CN112166026B - 隔膜成型 - Google Patents

Abstract

一种对纤维制品进行成型的方法，该方法包括：提供具有轮廓化成型表面(114)的模型(113)；将纤维预制件(40)定位在第一隔膜(104)与第二隔膜(105)之间，该第二隔膜从成型表面偏移；在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；使第一隔膜和第二隔膜相对于模型移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致；在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性；以及使预制件以其构造定形。

Description

隔膜成型

技术领域

本发明涉及模制部件，尤其是复合部件。

背景技术

越来越多的相对大的部件都通过模制来制造。这些部件中的许多部件是复合部件，通常是由诸如碳纤维/环氧树脂之类的系统制成的纤维加强树脂部件。一些示例是汽车的浴盆(tub)、飞行器的机翼、风力涡轮机的叶片和游艇的桅杆。

对模制部件进行成型的一种方法是隔膜成型。在隔膜成型中，将要成形的柔性模制毛坯放置在弹性隔膜与成形刚性模具工具之间。然后在隔膜与模具工具之间抽出真空。这将隔膜拉成与模具接触，并最终使毛坯与模具工具的形状保持紧密一致。然后，可以例如通过对模具工具施加热量以便固化注入到毛坯中的树脂来将毛坯定形(set in shape)。一旦毛坯被定形，就可以释放真空，并可以移除毛坯。可以在模具毛坯的两侧放置隔膜，并在两个隔膜之间另外抽出真空。这允许将毛坯方便地铺设在下隔膜上面。

图1示出了一种类型的隔膜成型过程中的多个步骤。在图1a中，浸渍有热活化粘合剂的增强纤维垫1位于两个隔膜2、3之间。成形模型4位于隔膜下方。垫1被定位成使其直接位于模型上方。(参见图1a)。在隔膜之间抽出真空以加固垫1并将其紧密地保持在隔膜之间。(参见图1b)。然后在下隔膜3与模型之间的区域中抽出真空。这会使隔膜并且因此使垫与模型一致。(参见图1c)。对垫进行加热以使其被定形成模型表面的形状。然后可以释放真空并移除成形的垫。该过程可以用于制造用来在随后的树脂传递模制步骤中使用的纤维预制件。

这个过程具有几个潜在的困难。因为隔膜是弹性的，所以当隔膜与模具接触时，很难实现隔膜与模具工具之间的位置关系的精确控制。对于低性能零件，这通常并不重要，因为如果模制毛坯是均匀的，则可以在模制毛坯上提供一定的余量，并且可以在成型后切除多余的余量。然而，高性能零件通常是通过将各种材料组合而制成的，其中，最终产品的特定点处要求特殊材料。例如，它们可以通过铺设不同类型的碳纤维垫而制成，其中，特定类型的垫相对于彼此和模具特别地定位和/或定向。

期望具有用于双隔膜成型的改进方法。

发明内容

根据第一方面，提供了一种对纤维制品进行成型的方法，该方法包括：提供具有轮廓化成型表面的模型；将纤维预制件定位在第一隔膜与第二隔膜之间，该第二隔膜从成型表面偏移；在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；使第一隔膜和第二隔膜相对于模型移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致；在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性；以及使预制件以其构造定形。

根据第二方面，提供了一种对纤维制品进行成型的方法，该方法包括：提供具有轮廓化成型表面的模型；将纤维预制件定位在第一隔膜与第二隔膜之间，该第二隔膜从成型表面偏移；在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；使第一隔膜和第二隔膜相对于模型机械地移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致，在所述移位步骤期间，模型位于第二隔膜上方；在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性；以及在使预制件以其构造定形。

根据第三方面，提供了一种对纤维制品进行成型的方法，该方法包括：提供具有轮廓化成型表面的模型；将纤维预制件定位在第一隔膜与第二隔膜之间，该第二隔膜从成型表面偏移，预制件包括能热活化的结合剂；当预制件与至少第一隔膜接触时，通过定位第一加热器单元以便使该第一加热器单元位于模型与第一隔膜和第二隔膜中的最靠近模型的隔膜之间并使用第一加热器单元向预制件施加热量，来向预制件施加热量；在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；使第一隔膜和第二隔膜相对于模型机械地移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致；通过从模型与第一隔膜和第二隔膜中的最靠近模型的隔膜之间移除第一加热器单元，来在所述移位步骤之前停止向预制件施加热量；在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性；以及使预制件以其构造定形。

