加固元件、吹塑型芯系統(tǒng)和纖維復(fù)合材料構(gòu)件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于加固至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的坯件的加固元件、吹塑型芯系統(tǒng)以及用于制造至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為制造空心構(gòu)件需要各種型芯系統(tǒng)。在此除了保留在構(gòu)件中的泡沫系統(tǒng)外，還使用吹塑型芯，其在注射過(guò)程后、即在注射基體材料并且構(gòu)件硬化之后再次被取出。
[0003]在纖維增強(qiáng)構(gòu)件中，在制造型芯后通常借助編繞技術(shù)將纖維設(shè)置在型芯上?？扇〕龅拇邓苄托臼强招捏w，其在編繞過(guò)程中可借助被加載壓力的環(huán)境空氣或液體、如水來(lái)填充。
[0004]之后可進(jìn)行樹脂傳遞模塑成型(RTM)過(guò)程。在此型芯的壓力穩(wěn)定性對(duì)于構(gòu)件制造而言是必須的，因?yàn)樵诨w材料注射到模具中時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的壓力。
[0005]在充分利用全輕質(zhì)結(jié)構(gòu)潛力的可取出型芯中，型芯必須在編繞過(guò)程中穿過(guò)編繞設(shè)備?？盏?、如充有環(huán)境壓力空氣的型芯的操作在編繞過(guò)程中很成問(wèn)題并且只能以很高的耗費(fèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此型芯的低抗彎強(qiáng)度導(dǎo)致操作系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)計(jì)，這又限制了速度。速度分量限制編繞速度并且最終限制制造空心構(gòu)件的周期時(shí)間。
[0006]空的或者說(shuō)充有環(huán)境壓力空氣的型芯的低壓力穩(wěn)定性也加大了操作難度。夾持系統(tǒng)--其用于在編繞過(guò)程中定位型芯--在夾持時(shí)損壞或者說(shuō)壓壞型芯，因?yàn)樾托静皇┘幼枇Α?br>[0007]圖1示出一種已知吹塑型芯I的橫截面圖，該吹塑型芯I借助夾爪2夾持。吹塑型芯I在型芯內(nèi)沒(méi)有在夾持過(guò)程中支撐吹塑型芯I的支撐介質(zhì)。因此吹塑型芯連同其空腔被壓壞。
[0008]原則上橫截面較小的物體比橫截面較大的物體更易于夾持。在橫截面較小的情況下壁厚為型芯的抗壓強(qiáng)度作出很大貢獻(xiàn)并且輔助夾持。由于在不同幾何形狀中規(guī)定壁厚是恒定的，所以在較大物體的情況下夾持潛力下降。
[0009]在預(yù)填充的型芯方案中，水基于液體狀態(tài)僅為型芯的抗壓強(qiáng)度和操作穩(wěn)定性作出很小貢獻(xiàn)?？箯潖?qiáng)度未得到改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，以有利方式改進(jìn)開頭所述類型的用于加固坯件的加固元件、吹塑型芯系統(tǒng)以及用于制造至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的方法，尤其是使得可改善操作并且在制造部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)改善周期時(shí)間。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的加固元件來(lái)解決。據(jù)此規(guī)定，用于加固至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的坯件的加固元件包括至少一個(gè)基體和多個(gè)從基體伸出的支撐元件。由此產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn):至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的坯件可從內(nèi)部通過(guò)加固元件穩(wěn)定，這在制造時(shí)改善了該坯件的操作。由此可在制造纖維復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)縮短周期時(shí)間。
[0012]加固元件可設(shè)置用于加固吹塑型芯。另外加固元件也可直接加固和穩(wěn)定至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的坯件的內(nèi)壁。加固元件可至少部分由金屬材料制成。
[0013]另外可規(guī)定，支撐元件是可活動(dòng)的。由此產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn):加固元件可簡(jiǎn)單地插入坯件中。
[0014]另外可規(guī)定，支撐元件是柔性的。這也可輔助加固元件向坯件中的插入以及加固元件從完成的纖維復(fù)合材料構(gòu)件中的取出。
