DE60101819T2 - Verfahren zur Herstellung eines halbgehärteten faserverstärkten Verbundteils mit einem Stufenrand, und Verfahren zur Herstellung eines mit diesem Verbundteil vorgeformter Struktur - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines halbgehärteten faserverstärkten Verbundteils mit einem Stufenrand, und Verfahren zur Herstellung eines mit diesem Verbundteil vorgeformter Struktur Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eine Stufe (Joggle) aufweisenden, gestuften, halb gehärteten Produkts, das aus faserverstärktem Komposit hergestellt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur, die aus dem eine Stufe aufweisenden, gestuften, halb gehärteten Produkt und einem einfach geformten, halb gehärteten Produkt aufgebaut ist.
  • Versteifte Paneele, die aus faserverstärktem Komposit (Prepreg) hergestellt sind, sind leichtgewichtig und hochfest, so dass sie für Automobile, Schiffe, Luftfahrzeuge etc. weit verbreitet worden sind. Die versteiften Paneele werden allgemein hergestellt, indem Elemente für eine Haut und Versteifungselemente (Stringer und Spanten), die jeweils aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, auf einem Formwerkzeug angeordnet werden, um eine Baugruppe bereitzustellen, und indem die Baugruppe durch Erhitzen unter einem Druck unter Verwendung eines Drucksacks etc. klebgeformt wird. Vom Gesichtspunkt der Gewichtsreduktion her ist es bevorzugt, dass die Elemente, die die Versteifungen bilden, auf einem Hautelement als halb gehärtete, vorgeformte Struktur angeordnet werden und mit dem Hautelement vollständig ausgehärtet werden.
  • 1 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel der vorgeformten Struktur zeigt. In einer vorgeformten Struktur 1 von 1 werden einfach geformte, halb gehärtete Produkte 2a und 2b mit einem vorbestimmten Abstand als Stringer-Elemente angeordnet, und Stufen von gestuften, halb gehärteten Produkten 3a, 3b und 3c werden auf die einfach geformten, halb gehärteten Produkte 2a, 2b aufgelagert. jedes der halb gehärteten Produkte 2a, 2b, 3a, 3b und 3c besitzt einen T-förmigen Querschnitt eines Basisteils und einen vorspringenden Teil, obwohl sie im Querschnitt C-förmig, l-förmig, etc., sein können.
  • Herkömmlich sind die oben erwähnten, halb gehärteten Produkte durch ein Verfahren hergestellt worden, das die Schritte umfasst: mehrfaches Schneiden fa serverstärkter Komposite zum jeweiligen Erhalt gewünschter Laminatstrukturen; Laminieren und Formen der faserverstärkten Komposite auf einem Formwerkzeug.
  • Jedoch erfordert dieses Verfahren komplizierte Arbeiten, wobei insbesondere das Laminieren der faserverstärkten Komposite auf dem Formwerkzeug mit Handarbeit erreicht wird, was viel Aufwand erfordert. Ferner ist im Falle eines solchen kompliziert geformten, halb gehärteten Produkts, das eine Stufe aufweist, das obige Laminieren ziemlich schwierig, was es erschwert, diese mit gleichmäßiger Qualität herzustellen. Ferner erfordert im Falle der Herstellung einer Mehrzahl halb gehärteter Produkte, die unterschiedliche Formen, Längen etc., haben, das obige herkömmliche Verfahren vielerlei Formwerkzeuge für jedes Produkt, was die Produktionskosten erhöht.
  • Die US 4 151 031 offenbart ein Verfahren zum Formen und Verbinden von laminiertem, faserverstärktem Kompositmaterial zur Bildung von durchgehenden Strukturformen. Das Verfahren umfasst einen ersten Prozess, wo eine Mehrzahl erster Schichten, die aus faserverstärktem Komposit hergestellt sind, zusammen laminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein erstes Laminat bereitzustellen.
  • Es wäre erwünscht, ein Verfahren zum Herstellen eines eine Stufe aufweisenden, gestuften, halb gehärteten Produkts anzugeben, das aus faserverstärktem Komposit hergestellt ist, wobei das gestufte, halb gehärtete Produkt mit gleichmäßiger hoher Qualität mit reduzierten Prozessen und Produktionskosten stabil hergestellt werden kann, und ferner, um ein Verfahren anzugeben.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer vorgeformten Struktur anzugeben, welches das obige Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produktes nutzt, und welches die vorgeformte Struktur mit reduzierten Prozessen und Produktionskosten herstellen kann.
