CN109661301A - 用于生产三维预制件的方法和悬垂设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助包括下模(14)和悬垂压模(15a、15b、15c)的悬垂设备(13)来生产三维预制件(5)的方法，其中，具有高度H的纤维织物的叠层(11)被放置在悬垂设备的打开位置中，并且被压缩到最终厚度D。该方法的特征在于，在通过第一悬垂压模进行悬垂期间，第二悬垂压模被定位在引导位置中距下模达距离A，并且在引导位置中第二悬垂压模距叠层具有间隙S，其中，距离A＝高度H+间隙S，其中间隙S>0；或在引导位置中第二悬垂压模将叠层压缩达压缩量K，其中，距离A＝最终厚度D+压缩量K，其中压缩量K>0且压缩量K<高度H‑最终厚度D。

Description

用于生产三维预制件的方法和悬垂设备
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的在生产纤维增强的成型部件的过程中用于生产三维预制件的方法，以及如权利要求8的前序部分所述的用于生产三维预制件的悬垂设备。
在生产纤维增强的塑料构件(也被称为纤维复合构件)的过程中，特别是作为工业应用，RTM方法、树脂转换模塑法(Resin-Transfer-Moulding-Verfahren)是惯用的做法。整个生产过程直至获得可应用的塑料构件由若干个相继进行的单独过程构成。在第一方法步骤中生产接近最终轮廓的预制件/纤维半成品，其基本上已经具有之后的塑料构件的外部形状。在该预成型过程(生产预制件)中，通常对多层纤维织物或纤维结块、一般是二维形状的进行叠层或如有可能则进行接合(缝制、焊接、粘合)，使得纤维织物和/或纤维结块的叠层基本上已经具有必需的外部轮廓并且部分地也已经具有特别的层或层厚度或者是局部的特征(WO2012/156524 A1)。优选地，将胶合剂涂到各层的分界面内，该胶合剂在达到变形的三维形状以及其活化和硬化之后会使各层彼此固定，并产生对应的3D轮廓(WO 2012/156523 A1)。对于预成型过程来说，织物叠层转移到变形模具内，并且大多在(相对低的)压力的作用下通过关闭该变形模具来接近之后的成型部件的轮廓，并通过使胶合剂活化(加热和冷却)来变硬，从而可使纤维半成品以接近最终轮廓的方式置于用于实施RTM方法的压力机的模具本身内(WO 2010/103471 A2)。根据需要，该纤维半成品还可以进行重新修整或在预定位置处冲裁，以获得纤维半成品(预制件)的相对于之后的塑料构件更为精确的轮廓。在将纤维半成品嵌入优选地适合于RTM方法的压力机的模具之后，将模具半件关闭并将所需的树脂注入模具的模腔内，其中，树脂浸渍纤维半成品的纤维结构、包围纤维并牢固地结合到树脂基体中。在树脂硬化之后，可将纤维增强的塑料构件出模。
除了RTM方法本身之外，生产纤维半成品已是生产塑料构件成功的基石。
在现有技术中已知许多生产预制件的可能性，其中，首先进行尽可能平坦的纤维织物和/或纤维结块的叠层的手动或自动的生产，该叠层接着在压力机中从其2D形状被转移为3D形状。
对于由纤维织物和/或纤维结块制成的多层二维裁剪物的3D变形也已知以下方法步骤：纤维织物或纤维结块从卷材退绕，并根据需要由多个不同的织物或结块、形状和尺寸合并成一个叠层。在此，有必要对应于预制件或塑料成型部件的剪切模型来加工或裁剪外轮廓和如有可能的内轮廓。在此，该剪切模型由预制件或最终构件展开而成。优选地，接着借助悬垂设备对所制成的、基本上平坦的叠层或纤维叠层进行悬垂或变形成三维预制物(WO 2012/062824 A1、WO 2012/062825 A1、WO 2012/062828 A1)。
用于生产预制件的其它方法例如从文献DE 10 2010 043 663 A1、DE 102010 043665 A1和DE 10 2010 043 666 A1中已知，其中，纤维叠层被放置在悬垂设备和成型壳体之间或在那里构造，接着悬垂工具从悬垂设备中移出，并且在此将纤维织物和/或纤维结块的叠层至少部分地带入到成型壳体中，直到叠层借助该悬垂工具被压入到成型壳体处并且在那里被固定为止。接着，其它的悬垂工具单独地或一起以预先给定的顺序从悬垂设备中沿成型壳体的方向行进，从而将纤维叠层悬垂到通过成型壳体预先给定的3D形状中。
在将由玻璃纤维或碳纤维制成的半成品层悬垂为2D构件轮廓或3D构件轮廓时，一大焦点在于在变形过程期间的可管理的且可控制的材料引导。在此，一个主要的贡献可由顺序悬垂过程作出，如在文献DE 10 2013 109854 A1中所描述的。在此，上面的成型模具分成单独的部段(悬垂压模)，而变形模具的关闭以多个阶段完成。顺序悬垂过程具有这样的优点，即，来自边缘区域的纤维材料可以流回(nachflieβen)以用于卷边、凹陷部、浮凸的成型，从而可以实现增强纤维的轮廓真实的变形。单独的悬垂压模为此以限定的时间顺序移出，并且与下部模具或下模(Matrize)一起关闭直到一段距离，该距离由变形的纤维层的最大可能的压实来确定。
