TWI473699B - 複材成型模具及其成型方法 - Google Patents

Description

複材成型模具及其成型方法

本發明是有關於一種成型模具其及成型方法，且特別是有關於一種複材成型模具及其成型方法。

複材，尤其是碳纖維複材，由於其具有重量輕、強度高的優點，廣為航太、汽車船舶、手工具、自行車及各種機械工業所使用。

於是發展出一種複材成型技術，主要先將複材片體包覆於相對應成品形狀之氣袋外，再將包覆有複材片體之氣袋置入相對應成品形狀之成型模具內，於氣袋內通入高壓氣體使複材片體形成模具內之形狀，並通以高熱使複材固定成型，最後取出氣袋完成成型。

更有業者開發出一種複材成型技術包含五主要階段：心模成型、包覆複材、抽出心模、穿入氣袋及複材成型。在心模成型階段可選用具變形特性之矽膠製成矽膠心模，包覆複材階段將所選用之複材片體以選用之方式包覆於矽膠心模，接著於抽出心模階段抽出心模後，進行穿入氣袋階段將對應複材成品形狀之氣袋穿入原心模空間，再將穿有氣袋之複材置入複材成型模具，加熱充氣後使複材成型，完成複材成型階段，最後可再取出氣袋。

然而上述習用複材成型技術無論哪一種，於成型過程中模具內形狀頂點處皆無法排出氣體與樹脂，於是在成品 相對應模具形狀頂點處容易累積，當應用於碳纖維成品成型時，所累積的樹脂更可導致泛黃。造成成品品質不良，不僅外觀不佳，且有強度不足而有使用上安全性之疑慮。

因此，本發明之一態樣提供一種複材成型模具，包含一本體具有一本體成型槽，及定位於本體之一疏通單元，其中疏通單元包含一內成型槽、一外表面及一疏通間隙，內成型槽與本體成型槽相銜接，藉由內成型槽與本體成型槽形成一成型空間，且內成型槽具有一頂點，外表面位於疏通單元相對內成型槽之另一面，疏通間隙則連通內成型槽之頂點與外表面。

依據本發明一態樣之一實施方式，除上述複材成型模具外更可包含一外模塊組裝於疏通單元的外表面，使得外模塊與外表面之間形成一容置空間；當複材成型模具於使用狀態下，複材成型於成型空間時，多餘的氣體及樹脂材料等可藉由疏通間隙排出至容置空間，從而避免樹脂與空氣累積。

更進一步說明，由於成型之後所累積的樹脂會留在模具上，此時必須清潔疏通間隙才能繼續下一次的成型；本實施方式透過疏通單元的設置，可導引多餘樹脂累積於特定的容置空間，又疏通單元可為模組化設計，即外模塊與外表面為可拆卸式組裝，疏通單元與本體亦可為可拆卸式組裝，因此於成型後可將疏通單元與外模塊拆卸，於生產 線外進行清潔，生產線上則可替換使用另一乾淨的疏通單元或外模塊，因此不影響生產線的生產速度。

由上述可知應用本發明之複材成型模具，可在不改變原成型條件下即改善樹脂與空氣累積現象，提升成品品質，不僅外觀美觀，強度可達設計值，更使製造良率大幅提高，改善成型品質與強度，又維持生產線的生產速度。

本發明之另一態樣提供一種複材成型方法，包含判斷一複材成型模具易形成樹脂與空氣累積之處，製造一疏通間隙於此易形成樹脂與空氣累積之處，使疏通間隙連通複材成型模具之成型空間與外表面，置入一複材粗胚於成型空間，使多餘氣體及樹脂等物質經由疏通間隙自此成型空間排出至外表面，定型該複材，完成複材成型。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一態樣之一實施方式之複材成型模具的立體圖。包含做為上模的一本體100及做為下模的另一本體100a；一疏通單元200定位於本體100，另一疏通單元200a定位於本體100a；一外模塊300組裝於疏通單元200，另一外模塊300a組裝於疏通單元200a。其中本體100及疏通單元200與本體100a及疏通單元200a所形成之一成型空間101，用以置入複材使成型為相應成型空間101之形體。

