用于在纖維加強(qiáng)模制件的生產(chǎn)過程中由纖維織物疊層生產(chǎn)三維預(yù)制件的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在生產(chǎn)纖維加強(qiáng)的模制件過程中由纖維織物疊層(1)生產(chǎn)三維預(yù)制件(19)的方法及裝置，其包括用于纖維織物疊層(1)的運(yùn)輸裝置(21)以及懸垂裝置(3)，其中所述懸垂裝置(3)至少包括用于纖維織物疊層(3)的懸垂模具(18)以及相對于所述懸垂模具(18)可移動的、用于對應(yīng)于所述懸垂模具(18)的輪廓使所述纖維織物疊層(3)成型的裝置。本發(fā)明所解決的問題在于，確保對預(yù)制件快速而高質(zhì)量的再成型，尤其是具有大面積和/或復(fù)雜形狀的預(yù)制件。為了解決方法的問題，本發(fā)明提出，運(yùn)輸裝置(21)連續(xù)地在所述懸垂模具(18)的方向上釋放所述纖維織物疊層(1)，并且所述纖維織物疊層(1)的釋放區(qū)域通過固定沖壓裝置(4)和/或懸垂沖壓裝置(5)的方式固定和/或懸垂在所述懸垂模具上。
【專利說明】用于在纖維加強(qiáng)模制件的生產(chǎn)過程中由纖維織物疊層生產(chǎn)三維預(yù)制件的方法及裝置
[0001]本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的用于在纖維加強(qiáng)模制件的生產(chǎn)過程中由纖維織物疊層生產(chǎn)三維預(yù)制件的方法，以及如權(quán)利要求8前序部分所述的在生產(chǎn)纖維加強(qiáng)模制件的過程中由纖維織物疊層生產(chǎn)三維預(yù)制件的裝置。
[0002]在生產(chǎn)纖維加強(qiáng)塑料部件(也稱為纖維復(fù)合部件)的過程中，實(shí)際中、尤其在工業(yè)中使用RTM工藝(樹脂傳遞模塑方法)。能用于有用的塑料部件的整個生產(chǎn)工藝包括連續(xù)發(fā)生的多個單獨(dú)工藝。在第一種方法步驟中生產(chǎn)接近最終形狀的預(yù)制件/纖維半成品。在這個預(yù)制工藝中，多層織物或者纖維織物疊層(通常具有二維的形式)通常被堆疊并被選擇地連結(jié)(縫合，焊接，膠合)，以使所述纖維織物疊層已大致地具有需要的外部輪廓并同時部分地包括特定的層或者層厚。粘合劑優(yōu)選地被引入所述纖維織物疊層的分離平面，該粘合劑在實(shí)現(xiàn)成型的三維形狀、活化并固化之后使各層相對于彼此固定以及使懸垂的3D輪廓固定。對于該預(yù)制工藝，所述纖維疊層隨后被轉(zhuǎn)移到成型模具內(nèi)，并且通過使成型模具閉合而在壓力下接近之后的模制件的輪廓，并通過活化粘合劑(加熱以及冷卻)而固化，從而纖維半成品可接近于其最終輪廓地插設(shè)到壓力機(jī)的模具內(nèi)，以實(shí)施RTM工藝。所述纖維半成品隨后根據(jù)需要被切割或者在預(yù)定的位置沖裁，以達(dá)到更加精確的輪廓。在將所述纖維半成品插設(shè)到所述模具中之后，閉合半模，并且將所需的樹脂注入模具的模腔內(nèi)，其中所述樹脂浸潰所述纖維半成品的纖維結(jié)構(gòu)、包圍所述纖維并將它們緊緊地粘合到樹脂基體中。在樹脂固化之后，纖維加強(qiáng)的塑料部件隨后可從模具移走。除了 RTM工藝本身，纖維半成品的生產(chǎn)已經(jīng)為塑料部件的成功生產(chǎn)鋪設(shè)基礎(chǔ)。已示出，現(xiàn)有技術(shù)描述了許多用于生產(chǎn)預(yù)制件的可能性，但它們致力于通常手動或自動生產(chǎn)盡可能平整的纖維織物疊層，該纖維織物疊層在壓力機(jī)中最終從其二維形式轉(zhuǎn)換成三維形式。這可在預(yù)先固定(例如縫合)的狀態(tài)或者仍處于柔性狀態(tài)中形成。目的在于在其成型之后獲得這樣的預(yù)制件，該預(yù)制件具有足夠的固有剛度以便以完全自動化及操作可靠性的方式插設(shè)到RTM壓力機(jī)的模具中，或者還能為了后續(xù)應(yīng)用而運(yùn)送和從疊層移走。在相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，對于生產(chǎn)、成形和固定預(yù)制件存在著大量可能性。
