CN111989212A - 具有夹心孔道壁的分级蜂窝芯体 - Google Patents

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Abstract

分级夹心芯体及其制造方法，其中，宏观蜂窝体的具有第一夹心孔道壁的第一宏观孔道与具有相邻夹心孔道壁的相邻宏观孔道连接，所述第一夹心孔道壁和相邻夹心孔道壁由具有一定宽度的夹心材料制成，所述夹心材料具有介观芯体以及夹心材料第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，两个表层均附着至介观芯体上，从而形成宏观蜂窝体的各夹芯孔道壁，第一孔道壁和相邻孔道壁的高度由夹心材料的宽度确定，沿第一孔道壁的高度，第一夹心孔道壁的两个表层连接至至少一个相邻孔道壁的两个表层。

Description

具有夹心孔道壁的分级蜂窝芯体
本发明涉及由夹心材料制成的分级蜂窝芯体以及由夹心材料制造分级蜂窝芯体的方法，所述夹心材料包括蜂窝芯体或与蜂窝芯体类似的多孔结构。该分级蜂窝芯体可以用于制造夹心片材，用于许多不同的应用，例如需要以最小的重量获得高弯曲刚度和强度的那些应用。其可用于例如航空航天、汽车、运输体系、建筑和其他应用。
背景技术
通常使用夹在两个薄面板或表层之间的芯体来生产刚性且轻质的片材。均质芯体(例如，泡沫芯体)和结构化芯体(例如蜂窝芯体或周期格子材料)是夹心构造中可以采用的两大类芯体材料。
泡沫可以是封闭或开放的孔道(cell)。泡沫在各方向上具有有限的比刚度和强度。不同的是，蜂窝材料在面外(out-of-plane)方向上具有更好的比刚度和强度。
六角形蜂窝体由于其在面外压缩和面外剪切性能上的高比刚度和强度而广泛用于夹心结构中。然而，具有非常低密度的蜂窝芯体需要具有非常薄的孔道壁。这些薄的孔道壁趋向于在面外压缩和剪切载荷下弯曲，使得需要较小的孔道尺寸，但较小的孔道尺寸会导致更高的密度和重量。
此外，由于生产设备大小上的限制，蜂窝芯体可能受限于尺寸。已经发展出了连续生产工艺，以实现节省成本的高效生产具有可变长度的蜂窝芯体。更大的宽度，必须考虑更高的投资，或者必须将芯体片材结合在一起。
膨胀加工是已知的，其通过横向牵拉塌缩结构来获得最终的蜂窝几何形状，例如，可膨胀铝蜂窝体。可膨胀蜂窝结构的节点能够使得形成孔道壁的条带旋转，从而使得膨胀的蜂窝体可以变平。为了使得基于芳族聚酰胺纸的膨胀的蜂窝体稳定，将其浸入树脂中，所述树脂在蜂窝体保持膨胀形状的情况下固化。热塑性膨胀的蜂窝体必须进行热处理以使得通过膨胀过程施加的应力弛豫。
为了达到较低的蜂窝密度，孔道壁材料需要具有较低的密度。在更早的申请中，发明人提出了具有分级多孔结构的蜂窝芯体，该蜂窝芯体具有双夹心孔道壁[参见PCT/EP2015/061299]。
该分级夹心蜂窝芯体的优点在于，宏观蜂窝芯体的夹心孔道壁的外表层会传递载荷，而夹心孔道壁中的介观芯体将支撑表层，以防止其在剪切和压缩载荷下弯曲。这允许在孔道壁表层中使用性能更高的材料(例如，碳纤维增强层)，并在孔道壁的芯体中使用较低密度和较低成本的材料(例如，由热塑性聚合物连续生产的蜂窝体，如EP1824667B1中所提出的)。然而，当宏观蜂窝体以平面外压缩或剪切方式进行加载时，平面内加载的孔道壁表层应优选将载荷传递至相邻的孔道壁表层，以使夹心孔道壁相互支撑。在较早提出的分级夹心蜂窝体中，具有双夹心孔道壁的开槽或粘结连接无法实现最佳的载荷传递。
WO2016184528公开了蜂窝形式的分级夹心芯体，即，具有重复且周期性的格子材料。夹心芯体由具有带介观多孔芯体的夹心孔道壁的宏观蜂窝结构构成。介观蜂窝孔道的孔道纵轴可以垂直于宏观蜂窝结构的孔道纵轴。或者，如果使用具有介观孔道的泡沫芯体，可以在发泡过程期间制造介观孔道的形状，以使其能够在垂直于宏观蜂窝结构的孔道纵轴的方向上伸长。材料层之间的连接不能承受张力、压缩力或剪切力。
发明内容
本发明的目的是提供产品设计和生产方法，其允许多孔结构(例如，包含蜂窝孔道)由于较低密度的夹心孔道壁而具有较低的密度，以及夹心孔道壁之间的最佳载荷传递。本发明实施方式的优点在于使用经济的方法和高效的设备生产大尺寸蜂窝片材。
在一个方面中，提供了宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体，其中，具有第一夹心孔道壁的第一宏观孔道与具有相邻夹心孔道壁的相邻宏观孔道连接，所述第一夹心孔道壁和相邻夹心孔道壁由具有一定宽度的夹心材料制成，所述夹心材料具有介观芯体以及夹心材料第一主表面上的第一表层和夹心材料第二主表面上的第二表层，两个表层均附着至介观芯体上，从而形成宏观蜂窝体的各夹心孔道壁，第一孔道壁和相邻孔道壁的高度由夹心材料的宽度确定，沿第一孔道壁的高度，第一夹心孔道壁的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层。其优点在于使用仅一个单独厚度的壁，降低了重量和材料使用，而且通过孔道壁之间的表层进行连接提供了非常良好的机械强度。
第一和相邻宏观孔道壁可以由多臂结构形式的夹心材料形成，并且多个臂从中心开始辐射，在中心处多个臂的末端连接在一起。使用多臂允许生产不同类型的蜂窝体。例如，多臂可以是三臂、四臂或六臂，并且宏观夹心芯体可以具有带有三孔道壁、四孔道壁、或六孔道壁的孔道。宏观蜂窝结构可以具有三角形、矩形或六边形形式的孔道壁。
介观芯体可以是介观蜂窝体、或由泡沫制成、或由周期性格子材料制成、或由填充有泡沫的周期性格子材料制成。这允许实现不同的强度和重量。
夹心材料的厚度优选小于宏观孔道尺寸的1/5。这产生了轻质产品。
可以形成夹心材料的至少第一和第二元件绞合链(chain)以及至少第一和第二元件之间的开口，至少第一和第二元件通过由箔形成的铰接体来接合。随着元件接合在一起，其可以作为一个物体进行操作。随后，将夹心材料的第三元件连接至第一和第二元件之间的开口中，以形成三臂结构，所述三臂结构具有从中心辐射并发散的三个壁。连接的三臂结构的行形成了宏观蜂窝结构。
优选地，开口具有第一V形，第三元件的末端具有第二V形，第二V形连接至第一V形中。这可以提供良好的机械连接。
介观芯体具有孔道，并且介观芯体孔道的纵轴与宏观蜂窝结构孔道的纵轴优选成直角。这对于最终产品的强度具有显著影响。
宏观蜂窝芯体的孔道壁和/或介观芯体的孔道壁可以包括：热塑性箔，类似或不同材料的层叠体，具有纤维含量的箔，纤维增强聚合物复合物，由聚烯烃、聚乙烯或聚丙烯或聚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚乙烯亚胺、或其它热塑性聚合物单独或以混合物形式制备的箔。这些不同的膜和箔展示了使用具有相同基本设计的不同材料制造具有不同特性的产品的灵活性。
介观芯体可以是波纹芯体或者挤出的双片材芯体(twin sheet core)，其可以经济地进行制造。