在特定的成型操作期间，可以通过第一隔膜和第二隔膜相对于模型的机械运动使第一隔膜和第二隔膜初始接触。所述移位步骤可以机械地进行成。另选地，可以通过在模型与更靠近模型的隔膜之间抽出真空来使它们初始接触。这可以通过提供一个气密室来促进，该气密室包围模型的侧面并且将较近隔膜作为其多个壁中的一个壁。

在所述定位步骤中，第一隔膜从成型表面偏移。

第一隔膜和/或第二隔膜可以由相应的框架支撑，例如围绕其外围。使第一隔膜和第二隔膜机械地移位的步骤可以包括使框架相对于模型移位。

在所述移位步骤期间，模型可以位于第二隔膜上方。

使第一隔膜和第二隔膜移位的步骤可以包括使第一隔膜和第二隔膜相对于模型向上移动。

第二隔膜可以覆盖在第一隔膜上。第二隔膜可以是上隔膜，并且第一隔膜可以是下隔膜。第一隔膜可以覆盖在第二隔膜上。第一隔膜可以是上隔膜，并且第二隔膜可以是下隔膜。

该方法可以包括在位于第二隔膜上方的存储区域中存储多个模型，并且在移位步骤之前，将所述多个模型中的预定一个模型自动地移动到第二隔膜上方的工作位置。所述自动运动可以由机器人操纵器执行。

该方法可以包括：提供用于横向移动第一隔膜的机构；在第一站处将纤维预制件定位在第一隔膜上；将承载纤维预制件的第一隔膜横向移动到第二站；以及在第一隔膜位于第二站处的情况下执行所述移位步骤。

预制件可以包括能热活化的结合剂。该方法可以包括：当前体至少与第一隔膜接触时，向前体施加热量；以及在所述移位步骤之前停止向前体施加热量。该方法可以包括准许结合剂冷却，从而使前体定形。

预制件可以包括能热活化的结合剂。该方法可以包括：当预制件至少与第一隔膜接触时，向预制件施加热量；以及在所述移位步骤之前停止向预制件施加热量。该方法可以包括准许结合剂冷却并由此使预制件定形。

将热量施加到预制件的步骤可以包括：定位第一加热器单元以便使该第一加热器单元位于模型与第一隔膜和第二隔膜中的最靠近模型的隔膜之间，并使用第一加热器单元将热量施加到预制件；并且停止向预制件施加热量的步骤可以包括：将第一加热器单元从模型与第一隔膜和第二隔膜中的最靠近模型的隔膜之间移除。

该方法可以包括：使第一隔膜张紧；以及在第一隔膜处在张紧下的同时将所述纤维预制件定位在第一隔膜上。

可以将第一隔膜保持在张紧下，直到已经在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空为止。

使第一隔膜张紧的步骤可以包括将对象压入第一隔膜中。

纤维预制件可以包括层压成堆的多个纤维材料片材。所述纤维材料片材或每个纤维材料片材可以是编织纤维材料片材。

第一隔膜和第二隔膜可以是弹性的。它们可以是或包括弹性膜。

预制件可以是交通工具的结构零件的部分。预制件是汽车的结构零件的部分，并且结构零件是汽车浴盆。

根据第四方面，提供了一种双隔膜成型设备，该双隔膜成型设备包括：模型，该模型具有轮廓化成型表面；第一隔膜和第二隔膜，该第二隔膜从成型表面偏移；真空泵，该真空泵用于在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；驱动机构，该驱动机构用于使第一隔膜和第二隔膜相对于模型机械地移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致；以及第二真空泵，该第二真空泵用于在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性。