为了更好地支持该流回，在文献DE 10 2013 109 854 A1中进一步建议，悬垂压模在其面向预制件的表面处构造有分别不同的表面粗糙度或摩擦系数，以便获得纤维材料不同的滑离性质。
借助该方法能够生产更高质量的预制件。但是存在这样的缺点，即，哪个表面粗糙度是合适的确定在大多数情况下仅通过对应的试验顺序是可能的，这要求对应的悬垂压模必须频繁地运行或被替换，直到获得满意的结果。这在大多数情况下与较高的时间、人力和材料耗费相联系，并且因此导致对应的较高的成本。
因此，本发明的任务是说明一种方法和设备，其允许以简单且便宜的方式生产具有高质量的三维预制件。
作为解决方案的是一种用于在生产纤维增强的成型部件的过程中借助悬垂设备来生产三维预制件的方法，该悬垂设备包括下模和悬垂压模，该下模描绘待生产的预制件的形状，其中，纤维织物和/或纤维结块的高度为H的叠层在悬垂设备的打开位置中被放置在下模上，并且接着借助悬垂压模悬垂到下模上并被压缩到预先给定的最终厚度D，其中，在通过至少一个第一悬垂压模进行悬垂期间，至少一个第二悬垂压模在与打开位置不同的引导位置中被放置并且保持为距下模达距离A，并且其中在该引导位置中，第二悬垂压模至少部分地具有到叠层的间隙S，其中，对于距离A：距离A＝高度H+间隙S，其中间隙S≥0；并且/或者在该引导位置中，第二悬垂压模至少部分地接触叠层并且对其压缩达压缩量K，其中，对于距离A：距离A＝最终厚度D+压缩量K，其中压缩量K>0且压缩量K≤高度H–最终厚度D。
作为另一解决方案说明了一种用于生产三维预制件的悬垂设备，该悬垂设备包括多个悬垂压模和包括下模，该下模描绘待生产的预制件的形状，其中，悬垂压模被设置成：为了与下模相互作用而借助悬垂压模将在悬垂设备的打开位置中被放置在下模上的纤维织物和/或纤维结块的高度为H的叠层悬垂到下模上，并且压缩到预先给定的最终厚度D，其中，悬垂压模由致动器操纵并且其中设有控制装置，该控制装置对用于操纵悬垂压模的致动器进行控制。控制装置被设置成对用于操纵悬垂压模的致动器进行控制，以使得在通过至少一个第一悬垂压模进行悬垂期间，至少一个第二悬垂压模在与打开位置不同的引导位置中被放置并且保持为距下模达距离A，并且在引导位置中，第二悬垂压模至少部分地具有到叠层的间隙S，其中，对于距离A：距离A＝高度H+间隙S，其中间隙S≥0；并且/或者在引导位置中，第二悬垂压模至少部分地接触叠层并且对其压缩压缩量K，其中，对于距离A：距离A＝最终厚度D+压缩量K，其中压缩量K>0且压缩量K≤高度H–最终厚度D。
借助所说明的方法和所说明的悬垂设备，能够实现顺序的悬垂过程，在该悬垂过程中上部成型模具分成单独的部段或悬垂压模，并且变形模具的关闭以多个阶段、例如从构件内部到构件边缘进行。通过悬垂压模占据引导位置由此具有这样的作用，即，悬垂压模作为一种引导件起作用，从而能够避免褶皱或立体交叉同时籍此能够直接通过单独的悬垂压模来有针对性地引入压缩或压缩力或压紧力(下压力)，并且这样直接影响叠层的纤维材料的流回性能，这使得纤维材料能从边缘区域受控地流回，以用于例如卷边、凹陷部、浮凸的成型或用于像双弯曲半径、箱角等其它表面复杂的轮廓的成型，从而能够实现轮廓真实的变形，并且避免或至少减少通过变形引起的材料立体交叉。
距离A始终视作悬垂压模与悬垂设备的下模之间的距离。该距离也可由此理解为悬垂模具距离，其中，下模和悬垂压模构成了悬垂模具。高度H表征了纤维织物和/或纤维结块的叠层的高度，该叠层在悬垂设备中被加工为预制件。叠层可根据实施方式而具有不同的高度H，这取决于单独的层的数量或在单独的区域中的局部增强。在悬垂设备本身中可以此外在叠层与悬垂压模之间构造间隙S。然而，在间隙S的构造下不存在这样的情况，即，悬垂设备自身处于用于放入(插入)叠层的打开位置中。预关闭位置也不落入间隙S的定义，该预关闭位置在实际的悬垂过程之前能由单独的悬垂压模占据，而间隙S在悬垂过程期间才构成。如果悬垂压模接触叠层并且施加压力到叠层上，则叠层被压缩或压实达压缩量K。压缩量K由此取决于施加到叠层上的力。然而，叠层仅可压缩到最终厚度D，该最终厚度D也对应于预制件的最终厚度D。由此产生的是，压缩量K仅能在一厚度范围中移动，该厚度范围构造在最终厚度D与叠层的高度H之间。通过叠层可构造为具有不同的高度，在悬垂过程期间也可以构造不同的间隙S和/或不同的压缩量K。例如，也可能的是，叠层距一个悬垂压模具有间隙S，与此相反对于另一个悬垂压模，或者如果在前述悬垂压模的工作区域中叠层已经具有另一高度H，则对于同一压模，压缩量K已经作用到叠层上。在引导位置中，悬垂压模也可以承担使叠层光滑的作用，如果该叠层例如在叠层插入时在悬垂设备的打开位置中向上隆起的话。但是，在叠层内不同高度H的情况下，具有较大的高度H的区域也能在引导位置中首先被弄平一次，并且也许也被略微压缩。