孔道壁的表层和芯体可以一体制成。这提高了机械强度。例如，孔道壁的表层和芯体可以通过将双片材与整体泡沫夹心片材挤出或共挤出而形成。
在另一个方面中，本发明的实施方式提供了一种制备具有宏观孔道和宏观孔道壁的宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体的方法，其中，宏观孔道壁由具有介观芯体的夹心材料制成，所述夹心材料具有第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，形成宏观蜂窝体孔道壁的各夹心材料的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层，所述方法包括：
连接夹心材料件，以形成连接单元，该连接单元具有中心和至少三个从中心发散并辐射的臂，在中心处，各臂的两个表层都连接到该连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
通过连接将第一连接单元接合到第二连接单元，其中，将第一连接单元的臂的两个表层连接到第二连接单元的至少一个相邻臂的两个表层，并重复接合步骤以形成连接的连接单元行；和
重复地连接连接单元行，以形成由夹心材料制成的宏观孔道壁的宏观蜂窝结构。
至少三个壁可以包括三臂、四臂或六臂，并且宏观夹心芯体可以具有带有三孔道壁、四孔道壁、或六孔道壁的孔道，宏观蜂窝结构可以形成有三角形、矩形或六边形形式的孔道壁。
所述方法可以包括：由介观蜂窝体形成介观芯体、或由泡沫形成介观芯体、或由周期性格子材料制成介观芯体、或由填充有泡沫的周期性格子材料制成介观芯体。夹心材料的厚度可以小于宏观孔道尺寸的1/5。
该方法可以包括：形成夹心材料的至少第一和第二元件的绞合链以及在至少第一和第二元件之间的开口，通过由箔形成的铰接体接合至少第一和第二元件；夹心材料的第三元件连接至第一和第二元件之间的开口中，以形成具有从中心辐射并发散的三个臂的三臂结构。连接的三臂结构的行可以形成宏观蜂窝结构。
开口可以形成有第一V形，并且第三元件的末端可以按第二V形形成，并且还包括将第二V形连接至第一V形中。
可以形成介观芯体孔道，并且介观芯体孔道的纵轴与宏观蜂窝结构孔道的纵轴成直角。
宏观蜂窝芯体的孔道壁和/或介观芯体的孔道壁由如下材料形成：热塑性箔，类似或不同材料的层叠体，具有纤维含量的箔，纤维增强聚合物复合物，由聚烯烃、聚乙烯或聚丙烯或聚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚乙烯亚胺、或其它热塑性聚合物单独或以混合物形式制备的箔。
在另一个方面中，本发明提供了一种用于制备具有宏观孔道和宏观孔道壁的宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体的设备，其中，宏观孔道壁由具有介观芯体的夹心材料制成，所述夹心材料具有第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，形成宏观蜂窝体孔道壁的各夹心材料的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层，所述设备包括：
用于连接夹心材料件以制备连接单元的装置，该连接单元具有中心和至少三个从中心发散并辐射的臂，在中心处，各臂的两个表层都连接到该连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于通过连接将第一连接单元接合到第二连接单元的装置，其中，将第一连接单元的臂的两个表层连接到第二连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于重复接合步骤以形成连接的连接单元行的装置；以及
用于重复地连接连接单元排的装置，从而形成具有由夹心材料制成的宏观孔道壁的宏观蜂窝结构。
在任意实施方式中，连接可以在连接上传递张力、压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接(form fit connection)的适形连接(form fitconnection)还可以适于传递张力。作为另一个示例，层(如表层)的连接可以通过熔融粘结(如焊接)来连接，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度进行粘结。该连接可以是不连续的，但是单点连接并不是优选的，或者甚至最好应该避免。
附图简要说明
图1显示了可以通过本发明实施方式生产的六边形蜂窝体。
图2A、2B和2C显示了用于本发明实施方式的夹心材料的元件。
图3显示了在本发明实施方式中使用的三臂图形。
图4A和4B显示了如何可以按本发明实施方式产生三臂图形。在图4A中，使夹心材料20上的外表层向着边缘，例如，迫使其在一起并连接。
图5A和5B、图6A和6B、图7A至7C、图8A至8C、图9A至9D、图10A和10B、图11A至11C、图12A和图12B显示了使用重复三臂图形的本发明实施方式。
图13显示了可以按本发明实施方式制备的不同类型的宏观蜂窝体。
图14显示了如何可以按本发明实施方式产生另一三臂图形。
图15和16显示了如何可以根据本发明实施方式由连接的夹心元件构建六边形蜂窝体。
图17显示了如何可以根据本发明实施方式由单独的夹心元件构建六边形蜂窝体。
图18显示了如何可以按本发明实施方式产生另一三臂图形。
图19显示了如何可以根据本发明实施方式由图18的三臂图形构建六边形蜂窝体。
图20显示了根据本发明一实施方式，可以用于同时制备多个连接的加热器和焊接器。
定义
“分级夹心芯体”包括具有第一孔道尺寸的孔道壁，将所述孔道壁放置在一起以形成具有大孔道的大型蜂窝芯体。本发明的任意实施方式可以用于使用分级夹心蜂窝体作为孔道壁中的芯体来制备多层分级夹心蜂窝体。
“宏观孔道”是孔道直径为5mm至50mm或更高的分级蜂窝体孔道。
“介观孔道”是夹心孔道壁中直径为0.5mm至5mm的孔道。
在任意本发明实施方式中，“介观芯体”可以是泡沫芯体或周期性格子芯体，或者可以是这样的介观芯体：其中，孔道壁由波纹芯体制成，并且孔道壁的表层和芯体可以例如，在具有刚性表层和泡沫状芯体的挤出双片材或整体泡沫夹心片材之间一体制成，例如，通过共挤出制成。
根据任意本发明实施方式，“宏观芯体”可以是空孔道或孔道的泡沫填充物。宏观芯体的孔道具有功能填充物，例如，从而任选地通过相变材料储存热能，或者孔道可以与电池集成在结构夹心部件中，例如，结构混合式能量存储器。
孔道的“纵轴”是指平行于壁延伸的孔道的中心轴。孔道通常具有由孔道壁限定的两个远端开口端。纵轴假设在开口中心处离开各孔道。