根据第五方面，提供了一种双隔膜成型设备，该双隔膜成型设备包括：模型，该模型具有轮廓化成型表面；第一隔膜和第二隔膜，该第二隔膜从成型表面偏移，该模型位于第二隔膜上方；真空泵，该真空泵用于在第一隔膜与第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在第一隔膜和第二隔膜之间；驱动机构，该驱动机构用于使第一隔膜和第二隔膜相对于模型机械地移位，从而使第二隔膜的与预制件邻接的部分与模型部分地一致；以及第二真空泵，该第二真空泵用于在第二隔膜与模型之间抽出真空，以便增加第二隔膜的所述部分与模型之间的一致性。

附图说明

现在将参照附图通过示例的方式描述本发明。在图中：

图1示出了隔膜成型过程中的多个阶段。

图2示出了隔膜成型设备。

图3示出了要成型的零件。

图4示出了用于对图3的零件进行成形的模型。

图5在剖面图中示出了用于对图3的零件进行成形的双隔膜过程的多个阶段。

图6示出了加热器相对于隔膜的运动。

图7示出了可以如何拉伸隔膜。

具体实施方式

图2是隔膜成型设备的剖面图。该设备包括基部100。在该示例中，该基部是水平的大致平坦的表面，但是它可以在任何取向上并且可以是非平坦的。支撑塔架101远离基部延伸。图2示出了单个支撑塔架，但根据稳定性要求，可以存在多个支撑塔架或其它形式的支撑机构。支撑塔架101支撑一对框架102、103。每个框架都是刚性结构，该刚性结构限定位于其内的开口。框架通常是平面的并且被布置成使得它们通常平行于基部100。隔膜104、105附接至框架中的相应一个框架，以便闭合相应框架中的开口。每个隔膜以气密的方式围绕其外围附接至相应框架。隔膜由柔性的且可选地弹性的片状材料形成。框架安装在支撑塔架101上，使得它们可以借助于马达106、107朝向和远离基部100移动。密封件108被设置在一个或两个框架上，使得当框架移动从而彼此抵接时，可以以气密的方式密封隔膜之间的容积。密封件109被设置在框架103和/或基部100上，使得当框架103移动从而与基部抵接时，可以以气密的方式密封基部与由框架103承载的隔膜105之间的容积。密封件可以任何合适的方式定位。第一真空泵110通过开口联接到多个框架中的一个框架，当框架彼此抵接时，该开口提供到隔膜之间的容积的通道。第二真空泵111通过开口连接到多个框架中的一个框架或基部，当框架103与基部抵接时，该开口提供到隔膜105与基部之间的容积的通道。加热器112被布置成在上隔膜上起作用。加热器可以被设置成可以在下隔膜上起作用。加热器可以从更接近基部100的较近隔膜105和基部本身之间的空间中移除，以准许较近隔膜移动以接触基部。模型113位于基部上。

这些隔膜由柔软的片状材料形成。隔膜中的一个或两个隔膜可以由弹性材料形成。隔膜可以例如两个都由弹性体片材形成，例如由橡胶或硅树脂片材形成。隔膜可以是任何合适的厚度，例如在0.5mm至2.0mm范围内的厚度。每个隔膜可以在其相应的框架中保持拉紧。另选地，每个隔膜可以松散地保持在其框架中。结果，隔膜可能在成型过程的开始就有些下垂。

基部或床部100通常是平坦的。可选地，可以在床部中设置凹槽，或者可以将稀松布(scrim)铺设在床部上，以改进跨床部和模型均匀抽出真空。泵111可以通过床部中的孔抽取其真空。

在工作中，可以将前体放置在这些隔膜之间，该前体可以是浸渍有热活化粘合剂的增强材料垫。然后，可以通过使用马达106和/或马达107重新定位两个框架中的一个或两个框架来使这些隔膜一起移动。然后，通过使用泵110在隔膜之间抽出真空。然后，可以通过使用马达106和马达107来同时(in unison)移动隔膜，以便使框架103进入与基部100抵接的位置。保持框架之间的真空。这将隔膜105推成与模型113的暴露表面114部分地一致。前体位于隔膜的区域，使得前体也被迫使采取模型的形状。由于预制件通过隔膜104保持在隔膜105上，所以预制件也与暴露表面114部分地一致。然后在隔膜105与基部100之间抽出真空。这使隔膜105与暴露表面114完全一致。在该阶段之前的某个时刻，前体已经被加热器112加热以便使粘合剂活化。然后准许粘合剂固化，将前体固定成类似模型的暴露表面114的至少一部分的形状。然后，通过启动来自泵110、111的供应线中的阀115、116来释放真空，将框架移开，并移除由前体形成的零件。