作为打开位置应理解为悬垂设备的下模和悬垂压模这样的位置，在该位置中叠层被放下到悬垂设备中、到下模上并且被定位。
下模与悬垂压模之间的距离A可以这样测定：在引导位置中，间隙S小于1mm、小于0.8mm、小于0.6mm、小于0.4mm并且特别优选地小于0.2mm。由于以此方式在至少一个第二悬垂压模与叠层或叠层的纤维织物和/或纤维结块的最上层之间构造了较小的间隙，因而第二悬垂压模可用作引导件，当至少一个第一悬垂压模关闭且叠层在该区域中变形并且由于该原因而导致纤维材料在第二悬垂压模的区域中流回时，阻止在第二悬垂压模的区域中的材料立体交叉。同时，第二悬垂压模由于所构成的小间隙而不施加压力到叠层上，使得纤维材料能自由并且不受阻碍地流回。
替代地且优选地，距离A可这样测定，使得在引导位置中至少一个第二悬垂压模部分地压缩叠层，并且压缩量K小于高度H与叠层的最终厚度D之间的差值的80％、较佳地小于50％、优选地小于30％并且特别优选地小于15％。
优选地，在引导位置中第二悬垂压模能特别地施加压缩量K或压紧力到叠层上，该压缩量对应于小于5x104Pa的、优选地小于2x104Pa的、特别优选地小于1x104Pa的压力。由于以此方式借助第二悬垂压模引入了可预先给定的、优选地可变化的且可调节的压缩量或压紧力，因而能够直接影响叠层的纤维材料的流回性能，并且按预期地影响该流回性能。在此有利的还有，在此较低的压缩量或较小的压紧力也是可能的，从而不会过于强烈地妨碍纤维材料的流回或使得流回是不可能的，并且/或者不会借助第一悬垂压模负面地损害(影响)变形。
附加地也可设置，第二悬垂压模首先至少将纤维织物和/或纤维结块的叠层的各部分悬垂到下模的形状处，并且接着再次升起且带到引导位置中。以此方式可以实现：叠层的至少一部分或包含在该叠层中的、由纤维织物和/或纤维结块制成的层的至少一部分紧贴到下模处或部分地且轮廓类似地在该下模处形成。
可以设置，在悬垂纤维织物和/或纤维结块的叠层之后，所有悬垂压模再次升起并且预制件被取出。
进一步地也可设置，设有多个第一悬垂压模和/或多个第二悬垂压模，它们可以分别单独地或组合地一起被调节。可以实现多级式顺序悬垂，以使得当预制件应借助较大数量的、例如空间上分离的复杂的轮廓生产时，可有利地例如使用该多级式顺序悬垂。
优选地可设置，单独的或所有悬垂压模借助位置控制和/或位置调节、并且/或者借助压力控制和/或压力调节来工作。
优选地，悬垂设备的控制装置被设置成：控制用于操纵悬垂压模的致动器，以使得第二悬垂压模首先至少悬垂叠层的各部分，并且接着再次升起并且被带到引导位置中，并且/或者在借助所有悬垂压模对叠层进行悬垂之后，悬垂压模再次升起，从而预制件能被取出。
替代地或组合地，悬垂设备的控制装置被设置成：对于悬垂压模中的至少一个悬垂压模，在所属的致动器的对应的控制下对该至少一个悬垂压模的位置进行控制和/或进行调节，并且/或者对由该至少一个悬垂压模施加到叠层的压力进行控制和/或调节。
此外可设置：第一悬垂压模是第一悬垂压模的组中的悬垂压模，其中，第一悬垂压模的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起运行，并且/或者第二悬垂压模是第二悬垂压模的组中的悬垂压模，其中，第二悬垂压模的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起运行。
如上文所述地实施的悬垂设备能特别优选地构造为用于实施如上文所描述的、用于生产三维预制件的方法。
本发明的主题的其它有益措施和设计构造均在从属权利要求以及下列以附图为参考的描述中加以阐述。
附图示出：
图1是用于生产纤维增强的成型部件的工业设备的示意图，其具有根据现有技术的、先前的三维预制件的生产；
图2a至图2c示出根据现有技术的示例性方法的各步骤；以及
图3a至图3d示出根据本发明的一实施形式的方法的各步骤。
图4a至图4d示出根据本发明的另一实施形式的方法的各步骤。
在图1的图示中能注意到非常高度示意性的工业设备1，该工业设备1最终用于在具有上部模具和下部模具3的压力机4中借助RTM方法来生产纤维增强的成型部件2。该纤维增强的成型部件2在此由接近最终轮廓地预成型的预制件5制成，该预制件5之前在示意性示出的一些步骤中制造。用作预制件5的出发点的是纤维材料、例如呈由纤维织物、纤维结块等制成的层的形式。该纤维材料可例如作为卷形产品通过所示出的卷材6来提供。然后在切割设备7中借助切割装置8从卷形产品中裁切由纤维织物或纤维结块制成的单独的层或纤维垫，其在此不详细地示出。接着，该由纤维织物或纤维结块制成的层通过适合的运输设备(其在图1的图示中仅通过弯曲的箭头表示)馈送到所示出的胶合剂涂敷设备9，在该胶合剂涂敷设备9中将胶合剂涂敷到由纤维织物或纤维结块制成的层上。胶合剂涂敷可例如通过喷射、滚上、浸入等来进行。替代于这种借助胶合剂涂敷设备9的过程，为了涂敷胶合剂也可能的是，用对应的粘结剂对纤维材料进行预浸渍，使得该步骤可省略。然而，这对于本领域技术人员从一般现有技术中是常见的，从而这里对其不必进一步探讨。