术语“熔融粘结”是指通过焊接(welding)、钎焊、锻接(soldering)等在材料熔化或熔融以形成连接的情况下进行的连接。
术语“粘合剂粘结”或“粘附”是指通过使用粘合剂、胶水或类似物制成的连接。
蜂窝孔道的“孔道尺寸”或“孔道直径”是孔道的两个相对孔道壁之间的距离，参见图1。
材料(例如，层或片材)之间的“连接”：连接可以在连接上传递张力、压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，层(如表层)的连接可以通过熔融粘结(如焊接)来连接，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度进行粘结。该粘结可以是不连续的，但是单点连接并不是优选的，或者甚至最好应该避免。
说明性实施方式的描述：
下面将参照某些实施方式并参考某些附图来描述本发明。附图不一定按照比例绘制，并且示意性的而不是限制性的。本发明通常由所附权利要求书限定。各从属权利要求表示本发明的其它实施方式。
本发明涉及制品，所述制品包括具有宏观蜂窝孔道的分级夹心芯体，所述孔道壁由夹心材料制成。夹心材料具有介观多孔芯体和外表层。在本发明的实施方式中，外表层熔融粘结或粘附粘结至介观多孔芯体，以形成夹心孔道壁。在一些实施方式中，孔道壁的介观多孔结构由泡沫或蜂窝孔道制成。在组装的分级夹心芯体中，介观蜂窝孔道或细长泡沫孔道的纵轴优选垂直于宏观蜂窝孔道的纵轴。在本发明的实施方式中，由夹心材料制成的孔道壁以重复多臂(例如，三臂或四臂或六臂结构)形式相互连接，其具有多个臂，例如在中心处接合的辐射并发散的三臂、四臂、或六臂，例如，T或Y或X或雪片结构。各个臂(例如，三臂、四臂或六臂)形成了宏观蜂窝芯体的孔道的单个夹心孔道壁。壁不会产生具有双倍夹心材料厚度的孔道壁。孔道壁之间的交叉点形成为宏观蜂窝孔道的连接，并且该连接是永久接缝(joint)，使得宏观蜂窝孔道的横向塌缩只能在孔道壁破坏或变形的情况下发生。孔道壁之间的交叉点是永久接合的，例如，通过熔融粘结或粘附粘结。
分级夹心芯体以具有宏观孔道的宏观蜂窝体形式制备，并且宏观孔道的夹心孔道壁连接至具有相邻夹心孔道壁的相邻宏观孔道，夹心孔道壁由具有一定宽度的夹心材料制成，所述夹心材料具有介观芯体以及在夹心材料第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层。
两个表层皆附着至介观芯体，其中，组合层形成了宏观蜂窝体的夹心孔道壁，所述孔道壁的高度由夹心材料的宽度来确定。
两个表层皆附着至介观芯体，由此，形成宏观蜂窝体孔道壁的夹心材料。可以使用任何合适的方式使两个表层附着，例如焊接、层压、粘附、锻接等。夹心孔道壁的两个表层都连接到宏观芯体的至少一个相邻孔道壁的两个表层。该连接可以传递连接上的张力以及剪切力或压缩力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，层(如表层)的连接可以通过焊接或胶合来连接。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。这样的连接可以任选地全部沿着夹心孔道壁的高度来形成，即，从其顶部到底部，由此形成边缘连接。该连接不需要从顶部到底部延伸，而可以仅在一部分高度上形成。连接可以是不连续的，但是该连接不应是点连接。
参见图1，本发明涉及宏观蜂窝芯体形式的分级(介观/宏观)夹心芯体10，例如，孔道具有三个、四个或六个孔道壁1-6，孔道壁1-6是夹心孔道壁。具有三个、四个或六个孔道壁(即，三角形、正方形、矩形、六边形)的规律结构可以进行细化，即，形成无间隙的重复结构(参见图13)。参见图13，宏观孔道结构可以包括具有三臂图形51的六边形孔道50，具有三臂图形53的正方形或矩形孔道52(由此各行与相邻行偏离)，具有四臂图形55的正方形或矩形孔道54(由此各行的孔道壁与相邻行的孔道壁对齐)，具有四臂图形57的三角形孔道56(由此各行与相邻行偏离)，或者具有六臂图形59的三角形孔道58(由此各行的孔道壁与相邻行的孔道壁对齐)。具有三个、四个或六个孔道壁的这些类型的结构可以由多臂形成，例如，由三臂(50、51、52、53)、四臂(54、55、56、57)或六臂(58、59)结构形成，由此，所述壁(例如，三臂、四臂、或六臂)以发散的方式从中心辐射出来。孔道壁是宏观蜂窝芯体的宏观孔道的一部分。
参见图2A，组成孔道壁1-6的夹心材料20具有在各主表面上的外表层22、24。夹心材料具有外表层22、24之间的介观芯体26。外表层22、24连接或附着或接合至介观芯体26。该连接可以传递连接上的张力或压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，层(如表层)的连接可以通过熔融粘结(如焊接)来连接，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度进行粘结。粘结可以是不连续的，但是不应是单点连接。
介观芯体26具有例如介观蜂窝孔道或泡沫孔道形式的腔体28。例如介观蜂窝孔道或细长泡沫孔道的腔室的纵轴优选垂直于组装的分级夹心芯体中的宏观蜂窝孔道的纵轴。夹心材料20可以由热塑性材料或热塑性复合材料制成，例如，适用于熔融粘结的热塑性材料或热塑性复合材料，例如，可焊接热塑性材料，但是或者可以部分或完全由可以通过粘合剂或胶合接合的金属或热固性复合材料制成。根据本发明实施方式的宏观蜂窝芯体形式的分级夹心芯体10可以具有按重量计的出色机械性能，这是由于形成了宏观蜂窝体，其中，所有孔道壁都是单个夹心材料孔道壁，按重量计，其提供了比常规蜂窝体中的整体式单层或双层孔道壁更好的压缩屈曲以及剪切屈曲性能。
如果在夹心材料层之间进行熔融粘结连接如焊接接合，则可以使夹心材料层的表层沿其长度方向垂直取向，这对于单向纤维增强条带用作夹心孔道壁的表层来说是重要的优点。
完全规则的宏观蜂窝孔道由重复图形组成，该图形具有在其中心处接合的多个辐射的臂，例如，在其中心处接合在一起的三个、四个或六个辐射的臂。相对于各宏观蜂窝孔道，重复使用三臂图形会导致两个辐射臂形成一个宏观蜂窝孔道的一部分的两个孔道壁，而第三臂形成相邻宏观蜂窝孔道的单个孔道壁。多个宏观蜂窝孔道的各孔道壁(例如，多个宏观蜂窝孔道的孔道壁1至6)由单一厚度(即，夹心材料20的单一厚度)组成。
