專利名稱：用于由纖維復(fù)合材料半成品制造(部分)環(huán)形的、包含纖維增強(qiáng)塑料的構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由纖維復(fù)合材料半成品制造環(huán)形的或部分環(huán)形的、包含纖維 增強(qiáng)塑料的構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
由JP 06247770 Al(Dl)已知一種用于制造圓柱形構(gòu)件的方法，其中碳纖維增強(qiáng)塑 料復(fù)合材料設(shè)置在離心機(jī)的模具腔中。在此，通過開口將樹脂引入離心機(jī)的模具腔中。由 于離心力的原因，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的均勻的注入。US 5，393，215 Bl (D2)描述了一種用于制造纖維復(fù)合材料構(gòu)件的方法和設(shè)備，其 中復(fù)合材料被引入離心機(jī)的模具腔中。隨后將腔抽真空，使得腔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并且由此將樹脂 從位于離心機(jī)中心的區(qū)域中的容器中擠入腔中。DE 29 19 498 Al公開了一種具有多個(gè)模具腔的離心鑄造設(shè)備，所述腔通過通道 與設(shè)置在設(shè)備中央的澆鑄道相連接。由于離心力的原因，樹脂混合物從澆鑄道中壓入模具 腔中。在填充腔時(shí)，處于模型中的空氣朝向旋轉(zhuǎn)軸線的方向被擠出并且通過排氣通道釋放
出οUS 5，906，836 Bl描述了一種用于制造由聚氨脂材料組成的環(huán)形構(gòu)件的離心鑄造 設(shè)備。在腔中能夠引入加固線。此外，由DE 39 35 133 C2已知一種用于制造至少部分環(huán)形的構(gòu)件的卷繞方法，所 述構(gòu)件具有由兩個(gè)型體組成的線軸，該線軸能夠繞縱軸線旋轉(zhuǎn)，使得將單向的碳纖維纏繞 在外殼表面上。在此，通過引導(dǎo)裝置的運(yùn)動(dòng)控制來控制卷繞模型，其中在型體的側(cè)面部分的 區(qū)域中相疊地卷繞比在中心更多的纖維層。線軸的腔借助于蓋板封閉并且經(jīng)過鑄造開口來 填充液體的塑料。在WO 02/058917 A2中描述了一種用于制造產(chǎn)品的離心的成型方法，其中在該方 法中將待成型的原材料引入離心機(jī)中。為了構(gòu)成均勻厚度的產(chǎn)品，將型砂引入離心機(jī)中，準(zhǔn) 確地講，引入由原材料圍繞的容積內(nèi)。在成型過程中，在離心機(jī)工作時(shí)由所述引入的型砂將 附加的力施加在待成型的材料上，也就是說，從內(nèi)部將壓力施加在材料上，由此使得材料與 離心機(jī)的外壁相接觸。在DE 2 138 353 A中描述了一種用于通過基質(zhì)材料浸透半成品的方法，其中通過 大的動(dòng)能在沒有將空氣摻雜到半成品上或者半成品中的情況下離心基質(zhì)材料。在DE 1 886 051 U中描述了一種用于制造小部件的盤狀模型離心機(jī)，該離心機(jī)具 有多個(gè)設(shè)置為相疊的盤狀模型，所述盤狀模型共同繞其共同的中央軸線旋轉(zhuǎn)并且通過設(shè)置 在中央的共同的輸送通道來供應(yīng)基質(zhì)材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于由纖維復(fù)合材料半成品制造環(huán)形的、包含纖維增強(qiáng)塑料的構(gòu)件的方法，通過所述方法能夠制造出具有復(fù)雜的橫截面形狀的構(gòu)件。所述目的通過權(quán)利要求1所述的特征實(shí)現(xiàn)。另外的實(shí)施形式在引用權(quán)利要求1所 述的特征的從屬權(quán)利要求中得到。根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于由纖維復(fù)合材料半成品制造構(gòu)成為環(huán)形的或者部分環(huán) 形的、包含纖維增強(qiáng)塑料的半成品或者構(gòu)件的方法，其具有以下步驟 (a)將至少一個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件如此定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(3) 上，使得它們形成具有環(huán)形或者部分環(huán)形的通道部分(19、25、33、45、50)的線圈狀的模型， 所述通道部分(19、25、33、45、50)在徑向上和/或滾筒的縱向上延伸，(b)以多層的方式將半成品材料設(shè)置在線圈狀的模型的通道部分(19、25、33、45、 50)中，(c)至少重復(fù)一次步驟(a)和(b)，將至少一個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件添 加在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上以便構(gòu)成另一個(gè)通道，所述另一個(gè)通道部分連接在目前的通道部分 上，并且將半成品材料插入通道部分中，其中生成的系列通道部分至少部分地形成用于待 制造的構(gòu)件的模型。