專利名稱：制造改進的模具芯的方法及用所述方法獲得的模具芯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造單件中空部件的總技術領域，該部件基于金屬的或有機的材料， 例如，包括基于纖維和樹脂的加強件。舉例來說，這些部件通過模制復合材料、例如用纖維 加強的復合材料獲得。本發(fā)明還涉及注模的部件。本發(fā)明涉及各種形狀的中空部件，這些部件具有諸如凸起部分、放大部分、臺肩等 的突出部分，它們常常難于或甚至不可能從其模具芯中分離出來。本發(fā)明因此更具體地涉及制造這種模具芯。
背景技術：
為了解決該類型的問題，因此已經知道在模制操作過程中利用能在水中或其它液 體中溶解的模具芯。為了獲得足夠的溶解度和低的密度，制造這些模具芯的材料通常為 Aquacore 型的開孔材料(例如，US6, 828，373、EP 1745908 或 EP 1695805)。如此可溶解 于液體中的模具芯其本身是公知的。以此方式制造的模具芯需要用合適材料密封，以防止構成待要模制的將來部分的 材料(諸如樹脂或熔融形式的金屬)滲透到所述模具芯內。舉例來說，密封材料例如在文 獻 DE 10 2005 011 930、DE 10 2005 011 488 或 DE 10 2004009 744 中有描述。密封材料還可確保構成由模制獲得的部件的材料，或所述部件的部分不被構成模 具芯的材料所污染。該類型模具芯的主要缺點在于，當制造模具芯時，必須求助于兩組絕然不同的材 料，一組用于制造模具芯，而另一組用于密封所述模具芯。在制造密封的模具芯期間，這些 不同的材料被用于連續(xù)的和不同的階段過程中。這增加了所要管理和使用的材料數(shù)量，并 還增加制造密封的模具芯的加工步驟數(shù)量。這不可避免地導致這種模具芯的較高的制造成 本。另一缺點在于，已知的密封形成(例如，模具芯上的單一層)非常易于損壞。當損 害時，模具芯可被滲透，被制作的部件幾乎可能是廢品。此外，在許多密封技術的情形中，不能實現(xiàn)復雜形狀的模具芯的密封，例如，在使 用塑料膜進行密封之時。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提出一種新穎的制造模具芯的方法，其沒有上述的缺 點且特別簡單地實施。本發(fā)明的另一個目的是提出一種新穎的制造模具芯的方法，其首先在技術上實施 簡單，其次在時間和金錢上廉價。本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有新穎特性和能力的新穎的模具芯。借助于基于包括纖維、織物或紡織品連同樹脂在內的復合材料加工制造中空部件 或帶有底部槽的部件的模具芯的方法來達到本發(fā)明的目的，所述方法在于將填充材料和粘結材料混合在一起，以獲得材料的均勻混合，在于固化、壓實和成形生成的混合物以構成所 述模具芯，該方法的特征在于，它還在于在混合物內引入至少一種補充材料，該材料在熱作 用下或通過施加另一物理或化學原理(例如，發(fā)泡操作)可膨脹，在于混合所述材料以便獲 得補充材料在混合物內的至少局部的分配。在根據本發(fā)明的實施方式中，所述方法在于混合所述材料，使補充材料在混合物 內獲得均勻的分配。在根據本發(fā)明的實施方式中，所述方法在于使用粉末或顆粒狀的材料。填充材料是例如顆粒尺寸在10 μ m和2mm之間的模具基材。在根據本發(fā)明的實施方式中，所述方法在于使用確定量的補充材料，于是，在混合 物中，所述補充材料的重量百分比在各材料總組合重量的0. 01%至99. 99%范圍內。在根據本發(fā)明的實施方式中，所述方法在于確定用于與填充材料和粘結材料混合 的補充材料的量，對于一定溫度范圍內的給定溫差，其為模具芯所需體積膨脹百分比的函 數(shù)。這種膨脹允許補償模制過程中待要制造的部件的半成品(例如，預浸料坯或干的 預成形坯)的體積縮小運動，或外模具工具的任何熱膨脹運動。此外，膨脹可用于對待要生 產的部件上施加附加的壓力，以補償部件內任何的流體靜力壓力，或允許補償附加的壓緊。根據所選擇的材料，膨脹可以在一定溫度范圍內是非線性的，并可由一個以上不 同的膨脹步驟組成。在模具芯的制造中，根據本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于消除了涉及密封所述模具芯的 一個或多個步驟。舉例來說，根據本發(fā)明的方法具有這樣的優(yōu)點加工的模具芯呈現(xiàn)出自密封和/ 或自加熱的特性。還借助于包括填充材料和粘結材料的混合物的模具芯或模具芯部件達到本發(fā)明 的目的，其，其特征在于，它包括補充材料，該材料在熱作用或任何其它物理原理下可膨脹， 其至少局部地分配在包括填充材料和粘結材料的混合物內。在根據本發(fā)明的實施例中，補充材料均勻地分布在混合物內。在根據本發(fā)明的一實施例中，所述補充材料的重量百分比在構成所述模具芯或所 述模具芯部件的各材料的總組合重量的0. 01%至99. 99%范圍內。在根據本發(fā)明的一實施例中，其組分材料的至少一個可溶于液體中，例如水中。在根據本發(fā)明的一實施例中，模具芯包括不可溶的內核，其至少部分地被外圍部 分包圍，該部分可被除去或溶解在液體中，補充材料被包含在所述外圍部分中。在根據本發(fā)明的一實施例中，模具芯包括至少部分地被外圍部分包圍的內核，補 充材料被包含在所述外圍部分中。在根據本發(fā)明的一實施例中，補充材料包括金屬顆粒(例如，鋁粉末)、硅樹脂、石 墨、熱塑性固體，或充氣或充液體的熱塑性塑料，或任何其它充氣或充液體的顆粒。本發(fā)明還借助于包括如上所述模具芯的模制裝置來達到其目的。根據本發(fā)明模具芯的一實施例的優(yōu)點在于其自密封的特性，防止任何熱固性或熱 塑性樹脂入侵到模具芯內。此外，該特性可有利于自加熱特性，該特性與所述模具芯自動地通過補充材料的膨脹而被密封有關。因此，任何出現(xiàn)在模具芯上的缺陷(例如，由于操作不當)可通過補充材料和由此 的模具芯所具有的固有的膨脹和填密特性，得到補償或調整。例如，擦痕通過膨脹而被關 閉。然而，在根據本發(fā)明的模具芯的另一實施例中，其優(yōu)點在于上述模具芯可連接到 任何類型的附加的外密封上。根據本發(fā)明的模具芯的另一優(yōu)點在于，可用高的精度來形成復雜的形狀。根據本發(fā)明的模具芯的另一優(yōu)點在于，可望沒有“邊緣效應”。這些“邊緣效應”是 附加密封的模具芯所普遍存在的。根據本發(fā)明的模具芯的另一優(yōu)點在于，能夠選擇補充材料，其賦予所述模具芯以 抗粘結的特性。因此使得脫模操作變得較為容易，在某些情形中可回收模具芯而無變劣。根據本發(fā)明的模具芯的另一優(yōu)點在于，能夠選擇補充材料顆粒，其充分地膨脹而 破壞粘結材料與所述模具芯內其它材料之間的分子鍵。由于顆粒的膨脹可毀壞現(xiàn)存的粘結 劑橋，所以，可不再需要溶于液體中的粘結劑，使得脫離的顆粒容易滴流出復合部件外。


參照附圖，從以下對借助于圖示給出的實施例的描述中，將更加詳細地顯現(xiàn)本發(fā) 明及其優(yōu)點，附圖中圖1示出實施根據本發(fā)明方法的一個實例，以獲得根據本發(fā)明的模具芯；圖2示出根據本發(fā)明的模具芯的一個實施例；圖3示出根據本發(fā)明的模具芯的另一個實施例；以及圖4和5是顯示借助于根據本發(fā)明的模具芯來模制一部件的操作的示意圖。
具體實施例方式在一個以上圖中出現(xiàn)的結構和功能上相同的元件，將給予相同的數(shù)字或字母附圖標記。由圖1示出的根據本發(fā)明的制造方法在于，使用填充材料1、粘結材料2和補充材 料3。這些材料插入到已知的混合器裝置4內，以使它們混合在一起。生成的混合物則含有均勻分布的填充材料1、粘結材料2和補充材料3。補充材料是在熱效應或諸如UV光輻射、超聲波等的任何其它物理原理作用下會 膨脹的材料。有利地，補充材料呈現(xiàn)的膨脹等于或大于要被生產的部件的外模制工具的膨脹。以此方式獲得的有利均勻的混合物其后被壓實和成形為模具芯5的形狀。根據本 發(fā)明的模具芯5的實施例顯示在圖2中。成形步驟還可包括使用熱量和/或暴露于氣體中。根據本發(fā)明的模具芯5的另一實施例顯示在圖3中。該實施例示出模具芯5，其包 括內核fe和外圍部分恥。舉例來說，內核fe是不可溶的，而外圍部分恥可溶解于液體中。為了確保模具芯的至少一部分是可溶的，其組分材料1、2、3中的至少一個通過在液體中溶解而除去，或通過諸如超聲波激勵的任何其它物理原理來除去。有利地，在外圍部分恥溶解之后，內核fe可被再使用來制造另一模具芯。圖4是包括形成模具腔7的本體6的模制裝置的高度示意圖。模具腔7借助于蓋子8閉合，該蓋子8具有內邊緣，在模具芯5放入就位之后，該 內邊緣配合在其中。模具芯5有利地被覆蓋在基于樹脂浸漬纖維的加強層9內。舉例來說，這些加強層是使用預浸漬的半成品材料或預浸料坯進行制造的，或用 任何需要經受給定溫度和/或給定壓力以使其固化的其它材料進行制造。在這種模制操作過程中，模具芯5內補充材料3的膨脹用來在所述模具芯5內產 生內壓，這足以保證由加強層9構成的組件的必要壓實和良好成形。對于給定的模制溫度，因此，能夠通過首先選擇所述模具芯5內可膨脹補充材料3 的濃度，來確定模具芯5內存在的壓力。在模制操作之后，按照傳統(tǒng)方式，將液體10引入到中空部分11內，如圖5所示，該 部分通過壓實和固化加強層9而得到，以溶解掉模具芯5。因此，中空部分11的制造不會遇 到脫模的任何問題或材料污染或遷移的任何問題。自然地，本發(fā)明對其實施方式可經受許多變化。盡管以上描述了若干個實施例和 實施方式，但應該容易地理解到，要窮盡地例舉出所有可能的變體是不可想象的。當然可構 思用等價的裝置或等價的步驟來替代任何所述的裝置或任何所述的步驟，而不會超越本發(fā) 明的范圍。
權利要求
1.一種基于包括纖維、織物或紡織品連同樹脂在內的復合材料加工用于制造中空部件 (11)或帶有底部槽的部件的模具芯( 或模具芯的一部分的方法，所述方法在于將填充材 料(1)和粘結材料(2)混合以獲得各材料的均勻混合物，并在于固化、壓實和成形生成的混 合物以構成所述模具芯，其特征在于，所述方法還在于在所述混合物內引入至少一種補充 材料(3)，所述補充材料(3)在熱作用下或通過應用其它物理或化學原理可膨脹，并在于將 所述材料(1、2、；3)混合以獲得所述補充材料C3)在所述混合物內的至少局部分配。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在于使用粉末或顆粒狀的材料(1、2、3)。
3.如任一上述權利要求所述的方法，其特征在于，所述方法在于使用確定量的補充材料C3)，使得在所述混合物中，所述補 充材料(3)的重量百分比在各材料的總組合重量的0.01%至99. 99%范圍內。
4.如任何上述權利要求所述的方法，其特征在于，所述方法在于確定用于與所述填充材料(1)和所述粘結材料(2)混合的 補充材料(3)的量，對于一定溫度范圍內的給定溫差，所述量為所述模具芯(5)所需體積膨 脹百分比的函數(shù)。
5.一種通過如任何上述權利要求所述的加工方法得到的模具芯(5)，所述模具芯包括 將填充材料(1)和粘結材料( 混合，其特征在于，所述模具芯包括補充材料(3)，所述補充 材料(3)在熱作用下或任何其它物理原理下可膨脹，并在包括所述填充材料(1)和所述粘 結材料O)的混合物內至少局部地分配。
6.如權利要求5所述的模具芯(5)，其特征在于，所述補充材料C3)均勻地分布在所述混合物內。
7.如權利要求5或6所述的模具芯(5)，其特征在于，所述補充材料(3)的重量百分比在構成所述模具芯的各材料的總組合重 量的0. 01%至99. 99%范圍內。
8.如權利要求5至7中任何一項所述的模具芯(5)，其特征在于，所述模具芯(5)的組分材料(1、2、3)中的至少一種通過在液體中溶解而 除去，或通過任何其它化學或物理方法(10)來除去。
9.如權利要求5至8中任何一項所述的模具芯(5)，其特征在于，所述模具芯( 包括內核( )，所述內核(5a)至少部分地被外圍部分 (5b)包圍，所述補充材料C3)包含在所述外圍部分(5b)內。
10.如權利要求5至8中任何一項所述的模具芯(5)，其特征在于，所述模具芯包括至少部分地被外圍部分(5b)包圍的不溶解內核( )，所 述外圍部分(5b)通過在液體中溶解而除去，或通過任何其它化學或物理方法來除去，所述 補充材料C3)包含在所述外圍部分(5b)內。
11.如權利要求5至9中任何一項所述的模具芯(5)，其特征在于，所述補充材料(3)包括金屬顆粒(例如，鋁粉末)、硅樹脂、石墨、熱塑性固 體，或充氣或充液體的熱塑性塑料，或任何其它充氣或充液體的顆粒。
12.—種模制裝置，包括如權利要求5至10中任一項所述的模具芯(5)。
全文摘要
本發(fā)明的主題是制造改進的模具芯的方法及用所述方法獲得的模具芯。本發(fā)明涉及一種基于包括纖維、織物或紡織品連同樹脂在內的復合材料加工用于制造中空部件(11)的模具芯(5)的方法，所述方法在于將填充材料(1)和粘結材料(2)混合以獲得各材料的均勻混合物，在于固化、壓實和成形生成的混合物以構成所述模具芯，該方法的特征在于，它還在于在混合物內引入至少一種補充材料(3)，該材料在熱作用下或通過施加另一物理或化學原理可膨脹，在于使所述材料(1、2、3)混合以便獲得補充材料(3)在混合物內的均勻分配。
文檔編號B29C33/76GK102101361SQ201010604130
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者S·孔澤 申請人:尤洛考普特德國有限公司