在具有三个辐射臂的本发明实施方式中所用的图形示意性显示于图3。其具有三个臂20-1、20-2、20-3，各臂分别具有两个外表层22-1、24-1；22-2、24-2；22-3、24-3和芯体26-1、26-2、26-3。芯体26-1至26-3包括介观蜂窝芯体或泡沫芯体。在三个辐射臂的中心处，其以这样的方式连接在一起：任意壁20-1、20-2、20-3的两个表层22-1、24-1；22-2、24-2；22-3、24-3优选在臂的中心汇合点处与另一壁的至少两个表层永久连接，并且优选与所有臂的所有表层永久连接，以使得表层22-1、24-1；22-2、24-2；22-3、24-3通过三个辐射臂的中心机械连续。可以沿着宏观孔道的高度L(参见图2A和2B)制备连接，由此产生线连接。低于完整高度L的连接也包括在本发明的范围之内。然而，即使在该情况下，连接也不是点连接，而是沿着夹心材料20从为其一部分的宏观孔道的顶部至底部分布。永久连接可以例如通过熔融粘结例如焊接(例如，热或声波焊接)、锻接或用粘合剂或胶水来制备。因此，在最终宏观蜂窝体中，各夹心孔道壁的两个表层连接至至少一个相邻夹心孔道的两个表层，优选连接至与其接合的所有相邻孔道壁的所有表层。该连接可以传递连接上的张力或压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。
任选地，连接可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的，即，沿着长度L是连续的。
用于生产如图1所述的宏观芯体10的原材料显示于图2A中。其包括两个介观夹心材料20的单独层，其各自具有外表层22、24和介观芯体26。在该实施方式中，介观夹心材料20的元件之一具有刃状边缘或楔形物36(见图2A)。介观芯体26可以包括蜂窝孔道或泡沫孔道。夹心材料20的外表层22、24和/或夹心材料20的介观芯体26或全部可以由热塑性材料制成，例如，聚合物箔、类似或不同材料的层叠体、具有纤维增强体或聚合物浸渍纤维层的聚合物复合层。其各自可以由如下材料以单独或混合物或其任意共聚物形式制成：聚烯烃，例如，高密度聚乙烯或低密度聚乙烯，或者聚丙烯，或聚胺，乙烯基聚合物，聚苯乙烯，聚碳酸酯，PET，PPS，PEI，PEEK，PEKK，PI或其它热塑性聚合物，或者其可以由金属(例如，铝、钢、或钛)或热固性复合材料制成。其还可以由如下材料制成：透气或透水材料，如网状物、网格、开口织造或非织造材料，或经针刺的塑料或经针刺的金属箔，以允许分级夹心芯体材料排气。
在夹心材料20具有刃状边缘或楔形物36的一些实施方式中使用的夹心材料20的一些表层22和24具有延伸部32、34，其使一个或多个表层22、24延伸成刃状边缘或楔形物36。该延伸部32、34可以通过如下过程来形成：去除部分芯体26以产生表层22、24的两个翼片32、34、并且随后使翼片接合在一起；或者通过去除一些芯体26和表层22、24中的一个，从而使另一表层24、22的剩余部分足够长以包裹刃状边缘或楔形物36周围，并且与另一表层22、24接合。制备该元件的另一方法是对夹心层20的端部进行压碎或熔化，以使表层22、24的延伸部32、34在刃状边缘或楔形物36处在一起。在介观芯体是泡沫的情况下，泡沫的塌缩可以通过同时施加压力和热量来实现。刃状边缘或楔形物36的形成示意性显示于图2A和图4A中。
将多个臂(例如，三个臂20-1至20-3)接合在一起以形成图形的方法示意性显示于图4A和图4B。从具有外表层22和24的平坦夹心材料件20(参见图2C)开始，通过在夹心材料20的至少第一表层22中进行减材加工(包括切割)、并且切穿或去除具有介观孔道的夹心材料20的介观芯体26来制备开口35——参见图2B。这形成了该图形的两个壁20-2和20-3(参见图2B和图4B)。夹心材料20中的开口35优选在夹心材料20的完整长度L上延伸，所述完整长度L是夹心材料20的宽度。减材加工导致形成图形的至少第一和第二臂20-2、20-3的绞合链，由此，至少第一和第二臂20-2、20-3接合在一起，例如，通过完整的剩余第二表层24(参加图2B)或通过在减材加工位置(即，在开口35处)施加的单独的粘合箔接合在一起。因此，两个臂20-2、20-3可以通过由第二表层24或者箔所形成的铰接体进行接合。两个臂20-2、20-3将各自变成宏观蜂窝芯体的夹心孔道壁。其它臂20-1形成有刃状边缘或楔形物36，其具有直至刃状边缘或楔形物36的表层22和24的延伸部32、34(参加图2A和图4A)。在本发明的一些实施方式中，臂20-2和20-3随后旋转以打开臂20-2和20-3之间的开口35(见图2C和图4B)。壁20-1的延伸部32、34和刃状边缘或楔形物36随后通过熔融粘结(例如，焊接，包括例如声波焊接)、通过锻接或用粘合剂或胶水永久接合到臂20-2和20-3之间的开口35中。一个方法是使用加热工具30(参见图4B)，其具有V形沟槽，用于容纳并且加热/熔化/软化臂20-1的刃状边缘或楔形物36和相邻表层32、34，以及插入并加热/熔化臂20-2和20-3之间开口35的三角形突起。使用加热工具30，臂20-1末端处的材料和臂20-2和20-3的材料熔融粘结(例如，软化并熔化)，然后，去除工具30，并且臂20-1的尖头被引入臂20-2和20-3之间的开口35中。臂20-1的尖头或刃状边缘或楔形物36通过任意合适形式的熔融粘结(例如，熔化/粘结/连接)或用粘合剂胶合接合至臂20-2和20-3之间的开口35中，或进行装配以形成三臂图形，所述三臂图形具有在中心处接合的辐射臂20-1至20-3(参见图3)，所述中心包括接合在一起的表层接缝21、23、25。在夹心材料20的完全宽度上，臂20-1的末端和臂20-2和20-3的材料熔融粘结(例如，软化或熔化)。臂20-1的尖头是在夹心材料宽度上延伸的边缘，并且其被引入臂20-2和20-3之间的开口35。臂20-1的尖头或刃状边缘或楔形物36通过任意合适形式的熔融粘结(例如，熔化/粘结/连接)在夹心材料20的完全宽度上或其部分上接合至臂20-2和20-3之间的开口35中，但是不仅仅是单个点连接。这会形成三臂图形，所述三臂图形具有在夹心材料20的完全宽度上在中心处接合的辐射臂20-1至20-3。表层接缝21、23、25通过该过程接合在一起，导致通过提供良机械性质的连接，此处的表层是连续性的。该连接可以传递连接上的张力、压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，连接可以通过熔融粘结(如焊接)来进行，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度进行粘结。该粘结可以是不连续的，但是单点连接是不太优选的，或者甚至应该避免。
以类似的方式可以接合更多的臂(例如，四个或六个)。
通过该三臂图形的重复以及将其接合在一起，夹心材料孔道壁由宏观蜂窝芯体形成。对于使用三臂结构的四边的(例如，正方形、四边形或矩形)蜂窝芯体，无需在夹心材料的开口35的各侧上进行臂的旋转/折叠/打开(参见图13，附图标记53表示蜂窝芯体52的三臂图形)。不同的是，减材加工应在夹心材料的整个宽度上形成适当成形的开口35，而无需旋转。对于需要多臂结构如四臂(图13，表示蜂窝芯体54的四臂图形的附图标记55，或者蜂窝体56的四臂图形的附图标记57)的其它蜂窝体，两个臂可以同时连接至一个开口35。对于六臂结构(图13，蜂窝芯体58的六臂图形的附图标记59)，使六个臂同时在一起并且连接在一起。