图3示出了期望使用这种方法形成的零件9。该零件具有鞍形区域10，该鞍形区域10在图3的取向中上凹。该零件可以继续形成交通工具的结构零件(例如汽车浴盆、飞行器机翼或船体)或用于另一目的的零件，诸如风力涡轮机的叶片。有利地，该零件形成高性能汽车的结构零件的一部分。

图4示出了适用于在隔膜成型过程中形成图3的零件的模型或工具11。该模型是具有成型表面12的刚性块或壳。成型表面的形状与零件9的所需形状相匹配。成型表面具有鞍形区域13，该鞍形区域在图3的取向中上凹，并且旨在对零件9的鞍形区域10进行成形。在模型的鞍形区域13的任一侧上都存在突出部14、15。

图5示出了使用图2的设备通过双隔膜过程形成零件9的多个阶段。

在第一步骤(图5a)中，将两个隔膜104、105彼此间隔开，并且与模型113间隔开。每个隔膜从相应的框架102、103悬挂。框架可以移动的操作方向120通常垂直于隔膜，并且模型113被定位在在操作方向上从隔膜偏移的床部100上。模型位于床部上，其成型表面114面向较近隔膜105。突出部14、15都比鞍形区域13所限定的中空部更靠近较近隔膜。

如图5a所示，前体40位于隔膜之间。前体由片状材料形成。前体可以包括一层或更多层材料。一层或更多层这样的层可以例如是针织或编织的织物。一层或更多层这样的层可以例如是疏松的或成束的纤维，例如成束的纤维或丝束。一层或更多层这样的层可以例如是非纤维材料，例如双轴均匀的片材。织物层可以包括成束的增强纤维，这些纤维交织、缝合或熔合在一起。这种缝合可以借助于具有比增强纤维的材料更低的每单位体积抗拉强度的次级纤维材料来进行。然而，缝合纤维可能基本上是不可延伸的。增强纤维可以是例如碳纤维、玻璃纤维或诸如芳族聚酰胺纤维之类的聚合物纤维。松散或成束的纤维层可以包括一种或更多种这种材料的纤维。例如，前体可以包括多个片材的碳纤维织物或垫。这些片材中的每个片材可以包括在多个非平行方向上延伸的碳纤维。例如，单个片材中的延伸可以彼此偏移90°、60°或45°。片材可以布置在彼此之上，使得一个片材中的延伸方向从每个相邻片材中的该延伸方向或每个延伸方向偏移。当前体包括多个片材时，它们可以通过粘合剂或通过机械结合元件(诸如U形钉、螺柱、夹子或缝线)粘结在一起，以帮助将它们保持与彼此对准。

前体是柔软的。这允许前体被迫使与模型的成型表面114相一致。

前体被配置成使得其可以被定形，以便采用成型表面的形状。这可以以任何合适的方式来进行。例如，前体的一层或更多层可以包括热塑性材料。然后可以在与模型接触之前和/或同时加热前体(例如，通过加热器112)，以便使热塑性材料升高至其软化温度以上(例如，对于某些材料而言，玻璃化转变温度)，然后准许在前体与模型接触的同时冷却，以便使热塑性材料定形。另选地，前体的一层或更多层可以包括热活化粘合剂。然后可以在与模型接触之前和/或同时加热前体，以便使粘合剂将前体定形。另选地，前体的一层或更多层可以是可塑性变形的材料，从而将前体拉向模型会导致可塑性变形的材料发生塑性变形。一种方便的方法是使前体包括包含纤维的织物层，并使那些纤维涂覆有热固性粘合剂。前体可以包括一层或更多层干织物。前体可以包括干纤维结合剂，该干纤维结合剂可以固有地发粘或可以是热活化的(例如热塑性或热固性)。

前体在隔膜之间位于这样的位置，即：使得当隔膜如下所述移动到模型时，隔膜将位于成型表面114。因此，可以将其压制成成型表面114的形状。

如图5a所示，如果隔膜是大体水平的，则可以将前体铺设在下隔膜上。可以利用临时粘合剂将前体粘结到隔膜中的一个隔膜上。如果隔膜不水平，则这样可以将其保持在适当的位置。