在涂敷胶合剂之后，或者如果该步骤省略并且胶合剂已经存在于纤维材料中，则由纤维织物或纤维结块制成的层接着到达堆叠设备10，在该堆叠设备10中由纤维织物或纤维结块制成的各单独的层堆叠为这里示出的叠层11。在此也可在一位置处设置夹紧、缝合或连接单独的层，在该位置处这是出于构造上的原因而是有意义且必需的。由纤维织物或纤维结块制成的层在切割设备7中的切割过程之后通常具有接近最终轮廓的形状。然而，只要期望或是必要的，在堆叠设备10中将由纤维织物或纤维结块制成的层堆叠为叠层11之后也可进行另一修剪、冲裁开口等。除了由纤维织物制成的层以外，由纤维结块制成的层、或由纤维织物和/或纤维结块制成的不同层的组合也可聚集为叠层11。
在叠层11这样被预处理之后，叠层11在在此示出的实施例中到达加热设备12，在该加热设备12中，叠层11如在此示出的那样通过运输装置被引导到炉子、具有红外辐射的路段等。叠层11被预热，并且通常是可热活化的胶合剂被活化或者液化，使得叠层11尽管还具有较高的柔性，但是叠层11中受过处理的纤维织物和/或纤维结块的层在冷却时彼此粘附。
在生产三维预成型的预制件5时的核心功能现在在于在下一步骤中示出的悬垂设备13。悬垂设备13在此具有下模14，该下模14布置在接纳部17、例如是接纳座上，并且该下模14描绘三维预成型的预制件5的之后的形状。通过用于悬垂和/或固定的悬垂压模15a、15b、15c，叠层11现在被压入下模14的形状中，并且通常通过下模14的金属材料进行冷却，该金属材料是导热非常好的且将热量从叠层11中引出，悬垂压模15a、15b、15c能借助致动器19定位为距下模达一段距离，该致动器19又相对于支承件18被支承或由支承件保持。胶合剂由此硬化，并且产生三维预成型的预制件5，该预制件5在其定型中已经与最终轮廓相近地成型，并且遵循下模14和悬垂压模15a、15b、15c的形状。在此可使用悬垂压模15a、15b、15c，其抓住纤维材料，并且/或者特别地使用压模作为悬垂压模15a、15b、15c，其用于使纤维材料运动、例如运动到下模14的凹陷部中。如现有技术中已知的，悬垂压模15a、15b、15c具有致动器19，该致动器19适于使悬垂压模15a、15b、15c沿朝向或离开下模14的路径运动。根据致动器19的定向和悬垂几何形状，由此在悬垂期间也产生叠层11的、在下模14的表面中或平行于其的、对应的运动分量。
预制件5在此通过硬化的胶合剂而是形状稳定的，从而该预制件在不失去其形状的情况下能至少被再运输并且如有可能则被储存。然而，它还没有达到其最终的形状和硬度，这在接下来的RTM过程中才达到。这样在悬垂设备13中预成型的、并且理想地在其中粘住且硬化的叠层11然后构成预制件5，该预制件5如上文已经描述的那样能馈送到压力机4以用于RTM方法。
现在，特别是用于拉入由纤维织物和/或纤维结块制成的层的叠层11的悬垂压模15a、15b、15c是特别重要的，因为必须进行非常均匀的拉入或者将叠层11压入到下模14的凹陷部中。只有这样才能避免叠层11的材料中的褶皱或不必要的应力。然而，这是在RTM方法中生产的成型部件2的良好质量的根本前提，并且在这样生产的纤维增强的成型部件2中良好的质量与此相联系。
在此，根据要变形的构件几何形状在生产过程中特别有利的是，如在板材变形中已知的压缩量K或压紧力直接通过单独的悬垂压模15a、15b、15c来引入。以此方式能有效地阻止或避免材料立体交叉，如由例如双弯曲半径、箱角等的表面复杂的轮廓的变形所引起的材料立体交叉。
将参考图2a至图2c、参照说明性的示例更详细地阐释这一点。
图2a在此示出具有三个悬垂压模15a、15b和15c的悬垂设备13。图2a进一步示出下模14，该下模14例如布置在接纳座中，并且该下模14构造有凹槽16，使得下模14具有槽的几何形状。图2a中示出变形的第一工艺步骤，其中，叠层11由多个纤维织物和/或纤维结块的层构成，并且在悬垂设备13的打开位置中被定位在下模14上。
在图2b中示出的下一个工艺步骤中，布置在凹槽16的边缘处或侧向偏移的悬垂压模15a、15c行进到距离A，该距离A在该情况下对应于叠层11或由此产生的预制件5的最终厚度D，其中，叠层11的纤维层在该区域中在下模14处模制。悬垂压模15a、15c在此分别施加对应的压力或对应的力到叠层11上，该压力或力在对应的位置处将叠层11压到下模14处，并且压紧。
在图2c示出的又一接下来的工艺步骤中，现在关闭悬垂压模15b，使得叠层11在由下模14给出的几何形状上模制。