  • Als Ergebnis intensiver Untersuchung im Hinblick auf das Obenstehende hat der Erfinder herausgefunden, dass ein gestuftes, halb gehärtetes Produkt zur Qualität mit reduzierten Prozessen und Produktionskosten durch ein Verfahren stabil hergestellt werden kann, wo ein flaches, plattenförmiges Laminat durch Laminieren einer Mehrzahl von Schichten bereitgestellt wird, die vorab aus faserverstärktem Komposit hergestellt sind, ein einfach geformtes Zwischenprodukt durch Formen des flachen, plattenförmigen Laminats bereitgestellt wird und ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird. Die vorliegende Erfindung ist durch diesen Fund erreicht worden.
  • Somit umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines gestuften, halb gehärteten Produkts, das einen Härtungsgrad von 1 – 80% und eine Stufe in einem Randabschnitt aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung: einen ersten Prozess, worin eine Mehrzahl erster Schichten, die aus faserverstärktem Komposit hergestellt sind, zusammenlaminiert wird, unter Druck erhitzt wird und unter Druck abgekühlt wird, um ein erstes flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; einen zweiten Prozess, worin das erste flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem ersten Formwerkzeug angeordnet und durch Abkühlen unter Druck geformt wird, um ein einfach geformtes Zwischenprodukt bereitzustellen; und einen dritten Prozess, worin ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird, um die Stufe (Joggle) zu bilden.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts der vorliegenden Erfindung ist geeignet, um ein solches mit einem T-förmigen Querschnitt herzustellen.
  • In einem Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung wird die vorgeformte Struktur aus einem eine Stufe aufweisenden, gestuften, halb gehärteten Produkt und einem einfach geformten, halb gehärteten Produkt zusammengesetzt, die jeweils aus faserverstärktem Komposit gemacht sind und einen Härtungsgrad von 1 – 80% aufweisen, wobei das gestufte, halb gehärtete Produkt hergestellt wird durch: einen ersten Prozess, worin eine Mehrzahl erster Schichten, die aus faserverstärktem Kompo sit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein erstes flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; einen zweiten Prozess, worin das erste flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem ersten Formwerkzeug angeordnet wird und durch Kühlen unter Druck geformt wird, um ein einfach geformtes Zwischenprodukt bereitzustellen; und einen dritten Prozess, worin ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird, um eine Stufe (Joggte) zu bilden, wobei das einfach geformte, halb gehärtete Produkt hergestellt wird durch: einen vierten Prozess, worin eine Mehrzahl zweiter Schichten, die aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt wird und unter Druck abgekühlt wird, um ein zweites, flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; und einen fünften Prozess, worin das zweite, flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem zweiten Formwerkzeug angeordnet wird und durch Abkühlen unter Druck geformt wird, und die Stufe des gestuften, halb gehärteten Produkts auf dem einfach geformten, halb gehärteten Produkt angeordnet wird. Die Stufe überlappt einen Rand des einfach geformten, halb gehärteten Produkts, das aus dem zweiten Laminat gebildet ist.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung eines solchen geeignet, das aus dem gestuften, halb gehärteten Produkt und einem einfach geformten, halb gehärteten Produkt zusammengesetzt ist, die jeweils einen T-förmigen Querschnitt aufweisen.
