CN204820473U - 复合蜂窝夹芯板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合蜂窝夹芯板，包括：外覆增强层；以及蜂窝夹芯板，所述蜂窝夹芯板自上而下依次由上面层、蜂窝夹芯和下面层组成，所述外覆增强层贴附于所述上面层和下面层上的远离所述蜂窝夹芯的一侧，其中，所述蜂窝夹芯板为3D打印蜂窝夹芯板，所述外覆增强层为纤维增强复合材料层。该复合蜂窝夹芯板可以满足作为承力结构的强度需求。

Description

复合蜂窝夹芯板

技术领域

本实用新型属于材料领域，具体而言，本实用新型涉及一种复合蜂窝夹芯板。

背景技术

蜂窝夹芯板是目前广泛应用的夹芯板，具有质量轻、比强度和比刚度高的结构特性和隔音隔热等功能特性，已被大量应用于航空航天、船舶、高速列车、风机叶片、土木建筑等工程领域。蜂窝夹芯板由位于内外表皮的薄面层和中间的厚夹芯部分构成。其中内外面层主要承受夹芯板的大部分弯矩，而中间蜂窝夹芯部分主要承受剪力，同时保证内外面层的可靠连接。通常加工制作时，首先将面层和夹芯部分分别加工成型，然后采用直接胶接法或预浸料后固化法进行复合。因此，使得采用现有加工方式生产的蜂窝夹芯板局限于单一尺寸孔格结构的夹芯平板。

3D打印技术是目前急速发展、备受瞩目的一种快速成型技术，从打印汽车到打印房屋，从打印组织器官到打印骨骼支架，从打印食物到打印服饰钻戒，其应用范围已覆盖航空航天、制造业、生物医学、食品、服饰、艺术创作、建筑等领域。3D打印技术以数字化三维模型为基础，通过逐层打印、分层叠加的方式构造三维实体，根据不同打印方式分为挤出堆积成型、三维粉末粘结成型(3DP)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)、立体光固化成型(SLA)等。3D打印技术具有成型速度快，材料消耗小等特点，更在非线性复杂形体的快速实现方面具有突出优势。采用3D打印技术制造蜂窝夹芯板，能够简化制造工艺，加快成型速度，同时能够实现变厚度、变孔格尺寸、变曲率的非线性蜂窝夹芯板的快速成型。因此3D打印技术是快速、高效地制造蜂窝夹芯板的方法。然而3D打印技术是基于逐层打印、堆叠成型的原理，因此3D打印制品均具有明显的分层纹路，具有较低的层间强度和显著的各向异性。现有增强3D打印制品手段包括浸蜡、浸胶等，但这些方法不能大幅度提高3D打印制品的强度，尚未能满足蜂窝夹芯板作为承力结构构件的强度要求。

因此如何增强3D打印夹芯板的强度，从而提高结构安全性成为当务之急。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种复合蜂窝夹芯板，该复合蜂窝夹芯板可以满足作为承力结构的强度需求。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种复合蜂窝夹芯板，包括：

外覆增强层；以及

蜂窝夹芯板，所述蜂窝夹芯板自上而下依次由上面层、蜂窝夹芯和下面层组成，所述外覆增强层贴附于所述上面层和下面层上的远离所述蜂窝夹芯的一侧，

其中，所述蜂窝夹芯板为3D打印蜂窝夹芯板，所述外覆增强层为纤维增强复合材料层。

根据本实用新型实施例的复合蜂窝夹芯板中通过在蜂窝夹芯板的上面层和下面层贴附由纤维增强复合材料制成的外覆增强层，可以在保留原结构轻质优势的同时，大幅提高蜂窝夹芯板的承载能力，并且所得复合蜂窝夹芯板具有优异的耐腐蚀和热加工性能。

另外，根据本实用新型上述实施例的复合蜂窝夹芯板还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，所述蜂窝夹芯具有多个孔格。

优选地，所述孔格的截面呈圆形、椭圆形、六边形、菱形、矩形和三角形中的至少一种。

优选地，多个所述孔格的尺寸、壁厚相同或不同。由此，可以根据实际需求实现蜂窝夹芯板的形状的非线性优化设计。

优选地，所述上面层和下面层中的至少一个呈曲面或平面。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的复合蜂窝夹芯板的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的复合蜂窝夹芯板中的蜂窝夹芯的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种复合蜂窝夹芯板。下面参考图1-2对本实用新型实施例的复合蜂窝夹芯板进行详细描述。