然而这里可能存在问题，即，由悬垂压模15a、15c所构造的压紧力这样大，使得悬垂压模15b不能到达规定的最终位置，其具有这样的后果，即，叠层11不能轮廓真实地被悬垂到凹槽16中，从而如图2c所示，凹槽16没有完全由叠层11和悬垂压模15b填满。这样得到的、不是轮廓真实地成型的预制件5通查不适合于进一步加工，或者可能甚至导致对如有可能设置的树脂渗透工具的损害。
为了避免该问题，提出根据本发明的第一实施形式的方法，接下来参考图3a至图3d来描述该方法。
首先，如图3a所示，高度为H的叠层11由纤维织物和/或纤维结块的多个层构成，并且在悬垂设备13的打开位置中被定位在悬垂设备13的下模14上。
在另一方法步骤中，如图3b所示，悬垂压模15a和15c、也称为第二悬垂压模15a、15c移出。然而与图2b不同的是，在此移出不是完全地进行的，而是悬垂压模15a和15c朝下模14移动到与打开位置不同的引导位置中，从而产生距离A，该距离A由叠层11的高度H和间隙S产生，该间隙S构成在叠层11与悬垂压模15a、15c之间。
在这里示出的实施例中，距离A可以被确定和预先给定，使得在图3b中示出的悬垂压模15a和15c的引导位置中，在悬垂压模15a和15c与高度为H的未经压缩的叠层11之间构成间隙S。在这样的情况中形成到叠层11的间隙S可以是特别有利的，其中，叠层11的纤维织物和/或纤维结块的材料应当在后续的借助悬垂压模15b的悬垂中不受妨碍地并且无应力地流动，例如，在应当进行较大的变形并且叠层11的纤维材料的较强的流回是必需的，但是同时期望悬垂压模15a和15c构成一种引导件的情形中，这应当防止纤维材料的皱褶形成、立体交叉等。因此优选的是，在该情况下，高度为H的未经压缩的叠层11与悬垂压模15a、15c之间的间隙S小于2mm、优选地小于1.5mm、小于1.0mm、小于0.7mm并且特别优选地小于0.4mm。
在图3c所示的第三方法步骤中，现在悬垂压模15b关闭，并且在悬垂压模15b起作用的局部区域中将叠层11压缩到最终厚度D。由于不由悬垂压模15a和15c施加压紧力或者由于到叠层11的间隙S，这里的悬垂压模15b现在可完全移出，因为叠层11的纤维材料能不受妨碍地流回，并且由此精确地成型构件轮廓。
在图3d所示的第四方法步骤中，之前在引导位置中度过的悬垂压模15a和15c现在也完全地移出并且行进到下模14与悬垂压模15a、15c之间的距离A，该距离A对应于最终厚度D，从而将叠层11带入具有对应的最终厚度D的、期望的、接近最终轮廓的形状中。
接着在另一方法步骤(未示出)中，悬垂压模15a、15b和15c可以再次移入，而预制件5能被取出，该预制件5呈借助第一至第四方法步骤变形的叠层11的形状并具有其最终厚度D。预制件5现在作为精确地成型的预制件5或预成型件存在，以用于在后续的工艺步骤中的进一步处理，例如参照图1阐释的RTM方法。
将理解的是，最优的距离A或最优的间隙S可取决于期望的使用目的、特别是取决于叠层11的纤维织物和/或纤维结块的所使用的材料、叠层11中层的数量、尺寸和形状和/或待进行的变形的程度。
此外，可能的是，叠层11通过其局部增强而在其形状上具有局部不同的高度H。因此会出现的是，在引导位置中构成在间隙11与悬垂压模15a、15c之间部分地不同的间隙S。
悬垂压模15a、15b、15c在此可借助致动器19进行操纵和移动，该致动器19又由控制装置进行控制。在此可设置，悬垂压模15a、15b、15c的移动在对悬垂压模15a、15b、15c的位置的控制或调节下进行。在该情况下可以直接设置距离A或间隙S，并且控制装置对致动器19进行控制，使得悬垂压模15a、15b、15c以此方式相应地直接行进到预先确定的位置。
也可设置，致动器19例如实施为液压缸，该液压缸能加载有不同的压力。控制装置可例如促使用于悬垂压模15a或15c的致动器19加载有第一压力，使得悬垂压模15a或15c移动到引导位置中并且构成间隙S，并且可进一步促使用于悬垂压模15a或15c的致动器19加载有第二、更高的压力，该第二压力使得悬垂压模15a或15c移动到最终位置中，在该最终位置中叠层11悬垂到下模14的轮廓、到其最终厚度D。在此情况下，距离A或间隙S不是直接预先给定的或不是用作用于致动器19的控制的调节值的，而是间接地产生的。
在参照图3a至图3d期间描述了根据本发明的一优选方法，但这不是限制性的，并且可设想许多不同的变化和变型。
例如可设想的是，在图3b所示的工艺步骤中，悬垂压模15a、15c首先完全关闭到距离A，该距离A对应于叠层11的最终厚度D，即，被带到对应于图2b的位置中，由此叠层11能紧贴到下模14处或至少与下模14轮廓接近地构造，并且悬垂压模15a、15c再次打开直到对应于距离A＝高度H+间隙S的引导位置，如图3b所示，以使得在悬垂过程期间借助悬垂压模15b(参见图3c)滑移是可能的。