  • Bestimmte bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun nur als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel einer vorgeformten Struktur zeigt;
  • 2 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel eines gestuften, halb ge härteten Produkts zeigt, das durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 3 ist eine Perspektivansicht, die die Herstellung eines flachen, plattenförmigen Laminats zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 4 ist eine Perspektivansicht, die flache Platten zeigt, die durch Schneiden des in 3 gezeigten flachen, plattenförmigen Laminats erhalten sind;
  • 5 ist eine Perspektivansicht, die ein einfach geformtes Zwischenprodukt zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 6 ist eine Perspektivansicht, die eine flache Platte und L-förmige Platten zeigt, die aus den in 4 gezeigten, flachen Platten geformt sind;
  • 7 ist eine Seitenansicht, die die Formung der in 6 gezeigten, Lförmigen Platten zeigt;
  • 8 ist eine Perspektivansicht, welche die Formung des einfach geformten Zwischenprodukts von 5 aus der flachen Platte und den Lförmigen Platten zeigt, die in 6 gezeigt sind;
  • 9 ist eine Perspektivansicht, die eine Pressmaschine zur Formung einer Stufe an einem Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts von 5 zeigt; und
  • 10 ist eine Vorderansicht, die die Herstellung einer vorgeformten Struktur durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [1] Verfahren zur Herstellung eines eine Stufe aufweisenden, gestuften, halb gehärteten Produkts
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts, das in einem Randabschnitt eine Stufe (Joggle) aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Prozess, worin eine Mehrzahl erster Schichten, die aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert wird, unter Druck erhitzt wird und unter Druck abgekühlt wird, um ein erstes, flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; einen zweiten Prozess, worin das erste flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem ersten Formwerkzeug angeordnet und durch Abkühlung unter Druck geformt wird, um ein einfach geformtes Zwischenprodukt bereitzustellen; und einen dritten Prozess, worin ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird, um eine Stufe zu bilden.
  • In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bedeutet "halb gehärteter Zustand", dass der Härtungsgrad des faserverstärkten Komposit 1 – 80% beträgt. In dem Fall, wo ein halb gehärtetes Stringer-Element oder ein halb gehärtetes Spanienelement durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, hat das halb gehärtete Element bevorzugt einen Härtungsgrad von 1 bis 50%, um ein Element bereitzustellen, das leicht gehandhabt und aufbewahrt werden kann und das Eigenschaften hat, die zur Integration mit einem Hautelement geeignet sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung eines solchen Elements geeignet angewendet.
  • In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das faserverstärkte Komposit aus einer Verstärkungsfaser, wie etwa Carbonfaser, Glasfaser, Aramidfaser etc. zusammengesetzt, die mit einem duroplastischen Harz oder thermoplastischen Harz imprägniert sind. Das duroplastische Harz kann ein Epoxyharz, ein Bismaleimidharz, ein Phenolharz etc., sein, und das thermoplastische Harz kann PEEK, Nylon 6, Nylon 66, Polyethylenterephthalat etc. sein. Als das duroplastische Harz bevorzugt ist Epoxyharz und als das thermoplastische Harz bevorzugt ist Nylon. Das Verhältnis des duroplastischen Harzes oder des thermoplastischen Harzes zur Verstärkungsfaser in dem faserverstärktem Komposit kann nach Bedarf verändert werden. Ferner unterliegt die Größe des faserverstärkten Komposits keiner besonderen Beschränkung. Die Laminatstruktur des ersten plattenförmigen Laminats, einschließlich der Richtung der jedes faserverstärkte Komposit darin bildenden Verstärkungsfaser, unterliegt ebenfalls keiner besonderen Beschränkung. Zum Beispiel kann jedes faserverstärkte Komposit in einer Richtung laminiert werden wie etwa (± 45°/0°/0°/0°/0 – 90°). Zusätzlich kann die Anzahl der laminierten faserverstärkten Komposite nach Bedarf verändert werden.
  • In dem ersten Prozess werden die ersten Schichten bevorzugt auf 20 bis 100°C unter Druck durch eine Heißpresswalze, eine Heißpressmaschine etc. erhitzt. Wenn die Erhitzungstemperatur mehr als 100°C beträgt, steigt die Fließfähigkeit des Harzes in dem faserverstärkten Komposit sehr stark an. Andererseits begünstigt die Erhitzungstemperatur von weniger als 20°C eine ungenügende Schichtung des ersten flachen, plattenförmigen Laminats. Ferner beträgt der Druck bevorzugt 0,1 bis 10 kg/cm2 (9,8 × 103 bis 9,8 × 105 Pa). Der Druck von mehr als 10 kg/cm2 (9,8 × 105 Pa) resultiert in einer gestörten Faserorientierung des faserverstärkten Komposits, und der Druck von weniger als 0,1 kg/cm2 (9,8 × 103) begünstigt eine ungenügende Schichtung des ersten flachen, plattenförmigen Laminats.