如上所述，在该过程的一个示例中，例如通过加热器112在该阶段对隔膜和前体进行加热。在较近隔膜105与模型113之间可以存在附加的加热器(图5a中未示出)。可以在该过程的下一步骤之前将这些加热器移除。如果该前体是热塑性的，则在此阶段对其进行加热可以使其软化，或者可以使该前体中包括的热活化粘合剂活化。

在优选配置中，前体包括多个片材，该多个片材至少部分地涂覆有结合剂，该结合剂可以帮助以堆叠的方式将它们保持在一起。结合剂可以为粉末或液体形式，或者为粘合片材形式。在铺设片材的过程中，最后，一些片材可以在至少一侧上利用结合剂涂覆。然后，当片材被铺设时，在片材之间可以存在结合剂。优选地，将结合剂设置在片材上，使得结合剂不与隔膜接触。这样可以避免隔膜劣化。

当前体被装载以与隔膜(通常是下隔膜)接触时，该隔膜处于张紧状态是很方便的。隔膜可以在单个方向上处于张紧中。优选地，隔膜在两个不平行的方向上处于张紧中。使隔膜张紧的一种方便的方法是将一个支承件压到与隔膜接触，以便使隔膜变形为张紧。例如，图6示出了步骤5a的修改。在将前体40装载到下隔膜105上时，将支承件200压入到下隔膜105中以使下隔膜变成张紧。方便地，将支承件压入隔膜的与装载有前体的一侧相反的一侧。这可以使得更容易装载前体，并且可以通过抵消隔膜中的下垂使前体抵靠模型114的随后定位更加精确。支承件可以采用平板的形式。可以在随后的在隔膜之间抽出真空的步骤之前或之后移除支承件。

存在穿过框架102的出口117。泵110联接到该出口。当框架彼此抵靠定位时，除了出口117，密封件108可以使隔膜之间的区域气密。密封件108可以例如是橡胶珠缘。泵110可以另选地(或另外)通过框架103联接和/或可以附接到多个隔膜中的一个隔膜中的连接器。

如图5b所示，在该过程的下一步骤中，通过移动这些框架中的至少一个框架使隔膜104、105在一起，以便使这些框架密封接合。然后，借助于泵110在隔膜之间抽出真空。这将隔膜拉在一起，并保持前体牢固地捕获在隔膜之间。

存在穿过框架103的出口118。泵111联接到该出口。当较近框架103被抵靠床部定位时，除了出口118，密封件109可以使较近隔膜105与床部100之间的区域气密。密封件109可以例如是橡胶珠缘。

例如使用加热器112以及可选地设置在成型设备上的其它加热器将热量施加到这些隔膜。热量通过这些隔膜传递到前体。这可以使前体的粘合剂活化。通常，结合剂可以在80℃左右变得有活性。优选地，将前体加热至70℃至100℃之间。优选地，将前体加热以便使结合剂活化。在一些过程中，加热前体所花费的时间可能成为瓶颈。为了减少这种情况，优选如图7所示布置加热器。下加热器单元201可以与水平部件一起移动(参见204)，以便位于下隔膜105与模具工具113之间。可以在模制步骤之前将下加热器单元201移除。上加热器单元202可以与竖直部件一起在上隔膜104上方移动。因为上加热器单元可以竖直移动(参见203)，所以当上隔膜降低到与下隔膜接触时，上加热器单元可以连续地向上隔膜施加热量。因此，在优选的工艺流程中，在隔膜104、105竖直分开的情况下，将前体装载到下隔膜上。然后，将上隔膜降低到与下隔膜接触的同时，(i)上加热器202也降低，并且(ii)上加热器单元将热量施加到上隔膜。优选地，在上隔膜在其装载步骤期间的位置与其与下隔膜接触时的位置之间的大部分行程中，上隔膜与加热器之间的竖直距离小于100mm，更优选地小于50mm。

