專利名稱：用于制造和監(jiān)控至少部分地由塑料構(gòu)成的物體的方法和一種構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的方法用以制造至少部分地由塑料構(gòu)成的物體。本發(fā)明還涉及一種按照權(quán)利要求10的前序部分所述的方法用以監(jiān)控至少部分地由塑料構(gòu)成的物體。此外本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求12的前序部分所述的構(gòu)件。
背景技術(shù)：
塑料物體、例如型材或構(gòu)件完全由塑料構(gòu)成或在大多數(shù)情況下通過(guò)由塑料和至少一種埋入塑料中的增強(qiáng)體(例如增強(qiáng)纖維和/或線材)構(gòu)成的基體系統(tǒng)構(gòu)成。為了間斷地或連續(xù)地例如通過(guò)拉擠成型制造這樣的物體，必須將塑料固化。為此在制造過(guò)程中將塑料或基體系統(tǒng)從液態(tài)的或以其它的方式可成型的狀態(tài)轉(zhuǎn)化成固體的狀態(tài)。為此需要能量，其中按照使用的基體系統(tǒng)，這種能量可以是熱能和/或電磁輻射能。特別在具有較大橫截面或明顯的橫截面變化的物體中、特別是構(gòu)件或型材中不僅需要供給相應(yīng)的能量，而且能量必須到達(dá)物體的全橫截面直到芯部或中心。至今常見(jiàn)的是，將能量通過(guò)被加熱的模具輸入待制造的構(gòu)件。在大的構(gòu)件時(shí)，特別在這樣的具有較大的橫截面或很大橫截面變化的構(gòu)件時(shí)自然需要一定的時(shí)間，直到由被加熱的模具從外面供給待制造的物體的塑料的能量也到達(dá)物體的內(nèi)部直到其中心。后果是相應(yīng)長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間。此外只從外面實(shí)現(xiàn)的能量供給在具有大的厚度或橫截面變化的物體中導(dǎo)致基體系統(tǒng)的不可控的收縮，這可能導(dǎo)致構(gòu)件的非期望的變形和在構(gòu)件中的應(yīng)力。在已知的物體如特別是具有基體結(jié)構(gòu)、亦即增強(qiáng)塑料的構(gòu)件和型材中沒(méi)有可能檢驗(yàn)物體的狀態(tài)(特別是其負(fù)荷)。但有許多這樣的應(yīng)用情況，其中在使用或工作過(guò)程中應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單地確定狀態(tài)和/或負(fù)荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于塑料物體的改進(jìn)的特別是效率高的制造、優(yōu)選塑料物體的增強(qiáng)，和/或由增強(qiáng)的或不增強(qiáng)的塑料制成的物體的監(jiān)控(特別是監(jiān)視和檢驗(yàn))。一種用于達(dá)到該目的的方法具有權(quán)利要求1的措施。據(jù)此設(shè)定，為了塑料的固化、特別是在增強(qiáng)的物體的情況下由塑料和增強(qiáng)體構(gòu)成的基體的固化，使用至少一個(gè)能量導(dǎo)體，其中相應(yīng)的能量導(dǎo)體處在待制造的物體中。通過(guò)至少一個(gè)能量導(dǎo)體在所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體在物體的橫截面中的相應(yīng)的設(shè)置時(shí)可以將為塑料或基體的固化需要的能量直接傳入物體的內(nèi)部。特別如果使用多個(gè)能量導(dǎo)體，則可以向物體的那一關(guān)于橫截面的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的能量供給，在那里為了塑料或基體的固化首要需要能量。按照本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)能量的直接供給，這不 是在已知的通過(guò)加熱的模具實(shí)現(xiàn)能量供給的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)的。由此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)具有或沒(méi)有至少一個(gè)增強(qiáng)體的塑料物體的更快的制造。但另外可選地也仍可以將能量經(jīng)由模具供給物體。
優(yōu)選設(shè)定，將所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體引入到待制造的物體中。這可以永久地或也只在制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。為此優(yōu)選設(shè)定，將所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體完全或部分地埋入待制造的物體中。在設(shè)有增強(qiáng)體的物體中，所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體可以是基體的構(gòu)件。通過(guò)將所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體埋入物體中，相應(yīng)的能量導(dǎo)體可以將為塑料和基體的固化需要的能量直接和立即傳進(jìn)待制造的物體中?？梢詫⒛芰總魉偷侥抢?，在那里需要能量以為了塑料或基體的最好的均勻的固化。通過(guò)能量直接地針對(duì)地輸入物體中塑料或基體可以迅速均質(zhì)地固化。此外優(yōu)選設(shè)定，所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體將由其傳送的能量經(jīng)由自由末端、優(yōu)選自由端面發(fā)送給待制造的物體的塑料或基體。由此可以由每一能量導(dǎo)體將能量在關(guān)于待制造的物體的橫截面和長(zhǎng)度的確定的點(diǎn)上供給塑料或基體。為了同時(shí)避免很高的局部的能量密度，可設(shè)想在相應(yīng)的能量導(dǎo)體的末端上設(shè)置散射體。由此提供較大的面積用來(lái)將通過(guò)相應(yīng)的能量導(dǎo)體傳入物體的內(nèi)部的能量傳向待固化的塑料或基體。方法的有利的進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定，由相應(yīng)的能量導(dǎo)體分散地放射通過(guò)所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體輸入待制造的物體中的能量。這可以例如通過(guò)在所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)上的波動(dòng)和/或散射來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以按不同的方式引起散射，例如通過(guò)優(yōu)選條形的能量導(dǎo)體的外殼的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)引起散射。由此不僅相應(yīng)的能量導(dǎo)體的端面而且其外表面也用來(lái)將能量傳向塑料或基體。通過(guò)能量導(dǎo)體的相應(yīng)的長(zhǎng)度埋入待制造的物體中可以將埋入待制造的物體中的表面相應(yīng)地適應(yīng)要求并由此對(duì)相應(yīng)的能量導(dǎo)體將能量發(fā)送給待固化的塑料或基體的效力產(chǎn)生影響。方法的一優(yōu)選的實(shí)施形式設(shè)定，作為能量導(dǎo)體使用光學(xué)的能量導(dǎo)體，其例如在這方面是光纖維如例如玻璃纖維或聚合物纖維。以此將能量在極佳的路徑上作為極高頻率的電磁輻射(特別 是至少一個(gè)激光的電磁輻射)傳入待制造的物體中并且在光纖維的接觸表面或過(guò)渡表面上輸入待固化的塑料或基體。在方法的可設(shè)想的實(shí)施形式中設(shè)定，將所述至少一個(gè)光纖維只用于向待制造的物體供給能量。但該相應(yīng)的光纖維不保留在待制造的物體中。在該處理方法中優(yōu)選所述至少一個(gè)光纖維這樣定位于待制造的物體中，使得光纖維的自由末端處在到塑料或基體發(fā)生固化的位置之前不遠(yuǎn)處。由此確保，相應(yīng)的用于能量傳送的光纖維不被埋入已經(jīng)固化的塑料中并由此不再需要從待制造的物體中去除。如果相應(yīng)的用于能量傳遞的光纖維不保留在待制造的物體中，則這樣處置，即，或在連續(xù)的過(guò)程中使待制造的物體連續(xù)地越過(guò)相應(yīng)的固定的光纖維移動(dòng)，或在間斷的過(guò)程中在塑料或基體固化之前從待制造的物體中拉出相應(yīng)的用于能量傳遞的光纖維。方法的另一可選擇的實(shí)施形式設(shè)定，由所述至少一個(gè)光纖維構(gòu)成待制造的物體、特別是其基體的增強(qiáng)體的至少一部分。于是所述至少一個(gè)用于能量傳遞的光纖維也永久地保留于待制造的物體中。在這種情況下在連續(xù)的制造過(guò)程中、例如在拉擠成型中也使所述至少一個(gè)用于能量傳遞的光纖維連續(xù)地沿制造方向隨物體繼續(xù)移動(dòng)。在該處理方法中每一用于能量傳遞的光纖維具有雙重功能，因?yàn)樗环矫鎸樗芰匣蚧w的固化需要的能量的至少一部分直接導(dǎo)入塑料或基體中，而另一方面構(gòu)成待制造的構(gòu)件、型材或另一物體的基體的增強(qiáng)元件的一部分。方法的另一有利的實(shí)施形式設(shè)定，將所述至少一個(gè)用于能量傳遞的光纖維也用于制成的物體的監(jiān)視。將所述至少一個(gè)在制造物體時(shí)用于向物體內(nèi)部傳送能量的光纖維在方法的該實(shí)施形式中也用于完成的物體的監(jiān)控、特別在物體工作或使用中的監(jiān)控，因此相應(yīng)的光纖維具有多重功能，因?yàn)樗苍试S對(duì)完成的物體監(jiān)視。無(wú)物體的任何改變可以使用在其制造時(shí)用于塑料的固化的光纖維、特別是光導(dǎo)體，以便在完成的物體上實(shí)施監(jiān)視、控制和/或診斷，其可選地也在物體工作過(guò)程中實(shí)施。另一種用于達(dá)到開(kāi)頭所述目的方法具有權(quán)利要求10的措施。為此設(shè)定，借助于至少一個(gè)增強(qiáng)條至少實(shí)現(xiàn)物體的狀態(tài)和/或負(fù)荷的確定。按這種方式為了監(jiān)視、控制和/或診斷物體，不需要在構(gòu)造上改變物體。特別通過(guò)至少一個(gè)增強(qiáng)條的使用可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)所述監(jiān)控措施，而且在物體的使用或工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。方法的一進(jìn)一步構(gòu)成設(shè)定，使用至少一個(gè)構(gòu)成為光纖維的增強(qiáng)條，以便優(yōu)選通過(guò)光導(dǎo)在物體上實(shí)施監(jiān)控。用于監(jiān)控目的的光纖維例如可以是玻璃纖維或聚合物纖維，也是用于增強(qiáng)的典型材料，從而所述至少一個(gè)用于監(jiān)控目的的光纖維同時(shí)可以構(gòu)成增強(qiáng)體的至少一部分，而不因此損害增強(qiáng)體的強(qiáng)度特性。一種達(dá)到本發(fā)明的目的的構(gòu)件具有權(quán)利要求12的特征。按此該構(gòu)件設(shè)有至少一個(gè)光導(dǎo)體，該光導(dǎo)體埋入構(gòu)件中，即它是構(gòu)件的基體的組成部分。所述至少一個(gè)光導(dǎo)體使得用于監(jiān)控目的的信息能夠從構(gòu)件的內(nèi)部向外傳送，以便在構(gòu)件的外面加以評(píng)價(jià)。優(yōu)選設(shè)定，將所述至少一個(gè)用于確定關(guān)于構(gòu)件的狀態(tài)和/或負(fù)荷的信息的光導(dǎo)體構(gòu)成構(gòu)件增強(qiáng)體的一部分。于是所述至少一個(gè)光導(dǎo)體是塑料件的由塑料和增強(qiáng)條構(gòu)成的基體的一部分。于是所述至少一個(gè)光導(dǎo)體具有多重功能，其亦即一方面用于構(gòu)件的增強(qiáng)而另一方面用于監(jiān)控目的。用于控制、監(jiān)視和/或診斷目的的光纖維可選地也仍然可以用于將用于構(gòu)件材料的固化的能量傳入構(gòu)件中。構(gòu)件的一優(yōu)選的實(shí)施形式設(shè)定，所述至少一個(gè)光導(dǎo)體構(gòu)成為至少一個(gè)光纖維、例如玻璃纖維或聚合物纖維。這樣的光纖維也特別適用于構(gòu)成由塑料構(gòu)成的構(gòu)件的增強(qiáng)體。于是光纖維是構(gòu)件基體的組成部分。這樣相應(yīng)的光纖維不需要作為附加的成分設(shè)置在構(gòu)件基體中。此外將相應(yīng)的用于監(jiān) 控目的的光纖維受保護(hù)地安置在構(gòu)件、特別是基體的內(nèi)部。特別是相應(yīng)的光纖維和由典型的增強(qiáng)材料構(gòu)成的條在物體基體內(nèi)不形成雜質(zhì)，它可以損害物體的特性。


以下借助

本發(fā)明的各優(yōu)選的實(shí)施例。其中:圖1具有三個(gè)能量導(dǎo)體的物體的縱剖面圖，圖2類似于圖1的具有替代的能量導(dǎo)體的物體的縱剖面圖，圖3類似于圖1和2的具有替代的能量導(dǎo)體的物體的縱剖面圖，圖4用于按照本發(fā)明制造物體的裝置的原理圖，圖5能量導(dǎo)體的放大的原理圖的縱剖面圖，圖6能量導(dǎo)體的替代的實(shí)施形式的類似于圖5的視圖，圖7能量導(dǎo)體的類似于圖5和6的替代的視圖，和圖8能量導(dǎo)體的另一實(shí)施例的類似于圖5至7的視圖。
具體實(shí)施例方式圖1至4示出簡(jiǎn)化表示的物體。在所示的實(shí)施例中物體是構(gòu)件10或型材。構(gòu)件10或其它的物體可以具有任意的形狀和結(jié)構(gòu)、特別是任意的橫截面。特別是構(gòu)件10不僅可以是直線的而且可以是彎曲的。構(gòu)件10或另一待按照本發(fā)明制造的物體，或只由塑料構(gòu)成，或由塑料基體或至少一個(gè)增強(qiáng)體構(gòu)成。塑料可以是任意的塑料、特別是不僅可以是熱固性塑料而且可以是熱塑性塑料，它們可利用供給的能量固化。在熱塑性塑料中為了成型構(gòu)件10，塑料被熔化并且緊接著被固化，其中通過(guò)供給能量加強(qiáng)、特別加速固化。在熱固性塑料的情況下，混合形成可變形的初始材料的各成分通過(guò)能量供給被時(shí)效硬化。所述至少一個(gè)增強(qiáng)體可以是任意的常見(jiàn)的由線材、纖維網(wǎng)、織物或類似物構(gòu)成的增強(qiáng)體。構(gòu)件10可以不僅具有至少一個(gè)縱向增強(qiáng)體而且具有至少一個(gè)橫向增強(qiáng)體。選擇地或附加地在構(gòu)件10中為形成基體可以沿任意其它的方向設(shè)置至少一個(gè)增強(qiáng)體。所述至少一個(gè)增強(qiáng)體可以由任意的材料、特別是高強(qiáng)度的材料如高抗拉強(qiáng)度的、小延展的線材或纖維構(gòu)成。所述至少一個(gè)增強(qiáng)體通常完全埋入構(gòu)件10的塑料中。對(duì)于以下描述的特別是圖1至3的實(shí)施例，由此出發(fā):構(gòu)件10由基體11構(gòu)成，該基體由塑料和多個(gè)埋入塑料中的任意的增強(qiáng)體構(gòu)成。圖1至3中由于更好的清晰性原因未示出在基體11的塑料中的增強(qiáng)體。按照本發(fā)明設(shè)定，完全或至少部分地通過(guò)至少一個(gè)能量導(dǎo)體，而且特別是在基體11中的至少一個(gè)能量導(dǎo)體固化和/或時(shí)效硬化基體11的塑料。為此將至少一個(gè)能量導(dǎo)體埋入構(gòu)件10中，而且 或永久地或暫時(shí)地、即只在構(gòu)件10的制造過(guò)程中這樣。圖1示出包括三個(gè)埋入其中的能量導(dǎo)體的構(gòu)件10的制造。能量導(dǎo)體在所示的實(shí)施例中構(gòu)成為光導(dǎo)體。在所示的實(shí)施例中光導(dǎo)體是光纖維12或光線材。光纖維12可以是玻璃纖維或聚合物纖維，但也由其它的在光路上傳遞能量的材料構(gòu)成。在構(gòu)件10中光纖維12的數(shù)目并不限于在圖中所示的實(shí)施例，其包括三個(gè)平行的直線的光纖維。按照構(gòu)件10的尺寸和型式，光纖維12的數(shù)目可以較多或較少。也可設(shè)想，設(shè)置唯一一個(gè)光纖維12用于構(gòu)件10中基體11的塑料的固化。將全部光纖維12完全埋入構(gòu)件10中，因此處在構(gòu)件10的橫截面之內(nèi)，而且與其各壁14保持間距。各光纖維12為了更好的可識(shí)別性大大放大地示出在圖1和其余的圖中。事實(shí)上各光纖維12是顯著較細(xì)的。優(yōu)選各光纖維12的直徑(它們?cè)趫D1的實(shí)施例中具有相同的直徑，但也可以具有不同的直徑，以便向構(gòu)件10的各確定的點(diǎn)供給或多或少的能量)對(duì)應(yīng)于在基體11中增強(qiáng)體的纖維或線材的直徑。這樣各纖維12可以例如在毫米范圍內(nèi)變化，但也可稍大于或稍小于1mm。光纖維12的通常的直徑處在0.1mm與2mm之間。各光纖維12在圖1的實(shí)施例中是直線的并且在構(gòu)件10的橫截面中平行延伸地分布地設(shè)置在構(gòu)件中。各光纖維12沿構(gòu)件10的縱向方向延伸。在所示的實(shí)施例中三個(gè)光纖維12是不同長(zhǎng)的，即它們的末端、優(yōu)選它們的自由橫截面13終止在關(guān)于構(gòu)件的縱向方向的不同的位置上。按這種方式導(dǎo)致由各光纖維12輸入構(gòu)件10中的能量的均勻分布。將各光纖維12從外面插入構(gòu)件10中。因此各光纖維12可在構(gòu)件10外部被供給固化基體11的塑料的能量，而且通過(guò)至少一個(gè)適合的能量源。高頻率的、優(yōu)選極高頻率的電磁輻射、例如激光用作用于固化基體11的塑料的能量。也可設(shè)想，將熱能經(jīng)由各光纖維12供給構(gòu)件10。將從外部供給的能量經(jīng)由各光纖維12順著它們導(dǎo)入構(gòu)件10中。因此埋入構(gòu)件10中的各光纖維12用于向構(gòu)件10的內(nèi)部傳送能量。將由各光纖維12傳入構(gòu)件10內(nèi)部的能量在各光纖維12的末端上供給基體11的塑料或傳給塑料。因此在各光纖維12的自由橫截面13上排出由各光纖維12傳進(jìn)構(gòu)件10中的能量，由此它在構(gòu)件10中向基體11放射并因此固化其塑料。在圖1中所示的構(gòu)件10是有限長(zhǎng)度的物體，它在一未示出的模具中得到其要求的外形。因此間斷地制造構(gòu)件10。在構(gòu)件10的該制造方法中用于傳遞能量的各光纖維12只暫時(shí)處于構(gòu)件10中。因此在完全完成構(gòu)件10之前從構(gòu)件10中拉出各光纖維12。為此設(shè)定，將各光纖維12僅僅如此長(zhǎng)地保留于構(gòu)件10中，即在用于構(gòu)成構(gòu)件的塑料仍未完全固化或時(shí)效硬化之前?？稍O(shè)想，隨著塑料的進(jìn)展的固化從基體11中拉出各光纖維12，其中在從構(gòu)件10中拉出各光纖維12時(shí)，塑料的各固化點(diǎn)總是處在各光纖維12的自由橫截面13之前，由此光纖維不會(huì)在固化的塑料中“凍結(jié)”。但也可設(shè)想，各光纖維12保留于構(gòu)件10中，于是各光纖維12構(gòu)成構(gòu)件10的增強(qiáng)體的至少一部分并因此也構(gòu)成其基體11的一部分。本發(fā)明還設(shè)定，將各在完成的構(gòu)件10中保留的光纖維12用于監(jiān)控目的。于是各光纖維12具有雙重功能，因?yàn)樗鼈冊(cè)谥圃鞓?gòu)件10時(shí)首先將用于基體11的塑料的固化的能量導(dǎo)入構(gòu)件10的內(nèi)部，構(gòu)成增強(qiáng)體的至少一部分并在完成構(gòu)件10以后可以用于監(jiān)控目的。監(jiān)控能夠隨時(shí)、特別也在使用過(guò)程中監(jiān)視、控制和/或診斷構(gòu)件10。例如可以利用至少一個(gè)光纖維12實(shí)現(xiàn)構(gòu)件10的狀態(tài)或負(fù)荷的監(jiān)視。為該監(jiān)視目的，相應(yīng)的光纖維12從構(gòu)件10的內(nèi)部向在構(gòu)件外部設(shè)置的監(jiān)視 儀傳遞相應(yīng)的信號(hào)?？梢詫⒋筛鞴饫w維12傳送的各種不同的信號(hào)用于監(jiān)視。特別是設(shè)定，視覺(jué)地實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，即在構(gòu)件10外部的顯示屏上可看見(jiàn)來(lái)自構(gòu)件10的內(nèi)部的各圖像。也可以在制造時(shí)沒(méi)有經(jīng)由各光纖維12供給能量的構(gòu)件10上實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控方法。在這樣的情況下各光纖維12優(yōu)選只用于在基體11中構(gòu)成增強(qiáng)的元件并且用于監(jiān)控構(gòu)件10的狀態(tài)和/或負(fù)荷。在圖2的實(shí)施例中能量導(dǎo)體或光導(dǎo)體(也是光纖維15)連續(xù)地在構(gòu)件16的全長(zhǎng)延伸。該構(gòu)件16原則上可以如圖1的構(gòu)件10完全一樣地構(gòu)成。唯一的光纖維15沿構(gòu)件16的縱向方向成蛇形曲線形縱向延伸通過(guò)構(gòu)件16，而且優(yōu)選延伸通過(guò)中心。在成蛇形曲線延伸的光纖維15的各上面的與各下面的轉(zhuǎn)向點(diǎn)之間具有直的區(qū)域，這些區(qū)域傾斜于構(gòu)件16的縱軸線優(yōu)選成45°延伸。但也可設(shè)想，光纖維15在構(gòu)件16中具有其它的非直線的延伸、例如沿正弦曲線的延伸。因?yàn)楣饫w維15連續(xù)地縱向通過(guò)構(gòu)件16延伸，光纖維在構(gòu)件中沒(méi)有自由末端。因此在這里通過(guò)在光纖維15的外表面17上的分散的放射實(shí)現(xiàn)能量釋放。換言之通過(guò)外表面17、特別是垂直于外表面17分散地從其中排出由光纖維15傳進(jìn)構(gòu)件16中的能量，正如通過(guò)圖2中各箭頭說(shuō)明的。因此在圖2所示的光纖維15中將由其通過(guò)構(gòu)件16傳送的能量通過(guò)波動(dòng)發(fā)送給構(gòu)件16的塑料或基體11或?qū)牖w11中。不同于圖2的視圖，在構(gòu)件16中也可以設(shè)置多個(gè)非直線的、特別成蛇形曲線形延伸的光纖維15，然后將它們這樣分布到構(gòu)件16的橫截面上，使得由各光纖維15向構(gòu)件均勻地供給能量。在構(gòu)件16的對(duì)稱的斷面的情況下，各光纖維15優(yōu)選均勻地或?qū)ΨQ地在構(gòu)件的橫截面上分布地嵌入到構(gòu)件16的塑料或基體11中。在圖2中所示的至少一個(gè)蛇形的光纖維15在構(gòu)件16中的連續(xù)的設(shè)置不僅適用于有限長(zhǎng)度的構(gòu)件16的間斷的制造而且適用于條形的任意長(zhǎng)度的構(gòu)件16的連續(xù)的制造。向光纖維15中的能量導(dǎo)入則這樣實(shí)現(xiàn)，即該能量由光纖維的外表面17基本上只在構(gòu)件16的初始區(qū)域內(nèi)被放射，在該區(qū)域內(nèi)塑料仍未固化或基體11仍未時(shí)效硬化。在本發(fā)明的該實(shí)施形式中所述至少一個(gè)光纖維15保留于構(gòu)件16中。由此所述至少一個(gè)光纖維15不僅僅在制造時(shí)用于向構(gòu)件16的待時(shí)效硬化的塑料供給能量。通過(guò)所述至少一個(gè)光纖維15保留在構(gòu)件16中，光纖維也用于構(gòu)件的增強(qiáng)，因?yàn)楣饫w維構(gòu)成構(gòu)件16的整個(gè)增強(qiáng)體或僅僅增強(qiáng)體的至少一部分。此外也可以將所述至少一個(gè)光纖維15用于監(jiān)控、亦即用于監(jiān)視完成的構(gòu)件16的狀態(tài)或負(fù)荷，而且也用于監(jiān)視構(gòu)件在使用過(guò)程中的狀態(tài)或負(fù)荷。圖3示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在連續(xù)或間斷制成的構(gòu)件18中(其例如按照?qǐng)D1的構(gòu)件10構(gòu)成)設(shè)置一個(gè)連續(xù)的直線的能量導(dǎo)體。該能量導(dǎo)體在所示的實(shí)施例中再次構(gòu)成為光纖維19，也可以在構(gòu)件18中分布地設(shè)置多個(gè)光纖維19。由光纖維19傳進(jìn)構(gòu)件18的能量被垂直于光纖維19的外表面20放射并且同時(shí)被導(dǎo)入構(gòu)件18的待固化的基體11的塑料中。通過(guò)圖3中的各箭頭標(biāo)記由光纖維19向外表面20發(fā)送的能量的輻射方向21。通過(guò)在外表面20中的針對(duì)性的干擾、例如通過(guò)外表面20的粗糙性，為來(lái)自光纖維19的能量形成許多排放面。由于外表面20的不規(guī)則的干擾或粗糙性的不規(guī)則性，可以考慮:不是如圖3中理想化示出的垂直于外表面20從光纖維19排出的輻射方向21，而相對(duì)于其在多個(gè)不同的方向上稍微傾斜，其中，各輻射方向21也可以相交。圖5至8示出光纖維的不同的實(shí)施形式，例如可以這樣構(gòu)成圖1至3的光纖維12、15 和 19。圖5的光纖維22具有內(nèi)芯23和外殼24。至少內(nèi)芯23構(gòu)成為光導(dǎo)體，例如構(gòu)成為玻璃纖維或聚酰胺纖維。包圍內(nèi)芯23的外殼24在圖5的實(shí)施例中這樣構(gòu)成，即它不允許透過(guò)能量。于是在內(nèi)芯23中在輻射方向21上向在光纖維22或光導(dǎo)體的自由末端上的自由末端面25繼續(xù)傳送能量。在端面25上從內(nèi)芯23中排出能量、例如由至少一個(gè)激光產(chǎn)生的極高頻率的電磁輻射，從那里由包圍光纖維22的塑料或基體吸收能量，以便固化塑料或基體。圖6不出一光纖維26,它如同光纖維22那樣形成和構(gòu)成,亦即具有一內(nèi)芯27和一包圍內(nèi)芯的外殼28。不同于圖5的實(shí)施例，光纖維26沒(méi)有截鈍端。相反該端逐漸縮小、優(yōu)選成圓錐形逐漸縮小地構(gòu)成，從而在光纖維26的自由末端上形成一錐體29。通過(guò)內(nèi)芯27沿光纖維26的縱向方向傳送至錐體29的能量通過(guò)圓錐形的外表面從錐體29、亦即從錐體外殼排出，而且相對(duì)于錐體29的圓錐形外表面輕微傾斜定向地排出。由此能量從錐體29的圓錐形外表面在徑向的輻射方向22上排出。接著能量徑向定向地從錐體29中導(dǎo)入待時(shí)效硬化的塑料或基體11中。圖7不出一光纖維30的實(shí)施例，它如同光纖維22和26由一內(nèi)芯31和一包圍內(nèi)芯的外殼32構(gòu)成。在光纖維30的截鈍的自由末端上設(shè)置散射體34。散射體可以構(gòu)成為吸收體或熒光體。通過(guò)內(nèi)芯被引導(dǎo)入散射體34的在光纖維30之前固定的端面中的能量在散射體34的全圓周表面和自由末 端面36上導(dǎo)入包圍散射體的塑料或基體11中。按這種方式將能量均勻分布地或擴(kuò)散地供給待固化的塑料，由此避免局部的能量密度并且這樣可將較多的能量經(jīng)由散射體34供給待固化的塑料或基體11，而不同時(shí)因過(guò)高的能量密度損害塑料或基體11。圖8的光纖維37同樣具有一內(nèi)芯38和一外殼39。穿過(guò)內(nèi)芯向光纖維37的自由末端40傳送能量，多個(gè)散射介質(zhì)41嵌入內(nèi)芯38中。散射介質(zhì)41可以是小的粒子或物體，其具有不同于內(nèi)芯38的材料特性，但也可以是內(nèi)芯38中的多個(gè)空隙或缺陷點(diǎn)。按這種方式在內(nèi)芯38中導(dǎo)致能量的散射，其也向外指向內(nèi)芯38的外殼表面42。外殼39在光纖維37中也構(gòu)成用于散射能量。為此外殼39或如同內(nèi)芯38設(shè)有散射介質(zhì)或它具有多個(gè)結(jié)構(gòu)43。由于這些結(jié)構(gòu)43，外殼39構(gòu)成包圍內(nèi)芯38的吸收層或熒光層，能量通過(guò)吸收層或熒光層向外放射并且在不同的徑向方向上離開(kāi)光纖維37。接著能量作為優(yōu)選均勻地繞光纖維37分布的能量輻射從光纖維37中排出。這些能量輻射被構(gòu)件的塑料或基體11吸收，并且同時(shí)塑料或基體11被時(shí)效硬化或固化。附加地，能量也可以穿過(guò)至少內(nèi)芯的自由末端40從光纖維37中排出。不同于圖8的實(shí)施例，在光纖維37的自由末端40上可以設(shè)置錐體29或散射體34。圖4結(jié)合細(xì)長(zhǎng)的條形的構(gòu)件45的連續(xù)制造說(shuō)明本發(fā)明。連續(xù)制造這樣長(zhǎng)的構(gòu)件45、特別是型材的可能性是在圖4中示意示出的拉擠成型。在制造時(shí)將構(gòu)件45沿制造方向46拉過(guò)一固定的模具47。優(yōu)選一體式的模具47完全包圍待制造的構(gòu)件45的斷面。構(gòu)件45由一基體構(gòu)成，該基體由增強(qiáng)纖維48和其中嵌有該增強(qiáng)纖維的塑料、特別是熱固性塑料制成。在所示的實(shí)施例中各增強(qiáng)纖維48連續(xù)地沿著制造方向46穿過(guò)構(gòu)件45延伸。也可設(shè)想，設(shè)置另外的或附加的未示出的多個(gè)增強(qiáng)體、例如橫向增強(qiáng)體。將各增強(qiáng)纖維48在模具起端49上以對(duì)于拉擠成型法常用的方式導(dǎo)入模具47中。各增強(qiáng)纖維48連續(xù)地相互平 行地縱向通過(guò)模具47延伸。在沿制造方向46處在前面的模具端50上，從模具47中排出完成的構(gòu)件45，此時(shí)構(gòu)件45完全固化或時(shí)效硬化。通過(guò)供給能量實(shí)現(xiàn)構(gòu)件45的塑料的時(shí)效硬化或固化。可以將能量的一部分通過(guò)模具47的加熱經(jīng)由外表面輸入構(gòu)件45中。本發(fā)明設(shè)定，附加的能量、但可選地全部的能量(在此情況下不需要加熱模具47)從內(nèi)部引入到待制造的構(gòu)件45中，以便加速構(gòu)件45的塑料或基體11的時(shí)效硬化或固化。為此，在所示的實(shí)施例中設(shè)置用作能量導(dǎo)體的光纖維51。處在構(gòu)件45的斷面中心、優(yōu)選處在其縱軸線上的直線的光纖維51出于展示目的放大地在圖4中示出。原則上光纖維51的直徑不需要大于增強(qiáng)纖維48的直徑。但也可設(shè)想，光纖維51的直徑比增強(qiáng)纖維48的直徑稍大，以便增大通過(guò)光纖維51的能量流量。光纖維51如同模具47通過(guò)適合的裝置保持成位置固定的。由此光纖維51相對(duì)模具47固定不動(dòng)。由此光纖維51的處于模具47內(nèi)部的末端52不改變其相對(duì)于模具47的位置。按這種方式光纖維51不保留在待制造的構(gòu)件45中。光纖維51的自由末端52大致處于待制造的構(gòu)件45的內(nèi)部的中心，而且在這樣的位置上，在該位置塑料或基體11仍未時(shí)效硬化或固化。該位置形成熱固性塑料的凝膠區(qū)域53，其沿制造方向46看去處在光纖維51的末端52之前。光纖維51的末端52在模具47中或在待制造的構(gòu)件45中可以如同其在圖5至7中所示那樣構(gòu)成。但也可設(shè)想，按圖8構(gòu)成光纖維51，從而通過(guò)光纖維51傳入待制造的構(gòu)件45中的能量不僅通過(guò)光纖維51的末端52上的端面而且也在外殼面上排出。按這種方式將較大的能量速率在沒(méi)有對(duì)塑料或基體11局部加熱的情況下由光纖維51傳給塑料或基體以便制造構(gòu)件45，借此引起構(gòu)件45的快速的固化或時(shí)效硬化。不同于圖4中的實(shí)施例，也可設(shè)想，設(shè)置多個(gè)光纖維51，它們以其末端52伸進(jìn)模具47中，如這例如在圖1中示出。附圖標(biāo)記清單10 構(gòu)件11 基體12 光纖維13 自由橫 截面14 壁15 光纖維16 構(gòu)件17 外表面18 構(gòu)件19 光纖維20 外表面21 輻射方向22 光纖維23 內(nèi)芯24 外殼25 前面26 光纖維27 內(nèi)芯28 外殼29 錐體30 光纖維31 內(nèi)芯32 外殼33 自由末端34 散射體35 圓周表面36 端面37 光纖維38 內(nèi)芯39 外殼40 自由末端41 散射介質(zhì)
42外殼表面43結(jié)構(gòu)45構(gòu)件46制造方向47模具48增強(qiáng)纖維49模具起端50模具端51光纖 維52末端53凝膠區(qū)域
權(quán)利要求
1.一種用于制造至少部分地由塑料構(gòu)成的物體、優(yōu)選具有至少一個(gè)增強(qiáng)體的物體的方法，其中通過(guò)引入能量固化塑料；其特征在于，將能量通過(guò)至少一個(gè)在待制造的物體中的能量導(dǎo)體供給待固化的塑料。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體引入到待制造的物體中，優(yōu)選設(shè)置和/或埋入到物體的塑料中。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將能量經(jīng)由所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體的末端、優(yōu)選自由端面?zhèn)鬟f給塑料。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將能量通過(guò)分散地放射、特別通過(guò)在所述至少一個(gè)能量導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)上的波動(dòng)、散射和/或通過(guò)散射體傳遞給塑料和/或引入到塑料中。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將光學(xué)的能量導(dǎo)體、特別是具有光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)的光學(xué)的能量導(dǎo)體用作為能量導(dǎo)體，其中利用高頻率的電磁輻射給能量導(dǎo)體供給能量，所述電磁輻射優(yōu)選利用至少一個(gè)激光產(chǎn)生。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于，所述至少一個(gè)光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)只用于能量供給，而不保留在待制造的物體中。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，將所述至少一個(gè)光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)在待制造的物體中定位成，使得光纖維的自由末端處在待制造的物體的塑料發(fā)生固化的位置之前不遠(yuǎn)處。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，由所述至少一個(gè)光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)構(gòu)成待制造的物 體的增強(qiáng)體的至少一部分。
9.按照權(quán)利要求5至8之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)保留在待制造的物體中，特別是為了形成增強(qiáng)體的部分和/或用于監(jiān)控目的。
10.一種用于監(jiān)控至少部分地由塑料構(gòu)成的物體、優(yōu)選用于監(jiān)控具有由塑料和多個(gè)增強(qiáng)條構(gòu)成的基體(11)的物體的方法，其中至少確定物體的狀態(tài)和/或負(fù)荷；其特征在于，借助于至少一個(gè)增強(qiáng)條至少確定物體的狀態(tài)和/或負(fù)荷。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，使用至少一個(gè)構(gòu)成為光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)的增強(qiáng)條，以便優(yōu)選通過(guò)光導(dǎo)至少確定物體的狀態(tài)和/或負(fù)荷。
12.一種包含由塑料和至少一個(gè)增強(qiáng)體構(gòu)成的基體(11)的構(gòu)件，所述增強(qiáng)體優(yōu)選由增強(qiáng)纖維構(gòu)成，其特征在于，在基體(11)中設(shè)置至少一個(gè)光導(dǎo)體用于向基體(11)中傳送能量。
13.按照權(quán)利要求12所述的構(gòu)件，其特征在于，光導(dǎo)體是增強(qiáng)體的部分。
14.按照權(quán)利要求12或13所述的構(gòu)件，其特征在于，所述至少一個(gè)光導(dǎo)體是至少一個(gè)光纖維(12、15、19、22、26、30、37、51)。
全文摘要
在由塑料制造增強(qiáng)的和不增強(qiáng)的構(gòu)件(45)時(shí)在成型以后必須固化塑料。為此必須向待制造的構(gòu)件(45)供給能量。這至今通過(guò)用于制造構(gòu)件(45)的模具(47)的加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此限制向待制造的構(gòu)件(45)的能量加入量，這特別在較大的和體積大的構(gòu)件(45)中導(dǎo)致塑料的過(guò)長(zhǎng)的固化時(shí)間。本發(fā)明設(shè)定，將用于構(gòu)件(45)的塑料的固化的能量通過(guò)至少一個(gè)在待制造的構(gòu)件(45)中的光纖維(51)供給待固化的塑料，通過(guò)向待制造的構(gòu)件(45)的直接的能量加入，可以加速塑料的固化。
文檔編號(hào)B29C35/02GK103228412SQ201180047551
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者K·揚(yáng)森 申請(qǐng)人:托馬斯技術(shù)創(chuàng)新有限及兩合公司