进一步地，也可设想的是，偏离图3a至图3d中所示的纯顺序的悬垂过程，并且作为第一悬垂压模15b的悬垂压模15b在时间上部分交叠地与作为第二悬垂压模15a、15c的悬垂压模15a、15c一起移动。例如，悬垂压模15a和15c行进到如图3b所示的引导位置中，而悬垂压模15b同时部分地关闭，如近似同样行进到引导位置中那样。然后，悬垂压模15a和15c被保持在引导位置中，而悬垂压模15b进一步地关闭，直到距离A＝最终厚度D，如图3c所示。这主要具有悬垂过程的周期能降低的优点。
相反也可设想的是，悬垂压模15a和15c不是同时而是依次或部分同时、部分依次地移动到引导位置中。也存在这样的可能性，对于不同的悬垂压模15a、15c，预先给定不同的距离A和/或不同的间隙S。也可设想的是，尺寸随时间是可变的，使得例如可以预先给定间隙S的期望的、可随时间变化的简档，从而进一步优化该过程。
接下来参照图4a至图4d详细阐释本发明的另一实施方式。
首先，如图4a所示且与图3a相同地，高度为H的叠层11由纤维织物和/或纤维结块的多个层构成，并且在悬垂设备13的打开位置中被定位在悬垂设备13的下模14上。
在接下来的、现在与图3b的实施形式不同的方法步骤中，如图4b所示，悬垂压模15a和15c、也称为第二悬垂压模15a、15c移出到引导位置中。在该情况下，悬垂压模15a、15c移出到引导位置中直到纤维织物和/或纤维结块的叠层11为止，然而在目前的情况中与图2b不同的是，叠层11不是被下模14和悬垂压模15a、15c压缩到其最终厚度D，而是被压缩到距离A，该距离A与最终厚度D相差压缩量K，然而其中距离A可以最大与叠层11的高度H相等，在该最大距离的情况下，悬垂压模15a、15c刚好还接触或不再接触叠层11。
在这里示出的实施例中，距离A可以确定和预先给定为使得在图4b中示出的悬垂压模15a和15c的引导位置中在悬垂压模15a和15c与叠层11之间形成距离A，该距离A由最终厚度D和压缩量K组合构成。
在该情况下，下模14与悬垂压模15a、15c的距离A可以这样确定和预先给定，使得在引导位置中悬垂压模15a和15c靠在叠层11上，并且对叠层部分地进行压缩，从而调整对应的压缩量或压紧力。换言之，可根据对压缩量K的选择来预先给定对应地减小的压紧力，其中，压缩量K在达到叠层11的最终厚度D时是最大的，并且随着变得更小的压缩量K会施加减小的压紧力到叠层11上，直到压缩量为零为止，此时距离A测定为使得悬垂压模15a、15c刚好还接触或不再接触叠层11，并且叠层11保留构造为具有高度H。
在图4c所示的第三方法步骤中，现在悬垂压模15b关闭，并且在悬垂压模15b起作用的局部区域中将叠层11压缩到其最终厚度D。由于由悬垂压模15a和15c施加的压缩量K或者由于现在较低的压紧力，悬垂压模15b现在能完全移出，因为叠层11的纤维材料被引导且能对应于压缩量K有针对性地流回，并且由此精确地形成构件轮廓。
在图4d所示的第四方法步骤中，之前在引导位置中度过的悬垂压模15a和15c现在也完全地移出并且行进到下模14与悬垂压模15a、15c之间的距离A，该距离A对应于最终厚度D，从而将叠层11带入具有对应的最终厚度D的、期望的、接近最终轮廓的形状中。
接着在另一方法步骤(未示出)中，悬垂压模15a、15b和15c可以再次移入，而预制件5能被取出，该预制件5呈借助第一至第四方法步骤变形的叠层11的形状并具有其最终厚度D。预制件5现在作为精确地成型的预制件5或预成型件存在，以用于在后续的工艺步骤中的进一步处理，如例如参照图1阐释的RTM方法。
因此会出现的是，在引导位置中由悬垂压模15a、15c部分地施加不同的压缩量K到叠层11上。无论如何在实际的试验中已表明，在许多情况下对应于小于5x104Pa的、优选地小于2x104Pa的、特别优选地小于1x104Pa的压力的压缩量K或压紧力导致良好的结果。在该情况下，在引导位置中用于压紧或压缩的一个或多个第二悬垂压模15a、15c施加足够大的压紧力到叠层11中的纤维织物和/或纤维结块的层上，以便在借助一个或多个第一悬垂压模15b在下模14的凹槽16或类似物处进行叠层11的局部悬垂和变形时，充分地张紧并且拉住叠层11，从而能对纤维材料的流回进行控制，并且同时压紧力或压缩量K不会变得过大，其具有参照图2a至图2c描述的缺点发生的风险。
也可设置，致动器19例如实施为液压缸，该液压缸能加载有不同的压力。控制装置可例如促使用于悬垂压模15a或15c的致动器9加载有第一压力，使得悬垂压模15a或15c移动到引导位置中并且施加期望的压缩量K或压紧力，并且可进一步促使用于悬垂压模15a或15c的致动器19加载有第二、更高的压力，该第二压力使得悬垂压模15a或15c移动到最终位置中，在该最终位置中叠层11悬垂到下模14的轮廓、到其最终厚度D。在此情况下，距离A或压缩量K不直接预先给定或不用作用于致动器19的控制的调节值，而是间接地作为部分地压缩到距离A＝最终厚度D+压缩量K的结果或作为完全地压缩到距离A＝叠层11中的纤维材料的最终厚度D的结果产生的。