无论宏观蜂窝芯体中的孔道壁数量，该方法随后继续重复减材加工以及连接步骤，以形成例如第一连接的多臂行，例如三臂、四臂或六臂图形。可以通过重复用于接合多臂(例如三臂、四臂或六臂图形)中心的相同类型的连接，将第一行连接至其它行，以形成具有夹心孔道壁的宏观蜂窝结构，例如，使用参考图4A至4B所述的应用于行的连接方法。可以通过重复与用于接合多臂(例如三臂、四臂或六臂图形)中心的不同类型的连接，将第一行连接至其它行。例如，臂(例如三臂、四臂或六臂图形)可以在其中心处通过焊接进行结合，而行可以通过粘合剂或胶水进行结合，或者反之亦然。这些的方法的结果导致，在宏观蜂窝芯体孔道的孔道壁中，各夹心孔道壁的两个表层连接至至少一个相邻夹心孔道壁的两个表层，优选连接至所有相邻孔道壁的表层。
多臂(例如三臂、四臂或六臂图形)行优选在宏观蜂窝结构的厚度方向(图9B中的tL)上是较长的，使得许多行多臂(例如三臂、四臂或六臂)图形可以进行切割，以按所需宏观蜂窝厚度(图9B中的tC)获得行。在行首次切割成所需厚度时，行的重复连接更容易实现和自动化。
在下文中，将描述三臂图形和六边形宏观孔道的生产，但是本发明不限于此。图5A至6B显示了镜像加热元件40，其成形为可以用于形成半六边形材料的长条带。各条带在垂直于附图平面方向上可以是长的，例如至多3m，并且可以在生产线的末端进行纵向切割。在该第一步骤中，可以使用加热元件40在沿着夹心材料20(一个孔道壁)的三分之一的位置处形成开口35。然后在用镜像加热元件40加热后将其折叠/旋转30°(这对热塑性表层效果很好，并且不需要割缝)——参见图5B——从而形成开口35。如图6A和6B所示，然后使用成形加热元件40在夹心材料20的另一边缘的三分之一的位置处形成另一个开口35，然后旋转。
镜像加热元件40可以是标准对焊单元中的特定镜像元件。然而，如图6B所示的半六边形长夹心条带可以通过连续纵向割缝和折叠/旋转工艺来制备。
图7A至7C显示了熔融粘结，例如，使用加热工具40使第二夹心材料20与图6B的第一条带进行镜像焊接。夹心材料20的条带具有形成有外表层22、24延伸部的刃状边缘或楔形物36，并且刃状边缘或楔形物36熔融粘结(例如，焊接)成开口35之一，如图7B所示，从而产生图7C所示结构，其已经包括在中心处连接的三个辐射臂的Y图形。加热工具40用于产生各开口35，随后旋转。
然后加热工具40可用于产生更多的开口35，然后旋转，并通过熔融粘结来接合更多的尖头条带，如图8A至8C所示，图8A至8C显示了将第三条带镜像焊接至图7C的两个第一条带。
继续该方法，通过使用加热工具40在条带中产生更多的开口35，然后旋转，并且与尖的条带进行熔融结合连接，直至产生如图9A所示的结构，其显示了接合后(例如，在将16条条带熔融粘结/焊接在一起后)的一行半六边形孔道。例如，这些条带可能仍然很长，例如，3m长，仅取决于例如对焊设备的长度。优选地，然后将由经焊接的长条带制成的片材切割成许多较短的行，例如，按需形成最终宏观芯体厚度tC(示意性显示于图9B中，其中，图9A的结构被切割成所需的厚度tC)。可以通过常规锯切将其切割成较薄的条带，并且对于本发明实施方式而言，不需要块料切割。然而，可替代地，可以生产蜂窝块料(例如，用加热的镜像焊接片材，其在行进行接合时被拉出)，并且可以用锯切从该块料切割蜂窝片材。
图9C和9D显示了当将第二和第三行焊接至第一行时具有加热元件40的镜像焊接设备的俯视图。如前所述，加热工具40用于产生开口35，随后旋转并熔融粘结。为了增加宏观芯体的尺寸，将一个新的行接合至之前的行，如图9C和9D所示，这要求将下一行交替移动宏观单元的一半宽度。可以使用标准对焊单元用于行的接合，产生对行进行熔融粘结/焊接以形成宏观蜂窝芯体的方法。
加工条带的另一种方法旨在避免在焊接过程中交替移动行或移动镜像加热工具40的步骤。该过程通过如上所述的方法形成双行单元，并使其接合。一次接合两行，即，将一个双行单元接合至另一双行单元，避免了移动，并且还得到了快两倍的焊接过程，如图10B可理解。此外，在双行单元中一次操作两行将更加稳定，从而使孔道壁在连接(例如，熔融过程，如焊接过程)时更好地保持适当位置。
仍然可以用正常板锯(blade saw)从3m长片材上切下如图10A和10B所示的双行单元。
对于上述方法的合理快速处理，应沿芯体的长度方向将多个行或双行单元接合(例如，熔融粘结/焊接)在一起，以使得(例如，对于2.5x 1.2m的典型芯体尺寸)将多个2.5或3m长的行焊接在一起，以产生宽度1.2m的芯体。
可以使用多种方法产生双行单元，其各自是本发明的实施方式。图11A至11C显示了使用加热工具40形成单行半六边形单元以产生开口35，随后旋转并接合至另外的尖的条带。图12A和12B显示了图11C中所示类型的多个元件如何进行接合，例如，通过该基础元件(其第三尺寸可以是3m长)的熔融粘结/焊接来产生双行单元。该熔融粘结/焊接还可以更快，因为可以使用一个镜像加热元件40同时进行两次焊接。
通过使另外的元件与另一接缝进行结合，例如，如图12B所示的焊接工艺步骤，总是可以增加双行单元的尺寸。
如上述任意实施方式的方法可以用于制备片材，所述片材具有宏观蜂窝芯体形式的分级夹心芯体。宏观蜂窝芯体可以包括形成孔道的周期性格子材料，所述孔道具有由介观多孔结构制成的孔道壁。分级夹心芯体包括孔道行，各孔道包括形成凸多面体的一个或多个元件绞合链，其具有通过元件之间连接箔(例如，热塑性箔)链接的孔道壁(例如三壁，四壁或六壁)。凸多面体成形孔道通过多臂结构(例如，三臂、四臂或六臂结构)的重复附着所形成，所述多臂结构分别具有三个、四个或六个辐射并发散的臂，并且在中心处通过例如焊接、锻接、胶合或用粘合剂进行接合。凸多面体接合接在一起并设置成行，从而形成具有宏观蜂窝孔道的宏观蜂窝芯体。随后该芯体可以由一个或多个覆盖层覆盖，例如用塑料或复合层(例如，具有玻璃纤维或碳纤维增强体的热塑性或热固性复合物)、矿物增强层、金属层(例如铝、钢或钛层)、木层或木纤维基层、石层(例如板岩层)等覆盖。覆盖层可以通过层压、胶合、压力、焊接、锻接等连接至宏观蜂窝芯体的一个或两个主表面。
分级夹心芯体可以具有相当大的宏观芯体尺寸，因为夹心孔道壁是非常抗屈曲的。这导致宏观芯体非常低的密度和更快的生产工艺。为了避免分级夹心蜂窝体的支撑体之间的覆盖层或表层的屈曲(宏观凹痕)，可以至少在分级夹心结构的压缩加载侧上使用夹心表层。该夹心表层可以包括表层和介观蜂窝芯体，并且应当足够厚，从而具有足够的弯曲刚度以防止宏观凹痕。