  • In dem ersten Prozess werden die ersten Schichten bevorzugt auf 10 bis 30°C unter Druck durch eine Kaltpresswalze, eine Kaltpressmaschine etc. abgekühlt. Wenn die Kühltemperatur mehr als 30°C beträgt, tendiert die erste Schicht dazu, sich von dem ersten flachen, plattenförmigen Laminat abzuschälen. Andererseits erfordert eine Kühltemperatur von weniger als 10°C viel Energie zur Abkühlung. Ferner beträgt der Druck bevorzugt 0,1 bis 10 kg/cm2 (9,8 × 103 bis 9,8 × 105 Pa). Der Druck von mehr als 10 kg/cm2 (9,8 × 105 Pa) resultiert in einer gestörten Faserorientierung des faserverstärkten Komposits, und der Druck von weniger als 0,1 kg/cm2 (9,8 × 103 Pa) begünstigt eine ungenügende Schichtung des ersten flachen, plattenförmigen Laminats.
  • Das erste flache, plattenförmige Laminat, das durch den ersten Prozess bereitgestellt wird, kann in eine Platte mit einer gewünschten Form geschnitten werden, mit Hilfe einer Schneidmaschine, die eine Schneidklinge, einen Wasserstrahl etc. aufweist. Die Größe der Platte kann in Abhängigkeit von ihrer Anwendung geeignet variiert werden.
  • In dem zweiten Prozess kann das erste flache, plattenförmige Laminat durch einen Ofen, einen Heizer etc. erhitzt und weich gemacht werden. Das Erhitzen erfolgt bevorzugt bei 60 bis 100°C für 10 bis 90 Minuten.
  • In dem zweiten Prozess wird das erste flache, plattenförmige Laminat bevorzugt auf 0 bis 50°C unter einem Druck durch eine Kaltpresswalze, eine Kaltpressmaschine etc. abgekühlt. Wenn die Kühltemperatur mehr als 50°C beträgt, kehrt das einfach geformte Zwischenprodukt durch ungenügende Kühlung in eine Plattenform zurück. Wenn andererseits die Kühltemperatur weniger als 0°C beträgt, wird die Fließfähigkeit des Harzes des faserverstärkten Komposits vor der Formung zu stark reduziert, was in einer ungenügenden Formung resultiert. Ferner beträgt der Druck bevorzugt 0,1 bis 10 kg/cm2 (9,8 × 103 bis 9,8 × 105 Pa). Der Druck von mehr als 10 kg/cm2 (98 × 105 Pa) resultiert in einer gestörten Faserorientierung des faserverstärkten Komposits, und der Druck von weniger als 0,1 kg/cm2 (9,8 × 103 Pa) begünstigt eine ungenügende Formung.
  • In dem zweiten Prozess kann das erste Formwerkzeug aus Stahl, Aluminium etc. hergestellt sein. Das erste Formwerkzeug kann eine Form haben, die nicht der Stufe in dem gestuften, halb gehärteten Produkt entspricht, und daher kann das erste Formwerkzeug gemeinsam zur Herstellung eines halb gehärteten Produkts ohne Stufe und eines gestuften, halb gehärteten Produkts unterschiedlicher Länge etc. genutzt werden, um die Produktionskosten zu reduzieren.
  • Obwohl ein Verfahren zum Erhitzen und Pressen des einfach geformten Zwischenprodukts keiner besonderen Beschränkung unterliegt, ist es in dem dritten Prozess bevorzugt, dass das einfach geformte Zwischenprodukt durch einen Trockner an dem Randabschnitt erhitzt wird, dann in einer Pressmaschine angeordnet und durch Muskelkraft leicht gepresst wird.
  • Die Höhe der Stufe unterliegt ebenfalls keiner besonderen Beschränkung. Wenn zum Beispiel das gestufte, halb gehärtete Produkt als Spantenelement genutzt wird, das eine Rumpfstruktur eines Flugzeugs aufbaut, hat die Stufe bevorzugt eine Höhe von 0,5 bis 5 mm.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung eines solchen geeignet, das einen T-förmigen Querschnitt hat. Das Verfahren ist auch für die Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts mit unterschiedlichem Querschnitt geeignet, wie etwa Cförmig, I-förmig etc. Das gestufte, halb gehärtete Produkt kann in der Längsrichtung eine geradlinige oder gekrümmtlinige Form haben.