[0003]除了 RTM工藝本身，纖維半成品的生產(chǎn)已經(jīng)為塑料部件的成功生產(chǎn)鋪設(shè)基礎(chǔ)。目的在于在所述預(yù)制件成型之后由非剛性材料獲得預(yù)制件，該預(yù)制件具有足夠的固有剛度以便以完全自動化及操作可靠性的方式插設(shè)到RTM壓力機(jī)的模具中，或者還能為了后續(xù)應(yīng)用而運(yùn)送和從疊層移走。在本領(lǐng)域的相關(guān)狀態(tài)中，對于生產(chǎn)、成形和固定預(yù)制件存在著大量可能性。
[0004]對于從纖維織物3D形成多層兩維切割物(Zuschnitt)，已知下面的方法步驟:纖維織物或者纖維織物疊層從卷展開并且根據(jù)需要從多個不同的織物或者織物疊層、形狀及尺寸連結(jié)到一個纖維織物疊層。有必要對應(yīng)于預(yù)制件或塑料成型部件的切割樣式來加工或切割外輪廓及可選地內(nèi)輪廓。切割樣式從預(yù)制件或最終部件的展開來形成。所述生產(chǎn)的、大致平坦的纖維疊層優(yōu)選地通過懸垂裝置(Drapiervorrichtung,覆合裝置)來懸垂或者成型為三維預(yù)制件。為了從柔軟的纖維織物獲得基本剛性的預(yù)制件，最需要的是在各層之間引入粘結(jié)劑并隨后固化。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，纖維織物或者纖維疊層通過合適的加熱設(shè)備加熱并被放置在相對涼或冷的懸垂模具中。所述懸垂模具隨后被迅速關(guān)閉或者相應(yīng)地懸垂以固化所述粘合齊U?，F(xiàn)已注意到，尤其在復(fù)雜的幾何形狀或者大面積的纖維織物生的情況下，會造成纖維織物疊層中粘合劑的初步凝固，當(dāng)這部分地獲得用于冷卻的傳熱時。所述模具的閉合目前會在成型時產(chǎn)生問題，因?yàn)閯傆驳幕蛘吖袒膮^(qū)域起到制動的作用，并且對所述纖維織物疊層的各層產(chǎn)生不期望的應(yīng)力。在謹(jǐn)慎地構(gòu)造纖維織物疊層時會造成移位、垂直皺折(Knitterfalten)或者類似問題,這危及到之后的部件的一致性和質(zhì)量。為了避免這些問題，通常明確地在所述粘合劑的熔點(diǎn)溫度或者活化溫度以上進(jìn)行加熱，這會在所述纖維織物疊層中導(dǎo)致不期望的扭曲，并同時需要不必要的高能量消費(fèi)。進(jìn)一步地，被強(qiáng)加熱的纖維織物疊層也不再能被良好地操作。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種方法及裝置，該方法及裝置盡管尤其是使大面積和/或復(fù)雜的幾何形狀能快速成型但仍能確保預(yù)制件的高質(zhì)量成型。
[0007]所述方法的此種目的通過如下方式完成，即運(yùn)輸裝置在所述懸垂模具的方向上連續(xù)釋放所述纖維織物疊層，并且所述纖維織物疊層的釋放區(qū)域通過固定沖壓裝置和/或懸垂沖壓裝置固定或者懸垂在所述懸垂模具上。
[0008]所述纖維織物疊層優(yōu)選地在所述運(yùn)輸裝置中加熱。所述運(yùn)輸裝置中的已經(jīng)回火的纖維織物疊層的溫度應(yīng)當(dāng)設(shè)置為和/或保持在預(yù)先設(shè)定的最低溫度。最低溫度優(yōu)選地與所述纖維織物疊層中的粘合劑的熔點(diǎn)相對應(yīng)。在懸垂過程中通過懸垂沖壓裝置或者固定沖壓裝置以及運(yùn)輸裝置使所述纖維織物疊層優(yōu)選地保持在張力下。在運(yùn)輸裝置內(nèi)或在運(yùn)輸裝置上的保持裝置可被用于建立所述張力。尤其可設(shè)置一個或多個帶托盤和/或一個或多個托盤的組合用作運(yùn)輸裝置。
[0009]用于該裝置的方案在于，用于在所述懸垂模具的方向上連續(xù)輸出所述纖維織物疊層的裝置被設(shè)置在所述運(yùn)輸裝置上或者被設(shè)置為所述運(yùn)輸裝置，并且在所述懸垂裝置內(nèi)設(shè)置如下裝置，該裝置適于通過可移動的固定沖壓裝置和/或懸垂沖壓裝置根據(jù)所述纖維織物疊層從所述運(yùn)輸裝置釋放來將所述纖維織物疊層固定或者懸垂于所述懸垂模具上。