(d)在將半成品材料插入各個(gè)通道部分中時(shí)和/或在構(gòu)成至少一個(gè)通道部分后， 將基質(zhì)材料引入通道部分(19、25、33、45、50)中，(e)在構(gòu)成通道部分(19、25、33、45、50) 后，該通道部分(19、25、33、45、50)具有在其中存在的包含的半成品材料和基質(zhì)材料，如此 旋轉(zhuǎn)滾筒(3)，使得由于離心力的原因基質(zhì)材料被向外迫壓并且在徑向上向內(nèi)擠出包含在 通道中的空氣，(f)利用溫度將位于通道(19、25、33、45、50)中的基質(zhì)材料硬化成塑料環(huán)，(g)在環(huán)形的半成品或者構(gòu)件硬化后，拆開模型件的布置結(jié)構(gòu)成部分并且將硬化 的環(huán)形半成品或者構(gòu)件取出。根據(jù)本發(fā)明還提出逐步地形成模具或者彼此相連的通道部分，其中分別在各個(gè)方 法步驟中制成多個(gè)通道部分的一個(gè)后將用于纖維復(fù)合構(gòu)件的纖維半成品或者半成品材料 插入相應(yīng)生成的通道部分中。根據(jù)本發(fā)明提出，在旋轉(zhuǎn)滾筒前，將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件進(jìn)行定位 并且多次交替地以多層的方式將半成品設(shè)置在線圈狀的模型的通道中。在根據(jù)本發(fā)明的方法中能夠尤其是提出，兩個(gè)緊靠著的模型件構(gòu)造成使得所述模 型件以形狀接合的方式相互作用，使得位于滾筒的徑向上的外邊的模型件在滾筒的軸向上 固定在位于徑向上里邊的模型件上，并且使得位于外邊的模型件的指向軸向的側(cè)壁形成通 道部分的側(cè)壁。在此能夠提出，兩個(gè)模型件如此設(shè)置在由模型件相應(yīng)形成的布置結(jié)構(gòu)上，使得模 型件的兩個(gè)彼此相對(duì)并沿著滾筒的徑向延伸的側(cè)壁構(gòu)成用于形成構(gòu)件腹板的通道部分，所 述構(gòu)件腹板連接在借助于模型件已經(jīng)形成的通道部分上，并且將在周向延伸的覆蓋元件設(shè) 置在模型件的相應(yīng)的容納面上，所述覆蓋元件在徑向上向外將所形成的通道部分密封，使 得在滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)密封件阻止基質(zhì)材料從通道中移動(dòng)出來。在此，覆蓋元件的表面和模型件中的至少一個(gè)的上側(cè)能夠形成在滾筒的軸向上延 伸的通道部分，所述通道部分連接于沿著滾筒的徑向延伸的用于形成構(gòu)件腹板的通道部 分，并且為了形成軸向延伸的凸緣，將半成品材料插入軸向延伸的通道部分中并且將基質(zhì)材料導(dǎo)入軸向延伸的通道部分中。此外能夠提出，在由多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件形成具有環(huán)形通道的線圈 狀的模型的情況下，形成至少一個(gè)用于將基質(zhì)材料導(dǎo)入通道中的輸送通道。在此，輸送通道 從滾筒的內(nèi)部通入到通道中。可替代地或者附加地能夠形成輸送通道，該輸送通道從通道 通入到滾筒的外部環(huán)境。按照根據(jù)本發(fā)明的方法能夠使用密封件或者蓋板，所述蓋板如此設(shè)置在線圈狀的 模型上，使得所述密封件或者所述蓋板在徑向上在外邊將通道密封，以便在滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)密 封件阻止基質(zhì)材料從通道中移動(dòng)出來。 根據(jù)本發(fā)明能夠提出，在制成塑料環(huán)后拆開所述塑料環(huán)成部分并且取出所述塑料 環(huán)。能夠使用樹脂或者金屬熔化物作為基質(zhì)材料。此外能夠選擇粗紗、織物、紡織品、 預(yù)浸料坯和/或纖維或者其組合作為半成品。模型件能夠由纖維增強(qiáng)的材料形成。能夠如此提供模型件的布置結(jié)構(gòu)，即線圈狀的模型的通道如此形成，使得所述通 道形成所述模型，所述模型用于由用于待制造的構(gòu)件的至少一個(gè)凸緣和至少一個(gè)腹板組成 的組合。能夠如此將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上，使得在 同樣的滾筒上在滾筒的縱向上并排著制成多個(gè)由纖維復(fù)合材料半成品組成的構(gòu)件并且從 滾筒取出。通過根據(jù)本發(fā)明的方法尤其是能夠以并行的方法在同樣的滾筒上制成多個(gè)硬化 的半成品或者構(gòu)件，也就是說能夠提出，將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件如此定位在 能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上，使得模型件定位在同樣的滾筒上，使得在滾筒的縱向上能夠制成多個(gè) 由纖維復(fù)合材料半成品形成的半成品或者構(gòu)件并且能夠從滾筒取出。