分级夹心芯体的宏观孔道可以填充有例如泡沫、纤维材料或粉末状二氧化硅，以提高绝热性能。由于夹心孔道壁，材料将具有非常良好的面外绝热性能，并且较大的孔道尺寸使得孔道的填充更容易。夹心孔道壁的良好抗弯曲性和空气潮汐连接(air tideconnection)以及在夹心孔道壁表层中使用阻挡层允许在宏观孔道内部保持真空，这提高了绝缘性能并降低了材料的密度。
本发明在其范围内包括产生多臂(例如，三臂、四臂或六臂)结构的不同方式，所述多臂结构包括在中心处永久接合在一起的三个、四个或六个辐射并发散的臂。例如，三臂结构可以是Y结构或T结构。该结构各自具有由第一片材制成的第一和第二臂，所述第一片材具有第一主表面和热塑性芯体，第一和第二臂以通过由第二热塑性箔形成的铰接体所接合的绞合链来形成；第二片材的近端末端接合至第一和第二臂之间的开口中。所述第一臂可以相对于第二臂形成100°至180°的反折角，例如120°，第二片材将平分反折角，以使第三臂具有Y或T结构。所述臂应当是连接的，优选以使得表层通过该连接存在连续性的方式进行连接。
例如，一个夹心材料中的开口可以具有第一V形形状，第二或另一夹心材料的近端末端可以具有第二楔形形状或刃状边缘V形形状，并且第二V形形状或超过一个V形形状接合至第一V形形状中。
开口可以通过如下进行：对第一表层和介观芯体进行减材加工(包括切割)，以形成通过由第二表层形成的铰接体接合的至少第一和第二夹心孔道壁元件的绞合链。还可以通过在夹心孔道壁元件中进行熔化/粘结/连接来添加孔道壁。第三夹心孔道壁的表层连接在第一和第二夹心孔道壁之间的铰接体中，从而使得第一Y结构或T结构具有三臂以及在中心处使三臂接合的第一永久连接。
随后，切割或减材加工和连接的这些步骤可以重复以形成第一行连接的Y或T结构。构造更多行的Y或T结构，并且接合在一起以形成具有夹心孔道壁的宏观蜂窝芯体。
多行Y或T结构优选在宏观蜂窝结构的厚度方向上是较长的，使得许多行Y或T结构可以进行切割，以按所需宏观蜂窝厚度获得行。在行首次切割成所需厚度时，行的重复连接更容易实现和自动化。
本发明的实施方式不是必须形成开口。如图14所示，夹心材料20的件可以制备成具有锋利末端边缘，并且外表层连接在一起。两个件或全部三个件连接在一起，例如通过熔融粘结例如焊接、锻接或用粘合剂或胶水连接在一起。臂的数量在图14中为三个，但是该数量可以增加，例如，增加至高达4个或6个。在所有这些结构中，夹心材料的外表层通过连接来连接至相邻孔道壁的表层，例如，夹心材料20的件上的两个表层接合至所有相邻孔道壁的所有表层。
在任意或所有本发明实施方式中，任意连接可以在连接上传递张力、压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，连接可以通过熔融粘结(如焊接)来进行，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度的方向进行粘结。该粘结可以是不连续的，但是单点连接是不太优选的，或者甚至应该避免。
在任意或所有本发明实施方式中，分级夹心芯体可以是由夹心孔道壁制成的蜂窝体形式的，所述夹心孔道壁各自具有介观芯体第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，所述介观芯体具有介观蜂窝孔道，并且各夹心孔道壁的两个表层连接至至少一个相邻夹心孔道壁的两个表层，并且优选连接至所有相邻夹心孔道壁的两个表层。介观多孔结构可以由泡沫制成，或者由周期性格子材料制成、或由填充有泡沫的周期性格子材料制成。
根据本发明的实施方式，如图14所示的夹心材料20的元件可以以各种方式接合在一起。所述臂(例如，三臂、四臂或六臂)接合在一起以各种不同方式形成宏观蜂窝芯体的单一厚度孔道壁。例如，参考图15，夹心材料20的件设置有尖头边缘，其中，夹心材料上的表层接合在一起，并且在其长度约三分之一和三分之二处具有两个狭缝。外部元件进行旋转以形成三边的中空U形结构。其通过单一连接(例如通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂)的方式附着至类似结构。通过重复该过程来产生半六边形结构。通过接合多个行，形成了六边形孔道。
例如，参考图16，夹心材料20的件在两末端和中间设置有尖头边缘，并且在这一点上将夹心材料切断以产生两个单独件。在夹心材料20各一半长度件的约三分之一和三分之二处形成总共四个狭缝。两个件的外部元件进行旋转以形成具有开口35的两个三边的中空U形结构。其随后通过熔融例如焊接或锻接或用胶水或粘合剂，彼此附着以形成6元件结构。该6元件结构通过两个连接(例如通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂)的方式，附着至类似制备的6元件结构。通过重复该过程来产生六边形和半六边形结构。
例如，参考图17，夹心材料20的三个单独件各自设置有尖头边缘，其中，夹心材料上的表层接合在一起，例如，通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂接合在一起。使外部元件旋转并连接，以形成三边的中空U形结构，例如，通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂来形成。这些三元件成形结构中的许多堆叠在一起。三元件结构中的每一个分别进行拾取，并且通过单一连接(例如通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂)的方式附着至类似结构。通过重复该过程来产生半六边形结构。
根据本发明实施方式，可以使用其它方法来制备宏观蜂窝体的孔道和孔道壁。如图18所示，制备两个夹心材料20的件。在一个件的末端上，去除或熔化掉芯体26，并且将延伸部32、34压在一起，例如熔融如焊接或锻接或胶合或粘附在一起，以优选形成钩状物。两个由此制备的件可以滑到一起，并且例如通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂连接至其本身或者夹心材料20的另一个或更多个这样的件，从而形成三臂结构。元件的数量可以大于三个，例如，四个或六个，例如，从而形成四臂或六臂结构。该实施方式的优点在于仅需要一种类型的夹心材料20的件。
参见图19，参照图18描述的六个元件例如通过熔融例如焊接或锻接或用胶水或粘合剂进行连接，以形成六元件U形产品。该产品通过单一连接(例如通过熔融如焊接或锻接或用胶水或粘合剂)接合至另一个这样的产品，从而形成半六边形行。
本发明还包括：用于制备分级夹心芯体的设备。
例如，三个夹心孔道壁的多个夹心孔道壁的刃状边缘或楔形物的熔融如焊接示意性显示于例如图20中。使用带有加热角元件61的薄板60形式的焊接工具，将具有例如多个夹心孔道壁刃状边缘或楔形物的夹心材料20的元件熔融(例如，焊接)至多个U形产品的开口中，如图20所示。可以对连续生产的夹心材料进行切割，并在尖头边缘进行精加工，然后直接在线折叠成U形产品。工具60可用于镜像焊接工艺中，例如用于将U形产品连接至宏观蜂窝体的多个行。