相反也可设想的是，悬垂压模15a和15c不是同时而是依次或部分同时、部分依次地移动到引导位置中。也存在这样的可能性，对于不同的悬垂压模15a、15c，预先给定不同的压缩量K或不同的压紧力。也可设想的是，尺寸随时间是可变的，使得例如可以预先给定压紧量K或压紧力的期望的、随时间变化的简档，从而进一步优化该过程。
在图3a至图3d或图4a至图4d所示的实施形式中发生顺序的悬垂过程，其中，具有悬垂压模15a、15b、15c的悬垂设备13的关闭以多个阶段完成，在该示例中从构件内部(对应于悬垂压模15b的位置)直到构件边缘(对应于悬垂压模15a、15c的位置)完成。以此方式可以确保用于卷边、凹陷部、浮凸等的成型的来自边缘区域的叠层11的纤维材料的流回，并且能实现叠层11的轮廓真实的变形。单独的悬垂压模15a、15b、15c为此以限定的时间顺序移出，并且与下部模具或下模14一起关闭到一距离A上，该距离A由叠层11的最终厚度D或由此产生的预制件5的最终厚度D确定。
附图标记列表P1524DE：
1 工业设备
2 成型件
3 模具
4 压力机
5 预制件
6 卷材
7 切割设备
8 切割装置
9 胶合剂涂敷设备
10 堆叠设备
11 叠层
12 加热设备
13 悬垂设备
14 下模
15a、15b、15c 悬垂压模
16 凹槽
17 接纳部
18 支承件
19 致动器
A 距离
D 最终厚度
H 叠层11的高度
S 间隙
K 压缩量。

Claims (15)

1.一种用于在生产纤维增强的成型部件(2)的过程中用悬垂设备(13)来生产三维预制件(5)的方法，所述悬垂设备(13)包括下模(14)和悬垂压模(15a、15b、15c)，所述下模(14)描绘待生产的所述预制件(5)的形状，其中，纤维织物和/或纤维结块的具有高度H的叠层(11)在所述悬垂设备(13)的打开位置中放置在所述下模(14)上，接着借助所述悬垂压模(15a、15b、15c)悬垂到所述下模(14)上，并且压缩到预先给定的最终厚度D，
其特征在于，
在通过至少一个第一悬垂压模(15b)进行悬垂期间，至少一个第二悬垂压模(15a、15c)在与所述打开位置不同的引导位置中定位且保持为距所述下模(14)达距离A，并且
在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)至少部分地距所述叠层(11)具有间隙S，其中，对于所述距离A：
距离A＝高度H+间隙S，其中间隙S≥0；并且/或者
在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)至少部分地接触所述叠层(11)并且压缩达压缩量K，其中，对于所述距离A：距离A＝最终厚度D+压缩量K，
其中，压缩量K>0且压缩量K≤高度H-最终厚度D。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)与所述叠层(11)之间的间隙S优选地小于2mm、小于1.5mm、小于1.0mm、小于0.7mm并且特别优选地小于0.4mm。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述距离A测定为使得在所述引导位置中，所述压缩量K小于所述高度H与所述叠层(11)的所述最终厚度D之间的差值的80％、较佳地小于50％、优选地小于30％并且特别优选地小于15％。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)施加压缩量K到所述叠层(11)上，所述压缩量对应于小于5x104Pa的、优选地小于2x104Pa的、特别优选地小于1x104Pa的、到所述叠层(11)上的压力。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第二悬垂压模(15a、15c)首先至少将所述叠层(11)的各部分悬垂到所述下模(14)的形状处，并且接着再次被升起以及带到所述引导位置中。
6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述叠层(11)的悬垂之后，所有悬垂压模(15a、15b、15c)被再次升起，并且取出所述预制件(5)。
7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一悬垂压模(15b)是第一悬垂压模(15b)的组中的悬垂压模，其中，所述第一悬垂压模(15b)的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起定位，并且/或者所述第二悬垂压模(15a、15c)是第二悬垂压模(15a、15c)的组中的悬垂压模，其中，所述第二悬垂压模(15a、15c)的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起定位。