[0010]尤其可設(shè)置包括溫度調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)輸裝置，所述溫度調(diào)節(jié)裝置尤其用于將預(yù)熱的纖維織物疊層的溫度和/或?qū)⒓訜岬乃隼w維織物疊層的溫度保持在所述纖維織物疊層的粘合劑的熔點(diǎn)之上。
[0011]現(xiàn)可使用這些簡單的裝置總是以優(yōu)選的溫度連續(xù)地懸垂纖維織物疊層。不再需要所述纖維織物疊層至懸垂裝置內(nèi)的簡單運(yùn)送以及接著不再可再現(xiàn)的懸垂。復(fù)雜的形狀現(xiàn)可以有目的的方式被懸垂，并且纖維織物疊層僅被釋放或者被懸垂預(yù)先確定的工藝所允許的程度。
[0012]該裝置尤其適于執(zhí)行該方法，但也可獨(dú)立地工作?，F(xiàn)在這是有利地可能的。
[0013]在從屬權(quán)利要求和下述對附圖的說明中提供本發(fā)明的主題的其它有利的措施和實(shí)施方式。
[0014]如圖示說明所示的組合的可能性可獨(dú)立地以及分別地并以任意組合使用。特別地，各個句子也應(yīng)作為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)理解。
[0015]附圖顯示如下:
[0016]圖1示出了通過使用預(yù)制的預(yù)制件作為主要工業(yè)應(yīng)用而在壓力機(jī)中生產(chǎn)纖維加強(qiáng)的模制件的設(shè)備的示意側(cè)視圖；
[0017]圖2-7示出了作為懸垂裝置中的纖維織物疊層的運(yùn)輸裝置的分離式托盤，并說明了可能逐步或者連續(xù)將纖維織物疊層放置在懸垂模具中；以及
[0018]圖8-13示出了將帶托盤用作根據(jù)圖2-7示例的運(yùn)輸裝置。
[0019]圖1示出了通過在工業(yè)生產(chǎn)中使用預(yù)制的預(yù)制件17在RTM壓力機(jī)15中生產(chǎn)纖維加強(qiáng)的模制件19的設(shè)備的側(cè)視圖。為了生產(chǎn)預(yù)制件17，首先提供一個或多個不同的纖維墊10，其優(yōu)選地作為卷材，并用切割設(shè)備11在切割設(shè)備12上切割成各個纖維墊切割物(未示出)。所述纖維墊切割物的輪廓可與所述預(yù)制件17或者模制件19的輪廓基本一致。還可產(chǎn)生所述纖維墊輪廓的預(yù)先確定的部分形狀。所述纖維墊切割物隨后被合適的運(yùn)輸裝置(在圖1中通過彎曲的箭頭方向示出)移動經(jīng)過涂膠裝置13，并在將它們連結(jié)成纖維織物疊層I之前對其涂有粘合劑。根據(jù)不同的設(shè)備，完成的纖維織物疊層I隨后通過加熱裝置2調(diào)節(jié)溫度(temperieren,回火)，并優(yōu)選地升至至少對應(yīng)于粘合劑的熔點(diǎn)溫度的溫度。所述纖維織物疊層I隨后被移至所述懸垂裝置3內(nèi)，并在此通過合適的裝置沿所述懸垂模具18的輪廓成型。所述纖維織物疊層I通過所述懸垂裝置3的懸垂模具18受冷卻，并且固化成預(yù)制件16，所述預(yù)制件16在RTM壓力機(jī)15中被壓制成加強(qiáng)的模制件19之前大多沒有問題地儲存在堆疊17上。
[0020]在圖2-7中示出了可能的運(yùn)輸裝置21，在這個情況中所述可能的運(yùn)輸裝置21被設(shè)置為兩部件式托盤7。為了清楚說明的原因而省略對可選擇的溫度調(diào)節(jié)裝置的單獨(dú)說明。如果將纖維織物疊層I被預(yù)熱或者以冷卻的狀態(tài)放置在所述運(yùn)輸裝置21上，所述運(yùn)輸裝置可通過溫度調(diào)節(jié)裝置加熱所述纖維織物疊層I或者將其已有溫度保持在至少粘合劑的熔點(diǎn)之上，所述溫度調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在所述托盤7中或者以夾帶的方式放置在托盤7之上。