  • Es folgt eine Erläuterung der Produktion eines in 2 gezeigten gestuften, halb gehärteten Produkts 3d, durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die 3 bis 9, ohne die Absicht, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
  • (a) Erster Prozess
  • 3 zeigt die Produktion eines ersten flachen, plattenförmigen Laminats 5a, worin erste Schichten 4a bis 4e, die jeweils aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, automatisch aufeinander laminiert werden, unter Druck durch eine Heißpresswalze 6 erhitzt werden und unter Druck durch eine Kaltpresswalze 7 abgekühlt werden. In dem vorliegenden Verfahren werden die faserverstärkten Kompositschichten nicht auf einem komplizierten, eine Stufe aufweisenden Werkzeug bereitgestellt, wodurch der erste Prozess leicht automatisch ausgeführt werden kann, so dass das erste flache, plattenförmige Laminat hoher Qualität mit reduzierten Prozessen stabil bereitgestellt werden kann.
  • Die in 4 gezeigten flachen Platten 5b, 5c und 5d werden durch Schneiden des ersten flachen, plattenförmigen Laminats 5a auf vorbestimmte Größe erhalten. In den herkömmlichen Verfahren werden die faserverstärkten Komposite mehrfach geschnitten und auf einem Formwerkzeug laminiert. Im Vergleich hierzu wird das erste flache, plattenförmige Laminat 5a vorab vorbereitet und in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geschnitten und geformt, so dass die Anzahl der Schneidprozesse reduziert ist [1/Laminatzahl der faserverstärkten Komposite].
  • (b) Zweiter Prozess
  • Ein in 5 gezeigtes einfach geformtes Zwischenprodukt 2c wird durch zwei Formungsschritte bereitgestellt. Somit werden die flachen Platten 5b, 5c und 5d durch Erhitzen weich gemacht und durch Abkühlung unter Druck geformt, falls erforderlich, um L-förmige Platten 8a und 8b und eine flache Platte 8c bereitzustellen, wie in 6 gezeigt, wobei die Platten 8a, 8b und 8c durch Erhitzen weich gemacht werden und durch Kühlen unter Druck geformt werden, um das einfach geformte Zwischenprodukt 2c bereitzustellen. In dem Fall, wo das einfach geformte Zwischenprodukt 2c eine derart einfache Form wie eine C-Form hat, kann sie durch einen Formungsschritt bereitgestellt werden.
  • Die L-förmigen Platten 8a und 8b, welche die gleiche Form haben, können aus den flachen Platten 5b und 5c durch einfache Werkzeuge 9a und 9b geformt werden, wie in 7 gezeigt. Die flache Platte 8c kann bereitgestellt werden, indem lediglich das erste flache, plattenförmige Laminat 5a geschnitten wird, und somit kann die flache Platte 8c die gleiche sein wie die flache Platte 5d. Weil in dieser Ausführung die Platten 8a, 8b und 8c die gleiche Laminatstruktur haben, ist lediglich ein erstes flaches, plattenförmiges Laminat 5a erforderlich, um die Anzahl der Laminierungsprozesse zu reduzieren.
  • Das einfach geformte Zwischenprodukt 2c kann derart bereitgestellt werden, dass die weich gemachten Platten 8a, 8b und 8c auf einem in 8 gezeigten ersten Formwerkzeug 9f angeordnet werden, an dem die ersten Formwerkzeuge 9c und 9e angebracht sind, und unter Druck abgekühlt werden. Die ersten Formwerkzeuge 9c und 9f sind zur Herstellung verschiedener Zwischenprodukte verwendbar, welche die gleiche Krümmung haben wie das einfach geformte Zwischenprodukt 2c, und sind nicht auf die Länge davon oder die Form einer Stufe beschränkt.