8.一种用于生产三维预制件(5)的悬垂设备(13)，包括多个悬垂压模(15a、15b、15c)并且包括下模(14)，所述下模(14)描绘待生产的预制件(5)的形状，其中，所述悬垂压模(15a、15b、15c)设置为与所述下模(14)一起作用，借助所述悬垂压模(15a、15b、15c)将在所述悬垂设备(13)的打开位置中放置在所述下模(14)上的纤维织物和/或纤维结块的具有高度H的叠层(11)悬垂到所述下模(14)上并且压缩到预先给定的最终厚度D，其中，所述悬垂压模(15a、15b、15c)由致动器(19)操纵，并且其中设有控制装置，所述控制装置对用于操纵所述悬垂压模(15a、15b、15c)的所述致动器(19)进行控制，
其特征在于，所述控制装置被设置成对用于操纵所述悬垂压模(15a、15b、15c)的所述致动器(19)进行控制，以使得在通过至少一个第一悬垂压模(15b)进行悬垂期间，至少一个第二悬垂压模(15a、15c)在与所述打开位置不同的引导位置中定位且保持为距所述下模(14)达距离A，并且
在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)至少部分地距所述叠层(11)具有间隙S，其中，对于所述距离A：距离A＝高度H+间隙S，其中间隙S≥0；并且/或者
在所述引导位置中，所述第二悬垂压模(15a、15c)至少部分地接触所述叠层(11)并且压缩达压缩量K，其中，对于所述距离A：距离A＝最终厚度D+压缩量K，
其中，压缩量K>0且压缩量K≤高度H-最终厚度D。
9.如权利要求8所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述距离A测定为使得所述间隙S优选地小于2mm、小于1.5mm、小于1.0mm、小于0.7mm并且特别优选地小于0.4mm。
10.如权利要求8或9所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述距离A测定为使得在所述引导位置中，所述压缩量K小于所述高度H与所述叠层(11)的所述最终厚度D之间的差值的80％、较佳地小于50％、优选地小于30％并且特别优选地小于15％。
11.如权利要求8至10中任一项所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述第二悬垂压模(15a、15c)被设置为在所述引导位置中施加压缩量K到所述叠层(11)上，所述压缩量对应于小于5x104Pa的、优选地小于2x104Pa的、特别优选地小于1x104Pa的压力。
12.如权利要求8至11中任一项所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述控制装置被设置成对用于操纵所述悬垂压模(15a、15b、15c)的所述致动器(19)进行控制，以使得所述第二悬垂压模(15a、15c)首先悬垂所述叠层(11)的各部分，并且接着被再次升起并且被带到所述引导位置中，并且/或者在借助所有悬垂压模(15a、15b、15c)对所述叠层(11)进行悬垂之后，所述悬垂压模(15a、15b、15c)被再次升起，使得所述预制件(5)能够被取出。
13.如权利要求8至12中任一项所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述控制装置被设置成：对于所述悬垂压模(15a、15b、15c)中的至少一个悬垂压模，在所属的致动器(19)的对应的控制下对所述至少一个悬垂压模(15a、15b、15c)的位置进行控制和/或进行调节，并且/或者对由所述至少一个悬垂压模(15a、15b、15c)施加到所述叠层(11)上的压力进行控制和/或调节。
14.如权利要求8至13中的任一项所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述第一悬垂压模(15b)是第一悬垂压模(15b)的组中的悬垂压模，其中，所述第一悬垂压模(15b)的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起运行，并且/或者所述第二悬垂压模(15a、15c)是第二悬垂压模(15a、15c)的组中的悬垂压模，其中，所述第二悬垂压模(15a、15c)的组中的各悬垂压模能单独地和/或一起运行。
15.如权利要求8至14中任一项所述的悬垂设备(13)，其特征在于，所述悬垂设备(13)设置为实施如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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