[0021]如果運(yùn)輸裝置21已經(jīng)移動到所述懸垂裝置3內(nèi)，在兩部件式托盤7的情況下，所述托盤的第一部分可移動到與所述纖維織物疊層I的一部分脫開?？煽紤]不同的可能性，例如使其折疊、收回等到托盤7本身的第二部分內(nèi)，或者甚至有目的地使托盤7的第一部分從所述懸垂裝置3移出。所述托盤7的部分的必要數(shù)目可以是多個，并且這些部分中的至少一個(優(yōu)選是所有部分)具有溫度調(diào)節(jié)的可能性或者包含溫度調(diào)節(jié)裝置。優(yōu)選但不是必需地，第一固定沖壓裝置4或者懸垂沖壓裝置5可將纖維織物疊層I的釋放區(qū)域相應(yīng)地固定到所述懸垂模具18上，并且可選地形成所述纖維織物。根據(jù)各個機(jī)器元件的摩擦阻力，所述托盤7的第二部分可開始從所述懸垂裝置3移出，所述移出根據(jù)需要逐步或者連續(xù)地發(fā)生。如圖3-7中所示，現(xiàn)沿懸垂方向20移動的懸垂沖壓裝置5會根據(jù)所述纖維織物疊層
I(不再位于運(yùn)輸裝置上)的“釋放”區(qū)域使纖維織物疊層根據(jù)懸垂模具18的輪廓成型。在本示例中，這通過四個懸垂沖壓裝置5沿懸垂方向20的相繼移位發(fā)生。因此，現(xiàn)可在所述懸垂模具18的所有區(qū)域?qū)⒕鶆蝾A(yù)熱或者調(diào)溫的纖維織物疊層I成型為預(yù)制件17。
[0022]在圖8-13中，帶托盤8代替托盤7被設(shè)置為運(yùn)輸裝置21。帶托盤也可根據(jù)本發(fā)明(未示出)被分開，或者可支承地設(shè)置有托盤7，所述托盤7支承至少一部分的所述纖維織物疊層I。在這種情況中所述溫度調(diào)節(jié)裝置也未示出，但是為了根據(jù)其溫度調(diào)節(jié)或者保持?jǐn)R置于所述帶托盤8上的纖維織物疊層I，可有效地設(shè)有溫度調(diào)節(jié)裝置。所述纖維織物疊層I可通過所述帶托盤8的滾動帶9以及所述帶托盤8同時的相對運(yùn)動被小心地置于所述懸垂模具18中。為了謹(jǐn)慎起見、尤其在復(fù)雜的幾何形狀的情況下可通過固定沖壓裝置4固定所述纖維織物疊層的第一部分，但是在懸垂模具18具有簡單的幾何形狀的情況下則不必設(shè)置。
[0023]還可設(shè)置其它適于懸垂的裝置來替代所述懸垂沖壓裝置5。
[0024]所述溫度調(diào)節(jié)裝置可設(shè)置為對流輻射器或者設(shè)置為用于所述運(yùn)輸裝置21的(電阻式)加熱裝置。所述托盤7優(yōu)選地被加熱到如下對應(yīng)的溫度，該溫度足以通過由所述托盤7散發(fā)的輻射熱分別加熱所述纖維織物疊層，或者將其可能足夠的溫度保持在所述粘合劑的熔點(diǎn)之上。
[0025]根據(jù)應(yīng)用情況不同，所述運(yùn)輸裝置21可通過各次移出被劃分多次，或者可以根據(jù)需要以所述可能性的組合來放置所述纖維織物疊層。特別地，可以考慮，所述纖維織物疊層的鋪放須在中間開始或者在邊界區(qū)域開始或者在兩點(diǎn)或者更多點(diǎn)處同時開始。然而，在長期的懸垂過程中，例如還未被懸垂的或者放置在所述懸垂模具18上的纖維織物疊層被加熱到足夠的溫度仍是事實(shí)。(1430)
[0026]附圖標(biāo)記列表:P1430
[0027]1.纖維織物疊層
[0028]2.加熱裝置
[0029]3.懸垂裝置
[0030]4.固定沖壓裝置
[0031]5.懸垂沖壓裝置
[0032]6.保持裝置
[0033]7.托盤
[0034]8.帶托盤
[0035]9.帶
[0036]10.纖維墊
[0037]11.切割裝置
[0038]12.切割臺
[0039]13.涂膠裝置
[0040]14.預(yù)制件
[0041]15.RTM 壓力機(jī)
[0042]16.堆疊
[0043]17.預(yù)制件
[0044]18.懸垂模具
[0045]19.模制件
[0046]20.懸垂方向
[0047]21.運(yùn)輸裝置
【權(quán)利要求】
1.一種用于在生產(chǎn)纖維加強(qiáng)的模制件的過程中由纖維織物疊層(I)生產(chǎn)三維預(yù)制件(19)的方法，包括:用于所述纖維織物疊層(I)的運(yùn)輸裝置(21)以及懸垂裝置(3)，其中所述懸垂裝置(3)包括至少一個用于所述纖維織物疊層(3)的懸垂模具(18)以及用于根據(jù)所述懸垂模具(18)的輪廓使所述纖維織物疊層(3)成型的、能相對于所述懸垂模具(18)移位的裝置，其特征在于，所述運(yùn)輸裝置(21)沿所述懸垂模具(18)方向依次釋放所述纖維織物疊層(1)，并且所述纖維織物疊層(I)的被釋放區(qū)域由固定沖壓裝置(4)和/或懸垂沖壓裝置(5)固定和/或懸垂。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述纖維織物疊層(I)在所述運(yùn)輸裝置(21)中被加熱。
3.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將已調(diào)溫度的纖維織物疊層(I)的溫度在所述運(yùn)輸裝置(21)內(nèi)設(shè)定和/或保持在預(yù)先設(shè)定的最低溫度。
4.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述最低溫度大致與所述纖維織物疊層(I)內(nèi)的粘合劑的熔點(diǎn)對應(yīng)。
5.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述纖維織物疊層(I)通過所述懸垂沖壓裝置(5)或者所述固定沖壓裝置(4)及所述運(yùn)輸裝置(21)保持在張力下。
6.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了建立所述張力，在所述運(yùn)輸裝置(21)上或所述運(yùn)輸裝置(21)內(nèi)使用保持裝置(6)。
7.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將由一個或多個帶托盤(8)以及一個或多個托盤(7)構(gòu)成的組合用作所述運(yùn)輸裝置(21)。
8.—種在生產(chǎn)纖維加強(qiáng)的模制件過程中由纖維織物疊層(I)生產(chǎn)三維預(yù)制件(19)的裝置，所述裝置包括:用于所述纖維織物疊層(I)的懸垂裝置(3)和運(yùn)輸裝置(21)，其中所述懸垂裝置(3)包括至少一個用于纖維織物疊層(3)的懸垂模具(18)以及用于根據(jù)所述懸垂模具(18)的輪廓使所述纖維織物疊層(3)成型的、能相對于所述懸垂模具(18)移位的裝置，其特征在于，用于沿所述懸垂模具(18)的方向依次輸出所述纖維織物疊層(I)的裝置被設(shè)置于所述運(yùn)輸裝置(21)上或者被設(shè)置為所述運(yùn)輸裝置(21)，并在所述懸垂裝置內(nèi)設(shè)置適于通過可移動的固定沖壓裝置(4)和/或懸垂沖壓裝置(5)根據(jù)所述纖維織物疊層(I)從所述運(yùn)輸裝置(21)的釋放而將所述纖維織物疊層固定或者懸垂到所述懸垂模具上的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，在所述運(yùn)輸裝置(21)上設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置，所述溫度調(diào)節(jié)裝置至少用于將所述預(yù)加熱的纖維織物疊層(I)的溫度保持在和/或用于將所述纖維織物疊層(I)的溫度加熱到所述纖維織物疊層(I)內(nèi)的粘合劑的熔點(diǎn)以上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，至少一個兩部件式托盤(7)以及一個帶托盤(8)被設(shè)置為所述運(yùn)輸裝置(21)。
11.如權(quán)利要求8至10中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，為了將張力引入所述纖維織物疊層(I)，用于所述纖維織物疊層(I)的保持裝置(6)與所述運(yùn)輸裝置(21)相關(guān)聯(lián)或者設(shè)置在所述運(yùn)輸裝置(21)上。
【文檔編號】B29C70/46GK104053528SQ201380005844
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月18日
【發(fā)明者】M·格拉夫, T·富爾斯特, S·馬爾蒂恩斯 申請人:迪芬巴赫機(jī)械工程有限公司