  • (c) Dritter Prozess
  • Die Randabschnitte des einfach geformten Zwischenprodukts 2c werden unter Druck erhitzt, um die Stufen zu formen. In dieser Ausführung werden nur die Randabschnitte durch einen Trockner erhitzt, und dann wird das einfach geformte Zwischenprodukt 2c auf einer in 9 gezeigten Pressmaschine 10 angeordnet und gepresst, wie in einem Fall A, der in 9 gezeigt ist, um die Stufen zu formen, um hierdurch das in 2 gezeigte gestufte, halb gehärtete Produkt 3d herzustellen. Die Pressmaschine 10 kann für einfach geformte Zwischenprodukte verwendet werden, die verschiedene Längen oder Formen haben. Obwohl es vorkommt, dass das resultierende gestufte, halb gehärtete Produkt in diesem Prozess runzlig wird, werden die Runzeln beseitigt, wenn das gestufte, halb gehärtete Produkt letztendlich mit dem Hautelement etc. gehärtet wird. Das gestufte, halb gehärtete Produkt, welches durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, kann bei angenäherter Raumtemperatur aufbewahrt werden.
  • [2] Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung ist ein solches Verfahren, wo die vorgeformte Struktur hergestellt wird, indem eine Stufe eines gestuften, halb gehärteten Produkts, das aus einem faserverstärkten Komposit gemacht ist, auf einem einfach geformten, halb gehärteten Produkt, das aus einem faserverstärkten Komposit gemacht ist, angeordnet wird. Wie zum Beispiel in 10 gezeigt, wird die in 1 gezeigte vorgeformte Struktur 1 hergestellt durch: Anordnen einfach geformter, halb gehärteter Produkte 2a und 2b mit einem vorbestimmten Abstand; Anordnen der Stufen gestufter, halb gehärteter Produkte 3a, 3b und 3c auf den einfach geformten, halb gehärteten Produkten 2a und 2b wie in Pfeil B.
  • Das gestufte, halb gehärtete Produkt wird hergestellt durch: einen ersten Prozess, worin eine Vielzahl erster Schichten, die aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein erstes flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; einen zweiten Prozess, worin das erste flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem ersten Formwerkzeug angeordnet wird und durch Kühlen unter Druck geformt wird, um ein einfach geformtes Zwischenprodukt bereitzustellen; und einen dritten Prozess, worin ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird, um eine Stufe zu bilden. Somit wird das gestufte, halb gehärtete Produkt, das in dem Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur verwendet wird, durch das oben erwähnte Verfahren hergestellt, um ein gestuftes, halb gehärtetes Produkt der vorliegenden Erfindung herzustellen.
  • Ferner wird das einfach geformte, halb gehärtete Produkt hergestellt durch: einen vierten Prozess, worin eine Vielzahl zweiter Schichten, die aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein zweites flaches, plattenförmiges Laminat bereitzustellen; und einen fünften Prozess, worin das zweite flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem zweiten Formwerkzeug angeordnet wird und durch Kühlen unter Druck geformt wird. Die bevorzugten Ausführungen der zweiten Schicht, des zweiten flachen, plattenförmigen Laminats und des zweiten Formwerkzeugs sind jeweils die gleichen wie jene der ersten Schichten, des ersten flachen, plattenförmigen Laminats und des ersten Formwerkzeugs. Ferner sind die bevorzugten Ausführungen, wie etwa ein bevorzugtes faserverstärktes Komposit, bevorzugte Erhitzungsbedingungen, bevorzugte Kühlbedingungen etc. des vierten Prozesses und des fünften Prozesses jeweils die gleichen wie jene des ersten Prozesses und des zweiten Prozesses. Somit kann das einfach geformte, halb gehärtete Produkt im Wesentlichen das Gleiche sein wie das einfach geformte Zwischenprodukt, das in dem oben erwähnten Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung eines Produkts geeignet, das aus dem gestuften, halb gehärteten Produkt und dem einfach geformten, halb gehärteten Produkt zu sammengesetzt ist, die jeweils einen T-förmigen Querschnitt haben. Das gestufte, halb gehärtete Produkt und das einfach geformte, halb gehärtete Produkt können unabhängig einen C-förmigen, l-förmigen Querschnitt etc. haben. Die Form in der Längsrichtung davon unterliegt ebenfalls keiner besonderen Beschränkung. Die Anzahl und die Positionsbeziehungen der gestuften, halb gehärteten Produkte und der einfach geformten, halb gehärteten Produkte in der vorgeformten Struktur unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und die vorgeformte Struktur kann eine Gitterform etc. aufweisen. Das einfach geformte, halb gehärtete Produkt und das gestufte, halb gehärtete Produkt ist bevorzugt aus dem gleichen faserverstärkten Komposit hergestellt, obwohl sie aus unterschiedlichen faserverstärkten Kompositen hergestellt sein können. Das einfach geformte, halb gehärtete Produkt hat bevorzugt die gleiche Laminatstruktur wie das gestufte, halb gehärtete Produkt, weil in diesem Fall nur ein flaches, plattenförmiges Laminat erforderlich ist.