因此，根據(jù)本發(fā)明能夠提供由纖維復(fù)合材料半成品制造包含環(huán)形的或者部分環(huán)形 的纖維增強(qiáng)塑料的半成品或者構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的方法提出，借助于模型件逐步地由通道 部分構(gòu)造成通道，使得所述通道部分在待制成的構(gòu)件成形后形成。通道可以逐步地由部分 形成，其中逐步地在制成通道部分后可以分別將用于制造纖維復(fù)合構(gòu)件的半成品材料插入 所述通道部分中。這意味著，具有對(duì)于纖維復(fù)合構(gòu)件的制造必要的纖維方向的半成品材料 能夠插入通道中。在此，例如纖維材料能夠通過卷繞法插入通道部分中。這尤其是可能的， 即分別形成的通道部分成形為使得所述通道部分以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方法繞滾筒軸線延伸并且 在徑向上向外為開著的并且因此可以插入纖維或者纖維束或者由纖維組成的干燥的或者 防水的半成品。此外根據(jù)本發(fā)明可以提出，在形成通道部分后將基質(zhì)材料導(dǎo)入通道部分中， 并且在此或者在形成多個(gè)通道部分后將基質(zhì)材料導(dǎo)入通道部分中。半成品的引入尤其是通 過預(yù)定的纖維方向?qū)崿F(xiàn)，所述纖維方向應(yīng)當(dāng)相應(yīng)于在待制造的半成品或者構(gòu)件中的纖維方 向，使得借助于旋轉(zhuǎn)方法在技術(shù)上可以制造出復(fù)雜預(yù)設(shè)的形狀，例如具有徑向延伸的腹板 和在軸向上連接在所述腹板上的凸緣。


接下來根據(jù)附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其示出
圖1示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的滾筒和多個(gè)用于設(shè)置在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上的環(huán)形或 者部分環(huán)形的模型件的立體分解圖；圖2示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒在縱向上的部分剖面圖，其具有環(huán)形或者部分環(huán)形的模 型件在滾筒上的例如完整的構(gòu)造；圖3a示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支撐區(qū)域具有兩個(gè)設(shè)置在滾筒上的環(huán)形模型件，該 模型件在側(cè)面由固定角撐環(huán)支撐，以及通過設(shè)置半成品來形成用于待制造的隔框的內(nèi)緣 條； 圖3b示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支承區(qū)域，在該支承區(qū)域上基于在圖3a中所示的狀 態(tài)設(shè)置兩個(gè)另外的環(huán)形模型件以用于此外形成待制造的隔框的內(nèi)凸緣；圖3c示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支承區(qū)域，在該支承區(qū)域上基于在圖3b中所示的狀 態(tài)設(shè)置另一個(gè)環(huán)形模型件來替換先前所設(shè)置的模型件以用于此外形成待制造的隔框的腹 板；圖3d示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支承區(qū)域，在該支承區(qū)域上基于在圖3c中所示的狀 態(tài)設(shè)置兩個(gè)另外的環(huán)形模型件來替換已經(jīng)設(shè)置的模型件以及兩個(gè)另外的環(huán)形模型件用于 改進(jìn)在先前步驟中形成的在待制造的隔框上的腹板；圖3e示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支承區(qū)域，在該支承區(qū)域上基于在圖3d中所示的具 有已經(jīng)設(shè)置的環(huán)形的模型件的狀態(tài)，此外卷繞待制造的隔框的外緣條；圖3f示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒的支承區(qū)域，在該支承區(qū)域上基于在圖3e中所示的狀 態(tài)設(shè)置環(huán)形覆蓋元件以用于密封所設(shè)置的模型件復(fù)合結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的制造設(shè)備1的立體分解圖，所述制造設(shè)備具有滾筒3 和多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的設(shè)在所述滾筒上的模型件，所述模型件能夠應(yīng)用在根據(jù)本發(fā) 明的用于形成飛機(jī)機(jī)身的環(huán)形隔框的方法的實(shí)施例中以用于設(shè)置在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上。所 設(shè)置的模型件的至少一個(gè)具有一個(gè)或者多個(gè)外表面，半成品材料能夠設(shè)置在所述外表面 上。通過根據(jù)本發(fā)明的方法或者借助于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備不僅能夠制造例如隔框的 型材，而且還能夠同時(shí)制造多個(gè)型材。