本发明的实施方式提供了一种用于制备具有宏观孔道和宏观孔道壁的宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体的设备，其中，宏观孔道壁由具有介观芯体的夹心材料制成，所述夹心材料具有第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，形成宏观蜂窝体孔道壁的各夹心材料的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层，所述设备包括：
用于连接夹心材料件以制备连接单元的装置，该连接单元具有中心和至少三个从中心发散并辐射的臂，在中心处，各臂的两个表层都连接到该连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于通过连接将第一连接单元接合到第二连接单元的装置，其中，将第一连接单元的臂的两个表层连接到第二连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于重复接合步骤以形成连接的连接单元行的装置；以及
用于重复地连接连接单元行的装置，从而形成具有由夹心材料制成的宏观孔道壁的宏观蜂窝结构。
在任意或所有本发明实施方式中，任意连接可以在连接上传递张力、压缩力或剪切力。例如，不具有特定粘结但具有形状配合连接的形状配合连接还可以适于传递张力。作为另一个示例，连接可以通过熔融粘结(如焊接)来进行，或者可以通过粘合剂或胶水来接合。作为一个选项，连接(即，焊接或胶合)的方式可以从宏观孔道的孔道壁的顶部至底部是连续的。然而，也可以沿小于完整高度进行粘结。该粘结可以是不连续的，但是单点连接是不太优选的，或者甚至应该避免。
例如，用于形成分级蜂窝体的设备可以包括如下设备A)。
装置(70)，用于通过将夹心材料20的元件切割成所需孔道壁长度并将末端压制并熔融(例如，焊接)在一起或通过粘合剂来制备具有尖锐端部的夹心材料20的元件(参见图17)。
装置(71)，用于引导这些元件中的三个并将其设置成U形结构。
装置(72)，用于通过对元件的端部进行加热并将元件推在一起以使连接熔融并形成三元件U形结构或通过粘合剂来将三个元件镜像焊接在一起。
该设备可以分批与切割成一定长度的元件一起使用，所述元件与连续生产且仅在夹心材料的多个元件进行连接后才切割成一定长度的元件相连。
重复该过程以形成许多三元件U形结构，这些结构由拾放机器人放置或仅落至堆栈上。
三元件U形结构中的一个由辊(73)从堆栈(stack)自动进料至用于通过熔融设备(例如，镜像焊接设备(74))进行加热的位置，以通过使三元件U形结构的一个末端熔融来连接至之前制备的三元件U形结构，或通过粘合剂来连接。
重复所需的次数以形成半蜂窝状孔道行，如图17所示。然后使这些行通过如图9C和9D所示的镜像焊接设备(40)或通过粘合剂熔融(例如，焊接)在一起。
图20显示了用于在片状工具(60)上用加热元件(61)(或通过粘合剂)更连续熔融(例如镜像焊接)的不同设备。
该工具允许将许多元件同时焊接到之前制备的U形元件上，从而以快速工艺进行生产以形成半蜂窝状孔道行。
重复此过程，从而将一行元件连接至半蜂窝状孔道行中。如图20所示，然后使这些行通过如图10B所示的镜像焊接设备(40)或通过粘合剂熔融(例如，焊接)在一起。
例如，用于形成分级蜂窝体的设备可以包括如下设备B)。
用于制备三个夹心材料20的元件以使其具有尖锐末端的装置，其包括减材加工工具，用于打开开口35，保持元件通过箔连接(参见图15)。
用于引导三个元件的件并将其设置成U形结构的装置。
用于使得U形结构熔融(例如，镜像焊接)的装置，通过开口(35)和末端(36)进行加热，并使其熔融在一起，从而形成半蜂窝状行(或者通过粘合剂来形成)。
使用拾放机器人使半蜂窝状行与另一半蜂窝状行放置就位，并使之熔融(例如，使之镜像焊接在一起)(如图20所示)，或通过粘合剂进行。
重复此过程，从而将一行元件连接至半蜂窝状孔道行中。如图9B所示，然后使这些行切割成所需厚度(tC)，并通过如图9C或图10B所示的镜像焊接设备(40)或通过粘合剂熔融(例如，焊接)在一起。
此外：
在所有上述实施方式中，夹心层20的介观蜂窝结构具有带孔道壁的孔道，并且孔道具有介观蜂窝结构孔道纵轴，所述纵轴与宏观蜂窝芯体孔道的纵轴成直角。
在所有上述实施方式中，宏观蜂窝芯体的孔道壁上和/或介观蜂窝夹心材料的孔道壁上的表层可以由如下材料构建：热塑性箔，类似或不同材料的层叠体，具有纤维含量的箔，由聚烯烃、聚乙烯或聚丙烯或聚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚乙烯亚胺、或其它热塑性聚合物单独或以混合物形式制备的箔。特别有利的是：孔道壁中的介观蜂窝芯体使用可热成型聚合物，并且在孔道壁夹心材料的表层中使用来自相同热塑性聚合物的纤维增强复合物(例如，基于UD带)，以使得表层可以通过热塑性焊接接合至芯体。
在所有上述实施方式中，宏观蜂窝芯体的孔道壁上和/或介观蜂窝夹心材料的孔道壁上的表层可以由金属箔、铝、钢或钛或其它金属构成。
在所有上述实施方式中，宏观蜂窝芯体可以具有六边形或矩形、正方形或四边形或三角形形式的夹心孔道壁。六边形或三角形或矩形、正方形或四边形由分别具有三个、四个或六个连接的夹心孔道壁形成，并且各连接是两个表层与至少一个相邻夹心孔道壁的两个表层的永久接合连接。

Claims (36)

1.宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体，其中，具有第一夹心孔道壁的第一宏观孔道通过连接与具有相邻夹心孔道壁的相邻宏观孔道连接，所述第一夹心孔道壁和相邻夹心孔道壁由具有宽度的夹心材料制成，所述夹心材料具有介观芯体以及夹心材料第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，两个表层均附着至介观芯体上，从而形成宏观蜂窝体的各夹心孔道壁，第一孔道壁和相邻孔道壁的高度由夹心材料的宽度确定，沿第一孔道壁的高度，第一夹心孔道壁的两个表层通过连接连接至至少一个相邻孔道壁的两个表层。
2.如权利要求1所述的分级夹心芯体，其中，第一和相邻宏观孔道壁由多臂结构形式的夹心材料形成，并且多个臂从中心开始辐射，在中心处多个臂的末端连接在一起。
3.如权利要求2所述的分级夹心芯体，其中，多个臂是三个、四个或六个臂。
4.如任意前述权利要求中所述的分级夹心芯体，其中，宏观夹心芯体具有带三个、四个或六个孔道壁的孔道。
5.如任意前述权利要求中所述的分级夹心芯体，其中，介观芯体是介观蜂窝体、或由泡沫制成、或由周期性格子材料制成、或由填充有泡沫的周期性格子材料制成、或者是波纹芯体、或者与表层一体制造为挤出型材或泡沫夹心片材。