請共同參照第2圖、第3A圖及第3B圖，其中第2圖係繪示第1圖之局部放大圖，第3A圖係繪示第2圖局部範 圍3A之放大圖。第3B圖係繪示第2圖局部範圍3B之放大圖。請先參照第2圖，做為上模之本體100具有一本體成型槽110；疏通單元200定位於本體100，疏通單元200包含與本體成型槽110相銜接之一內成型槽210，再一併參照第3A圖，內成型槽210具有一頂點211，疏通單元200還包含位於相對內成型槽210之另一面的一外表面220，及連通頂點211及外表面220的一疏通間隙230；外模塊300組裝於外表面220並與外表面220形成一容置空間310。做為下模的本體100a具有一本體成型槽110a；疏通單元200a定位於本體100a，疏通單元200a包含與本體成型槽110a相銜接之一內成型槽210a，再一併參照第3B圖，內成型槽210a具有一頂點211a，疏通單元200a還包含位於相對內成型槽210a之另一面的一外表面220a，及連通頂點211a及外表面220a的一疏通間隙230a；一外模塊300a組裝於外表面220a並與外表面220a形成一容置空間310a。

藉由本體成型槽110、內成型槽210、本體成型槽110a及內成型槽210a所形成之成型空間101，可置入複材使成型為相應成型空間101之形體，而過程中多餘之氣體及樹脂等，則可藉由疏通間隙230及230a自成型空間101排出至容置空間310及310a，使得成型空間101所成型之複材成品可避免樹脂與空氣累積的現象，進而提升複材成品品質。而為便利下一輪複材成型模具之使用，於完成成型後，可用工具清潔疏通間隙230及230a，使疏通間隙230及230a分別保持連通頂點211與外表面220及頂點211a與外表面 220a。

其中外模塊300與疏通單元200可為可拆卸式組裝，外模塊300a與疏通單元200a亦可為可拆卸式組裝，以便於清潔疏通間隙230與疏通間隙230a。疏通單元200與本體100則可為可拆卸式組裝或不可拆卸式組裝，疏通單元200a與本體100a亦可為可拆卸式組裝或不可拆卸式組裝，可以是一體設置、固設、樞設或滑設。

請繼續參照第2圖、第3A圖及第3B圖，除上述外，更可設一導流斜面221於外表面220，設另一導流斜面221a於外表面220a，其中導流斜面221及221a各自與與疏通間隙230及230a連接，導流斜面221及221a各自相對地面傾斜；並可設一導流槽222於外表面220，導流槽222相對該外表面220呈凹陷而可用於蓄積。使得應用本實施方式之複材成型模具於複材成型過程中，多餘的氣體、樹脂或其它物質可經疏通間隙230延導流斜面221自成型空間101排出至容置空間310，並可蓄積於導流槽222，或可經疏通間隙230a延導流斜面221a自成型空間101排出並蓄積至容置空間310a，以改善複材成品之樹脂與空氣累積的現象。其中本體100a更可具一接模面400，並設一容置槽410於接模面400，使得應用本實施方式之複材成型模具於複材成型過程中，多餘的氣體、樹脂或其它物質亦可延接模面400排出並蓄積於容置槽410，有助於改善樹脂與空氣累積的現象，提升複材成品品質。

依據本實施方式之一實施例，其中疏通間隙230之寬 度可為0.1至0.5公釐，本實施例之疏通間隙230可選用0.4公釐。

請參照第4圖，其繪示依照本發明另一態樣之一實施方式之複材成型方法500的流程圖。包含步驟510判斷一複材成型模具易形成樹脂與空氣累積之處，步驟520為製造一疏通間隙於此易形成樹脂與空氣累積之處，使疏通間隙連通複材成型模具之成型空間與外表面，步驟530為置入一複材粗胚於複材成型模具之成型空間，步驟540為使多餘氣體及樹脂等物質經由疏通間隙自複材成型模具之成型空間排出至外表面，步驟550為定型複材，完成複材成型。