作為實(shí)施例，在圖2中示出同時(shí)制造兩個(gè)型材。由此 提高了機(jī)器產(chǎn)能和每個(gè)時(shí)間段的借助于根據(jù)本發(fā)明的制造設(shè)備能夠制造的構(gòu)件的數(shù)量。通過分布在多個(gè)模型段中還能夠制造非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的半成品或者構(gòu)件。例如能夠制 造具有橢圓形的基本橫截面形狀的構(gòu)件。還能夠制造具有以下基本橫截面形狀的構(gòu)件，所 述基本橫截面形狀不是封閉的并且具有例如部分橢圓的或者部分拋物面的形狀。在此，作為半成品尤其是能夠使用粗紗、織物、紡織品、預(yù)浸料坯和/或纖維。與 半成品一起使用基質(zhì)材料。在將半成品引入各個(gè)通道部分后，將基質(zhì)材料引入基質(zhì)材料的 通道中，樹脂或者金屬熔化物可以用作基質(zhì)材料。此外，基質(zhì)材料還能夠與半成品一起設(shè)置 在滾筒上，所述半成品例如為預(yù)浸漬的半成品(預(yù)浸料坯)。為了描述的目的，滾筒3與縱向L(圖2)相關(guān)聯(lián)，所述縱向與所述滾筒的對(duì)稱軸重 合。由此得到徑向R和周向U。在圖3a至3f中以根據(jù)本發(fā)明的不同的方法步驟示出環(huán)形 的或者部分環(huán)形的模型件在滾筒上的安裝順序以用于變型的實(shí)施例。在此，圖2示出能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒在縱向上的部分剖面圖，所述部分剖面圖具有環(huán)形或者部分環(huán)形的模型件在滾 筒上的完整的構(gòu)造，所述構(gòu)造在圖3a至3f中逐步示出。按照根據(jù)本發(fā)明的用于由纖維復(fù)合材料半成品制造環(huán)形的或者部分環(huán)形的半成 品或者構(gòu)件的方法，所述維復(fù)合材料半成品包含纖維增強(qiáng)的塑料，首先將多個(gè)環(huán)形的或者 部分環(huán)形的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上，使得所述模型件在滾筒的周向上延伸并且由 此形成線圈狀的模型，所述線圈狀的模型具有環(huán)形的容納部或者用于容納半成品的通道部 分，并且隨后半成品以多層的方式設(shè)置在線圈狀的模型的環(huán)形容納部中。環(huán)形的容納部生 成以下構(gòu)造，通過該構(gòu)造能夠形成待制造的構(gòu)件的至少一部分。 在圖3a至圖3f所示的實(shí)施例中，首先將兩個(gè)環(huán)形的模型件11、12設(shè)置在能夠旋 轉(zhuǎn)的滾筒3的支承區(qū)域或者支承面5上，在這里所述的實(shí)施例中所述模型件11、12在方法 過程中沒有被更換并且因此還稱為基礎(chǔ)模型件。能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒3的支承面5還能夠?yàn)樵O(shè) 在滾筒的周面上的套筒的周面。每個(gè)模型件11、12具有面向第一滾筒端部3a的第一側(cè)面 Ila或者12a和面向第二滾筒端部3b的第二側(cè)面lib或者12b?；A(chǔ)模型件11、12的徑向 的內(nèi)表面11c、12c設(shè)置在滾筒3的支承面5上。在所述的實(shí)施例中，外周面lld、12d具有如下輪廓，半成品材料能夠部分設(shè)置或 者卷繞在所述輪廓上并且所述輪廓適合于容納另外的模型件。為此，在這里所描述的實(shí)施 情況中模型件分別具有凹槽13或者14，所述凹槽13或者14位于相應(yīng)地在徑向上設(shè)置在外 部的棱角上，使得所述凹槽13或者14在相應(yīng)地將模型件11、12定位在滾筒3上時(shí)形成連 續(xù)的凹槽15。在滾筒端部3a、3b的方向上觀察，所述凹槽15通過第一模型件11的首先暴 露的、徑向延伸的且面向第二滾筒端部的側(cè)面lib和第二模型件12的彼此相對(duì)的、首先暴 露的且徑向延伸的以及面向第一滾筒端部3a的側(cè)面14a來限定。在模型件11、12的面向 各個(gè)滾筒端部3a、3b的側(cè)面11a、12b上通過固定角撐18、17看起來向外，也就是說在縱向 L上支撐模型件11、12。在所示的應(yīng)用情況中將具有在徑向R上延伸的預(yù)定的厚度的半成品材料插入容 納部15中。在制成的構(gòu)件的硬化步驟后，所述半成品層19形成待制造的隔框的內(nèi)凸緣，其 中層厚度相應(yīng)于內(nèi)凸緣的厚度(圖3a)。在下一步驟中，將第一和第二模型件21或者22設(shè)置在用于形成內(nèi)凸緣的層19 上，所述第一和第二模型件21或者22在以后的步驟中由另外的模型件來代替，使得所述模 型件還能夠稱為中間模型件。在所描述的實(shí)施例中，第一中間模型件21如此構(gòu)造成并且如 此設(shè)置在凹槽15中，使得第一中間模型件21在徑向上在外部覆蓋第二中間模型件22并且 所述第二中間模型件22容納在第一中間模型件21的徑向的內(nèi)側(cè)上的凹槽中。在此，第二 中間模型件22和第二基礎(chǔ)模型件12如此構(gòu)造成并且如此彼此相對(duì)地設(shè)置，使得在第一中 間模型件22和第二基礎(chǔ)模型件12的設(shè)在所述第一中間模型件22旁邊的且徑向延伸的側(cè) 壁14a之間保持徑向延伸的通道或者空隙23為空著的，所述通道或者空隙23此外在滾筒 3的周向U上延伸。在下一步驟中同樣將半成品材料23a插入或者設(shè)置在所述徑向延伸的 空隙23中，使得生成徑向延伸的半成品腹板25，所述半成品腹板25在待制造的構(gòu)件中形 成凸起，該凸起用于在構(gòu)件的軸向上密封待制造的隔框的內(nèi)凸緣。第一中間模型件21的面 向第一滾筒端部3a的徑向延伸的第一側(cè)面21a緊靠著第一基礎(chǔ)模型件11的面向所述側(cè)面 21a的側(cè)面或者凹槽壁lib (圖3b)。
在下一步驟中，通過第三中間模型件30代替第一中間模型件21，所述第三中間模 型件30同樣用于中間步驟并且然后被代替(圖3c)。第三模型件30在其側(cè)面部分36上沿 著第一模型件11在滾筒3的軸向L上延伸并且在軸向上越過所述第一模型件11還沿著第 二基礎(chǔ)模型件12的一部分延伸，其中第三模型件30緊靠著所述部分。為了固定或者穩(wěn)固 第三模型件30，所述第三模型件30在面向第二基礎(chǔ)模型件12的一側(cè)上具有在周向U上延 伸的且指向滾筒軸線的突出部35。此外，第二基礎(chǔ)模型件12在面向第三模型件30的一側(cè) 上具有槽27以用于以形狀接合的方式容納環(huán)形的突出部35并且用于將第三中間件固定在 滾筒3的軸向L上。第三模型件30如此構(gòu)造成并且設(shè)置在凹槽15中，使得所述第三模型 件30在其徑向延伸的且朝向第一滾筒端部3a的第一側(cè)壁30a與第一基礎(chǔ)模型件11的側(cè) 面lib或者凹槽壁之間釋放出在徑向上且在周向U上延伸的通道或者空隙33，在下一步驟 中將半成品材料34插入所述通道或者空隙33中，所述半成品材料34以直角的方式連接在 用于構(gòu)成內(nèi)凸緣的材料層19上(圖3c)。 在下一步驟中，將第一成型的模型件41和第二成型的模型件42設(shè)置在目前制造 的模型件結(jié)構(gòu)上(圖3d)，所述第一成型的模型件41和第二成型的模型件42如此構(gòu)造成并 且定位在目前制造的模型件結(jié)構(gòu)上，使得在所述第一成型的模型件41和所述第二成型的 模型件42之間構(gòu)成在徑向R上延伸的空隙或者通道43，所述空隙或者通道43連接在徑向 延伸的具有同樣寬度的空隙33上(圖3e)。在此，在第一成型的模型件41或者第二成型的 模型件42的面向彼此的徑向延伸的且彼此相對(duì)的側(cè)面41b、42a之間構(gòu)成空隙43。隨后再 次將基質(zhì)材料和/或半成品材料插入或者設(shè)置在空隙33中或者在空隙33上，使得在待制 造的構(gòu)件中生成徑向延伸的半成品腹板45，所述半成品腹板45在所述構(gòu)件中為由空隙33 形成的腹板的延長部。第一成型的模型件41在其內(nèi)周側(cè)上具有支承面41c，所述支承面41c如此獲得并 且尤其是具有如此的內(nèi)徑，使得第一成型的模型件41在縱向L上能夠從滾筒3的第一端部 3a推到目前的形狀結(jié)構(gòu)上。第二成型的模型件42同樣在其內(nèi)周側(cè)上具有支承面42c，所述 支承面42c如此獲得并且尤其是具有如此的內(nèi)徑，使得第二成型的模型件42在縱向L上能 夠從滾筒3的第二端部3b推到目前的形狀結(jié)構(gòu)上(圖3d)。為了加強(qiáng)模型件41和42以抵 抗扭轉(zhuǎn)和抵抗作用在周向U上的力，所述模型件41和42在其外部的面向第一或者第二滾 筒端部3a、3b的一側(cè)上設(shè)有肋部41a或者42b。此外，模型件41和42在其內(nèi)表面41c或者 42c上具有從所述內(nèi)表面41c或者42c向內(nèi)部延伸的，也就是說朝著滾筒中心軸線延伸的、 環(huán)形的或者其它類型的突出部45、46。在將模型件41、42推到已經(jīng)定位在滾筒3上的模型 件的布置結(jié)構(gòu)上時(shí)所述突出部與相應(yīng)的模型件11或者30的指向相應(yīng)滾筒端部3a、3b的側(cè) 面相接觸，在給出的應(yīng)用情形中相應(yīng)的模型件41或者42從相應(yīng)滾筒端部3a或者3b分別 被推到所述相應(yīng)模型件11或者30上。在所示的實(shí)施例中，設(shè)置在第一滾筒端部3a附近的模型件41具有在其寬度上在 軸向的滾筒方向上延伸的容納部或者凹處或者通道50，所述通道50的內(nèi)部與空隙43相連 接。另外的半成品材料插入通道50中并且連接在插入空隙43的材料上。在待制造的構(gòu)件 中，插入空隙43的材料形成以環(huán)形的方式在滾筒3的軸向上延伸的外緣條。為了密封形狀結(jié)構(gòu)，在根據(jù)圖3a至3f的應(yīng)用情形中將環(huán)形的覆蓋元件60或者密 封件相對(duì)于限位面45從第一滾筒端部3a推到所述形狀結(jié)構(gòu)上，所述限位面45從第一滾筒端部3a看來設(shè)置為越過最外邊的通道50，使得在環(huán)形覆蓋元件60的相應(yīng)構(gòu)造中所述覆蓋 元件60覆蓋通道50 (圖3f)。通道50終止于覆蓋元件60的下方并且覆蓋元件60密封通 道50，使得當(dāng)滾筒3旋轉(zhuǎn)時(shí)覆蓋元件60阻止基質(zhì)材料從通道中移動(dòng)出來。因此，在模型件結(jié)構(gòu)中能夠使用模型件，該模型件一體地并且尤其是一體地制成。 在給出的應(yīng)用情形中這適用于模型件11、12、41、42。此外能夠使用由多個(gè)，也就是說至少兩 個(gè)周向部件形成的模型件。在給出的應(yīng)用情形中這適用于模型件21、22、30。這部分地為模 型件，該模型件由于動(dòng)力學(xué)的原因能夠不通過推開的方式設(shè)置在所述模型件的按照規(guī)定的 位置上。在所述裝配在周向上的模型件中，所述模型件在周向上彼此相互固定，為此例如在 所述模型件的設(shè)置在周向的端部上能夠使用固定的耦聯(lián)元件或者環(huán)形的帶。 根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)件最好制成為以下構(gòu)造，即在該構(gòu)造的布置結(jié)構(gòu)中彼此之間產(chǎn)生 待形成的通道的形狀，所述通道至少具有在徑向上延伸的部分。在此，使用一體的或者一體 地制成的模型件的組合，所述模型件由于動(dòng)力學(xué)的原因必須在周向上延伸。所述應(yīng)用情形的模型件的特征能夠根據(jù)形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案和由此產(chǎn)生的動(dòng)力 學(xué)的情形以其它的方式來組合以用于其它應(yīng)用情形，也就是說以另外的方式構(gòu)造成的待制 造的構(gòu)件。在此，尤其是還能夠提供如模型件21或者22的模型件，所述模型件僅用于半成品 鋪設(shè)的中間步驟并且此外通過其它的模型件來代替，以便借助于半成品材料來延續(xù)待填料 的通道。半成品材料能夠例如作為紡織品或者纖維層設(shè)置在層中或者作為紗線或者粗紗 卷繞在分別準(zhǔn)備的通道中并且如此引入通道中。在此尤其是提出，半成品的纖維或者線或 者紗線或者粗紗在預(yù)定的方向上插入相應(yīng)的通道部分中。分別準(zhǔn)備好的通道最好如此通過應(yīng)用在相應(yīng)形狀結(jié)構(gòu)中的模型件構(gòu)造成，使得所 述模型件然后通過半成品材料以統(tǒng)一的方式，即例如通過同樣的卷繞技術(shù)或者鋪設(shè)技術(shù)來 充滿。然而還能夠在填充分別準(zhǔn)備好的通道時(shí)使用不同鋪設(shè)方法的組合。在滾筒的軸向剖面上看來，待形成的且在周向上和在徑向上延伸的通道逐步地在 徑向上或者還在軸向上如有可能通過相應(yīng)的過渡部在軸向和區(qū)域和徑向的區(qū)域之間延伸。 在特殊的情況下還能夠形成以下通道，所述通道的橫截面在滾筒的軸向剖面上看來傾斜于 軸向L或者徑向R延伸。在將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒3上時(shí)或者在將 多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒3上之后，所述模型件形成線圈 狀的模型，所述線圈狀的模型具有環(huán)形的，由通道部分19、25、33、45、50形成的通道用于容 納半成品，以及用于以多層的方式將在半成品設(shè)置在線圈狀的模型的通道中，可選地將基 質(zhì)材料引入由半成品材料填充的通道中。如果半成品已經(jīng)具有足夠的基質(zhì)材料，還能夠取 消所述步驟。這能夠在準(zhǔn)備好一個(gè)通道部分19、25、33、45、50后逐步地完成或者在準(zhǔn)備好多個(gè) 通道部分19、25、33、45、50后完成或者在準(zhǔn)備好由通道部分19、25、33、45、50共同形成的通 道后完成并且尤其是在設(shè)置環(huán)形覆蓋元件60后完成。在此，半成品已經(jīng)設(shè)有基質(zhì)材料，例如在使用用于基質(zhì)材料的預(yù)浸料坯的情況下。可替代地或者附加地能夠在模型件構(gòu)造時(shí)或者在模型件構(gòu)造后形成基質(zhì)材料輸送通道，所述基質(zhì)材料輸送通道通過基質(zhì)材料輸送裝置與用于基質(zhì)材料的存儲(chǔ)容器相連 接，使得能夠從基質(zhì)材料輸送裝置將基質(zhì)材料導(dǎo)入由模型件形成的通道19、25、33、45、50 中。基質(zhì)材料輸送裝置能夠設(shè)置在滾筒3a內(nèi)或者滾筒3外，使得輸送通道從由模型件形成 的通道19、25、33、45、50延伸到滾筒內(nèi)的區(qū)域中或者滾筒的外部環(huán)境中。