根据本实用新型的实施例，该复合蜂窝夹芯板包括：外覆增强层100和蜂窝夹芯板200，蜂窝夹芯板200自上而下依次由上面层20、蜂窝夹芯21以及下面层22组成，外覆增强层100贴附于上面层20和下面层22上的远离蜂窝夹芯21的一侧，换言之，外覆增强层100贴附于上面层20的上表面和下面层22的下表面，也就是说，外覆增强层100贴附于上面层20和下面层22上的不与蜂窝夹芯22接触的一侧的表面上，其中，蜂窝夹芯板200为3D打印蜂窝夹心板，即蜂窝夹芯板200是采用3D打印技术制备得到，外覆增强层100为纤维增强复合材料层，即外覆增强层100为采用纤维增强复合材料制成。发明人发现，采用3D打印技术得到的蜂窝夹芯板虽然具有质量轻、比刚度和比模量高的特性，但是由于逐层打印、堆叠成型的制造过程，使得所得的蜂窝夹芯板结构很难致密，尤其层与层之间可能存在孔隙等缺陷，从而削弱了层间强度和面层的拉压强度，而这些缺陷致使所得蜂窝夹芯板的承载能力显著下降，而发明人通过大量实验意外发现，通过在蜂窝夹芯板的上面层和下面层贴附由纤维增强复合材料制成的外覆增强层，并且由于纤维增强复合材料制成的外覆增强层轻质高强，由此可以在保留原结构轻质优势的同时，大幅提高蜂窝夹芯板的承载能力，同时该增强方式灵活可靠，可以适用于不同外形3D打印的蜂窝夹芯板，并且施工方便快捷且对生产使用影响较小，另外所得复合蜂窝夹芯板具有优异的耐腐蚀和热加工性能。

根据本实用新型的实施例，纤维增强复合材料的具体材质并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的一个实施例，纤维增强复合材料可以为选自玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料和玄武岩纤维增强复合材料中的至少一种。发明人发现，采用本实用新型的复合材料制成的外覆增强层可以显著优于其他类型在保留纤维增强复合材料轻质优势的同时，进一步提高蜂窝夹芯板的承载能力。

根据本实用新型的实施例，外覆增强层100的形成方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型一个实施例，外覆增强层可以采用手糊、板材粘贴、预浸真空固化和真空灌注中的至少一种方式形成。发明人发现，采用该方式制成的外覆增强层结构致密，从而可以进一步提高蜂窝夹芯板的承载能力。

根据本实用新型的实施例，外覆增强层100的厚度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际承力需要进行选择，具体可以通过调整纤维铺层数、铺层角度等来调整外覆增强层的厚度，从而通过结构分析确定，实现结构优化设计。

参考图2，根据本实用新型的实施例，蜂窝夹芯21可以具有多个孔格23，如图2所示，每一个孔格23上下贯通，根据本实用新型的具体实施例，孔格23的截面可以呈圆形、椭圆形、六边形、菱形、矩形和三角形中的至少一种，即孔格23的平面投影可以为圆形、椭圆形、六边形、菱形、矩形或三角形。由此，可以根据实际需要对蜂窝夹芯进行自由设计，从而满足不同承力的需求。根据本实用新型的实施例，多个孔格23的尺寸、壁厚可以相同或不同。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，如果蜂窝夹芯板上某个位置需要承受较大的压力，则可以将该位置的孔格尺寸做的小一些或壁厚制备的厚一些，由此，可以通过灵活的调节孔格的边长和壁厚来提高孔格的分布密度，进而进一步提高蜂窝夹心板的承载能力。

根据本实用新型的实施例，上面层20和下面层22中的至少一个可以为曲面或平面。即上面层20和下面层22均可以为曲面、上面层20和下面层22均可以为平面、上面层20为曲面，而下面层22为平面或上面层20为平面、下面层22为曲面。由此，可以根据实际需要制备得到变曲率的复合蜂窝夹芯板，从而可以使得所得复合蜂窝夹芯板满足不同领域的承力需要。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种复合蜂窝夹芯板，其特征在于，包括：

外覆增强层；以及

蜂窝夹芯板，所述蜂窝夹芯板自上而下依次由上面层、蜂窝夹芯和下面层组成，所述外覆增强层贴附于所述上面层和下面层上的远离所述蜂窝夹芯的一侧，

其中，所述蜂窝夹芯板为3D打印蜂窝夹芯板，所述外覆增强层为纤维增强复合材料层。

2.根据权利要求1所述的复合蜂窝夹芯板，其特征在于，所述蜂窝夹芯具有多个孔格。

3.根据权利要求2所述的复合蜂窝夹芯板，其特征在于，所述孔格的截面呈圆形、椭圆形、六边形、菱形、矩形和三角形中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的复合蜂窝夹芯板，其特征在于，多个所述孔格的尺寸、壁厚相同或不同。

5.根据权利要求1所述的复合蜂窝夹芯板，其特征在于，所述上面层和下面层中的至少一个为曲面或平面。