其中步驟540可藉由加熱複材成型模具及其成型空間中的複材，亦可藉由加壓複材成型模具之成型空間，或可藉由將複材成型模具外表面所在之空間降壓，皆可達成使多餘氣體及樹脂等物質自複材成型模具之內型空間排出至外表面；步驟550則可應用加熱手段達成定型複材，或應用其它可使所選用複材定型之手段達成定型複材。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明具有下列優點：

1.改善複材成品之樹脂與空氣累積的現象。

2.毋需改變原成型條件，即可達到改善複材成型品質與強度。

3.提高製造良率，產品外觀更美觀。

4.模組化設計，便於清理且不影響生產速度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100a‧‧‧本體

101‧‧‧成型空間

110、110a‧‧‧本體成型槽

200、200a‧‧‧疏通單元

210、210a‧‧‧內成型槽

211、211a‧‧‧頂點

220、220a‧‧‧外表面

221、221a‧‧‧導流斜面

222‧‧‧導流槽

230、230a‧‧‧疏通間隙

300、300a‧‧‧外模塊

310、310a‧‧‧容置空間

400‧‧‧接模面

410‧‧‧容置槽

500‧‧‧複材成型方法

510~550‧‧‧步驟

3A、3B‧‧‧局部範圍

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明一態樣之一實施方式之複材成型模具的立體圖。

第2圖係繪示第1圖之局部放大圖。

第3A圖係繪示第2圖局部範圍3A之放大圖。

第3B圖係繪示第2圖局部範圍3B之放大圖。

第4圖係繪示依照本發明另一態樣之一實施方式之複材成型方法的流程圖。

100、100a‧‧‧本體

101‧‧‧成型空間

110、110a‧‧‧本體成型槽

200、200a‧‧‧疏通單元

210、210a‧‧‧內成型槽

220、220a‧‧‧外表面

221、221a‧‧‧導流斜面

222‧‧‧導流槽

310、310a‧‧‧容置空間

300、300a‧‧‧外模塊

410‧‧‧容置槽

400‧‧‧接模面

3A、3B‧‧‧局部範圍

Claims (11)

1. 一種複材成型模具，其包含：一本體，其具有一本體成型槽；以及一疏通單元，其定位於該本體，該疏通單元包含：一內成型槽，其與該本體成型槽相銜接，該內成型槽具有一頂點；一外表面，其位於該疏通單元相對該內成型槽之另一面；一疏通間隙，其連通該頂點與該外表面；及其中該外表面更包含：一導流斜面，其與該疏通間隙連接，該導流斜面相對地面傾斜。
2. 如請求項1之複材成型模具，其中該外表面更包含：一導流槽，其相對該外表面呈凹陷而可藉以蓄積多餘的氣體或其它物質。
3. 如請求項1之複材成型模具，另包含：一外模塊，其組裝於該外表面，該外模塊與該外表面之間形成一容置空間。
4. 如請求項3之複材成型模具，其中該外模塊與該疏通單元為可拆卸式組裝。
5. 如請求項1之複材成型模具，其中該疏通單元與該本體為可拆卸式組裝。
6. 如請求項1之複材成型模具，其中該疏通單元與該本體為一體連接。
7. 如請求項1之複材成型模具，其中該疏通單元與該本體為固設、樞設或滑設。
8. 如請求項1之複材成型模具，其中該本體或該疏通單元具有一接模面，該接模面具有一容置槽。
9. 如請求項1之複材成型模具，該疏通間隙之寬度為0.1至0.5公釐。
10. 如請求項1之複材成型模具，該疏通間隙之寬度為0.4公釐。
11. 一種複材成型方法，應用於請求項1之複材成型模具，其包含：判斷一複材成型模具易形成樹脂與空氣累積之處；製造一疏通間隙於該複材成型模具易形成樹脂與空氣 累積之處，使該疏通間隙連通該複材成型模具之成型空間與外表面；置入一複材粗胚於該複材成型模具之成型空間；使多餘氣體及物質經由該疏通間隙自該成型空間排出至該外表面；以及定型該複材，完成複材成型。