型件的制造 Active CN108025457B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015223364.2 2015-11-26
DE102015223364.2A DE102015223364B4 (de) 2015-11-26 2015-11-26 Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Textilverbundmaterialvorformlingen
PCT/EP2016/076489 WO2017089086A1 (de) 2015-11-26 2016-11-03 Herstellung von textilverbundmaterialvorformlingen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108025457A CN108025457A (zh) 2018-05-11
CN108025457B true CN108025457B (zh) 2020-06-30

Family

ID=57249791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680049546.3A Active CN108025457B (zh) 2015-11-26 2016-11-03 纺织复合材料预成型件的制造

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10919193B2 (zh)
EP (1) EP3380292B1 (zh)
CN (1) CN108025457B (zh)
DE (1) DE102015223364B4 (zh)
WO (1) WO2017089086A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201902654A (zh) * 2017-06-09 2019-01-16 宏碁股份有限公司 殼體結構及其製作方法
US11511502B2 (en) * 2019-08-27 2022-11-29 Spirit Aerosystems, Inc. Method for securing core to tool during machining
JPWO2021157424A1 (zh) * 2020-02-06 2021-08-12

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010022168A1 (de) * 2010-05-20 2011-11-24 Daimler Ag Fertigungsvorrichtungen und -verfahren für Faser-Vorformlinge und Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile
EP2474410A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-11 Eurocopter Deutschland GmbH Method of manufacturing a preform patch
DE102013009046A1 (de) * 2013-05-28 2014-12-04 Daimler Ag Verfahren zum Umformen eines zweidimensionalen Faserhalbzeugs und Vorrichtung
DE102014205479A1 (de) * 2014-03-25 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faservorformlings für ein Faserverbundbauteil
CN105073365A (zh) * 2013-03-25 2015-11-18 迪芬巴赫机械工程有限公司 在生产纤维增强的成型部件过程中用于多阶段生产三维预制件的方法、设备和预制件

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE141203T1 (de) * 1990-07-12 1996-08-15 Lawton C A Co Verfahren und vorrichtung zur herstellung von strukturellen verstärkten vorformlingen, mit energetischen temporären verkleben oder heften
DE10050851A1 (de) 2000-10-13 2002-04-25 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen aus Faser-Verbund-Materialien, sowie ein daraus hergestellter Vorformling
DE102009021591B4 (de) * 2009-05-15 2012-12-20 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zum Preformen eines Textilienhalbzeugs und Preform-Vorrichtung
DE102010030009A1 (de) * 2010-06-14 2011-12-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Umformwerkzeug zum Herstellen eines Faserverbund-Vorformlings
DE102010040970A1 (de) * 2010-09-17 2012-03-22 Airbus Operations Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung eines trockenen textilen Vorformlings
GB2485758B (en) * 2010-09-22 2013-03-13 Gkn Aerospace Services Ltd Net edge method
DE102011054915A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils sowie mit dem Verfahren hergestelltes Kraftfahrzeughybridbauteil
DE102011119223A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-23 Daimler Ag Herstellvorrichtung zu einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils
DE102013005163A1 (de) * 2013-03-26 2014-10-02 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US9211679B1 (en) * 2013-05-03 2015-12-15 The Boeing Company Systems and methods of forming a skin for a composite structure and composite structures including the same
DE102013109856A1 (de) * 2013-09-09 2015-03-12 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Verfahren und Vorrichtung zum Besäumen eines vorgefertigten Halbzeugs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010022168A1 (de) * 2010-05-20 2011-11-24 Daimler Ag Fertigungsvorrichtungen und -verfahren für Faser-Vorformlinge und Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile
EP2474410A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-11 Eurocopter Deutschland GmbH Method of manufacturing a preform patch
CN105073365A (zh) * 2013-03-25 2015-11-18 迪芬巴赫机械工程有限公司 在生产纤维增强的成型部件过程中用于多阶段生产三维预制件的方法、设备和预制件
DE102013009046A1 (de) * 2013-05-28 2014-12-04 Daimler Ag Verfahren zum Umformen eines zweidimensionalen Faserhalbzeugs und Vorrichtung
DE102014205479A1 (de) * 2014-03-25 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faservorformlings für ein Faserverbundbauteil

Also Published As

Publication number Publication date
US10919193B2 (en) 2021-02-16
CN108025457A (zh) 2018-05-11
DE102015223364A1 (de) 2017-06-01
US20180257272A1 (en) 2018-09-13
DE102015223364B4 (de) 2017-11-16
EP3380292A1 (de) 2018-10-03
EP3380292B1 (de) 2021-01-13
WO2017089086A1 (de) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003200918B2 (en) A method for the manufacture of a component by composite fibre construction
US10005246B2 (en) Methods for making interior panels for motor vehicles
CN108025457B (zh) 纺织复合材料预成型件的制造
JP6109196B2 (ja) 繊維強化された成形部材の製造中に繊維スクリムから三次元のプリフォームを製造する方法並びに装置
CN101594983B (zh) 用于连续压塑成型的方法和有效利用材料的模具
AU636418B2 (en) Reaction injection molding apparatus for forming fiber-resin forced molded article
EP2554348B1 (en) Method for laminating fiber-reinforced thermoplastic resin prepreg
US9278480B2 (en) Process and system for manufacturing composite material products, as well as products manufactured with this process or system
KR20150135455A (ko) 섬유 강화 성형 부품의 제조 동안 3차원 예비 성형품의 다단계 제조를 위한 방법, 장치 및 예비 성형품
KR20150089051A (ko) 특히 차체용 구조 부품의 제조 방법
KR20160138566A (ko) 샌드위치 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치와, 샌드위치 부품
JP6231015B2 (ja) 繊維強化された成形部材の製造中に繊維スクリムから三次元のプリフォームを製造する方法並びに装置
CN106738806A (zh) 模块化热成形系统
JP2013532596A (ja) 連続強化繊維層を備えた成形プラスチック多層構成部品およびその製造方法
CN1198376A (zh) 汽车内板模压成形的装置和方法
JP2017500231A (ja) 繊維強化複合材料から部品を連続的に製造する装置及び方法、並びに型セット
CN101505947B (zh) 由纤维复合材料构成的工件的制造方法以及具有沿长度方向改变横截面的轮廓的纤维复合件
AU2023202622A1 (en) Manufacturing fibre-reinforced composite structures
CN107073771A (zh) 用于生产模制件的方法和装置
KR101893669B1 (ko) 샌드위치 부품을 제조하기 위한 방법 및 장치
EP2186627B1 (en) Method for continuously forming composite material shape member having varied cross-sectional shape
US6756090B1 (en) Load-bearing member of reinforced thermoplastic
DE102012109671B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung einer Vorform
CN102009489B (zh) 汽车内饰件成型辅助装置
CN206011577U (zh) 纤维板上直接注塑附件的生产装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant