專利名稱：根據(jù)tfp工藝生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體的方法
根據(jù)TFP工藝生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一禾中根據(jù)TFP ("Tailored Fiber Placement")("彰刃纖維鋪放")工 藝禾擁特別是具有沿著力的通量方向取向的纖維辮生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體 的方法,其中戶脫纖維預(yù)制條有不含有干擾支撐層的幾乎任意的材料厚度和幾 乎任意的表面幾何形狀。
在輕量結(jié)構(gòu)中，尤其是在飛機(jī)制，中，愈來愈多地采用由纖維增強(qiáng)塑料生 產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件,其不但肖,耐極端的機(jī)械負(fù)荷而且同時(shí)具有高的減輕重量的 潛力。這些構(gòu)件由增強(qiáng)纖維構(gòu)成，為了制^^述成品構(gòu)件，禾傭一種可固化的合 成材料對(duì)該增強(qiáng)纖維進(jìn)行浸透或浸漬，例如利用聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或同類物質(zhì) 對(duì)其進(jìn)行浸透或浸漬。
在此類構(gòu)件中增強(qiáng)纖維的取向?qū)τ谄鋭傂院蛷?qiáng)度具有決定性的影響。為了達(dá) 到最優(yōu)的機(jī)械性能，增強(qiáng)纖維應(yīng)當(dāng)盡可能沿著負(fù)載方向并且沒有波動(dòng)。JtW卜，力 求^h^^蟲的增強(qiáng)纖維承擔(dān)均勻的負(fù)荷。
使用傳統(tǒng)的半成品、例如，采用織物或鋪設(shè)物用于合成材料的增強(qiáng)，并不能 實(shí)現(xiàn)所有構(gòu)想的纖維取向，因?yàn)樵诖祟惽樾蜗?，增?qiáng)纖維總是以特定的取向延伸。
一種能夠滿足纖維取向根據(jù)負(fù)載而定的需求的可能性;Ma TTP ("Tailored Fiber Placement")("縫紉纖維鋪放")工藝。在該工藝下，將旨在機(jī)械增強(qiáng)的纖 維辮("粗紗")沿著任意軌跡鋪放，并且利用一種固定絲絲線將纖維辮固定在支 撐層上，這些纖維辮則由大量的、相互平行延伸的、離散的增強(qiáng)纖維構(gòu)成，這樣 單個(gè)纖維辯的取向幾乎能夠最似，應(yīng)影響制成后的復(fù)合材料構(gòu)件的通量。31ii 這樣所實(shí)現(xiàn)的X寸于纖維辮機(jī)械耐力的最優(yōu)利用，肖,使纖維辮的數(shù)量并因而重量 減為最小。此外，構(gòu)件截面還能夠以理想的方式分別ffi局部的負(fù)荷。而且，對(duì) 于特殊需要的區(qū)域還可以有針對(duì)性iMil鋪放附啲纖維，縱行增強(qiáng)，例如在力 的引入?yún)^(qū)域或此類區(qū)域。離散的增強(qiáng)纖維例如為玻璃纖維、碳纖維、芳香尼龍纖 維或此^t/質(zhì)。
利用TFP工藝的纖維預(yù)制體的生產(chǎn)MiS、例如，也在紡織X4H頓的、通 常由CNC控制的纟彰刃鄉(xiāng)麟自動(dòng)禾臓完成。若纖維預(yù)制體所有需要的層都已被 纖維辯所鋪放，則可以將所制成的通常已經(jīng)具有所期望的最終輪廓的纖維預(yù)制體置于可封閉的模具內(nèi)，用可固化塑料浸漬并且接著固化成為成品復(fù)合材料構(gòu)件。
此處，可以將大量的TFP纖維預(yù)制體和/或由增強(qiáng)纖維構(gòu)成的層進(jìn)行相互組合。 用可固化塑料對(duì)于纖維預(yù)制體的浸漬可以通過熟知的RTM- ( "Resin Transfer Moulding""樹脂傳遞模塑")工藝在所設(shè)計(jì)的相應(yīng)的模具中完成。必要時(shí)，在 實(shí)施RTM-工藝前還可以將突出于所述纖維預(yù)制體的給定輪廓的支撐層材料去除。
然而，艦TFP-工藝，由于采用所述固定絲和支撐層，纖維預(yù)制體中被引 入了 2種在后續(xù)的復(fù)合材料構(gòu)件中沒有ftf可功能的成分。特別是，當(dāng)多個(gè)纖維預(yù)
制體相疊設(shè)置時(shí)，戶;M支撐層尤其妨礙理想層序的實(shí)現(xiàn)，并5^述支撐層在
重量上占不容忽視的部分。雖然支撐層也可以由增強(qiáng)纖維構(gòu)成，例如由玻璃纖維 或碳纖維構(gòu)成，但即便如此，至少一部分增強(qiáng)纖維仍具有不承擔(dān)負(fù)載的取向。此 外，增強(qiáng)纖維在TFP-工藝過程中由于縫紉針的穿透而受到損害，從而可能使材 料的特性值受到負(fù)面影響。
此外，已知將一種固體泡沫材料核作為支持結(jié)構(gòu)用于構(gòu)成三維的纖維預(yù)制 體，其中利用栽絨方法(Tuftingverfahren)將固定絲在戶腿泡沫材料核的上面一 側(cè)夾牢，從而可以省去附加的底部固定絲。然而，采用該工藝時(shí)，對(duì)于每個(gè)具有 不規(guī)則的表面幾何形狀的纖維預(yù)制體必須具有特殊的泡沫材料核。
因此，本發(fā)明的目的在于對(duì)已知的用于生產(chǎn)纖維預(yù)制體的TFP工藝進(jìn)t彌 一步的gfct，從而使生產(chǎn)出的纖維預(yù)帶KW有幾乎任意的材料厚度，并且不^ 用TFP-工藝通常所需要的在纖維預(yù)制體Jrtt留的支撐層的干擾，其中只需要一 個(gè)通用底板，用于生產(chǎn)具有不同表面幾何形狀的纖維預(yù)制體。此外，還將改進(jìn)在 底板上固定絲的固定。
根據(jù)本發(fā)明，戶，目的將M;按照權(quán)利要求1所述的方法得以實(shí)現(xiàn)。該方法
包括如下步驟
-利用通過縫紉機(jī)頭導(dǎo)入的固定絲，將纖維M放和固定在柔韌的并具有 彈性的底板上，特別是在由彈性^t勾成的底板上，以構(gòu)成纖維預(yù)制體；以及 -將纖維預(yù)制體由所皿板脫離。
由于所述底板為具有彈性地柔韌地構(gòu)成，可以在一個(gè)并且為同一個(gè)通用底板 上生產(chǎn)出具有不同三維的表面幾何形狀的纖維預(yù)制體。
根據(jù)按照本發(fā)明的一種有利的設(shè)計(jì)，在鋪放和固定纖維辮之前通過改變底板 表面的幾何形狀以,纖維預(yù)制體預(yù)定的表面幾何形狀。因而可以實(shí)現(xiàn),在開始時(shí)即可使得戶;ws板以及要在其上面鋪放的纖維預(yù)制 體具有任意的表面幾何形狀，從而能夠?qū)敉壤w維預(yù)審咻能夠直接地以幾乎任意
的三維的表面幾何^il過^ffi適用于實(shí)施TFP-工藝的設(shè)備，例如使用CNC控
制設(shè)備，進(jìn)行鋪放和固定。
此外，底板表面幾何形狀的可變性允許在一個(gè)并且為同一個(gè)底板上生產(chǎn)大量 具有不同表面幾何微的不同纖維預(yù)制體。
根據(jù)進(jìn)一步有利的設(shè)計(jì)，在將纖維預(yù)制體脫離之前改 板的表面幾何皿
以適應(yīng)纖維預(yù)制體預(yù)定的表面幾何形狀。
例如，因此可以首先將底板構(gòu)成為平面，并將纖維辮M TFP-工藝鋪放和 固定在其上，隨后，可以使底板具有一種偏離于平面形態(tài)的、幾乎是任意的三維
的、被彎曲的表面幾何形狀。因而可以首先iiii計(jì)tm控制的、標(biāo)準(zhǔn)-、會(huì)齡刃-或
刺繡自動(dòng)機(jī)械將纖維尹賴放和固定在xy-平面上以形成纖維預(yù)制體，隨后，{鵬 板具有另外的表面幾何形狀，例如該表面幾何形狀為半圓柱體表面構(gòu)型。從而可 以使用一種只允許繼刃機(jī)頭在空間的xy-方向上的定位的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)-、縫 紉或刺繡自動(dòng)機(jī)械用于形成纖維預(yù)制體，因此具有顯著的省時(shí)和降低成本的潛 力。
根據(jù)進(jìn)一步有利的設(shè)計(jì)，所述底板的表面幾何形TO1支撐機(jī)構(gòu)預(yù)先給定。 該設(shè)計(jì)使得，特別是在與CNC-控制的纟彰刃或束麟自動(dòng)機(jī)械或同類裝置結(jié)合
時(shí)，能夠在一個(gè)并且是同一個(gè)通用的底板上生產(chǎn)具有不同的表面幾何皿的纖維
預(yù)制體。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步有禾啲設(shè)計(jì)，戶脫支撐機(jī)構(gòu)Miffi制和調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行移
動(dòng)以適應(yīng)纖維預(yù)制體戶;ff頁定的表面幾何形狀。
由于支撐機(jī)構(gòu)的制蟲可控制性，可以利用控制和調(diào)節(jié)裝置f鵬板具有幾乎任 意的表面幾何皿。此處支撐機(jī)構(gòu)可以為相互均勻地間隔設(shè)置的可移動(dòng)的支撐件
(Stemple)或支柱，其安置在底板下面以支撐底板并且其運(yùn)行路徑例如至少能 夠通過由控制或調(diào)節(jié)裝置或手動(dòng)在空間進(jìn)行一維地控制。利用可定位支撐件
(Stemple)可以優(yōu)選在底板上施加拉力和壓力以實(shí)現(xiàn)底板的各種變形。此處， {，將用于改 板表面幾何形狀的控制和調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)裝置與實(shí)施TFP-工 藝所使用的通過CNC-控制或計(jì)^m控制的縫紉、或刺繡自動(dòng)機(jī)械相連接或是 成為所^J空制的一部分。
根據(jù)進(jìn)一步有利的設(shè)計(jì)，將纖維預(yù)制體從具有彈性的柔韌的底板脫離之前進(jìn)行固定。
這樣就可以在很大程度上避免由于底板的脫離而出現(xiàn)的非期望的纖維辮在 纖維預(yù)制體內(nèi)的遷移。為了將纖維辮固定在纖維預(yù)制體中，例如可以{頓在{臨 下熔化的熱塑性的粉末、固化的膠粘劑或同類物質(zhì)。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步有利的實(shí)施方案在其余的權(quán)禾腰求中進(jìn)行說明。
圖中所示為


圖1在具有彈性的柔韌的底板上采用按照本發(fā)明構(gòu)成的纖維預(yù)制體的截 面圖，以及
圖2具有鋪放著的纖維辮的彈性的柔韌的底板的變形過程的示例的透視圖。
以下結(jié)合圖1和圖2對(duì)于按照本發(fā)明方法的流禾SS行說明。
圖1首先Mil平面的纖維預(yù)制體1的構(gòu)皿示按照本發(fā)明方法的流程。為了
構(gòu)成纖維預(yù)制體1 ，根據(jù)己知的TFP- ("Tailored Fiber Placement")("縫紉纖維鋪 放")工藝的標(biāo)準(zhǔn)，將大量的纖維辮2-8("粗紗")，特別是沿力的通量方向上取 向地鋪放和固定在作為支撐層的、具有彈性的和柔韌的底板9上。所，板9 可以由彈性體制成的具有彈性的柔韌的平板、特別是橡膠板或同類物質(zhì)構(gòu)成。所 述纖維辮2-8由大量離散的增強(qiáng)纖維("細(xì)絲")構(gòu)成，其在圖1中大致垂直于圖 中所示平面延伸。增強(qiáng)纖維i頓玻璃纖維、碳纖維、芳香尼龍纖維或同類物質(zhì)。 在底板9上鋪放纖維辮2-8艦圖中沒有示出的纟齡刀、或朿麟自動(dòng)機(jī)t賠成，其 具有相應(yīng)構(gòu)成的縫紉機(jī)頭以引導(dǎo)纖維辮2-8。縫紉機(jī)頭同時(shí)可以將纖維辮2-8固 定在彈性底板9上。雌縫紉機(jī)頭利用圖中未示出的控制和調(diào)節(jié)體，例如CNC-控制裝置或同類裝置控制，以生產(chǎn)出任意的、并且特別是沿著力的通量方向的纖 維辮2-8鋪放曲線。
在底板9上對(duì)纖維辮2-8的固定Mil固定絲10、 ll實(shí)現(xiàn)，所述固定絲fflil 設(shè)置在縫紉機(jī)頭的針至少部分地被引入底板9。此處形成了固定絲搭環(huán)12-14， 其可以使得不需要附加底部固定絲而牢固地將固定絲10、 11固定在在底板9上 ("Tuftingverfahren")("栽絨法")。此處，固定絲搭環(huán)12-14械板9內(nèi)艦相 適合的摩擦關(guān)系由于擠壓而被固定。這樣就避免了所鋪放的纖維辮2-8在底板9 上不可控制的移動(dòng)。優(yōu)M過鋸齒形針跡將纖維辮2-8固定在底板9上。
為了會(huì)g夠?qū)⒐潭ńz搭環(huán)12-14穩(wěn)定地保持在具有彈性的柔韌的底板9的內(nèi) 部、并且同時(shí)保證其在不同表面幾何形沃時(shí)的ffi性，所,板應(yīng)當(dāng)由彈性體或其他具有齊性的柔韌的特性的材料構(gòu)成。例如，所述具有彈性的柔韌的底板9 可以由賺板或硅樹脂板構(gòu)成。所艦板9不僅滿足在傳統(tǒng)TFP-工藝中所必要 的、通常為網(wǎng)狀的包括底部固定絲的支撐層的同樣的功能，還實(shí)現(xiàn)了不需要儲(chǔ)備 分別與所需制造的纖維預(yù)制體所期望的表面幾何形狀相適應(yīng)的固體泡沫材料核 構(gòu)成的支撐體而生產(chǎn)具有復(fù)雜表面幾何,的纖維預(yù)制體。
在圖1所示實(shí)施例中，纖維預(yù)制體1具有2個(gè)層15、 16。其中在下層16內(nèi) 鋪放纖維辮6、 7、 8，而在上層15設(shè)置纖維辮2-5。根據(jù)本發(fā)明，纖維預(yù)制體l 可以由具有幾乎任意數(shù)量的重疊設(shè)置的層構(gòu)成。通常在TOP-工藝中重疊鋪放纖 維辮2-8的最大數(shù)目由所使用的針的長(zhǎng)度限定，因?yàn)閹в泄潭ńz的針必須穿透包 括底板9的一部分在內(nèi)的全部的層。
纖維預(yù)制體1完;^，將其在不損害纖維辮6、 7、 8完整性的同時(shí)從底板9 上脫離，因?yàn)槔w維預(yù)制體1在3iil固定絲搭環(huán)12、 13、 14在底肚非緊固地被 保持或被"栽絨"(aufgetuftet)。纖維預(yù)制體1脫離后，在纖維預(yù)制體1上僅殘留 了固定絲IO、 11，從而對(duì)于纖維預(yù)制體1的機(jī)械性能的影響微不足道。
由于首先應(yīng)當(dāng)描述平面的纖維預(yù)制體1的生產(chǎn)，因而貫穿在方法流程中所述 底板9具有平坦的表面幾何皿。如果需要生產(chǎn)出具有彎曲的表面幾何形狀的纖 維預(yù)制體，則需要在完成鋪放和固定過程之前和域之后通過支撐機(jī)構(gòu)使具有彈 性的柔韌的底板9具有預(yù)定的表面幾何形狀。
圖2 Mii范例示出了由具有初始為平坦的表面幾何形狀的纖維預(yù)制體1 (參 看圖1)至具有大致為半圓柱體的表面幾何皿的纖維預(yù)制體17的變形。
首先將纖維辮18鋪放和固定在平面的、具有彈性的、柔韌的底板19上。此 處纖維辮18代表因顧及整體的圖示效果而未示出的大量纖維辮。此處將纖維辮 18鋪放禾嗰定在初始為平面的具有彈性的柔韌的底板19上的操作方式，與對(duì)圖 1所作的說明相同。
通過初始為平面的底板19的^^尤其產(chǎn)生了有利的效果，可以^ffl構(gòu)造結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單的縫紉-鄉(xiāng)麟自動(dòng)機(jī)TO于鋪放和固定纖維辮18，因?yàn)镠^刃機(jī)頭的移動(dòng) 只是在坐標(biāo)系20的xy-方向上、即平行于底板19的展幵平面方向上的移動(dòng)、為 必要。不需要附加縫紉機(jī)頭的平行于坐標(biāo)系20的z-方向的移動(dòng)選項(xiàng)。
隨后，如箭頭21所示，底板19郷為、例如具有半圓柱體的表面幾何微。 接著可以將纖維預(yù)制體17由底板19中脫離用于后續(xù)加工。除了半圓柱體表面幾 何形狀外，底板19還可以是任意的可以想象出的構(gòu)型，例如采用至少部分為球狀彎曲的表面幾何皿。
具有彈性的柔韌的底板19的變形可以Mai圖中未示出的支撐機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這
種支撐機(jī)構(gòu)均勻地相互隔開并且在具有彈性的柔韌的的底板19下面呈矩陣狀設(shè) 置。支撐機(jī)構(gòu)例如可以由能夠在垂直方向上移動(dòng)的沖頭(druckstempd)或同類物 件，雜坐標(biāo)系20 z-方向的運(yùn)行路徑可以通鵬制和調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行控制，從而 Mil采用本發(fā)明的方法可以構(gòu)成具有幾乎任意表面幾何形狀的纖維預(yù)制體17。 此處控制和調(diào)節(jié)裝置使得彈' 韌底板19的變形過程以及構(gòu)成纖維預(yù)制體17 的纖維辮的鋪放和固定過程幾乎完全自動(dòng)地精確:t艦行。因此，利用根據(jù)本發(fā)明 的方法在大規(guī)模生產(chǎn)中可以幾乎完全自動(dòng)地制造出具有幾乎任意表面幾何形狀 和高尺寸精確性的纖維預(yù)制體17。此外，可以將底板19容納在夾框內(nèi)，以便在 特別是材料厚度低時(shí)，所使用的底板即使無需調(diào)節(jié)和M支撐機(jī)構(gòu)支持也會(huì)繼到 基本上為平面的初始表面幾何形狀。
在底板19的變形過程結(jié)束后，可以將纖維預(yù)制體17容易地/A^^板上脫 離，并且利用公知的RTM ( "Resin Transfer Moulding""樹脂傳遞模塑")-工藝 固化為制成的增強(qiáng)纖維復(fù)合材料構(gòu)件。為了所述目的，利用可固化的聚合物，如 聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或同類物質(zhì)對(duì)于纖維預(yù)制體17進(jìn)行、魏或浸漬。在將纖維 預(yù)制體17由底板19脫離后，必要時(shí)先將纖維預(yù)制體17的邊緣輪廓按照預(yù)先給 定的大小進(jìn)行裁切。
為了保證纖維辮18足夠牢固的固定，在將纖維預(yù)制體17在由底板19脫離 之前和/或在底板19變形之前，必要時(shí)還用粘合材料對(duì)其進(jìn)行固定。作為粘合材 料特別考慮在5(TC至15(TC范圍內(nèi)熔化的熱塑性塑料和/或^S的膠粘劑，例如 熱熔膠?？梢詫⑦@種粘合材料以粉末的形式施加到纖維預(yù)制體17內(nèi)和/或其上。
在將纖維預(yù)制體17由底板19脫離后，除固定絲外，在纖維預(yù)制體17內(nèi)絲 毫沒有遺留可能影響纖維預(yù)制體17 aM特性的干擾組分，特另提沒有支撐層或 此類物質(zhì)。這樣為了生產(chǎn)出具有更高的材料厚度的增強(qiáng)纖維復(fù)合材料構(gòu)件，可以 先將多個(gè)相應(yīng)構(gòu)成的纖維預(yù)制術(shù)目疊設(shè)置構(gòu)成多層纖維預(yù)制體，再將其^A模具 中實(shí)施RTM-工藝。由這種方法構(gòu)成的多層纖維預(yù)制體的機(jī)械性能不受支撐層或 其他在TFP-工藝范疇內(nèi)需要的中間層或同類層的影響。
值得注意的是，對(duì)于本方法單個(gè)方法步驟描述的"頃序只有示范特性，在需要 時(shí)可以與戶，步驟有出入。
利用按照本發(fā)明的方法，可以用簡(jiǎn)單的方式和方法生產(chǎn)具有基本上沿力的通量方向的纖維取向的纖維預(yù)制體，該纖維預(yù)制體還可以具有不同于平面形式的表 面幾何形狀。并且，所述纖維預(yù)制體可以由計(jì)^m控審啲縫紉、或剌繡自動(dòng)機(jī)械
制成，戶腿自動(dòng)機(jī)械得縫紉機(jī)頭僅能定位于xy-平面從而節(jié)約更多的時(shí)間和造價(jià)。 根據(jù)按照本發(fā)明方法的說明構(gòu)成的纖維預(yù)制體可以在RTM-工藝中用于生產(chǎn)復(fù)合 材料構(gòu)件。
用這種方式方法生產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件具有幾乎最優(yōu)的、即具有基本上g力 的通量方向的纖維取向以及在疊層結(jié)構(gòu)中不含有重要的干擾位置，從而可以得到 不僅機(jī)械性能非常f袷要求，而且龍很輕的構(gòu)件。
因此本發(fā)明涉及S3lTFP-工藝中用具有特別是沿著力的通量方向取向的纖 維辮2-8、 18生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體1、 17的方法，其中纖維預(yù)制體l、 17 不含有起干擾作用的支撐層，具有幾乎任意的材料厚度和幾乎任意的表面幾何形 狀，其步驟包括
-利用由縫紉機(jī)頭傳輸?shù)墓潭ńz10、 11，將纖維辮2-8、 18鋪放和固定在 柔韌并且具有彈性的底板9、 19上，特別是鋪放和固定在由彈性體構(gòu)成的底板9、 19上，以形成纖維預(yù)制體l、 17并且
-將纖維預(yù)制體l、 17從爿;M底板9、 19上脫離。
，在鋪放和固定纖維辮2至8、 18前改^^M底板9、 19的表面幾何形狀 以適應(yīng)纖維預(yù)制體1 ， 17預(yù)定的表面幾何形狀。
在將纖維預(yù)制體l、 17脫離之前，例如,改z，板9、 19的表面幾何形狀 以適應(yīng)纖維預(yù)制體1 、 17所設(shè)定的表面幾何形狀。
此外，還最好通過支撐機(jī)構(gòu)對(duì)于戶;M底板9、 19的表面幾何^3t行預(yù)先給定。
例如所述支撐機(jī)構(gòu)通過控制和調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)以適應(yīng)纖維預(yù)制體1、 17 預(yù)定的表面幾何形狀。
纖維預(yù)制體l、 17在脫離底板9、 19前被固定。
對(duì)于纖維預(yù)制體i、 17的固定特別是ffiil粘合材料、特別是熱塑性塑料和/ ，粘劑實(shí)現(xiàn)。
所述固定絲io、 ii例如m在縫紉機(jī)頭設(shè)置的針的刺入而被弓i入到所^/s
板9、 19，所形成的固定絲搭環(huán)12-14因而保持,板9、 19上。
所3^逢紉機(jī)頭相對(duì)于底板9、 19的位置最好在至少兩維空間由控制和調(diào)節(jié)設(shè) 備進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)纖維辮2-8、 18,板9、 19上幾乎任意的特別是沿力的通量方向的鋪放曲線。
至少在底板9、 19上例如區(qū)域性地至少鋪放和固定2個(gè)纖維辮2-8、 18，從 而構(gòu)成至少具有兩個(gè)層15、 16的纖維預(yù)制體1、 17。
最別每至少2個(gè)纖維預(yù)制體1、 17在由底板9、 19脫離后重疊設(shè)置以構(gòu)成多 層纖維預(yù)制體l、 17。附圖l射己列表
1、纖維預(yù)制體
2、纖維辮
3、纖維辮
4、纖維辮
5、纖維辮
6、纖維辮
7、纖維辮
8、纖維辮
9、底板
10、固定絲
11、固定絲
12、固定絲搭環(huán)
13、固定絲搭環(huán)
14、固定絲搭環(huán)
15、層
16、層
17、纖維預(yù)制體
18、纖維辮
19、底板
20、坐標(biāo)系
21、箭頭
權(quán)利要求
1、一種通過TFP-工藝?yán)醚亓Φ耐糠较蛉∠虻睦w維辮(2-8，18)生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體(1，17)的方法，其中所述纖維預(yù)制體(1，17)具有不含干擾支撐層的幾乎任意的材料厚度和幾乎任意的表面幾何形狀，其步驟包括a)在將所述纖維辮(2-8，18)鋪放和固定到底板(9，19)上前，改變?nèi)犴g的具有彈性的底板(9，19)的表面幾何形狀以適應(yīng)所述纖維預(yù)制體(1，17)預(yù)定的表面幾何形狀，其中所述底板(9，19)由橡膠板或硅樹脂板構(gòu)成b)利用縫紉機(jī)頭引導(dǎo)的固定絲(10，11)將所述纖維辮(2-8，18)鋪放和固定在所述底板(9，19)上以構(gòu)成纖維預(yù)制體(1，17)，c)利用在縫紉機(jī)頭設(shè)置的針將所述固定絲(10，11)刺入底板(9，19)，從而將固定絲(10，11)引入底板(9，19)中，并且因此形成的固定絲搭環(huán)(12-14)被保持在所述底板(9，19)上，以及d)將所述纖維預(yù)制體(1，17)由底板(9，19)上脫離。
2、 如權(quán)禾腰求1的方法，其特征在于，在戶艦纖維預(yù)制體(1，17)脫離之前 改^B^板(9，19)的表面幾何形狀以鵬纖維預(yù)制體(1,17)預(yù)定的表面幾何 形狀。
3 、如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，M31支撐機(jī)構(gòu)對(duì)于戶;M底板(9，19) 表面幾何形狀進(jìn)行預(yù)先給定。
4、 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述支撐機(jī)構(gòu)M控制 和調(diào)節(jié)設(shè)備謝灘動(dòng)以鵬戶腿纖維預(yù)制^(1,17)預(yù)定的表面幾何形狀。
5、 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將戶脫纖維預(yù)制體(1，17) 在脫離戶;f^底板(9，19)前進(jìn)行固定。
6、 如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其特征在于，利用粘合材料對(duì)于戶/i^ 纖維預(yù)制體(U7)進(jìn)行固定，特別^^熱塑性塑料和/^^粘劑實(shí)現(xiàn)。
7、 如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所^l逢紉機(jī)頭相對(duì)于所 板(9,19)的4體在至少兩維空間由控制和調(diào)節(jié)設(shè)雜制，以實(shí)現(xiàn)戶腿纖維辮 (2- 在戶;M/S板(9，19)上幾乎任意的特別是沿力的通量方向的鋪放曲線。
8、 如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在所皿板(9，19)上至少 鋪放和固定2個(gè)戶皿纖維辮(2-8,18)，從而構(gòu)成至少具有2個(gè)層(15，16)的纖維 預(yù)制體(U7)。
9、 如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的方法，其特征在于，至少2個(gè)纖維預(yù)制體(1，17) 在由所鵬板(9，19)脫離后重疊設(shè)置以構(gòu)成多層纖維預(yù)制#(1,17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過TFP工藝?yán)锰貏e是沿著力的通量方向取向的纖維辮2-8、18生產(chǎn)單層或多層纖維預(yù)制體1、17的方法，其中所述纖維預(yù)制體1、17具有不含有干擾支撐層的幾乎任意的材料厚度和幾乎任意的表面幾何形狀，該方法的步驟為利用縫紉頭引導(dǎo)的固定絲10、11將纖維辮2-8、18鋪放和固定在一個(gè)柔韌的具有彈性的底板9、19上、特別是由彈性體構(gòu)成的底板9、19上，以形成纖維預(yù)制體1，17，以及將纖維預(yù)制體1、17由具有彈性的柔韌的底板9、19上脫離。利用本發(fā)明方法生產(chǎn)的纖維預(yù)制體1、17顯示出幾乎最優(yōu)的纖維取向、即基本上沿著力的通量方向的纖維取向，并且在纖維的設(shè)置中沒有任何明顯的干擾位置，因此可以生產(chǎn)出不僅能夠滿足對(duì)于機(jī)械性能的極端要求而且重量輕的復(fù)合材料構(gòu)件，例如通過利用RTM工藝的后續(xù)加工過程實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B29B11/16GK101304859SQ200680026739
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者烏爾里?！ぐ? 保羅·耶爾恩 申請(qǐng)人:空中客車德國有限公司