在该方法的一种方便的形式中，将热量施加到前体以使其达到诸如使前体的组分活化的温度。前体的组分被活化，使得在随后从该温度冷却时，其将至少部分硬化前体。当前体与模具未保持一致性时(可能是部分或完全一致性)，施加热量。然后在使前体与模具表面部分或完全一致之前，停止或基本上停止例如从一个或更多个电加热器将热量施加到前体。在前体与模具完全一致之后，可以开始具有冷却前体的效果的措施。例如，这可以是迫使空气流过前体。

可以在前体被加热之前或之后抽出真空。在一个方便的过程中，在加热前体的同时，在隔膜之间抽取第一真空度。一旦前体达到预定的温度和/或状态，例如，在结合剂被活化的情况下，可以停止加热。然后可以抽取更高的第二真空度。第二真空度可以例如比环境压强低大约1巴。可以在下隔膜与模具接触的情况下抽取第二真空度，如下文进一步所述。在下隔膜移动成与模具接触之前，从下隔膜与模具之间的空间取出下加热器201。

移动框架102、103，以便使较近隔膜105与成型表面114接触。在该示例中，模具表面在至少一个轴线上具有凹形，如鞍形所示。然而，模具表面可以是平坦的或完全凸出的。在该示例中，下隔膜105首先与突出部14、15接触。(参见图5c)。然后，如图5d所示，移动这些框架，使得距离床部较近的较近框架103与床部形成密封接合。在该阶段，尽管与成型表面114的鞍形13的最深部分相比，较近隔膜105的外围在操作方向120上更靠近床部，但是较近隔膜105通过突出部14、15而被保持远离鞍形的最深部分。可以通过任何合适的机构移动框架。例如，它们可以由液压致动器或电动马达驱动而移动。可以设置导轨以引导框架的运动。

接下来，使用泵111在床部100与较近隔膜105之间抽出真空。(图5e)。这将较近隔膜105拉成与成型表面114一致地均匀接触。前体40被定位成使其与较近隔膜105的与成型表面114接触的区域相邻。由于前体通过两个隔膜之间的真空而被保持到较近隔膜，所以前体也被保持与成型表面114的形状一致。在凹模具或平坦模具的情况下，可以省略该步骤。

然后通过适当的方式使前体定形。例如，如果前体是热塑性的，并且先前已经被加热，则可以准许其冷却；如果前体包括热固性粘合剂，则将前体加热(如果尚未加热)；或者，如果前体包括紫外线活化的粘合剂，则将其暴露于紫外线光。如果上加热器202(参见图6)可以相对于上隔膜移动，则可以在前体的任何热固性组分冷却的同时将上加热器202关闭和/或移离上隔膜。这可以提高前体的冷却速率并加快该过程。在前体冷却的同时，风扇可以被布置成在上隔膜和/或下隔膜上起作用。这样可以提高冷却速率。

一旦前体被定形，就释放真空，使框架返回到图5a中所示的位置，并将定形主体(如图5f中的40’所示)从设备移出。

每个隔膜可以具有均匀或不均匀的厚度。如果隔膜的厚度不均匀，则隔膜的有效厚度可以取为其平均厚度。

隔膜可以具有相同或不同的成分。优选两个隔膜都是可弹性伸展的。两个隔膜可以是弹性体片材，例如橡胶或硅树脂片材。两个隔膜可以由杨氏模量小于例如10Mpa或小于6Mpa或小于3MPa的材料制成。

该真空或每个真空可被抽至例如200mb或更小，或者100mb或更小或者50mb或更小的绝对压力。距离模型更近的隔膜可能比另一隔膜更具弹性：即，对于给定载荷，距离模型更近的隔膜可能会变形更大。

图2的设备可以以任何取向安装。例如，操作方向120可以是竖直、水平或倾斜的。模型113可以在隔膜的下方、上方或从隔膜水平偏移。

在图5的示例中，首先通过框架的运动使较近隔膜移动成与模型接触。然后通过在较近隔膜与模型之间抽出真空，使较近隔膜与模型完全一致。在另一示例中，即使当较近隔膜与模型113间隔开时，较近隔膜与床部100之间的容积也可以是气密的。当框架103处于图5b所示的位置时，这可以通过存在从床部延伸到框架103的气密壁来实现。然后，可以通过在该容积中抽出真空来将较近隔膜拉到与模型接触。

应当注意，在以上所述的过程中，不需要具有在隔膜与承载模具主体的表面100之间延伸的直立壁的壳体。在使靠近模具主体的隔膜与模具主体和/或表面100变成密封关系之后，可以在靠近模具主体的该隔膜与模具主体之间抽出真空。没有这样的壁是方便的，因为它可以使得更容易接近模具工具。这些隔膜可以机械地移动成与模具工具接触，而不是通过在隔膜中的一个或两个隔膜与模具工具之间抽取真空。

这些隔膜相对于模具表面移动，以在这些隔膜与模具表面之间抽出真空之前使前体至少部分与模具表面保持一致。这些隔膜并不是通过真空作用与模具表面形成初步一致。这些隔膜在真空作用下的运动比它们在被机械平移时的运动更难预测，这是由于在抽取真空时隔膜会倾向于被拉伸。该拉伸会使得难以确保前体与模具表面之间期望的位置对准。因此，通过隔膜的移动而不是在真空作用下使前体与模具主体初始接触可以提高过程的精度。

在上述过程中，模具主体位于下隔膜下方，并且使下隔膜移动成与模具主体接触。该方法可以以几种方式变化。在一种变型中，模具主体可以向上移动成与下隔膜接触并且对前体进行挤压成形。在另一变型中，模具主体可以位于上隔膜上方。然后，一旦已经装载了前体并且可选地已经在这些隔膜之间抽出真空，则可以通过向上移动这些隔膜和/或向下移动模具主体来使前体与模具表面一致。

将模具主体定位在隔膜上方可以具有许多优点。首先，其可以促进前体与模具表面之间的一致性，因为隔膜在重力作用下的任何自然下垂都会趋于使它们在从上方观察时呈凹形，并且该弯曲(curvature)与模具工具从上方撞击时施加的弯曲意义相同。其次，其准许其中多个模具工具存储在隔膜成型站上方并可以根据需要移动到适当位置的制造架构对不同的零件进行成型。可以使用从工具库中取出工具工件的机械臂来定位模具主体或该工件。前体的装载仍可以在工厂地板上以操作员级别进行。这可以节省工厂空间，并使工具切换更快。第三，在模具工具位于隔膜上方的情况下，可以更自由地横向移动隔膜。在一种方便的布置中，至少下隔膜是可以横向移动的。下隔膜可以安装在可以横向移动的支撑件上，例如安装在轮式小车或传送带上。另选地，下隔膜可以形成可以横向移动的材料条或无端环的一部分。前体可以在第一位置处位于隔膜上。然后，可以将隔膜横向移动到模具下方的位置。这可以通过使隔膜的支撑件跨工厂地板移动来进行。另选地，在隔膜形成条或带的一部分的情况下，前体可以在第一位置处被装载在条或带上，并且然后条或带可以被移动以使承载前体的部分到达模具主体下方的位置。然后，该过程可以如上所述进行。这种方法可以减少隔膜成型设备的循环时间。上隔膜可以与模具主体保持在一起，也可以与下隔膜一起横向移动。

一旦已经如上所述使前体定形，就可以将其用于后续的成型过程中。例如，可以将前体定位在模具中，利用树脂浸渍并固化树脂。前体的纤维因此可以增强树脂。随后的成型过程可以是树脂传递模制过程。可以在真空下将树脂浸渍到成形的前体中。在前体旨在继续形成交通工具的结构零件(例如汽车浴盆、飞行器机翼或船体)或用于其它目的的零件(诸如风力涡轮机的叶片)的情况下，当树脂浸渍到成形的前体中时，可以形成交通工具的结构零件。有利地，当树脂被浸渍到成形的前体中时，形成了高性能汽车的结构零件。

可以提供单个真空泵，并且可以通过阀将其连接到任一出口117、118。

申请人由此独立地公开了本文所述的每个单独的特征以及两个或更多个这样的特征的任何组合，公开的程度使得这样的特征或组合能够根据本领域技术人员的公知常识基于本说明书整体上来执行，而不管这样的特征或特征的组合是否解决本文所公开的任何问题，并且不限制权利要求的范围。申请人指出，本发明的各个方面可以由任何这样的单独特征或特征的组合组成。鉴于前面的描述，对于本领域技术人员来说，显然可以在本发明的范围内进行各种修改。