  • Die vorgeformte Struktur, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, kann durch eine Heißpressmaschine, einen Autoklav etc. integriert mit dem Hautelement unter Druck erhitzt werden und vollständig gehärtet werden, um ein Endprodukt herzustellen. Die vorgeformte Struktur kann bei angenäherter Raumtemperatur aufbewahrt werden, obwohl sie unmittelbar nach deren Herstellung vollständig ausgehärtet werden kann, um das Endprodukt herzustellen.
  • Wie oben im Detail beschrieben, kann gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts, das aus einem faserverstärkten Komposit gemacht ist, ein gestuftes, halb gehärtetes Produkt hoher Qualität mit reduzierten Prozessen und Produktionskosten stabil hergestellt werden. Ferner verwendet ein Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung das obige Verfahren zur Herstellung eines gestuften, halb gehärteten Produkts, so dass eine vorgeformte Struktur mit reduzierten Prozessen und Produktionskosten hergestellt werden kann. Das Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung von Versteifungselementen nutzbar, die eine versteifte Paneele einer Flugzeugrumpfstruktur etc. aufbauen.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Produkts (3a, 3b, 3c, 3d) umfassend: einen ersten Prozess, worin eine Mehrzahl erster Schichten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e), die aus einem faserverstärkten Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein erstes Laminat (5a) bereitzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt ein gestuftes, halb gehärtetes Produkt mit einem Härtungsgrad von 1–80% ist, welches in einem Randabschnitt eine Stufe aufweist, wobei das Verfahren ferner einen zweiten Prozess umfasst, worin das erste Laminat, welches flach plattenförmig ist, durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem ersten Formwerkzeug (9f) angeordnet wird und durch Abkühlen unter Druck geformt wird, um ein einfach geformtes Zwischenprodukt (2c) bereitzustellen; sowie einen dritten Prozess, worin ein Randabschnitt des einfach geformten Zwischenprodukts unter Druck erhitzt wird, um eine Stufe zu formen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das einfach geformte Zwischenprodukt (2c) einen T-förmigen Querschnitt aufweist.
  3. Verfahren zur Herstellung einer vorgeformten Struktur, die aus einem gestuften, halb gehärteten Produkt, das eine Stufe aufweist, und einem einfach geformten, halb gehärteten Produkt zusammengesetzt ist, die jeweils aus einem faserverstärkten Komposit gemacht sind und einen Härtungsgrad von 1–80% aufweisen, worin das gestufte, halb gehärtete Produkt durch ein Verfahren von Anspruch 1 oder 2 hergestellt wird, wobei das einfach geformte, halb gehärtete Produkt hergestellt wird durch: einen vierten Prozess, worin eine Mehrzahl zweiter Schichten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e), die aus faserverstärktem Komposit gemacht sind, zusammenlaminiert werden, unter Druck erhitzt werden und unter Druck abgekühlt werden, um ein zweites flaches, plattenförmiges Laminat (5a) bereitzustellen; sowie einen fünften Prozess, worin das zwei to flache, plattenförmige Laminat durch Erhitzen weich gemacht wird, auf einem zweiten Formwerkzeug (9f) angeordnet wird und durch Abkühlen unter Druck geformt wird, und die Stufe des gestuften, halb gehärteten Produkts (3a, 3b, 3c) auf dem einfach geformten, halb gehärteten Produkt (2a) angeordnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das einfach geformte, halb gehärtete Produkt einen T-förmigen Querschnitt aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, worin die zweiten Schichten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) des faserverstärkten Komposits die Gleichen sind wie die ersten Schichten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, worin das zweite flache, plattenförmige Laminat das Gleiche ist wie das erste flache, plattenförmige Laminat.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das zweite Formwerkzeug (9f) das Gleiche ist wie das erste Formwerkzeug.
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