6.如权利要求4或5所述的分级夹心芯体，其中，夹心材料的厚度小于宏观孔道尺寸的1/5。
7.如任意前述权利要求中所述的分级夹心芯体，其中，所述分级夹心芯体还包括：夹心材料的至少第一和第二元件的绞合链以及在至少第一和第二元件之间的开口，至少第一和第二元件通过由箔形成的铰接体接合；夹心材料的第三元件连接至第一和第二元件之间的开口中，以形成具有从中心辐射并发散的三个臂的三臂结构。
8.如权利要求3至7中任一项所述的分级夹心芯体，其中，连接的三臂结构的行形成了宏观蜂窝结构。
9.如权利要求7或8所述的分级夹心芯体，其中，开口具有第一V形，第三元件的末端具有第二V形，第二V形连接至第一V形中。
10.如权利要求9所述的分级夹心芯体，其中，介观芯体具有孔道，并且介观芯体孔道的纵轴与宏观蜂窝结构孔道的纵轴成直角。
11.如权利要求1至10中任一项所述的分级夹心芯体，其中，宏观蜂窝芯体的孔道壁和/或介观芯体的孔道壁包括：热塑性箔，类似或不同材料的层叠体，具有纤维含量的箔，纤维增强聚合物复合物，由聚烯烃、聚乙烯或聚丙烯或聚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚乙烯亚胺、或其它热塑性聚合物单独或以混合物形式制备的箔。
12.如权利要求1至11中任一项所述的分级夹心芯体，其中，介观芯体是波纹芯体。
13.如权利要求12所述的分级夹心芯体，其中，孔道壁的表层和芯体是一体制成的。
14.如权利要求13所述的分级夹心芯体，其中，孔道壁的表层和芯体通过将双片材与整体泡沫夹心片材挤出或共挤出而形成。
15.如权利要求4-14中任一项所述的分级夹心芯体，其中，宏观蜂窝结构具有三角形、矩形或六边形形式的孔道壁。
16.如前述权利要求中任一项所述的分级夹心芯体，其中，连接能够在连接上传递张力、压缩力或剪切力。
17.如权利要求15所述的分级夹心芯体，其中，连接是不具有特定粘结但具有形状配合连接的适形连接。
18.如权利要求16所述的分级夹心芯体，其中，连接通过熔融粘结制成，其以焊接为例，或者通过用粘合剂或胶水来接合。
19.如前述权利要求中任一项所述的分级夹心芯体，其中，连接可以是连续或不连续的，但是不是单点连接。
20.一种用于制备具有宏观孔道和宏观孔道壁的宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体的方法，其中，宏观孔道壁由具有介观芯体的夹心材料制成，所述夹心材料具有第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，形成宏观蜂窝体孔道壁的各夹心材料的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层，所述方法包括：
利用连接来连接夹心材料件，以制备连接单元，所述连接单元具有中心和至少三个从中心发散并辐射的臂，在中心处，各臂的两个表层连接到该连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
通过连接将第一连接单元接合到第二连接单元，其中，将第一连接单元的臂的两个表层连接到第二连接单元的至少一个相邻臂的两个表层，并重复接合步骤以形成连接的连接单元行；和
重复地连接连接单元行，以形成具有由夹心材料制成的宏观孔道壁的宏观蜂窝结构。
21.如权利要求20所述的方法，其中，至少三个臂包括三个、四个或六个臂。
22.如权利要求20或21所述的方法，其中，宏观夹心芯体具有带三个、四个或六个孔道壁的孔道。
23.如权利要求20至22中任一项所述的方法，所述方法包括：由介观蜂窝体形成介观芯体、或由泡沫形成介观芯体、或由周期性格子材料制成介观芯体、或由填充有泡沫的周期性格子材料制成介观芯体。
24.如权利要求20至23中任一项所述的方法，其中，夹心材料的厚度小于宏观孔道尺寸的1/5。
25.如权利要求20至24中任一项所述的方法，所述方法还包括：形成夹心材料的至少第一和第二元件的绞合链以及在至少第一和第二元件之间的开口，通过由箔形成的铰接体接合至少第一和第二元件；夹心材料的第三元件连接至第一和第二元件之间的开口中，以形成具有从中心辐射并发散的三个臂的三臂结构。
26.如权利要求20至25中任一项所述的方法，其中，连接的三臂结构的行形成了宏观蜂窝结构。
27.如权利要求21至26中任一项所述的方法，其中，开口形成有第一V形，并且第三元件的末端按第二V形形成，并且还包括将第二V形连接至第一V形中。
28.如权利要求27所述的方法，其中，形成介观芯体孔道，并且介观芯体孔道的纵轴与宏观蜂窝结构孔道的纵轴成直角。
29.如权利要求20至28中任一项所述的方法，其中，宏观蜂窝芯体的孔道壁和/或介观芯体的孔道壁由如下材料形成：热塑性箔，类似或不同材料的层叠体，具有纤维含量的箔，纤维增强聚合物复合物，由聚烯烃、聚乙烯或聚丙烯或聚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚乙烯亚胺、或其它热塑性聚合物单独或以混合物形式制备的箔。
30.如权利要求20-29中任一项所述的方法，其中，宏观蜂窝结构具有三角形、矩形或六边形形式的孔道壁。
31.如权利要求20至30中任一项所述的方法，其中，连接能够在连接上传递张力、压缩力或剪切力。
32.如权利要求31所述的方法，其中，连接是不具有特定粘结但具有形状配合连接的适形连接。
33.如权利要求31所述的方法，其中，连接通过熔融粘结制成，其以焊接为例，或者通过用粘合剂或胶水来接合。
34.如权利要求20至33中任一项所述的方法，其中，连接可以是连续或不连续的，但是不是单点连接。
35.一种用于制备具有宏观孔道和宏观孔道壁的宏观蜂窝体形式的分级夹心芯体的设备，其中，宏观孔道壁由具有介观芯体的夹心材料制成，所述夹心材料具有第一主表面上的第一表层和第二主表面上的第二表层，形成宏观蜂窝体孔道壁的各夹心材料的两个表层连接到至少一个相邻孔道壁的两个表层，所述设备包括：
用于连接夹心材料件以制备连接单元的装置，所述连接单元具有中心和至少三个从中心发散并辐射的臂，在中心处，各臂的两个表层连接到该连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于通过连接将第一连接单元接合到第二连接单元的装置，其中，将第一连接单元的臂的两个表层连接到第二连接单元的至少一个相邻臂的两个表层；
用于重复接合步骤以形成连接的连接单元行的装置；以及
用于重复地连接连接单元排的装置，从而形成具有由夹心材料制成的宏观孔道壁的宏观蜂窝结构。
36.一种分级夹心芯体，其能够通过如权利要求20至34中任一项所述的方法获得。
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