在將半成品材料和基質(zhì)材料引入由模型件形成的通道19、25、33、45、50中后如此 實(shí)現(xiàn)滾筒的旋轉(zhuǎn)，使得由于離心力的原因?qū)⒒|(zhì)材料向外迫壓并且在徑向上向內(nèi)擠出包含 在通道中的空氣，使得準(zhǔn)備好通道填充以用于形成高質(zhì)量的塑料。為了從通道19、25、33、45、50中擠出或者漏出空氣能夠形成附加的出口通道，所 述出口通道通過在模型件之間形成的空隙來產(chǎn)生或者所述出口通道通過其它方式，例如通 過將小管插入設(shè)置在最里邊的模型件中來完成。出口通道從由模型件形成的通道19、25、 33,45,50的在徑向上設(shè)置在最里邊的位置開始延伸。出口通道延伸到滾筒3的內(nèi)部中并 且能夠在內(nèi)端部上為開著的或者通入到接收容器中。如果輸送通道在由模型件形成的通道 19、25、33、45、50的在徑向上設(shè)置在最里邊的位置上通到所述通道19、25、33、45、50中，出 口通道還能夠與輸送管道為相同的。在下一步驟中實(shí)現(xiàn)半成品材料和基質(zhì)材料的硬化，在加熱成塑料環(huán)或者部分環(huán)并 且將塑料環(huán)從線圈狀的模型中取出或者取出由模型件形成的模型件結(jié)構(gòu)的情況下，所述半 成品材料和基質(zhì)材料設(shè)置在由模型件形成的通道19、25、33、45、50中。根據(jù)本發(fā)明使用的模型件不必為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的或者部分旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，也就是說不必 在周向上具有平行地延伸的邊緣并且能夠例如在周向U上看來構(gòu)造成為斜面狀的，根據(jù)本 發(fā)明這還可以稱為“環(huán)形的”或者“部分環(huán)形的”。根據(jù)待制造的構(gòu)件的構(gòu)造，模型件還能夠 形成為非對(duì)稱的。重要的是，逐步地設(shè)置所述模型件，使得在所述模型件之間構(gòu)成通道以用 于插入半成品和/或用于導(dǎo)入基質(zhì)材料。通道具有在周向和徑向上的部分使得在滾筒旋轉(zhuǎn) 時(shí)將離心力施加到基質(zhì)材料上。模型件，例如基礎(chǔ)模型件和中間模型件和其它模型件的特征通常能夠設(shè)置或者不 設(shè)置在所述模型件上，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述模型件的布置結(jié)構(gòu)，在所述布置結(jié)構(gòu)中能夠根據(jù) 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)預(yù)定構(gòu)造的構(gòu)件的制造。
權(quán)利要求
一種用于由纖維復(fù)合材料半成品制造環(huán)形的或者部分環(huán)形的、包含纖維增強(qiáng)塑料的半成品或者構(gòu)件的方法，具有以下步驟(a)將至少一個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(3)上，使得它們形成具有環(huán)形的或者部分環(huán)形的通道部分(19、25、33、45、50)的線圈狀的模型，所述通道部分(19、25、33、45、50)在所述滾筒的徑向上和/或在所述滾筒的縱向上延伸，(b)以多層的方式將半成品材料設(shè)置在所述線圈狀的模型的所述通道部分(19、25、33、45、50)中，(c)至少重復(fù)一次所述步驟(a)和(b)，將至少一個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件添加在所述能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒上以便構(gòu)成另一個(gè)通道部分，所述另一個(gè)通道部分連接在目前的通道部分上，并且半成品材料插入所述通道部分中，其中生成的系列通道部分至少部分地形成用于所述待制造的構(gòu)件的模型，(d)在將半成品材料插入各個(gè)通道部分(19、25、33、45、50)中時(shí)和/或在構(gòu)成至少一個(gè)通道部分后，將基質(zhì)材料引入所述通道部分(19、25、33、45、50)中，(e)在構(gòu)成所述通道部分(19、25、33、45、50)后，所述通道部分(19、25、33、45、50)具有在其中存在的包含的半成品材料和基質(zhì)材料，旋轉(zhuǎn)所述滾筒(3)，使得由于離心力的原因所述基質(zhì)材料被向外迫壓并且在徑向上向內(nèi)擠出包含在所述通道中的空氣，(f)利用溫度將位于所述通道(19、25、33、45、50)中的基質(zhì)材料硬化成塑料環(huán)，(g)在所述環(huán)形的半成品或者構(gòu)件硬化后，拆開所述模型件的布置結(jié)構(gòu)成部分并且將所述硬化的環(huán)形半成品或者構(gòu)件取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過卷繞法將半成品材料插入通道部分中。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通道部分為在徑向上向外開 口的凹槽。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，兩個(gè)彼此緊靠著的模型件 (12,30)構(gòu)造成使得所述模型件(12、30)以形狀接合的方式相互作用，使得位于所述滾筒 (3)的徑向上的外邊的所述模型件(30)在所述滾筒(3)的軸向上固定在位于在徑向上在里 邊的所述模型件(12)上，并且使得位于外邊的所述模型件(30)的指向軸向的側(cè)壁形成通 道部分的側(cè)壁(34a)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，兩個(gè)模型件如此設(shè)置在由所 述模型件(11、30)相應(yīng)形成的布置結(jié)構(gòu)上，使得所述模型件(41、42)的兩個(gè)彼此相對(duì)并沿 著所述滾筒(3)的徑向延伸的側(cè)壁構(gòu)成用于形成所述構(gòu)件腹板的通道部分(43)，所述通道 部分(43)連接在借助于所述模型件(11、30)已經(jīng)形成的通道部分(33)上，并且將在周向 延伸的覆蓋元件(60)設(shè)置在所述模型件(41、42)的相應(yīng)的容納面上，所述覆蓋元件(60) 在徑向上向外將所形成的所述通道部分密封，使得在所述滾筒(3)旋轉(zhuǎn)時(shí)所述密封件(60) 阻止所述基質(zhì)材料從所述通道中移動(dòng)出來。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述覆蓋元件(60)的表面和 所述模型件(11、30)中的至少一個(gè)的上側(cè)能夠形成在所述滾筒(3)的軸向上延伸的通道部 分(50)，所述通道部分(50)連接于沿著所述滾筒(3)的徑向延伸的用于形成構(gòu)件腹板的通 道部分，并且為了形成軸向延伸的凸緣，將半成品材料插入所述軸向延伸的通道部分(50)中并且將基質(zhì)材料導(dǎo)入所述軸向延伸的通道部分(50)中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在由多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán) 形的模型件形成具有環(huán)形通道(19、25、33、45、50)的線圈狀的模型的情況下，形成至少一 個(gè)用于將基質(zhì)材料導(dǎo)入所述通道(19、25、33、45、50)中的輸送通道，通過所述輸送通道可 以將所述基質(zhì)材料導(dǎo)入所述通道部分(19、25、33、45、50)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述輸送通道從所述滾筒的內(nèi)部通入到 所述通道中。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的方法，其特征在于，形成輸送通道，所述輸送通道從所 述通道通入到所述滾筒的外部環(huán)境中。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于預(yù)浸料坯半成品材料 的插入來將所述基質(zhì)材料插入所述通道部分(19、25、33、45、50)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，能夠使用樹脂或者金屬熔化 物作為基質(zhì)材料。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用具有預(yù)定的纖維方向的 纖維材料作為半成品，將所述半成品以預(yù)定的方式插入所述通道部分中，以便在所述待制 造的包含纖維增強(qiáng)塑料的環(huán)形的半成品或者構(gòu)件中設(shè)置有預(yù)定的纖維方向，并且能夠使用 粗紗、織物、紡織品、預(yù)浸料坯和/或纖維作為半成品。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述模型件由纖維增強(qiáng)的材 料形成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述線圈狀的模型的通道 (19、25、33、45、50)形成為使得所述通道形成所述模型，所述模型用于由用于所述待制造的 構(gòu)件的至少一個(gè)凸緣和至少一個(gè)腹板組成的組合。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形 的模型件定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(3)上，使得在同樣的滾筒(3)上在所述滾筒(3)的縱向 (L)上并排著制成多個(gè)由纖維復(fù)合材料半成品組成的構(gòu)件并且從所述滾筒(3)中取出。
全文摘要
一種用于由纖維復(fù)合材料半成品制造(部分)環(huán)形的、包含纖維增強(qiáng)塑料的構(gòu)件的方法，具有以下步驟將多個(gè)環(huán)形的或者部分環(huán)形的模型件如此定位在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(3)上，使得它們形成具有環(huán)形通道(19、25、33、45、50)的線圈狀的模型以用于容納所述半成品；將所述半成品設(shè)置在所述線圈狀的模型的通道中；旋轉(zhuǎn)所述滾筒，使得由于離心力的原因?qū)⑺龌|(zhì)材料向外迫壓并且將包含在所述通道中的空氣向內(nèi)移動(dòng)；利用溫度將所述半成品硬化成塑料環(huán)；將所述塑料環(huán)從所述線圈狀的模型中取出。
文檔編號(hào)B29C70/34GK101939158SQ200980102134
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者貝恩德·埃瓦爾德·帕斯皮爾吉利斯 申請(qǐng)人:空中客車營運(yùn)有限公司