Claims (18)

1.一种对纤维制品进行成型的方法，所述方法包括：

提供具有轮廓化成型表面的模型；

将纤维预制件定位在第一隔膜与第二隔膜之间，所述第二隔膜从所述成型表面偏移；

在所述第一隔膜与所述第二隔膜之间抽出真空，以便保持所述预制件捕获在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；

使所述第一隔膜和所述第二隔膜相对于所述模型机械地移位，从而使所述第二隔膜的与所述预制件邻接的部分与所述模型部分地一致，在所述移位步骤期间，所述模型位于所述第二隔膜上方；

在所述第二隔膜与所述模型之间抽出真空，以便增加所述第二隔膜的所述部分与所述模型之间的一致性；以及

使所述预制件以其构造定形，

所述方法还包括：

提供用于横向移动所述第一隔膜的机构；

在第一站处将所述纤维预制件定位在所述第一隔膜上；

将承载所述纤维预制件的所述第一隔膜横向移动到第二站；以及

在所述第一隔膜位于所述第二站处的情况下执行所述移位步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述定位步骤中，所述第一隔膜从所述成型表面偏移。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少所述第二隔膜由框架支撑，并且使所述第一隔膜和所述第二隔膜机械地移位的步骤包括使所述框架相对于所述模型移位。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使所述第一隔膜和所述第二隔膜移位的步骤包括使所述第一隔膜和所述第二隔膜相对于所述模型向上移动。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二隔膜覆盖在所述第一隔膜上。

6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括在位于所述第二隔膜上方的存储区域中存储多个模型，并且在移位步骤之前，将所述多个模型中的预定一个模型自动地移动到所述第二隔膜上方的工作位置。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述预制件包括能热活化的结合剂，并且所述方法包括：

当所述预制件至少与所述第一隔膜接触时，向所述预制件施加热量；以及

在所述移位步骤之前停止向所述预制件施加热量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，将热量施加到所述预制件的步骤包括：定位第一加热器单元以便使该第一加热器单元位于所述模型与所述第一隔膜和所述第二隔膜中的最靠近所述模型的隔膜之间，并使用所述第一加热器单元将热量施加到所述预制件；并且停止向所述预制件施加热量的步骤包括：将所述第一加热器单元从所述模型与所述第一隔膜和所述第二隔膜中的最靠近所述模型的所述隔膜之间移除。

9.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：

将所述第一隔膜张紧；以及

在所述第一隔膜处在张紧下的同时，将所述纤维预制件定位在所述第一隔膜上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述第一隔膜保持在张紧下，直到已经在所述第一隔膜与所述第二隔膜之间抽出真空为止。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，使所述第一隔膜张紧的步骤包括将对象压入所述第一隔膜中。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维预制件包括层压成堆的多个纤维材料片材。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个纤维材料片材是编织纤维材料片材。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一隔膜和所述第二隔膜是弹性的。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述预制件是交通工具的结构零件的一部分。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述预制件是汽车的结构零件的一部分，并且所述结构零件是汽车浴盆。

17.一种双隔膜成型设备，所述双隔膜成型设备包括：

模型，所述模型具有轮廓化成型表面；

第一隔膜和第二隔膜，所述第一隔膜能横向移动，并且所述第二隔膜从所述成型表面偏移，所述模型位于所述第二隔膜上方；

真空泵，所述真空泵用于在所述第一隔膜与所述第二隔膜之间抽出真空，以便保持预制件捕获在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；

驱动机构，所述驱动机构用于使所述第一隔膜和所述第二隔膜相对于所述模型机械地移位，从而使所述第二隔膜的与所述预制件邻接的部分与所述模型部分地一致；以及

第二真空泵，所述第二真空泵用于在所述第二隔膜与所述模型之间抽出真空，以增加所述第二隔膜的所述部分与所述模型之间的一致性。

18.根据权利要求17所述的双隔膜成型设备，其中，所述第一隔膜安装在能横向移动的支撑件上。

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