[0015]另外可規(guī)定，支撐元件至少局部構(gòu)造成針狀的。基體和從基體伸出的支撐元件尤其是可構(gòu)造得類似松樹枝。由此產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn):可形成相對(duì)輕的、但同時(shí)又穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可從內(nèi)部穩(wěn)定至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的坯件。
[0016]另外可規(guī)定，支撐元件分別具有至少一個(gè)鱗片元件。由此產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn):支撐元件可更好地貼靠在坯件的內(nèi)側(cè)上或吹塑型芯的內(nèi)側(cè)上。由此通過(guò)加固元件提高了穩(wěn)定性和加固效果。
[0017]另外可規(guī)定，支撐元件以一個(gè)共同的優(yōu)先方向設(shè)置在基體上。這以有利的方式允許加固元件簡(jiǎn)單地沿一個(gè)方向插入坯件或吹塑型芯中。優(yōu)先方向在此尤其是支撐元件相對(duì)于基體定向所朝向的那一個(gè)方向。支撐元件與基體尤其是構(gòu)成銳角，并且該角度以其頂點(diǎn)指向優(yōu)先方向。加固元件也可沿相同方向再次被簡(jiǎn)單地從坯件或吹塑型芯取出。另一方面通過(guò)逆著優(yōu)先方向運(yùn)動(dòng)，加固元件可在坯件或吹塑型芯中撐開并且由此使加固元件可靠且穩(wěn)定地定位于還件或吹塑型芯中。
[0018]另外可規(guī)定，支撐元件可向吹塑型芯或向至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的內(nèi)壁施加附加分力。該附加分力例如可利用棘輪原理、電磁鐵、彈簧張緊或類似方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。支撐元件于是相應(yīng)撐壓在吹塑型芯的內(nèi)壁或至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的內(nèi)壁上。
[0019]另外可規(guī)定，設(shè)置至少一個(gè)連接元件，借助連接元件，一個(gè)基體可與另一個(gè)基體或另一個(gè)加固元件連接。
[0020]連接元件尤其可以是鉸鏈。另外可設(shè)置多個(gè)基體。由此產(chǎn)生優(yōu)點(diǎn):加固元件在坯件中也可沿曲線被引導(dǎo)并因此可較好依循坯件的形狀。
[0021]另外本發(fā)明涉及一種吹塑型芯系統(tǒng)。據(jù)此規(guī)定，吹塑型芯系統(tǒng)包括至少一個(gè)空心的吹塑型芯和至少一個(gè)根據(jù)各上述本發(fā)明實(shí)施例之一的加固元件。
[0022]另外本發(fā)明涉及一種用于制造至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的方法。據(jù)此規(guī)定，用于制造至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的方法至少包括下述步驟:
[0023]-提供根據(jù)本發(fā)明的加固元件，
[0024]-圍繞加固元件構(gòu)成纖維復(fù)合材料構(gòu)件，
[0025]-取出加固元件。
[0026]結(jié)合本發(fā)明的加固元件及其可能的實(shí)施例所描述的所有上述特征和優(yōu)點(diǎn)也可在本發(fā)明的方法及該方法可能的有利實(shí)施例中適用。
[0027]另外可規(guī)定，所述方法具有下述其它步驟:
[0028]-將加固元件在提供之后插入空心的吹塑型芯中，
[0029]-圍繞吹塑型芯構(gòu)成纖維復(fù)合材料構(gòu)件，
[0030]-從吹塑型芯中取出加固元件，
[0031]-取出吹塑型芯。
[0032]另外可規(guī)定，加固元件僅沿一個(gè)方向插入到吹塑型芯中并且沿同一方向從吹塑型芯取出。
[0033]另外加固元件可具有多個(gè)支撐元件，這些支撐元件在被插入吹塑型芯中之后支撐吹塑型芯的內(nèi)壁。
[0034]加固元件也可直接支撐至少部分空心的纖維復(fù)合材料構(gòu)件的內(nèi)壁。還可規(guī)定，不使用吹塑型芯。
【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由下述說(shuō)明和參考附圖給出。附圖如下:
[0036]圖1為已知吹塑型芯系統(tǒng)的示意性剖面圖；
[0037]圖2為在本發(fā)明方法范圍內(nèi)具有本發(fā)明加固元件一種實(shí)施例的本發(fā)明吹塑型芯系統(tǒng)一種實(shí)施例的示意性剖面圖；
[0038]圖3為本發(fā)明加固元件的基體的第一種變型方案；
[0039]圖4為本發(fā)明加固元件的第一種實(shí)施例；
[0040]圖5為本發(fā)明加固元件的基體的第二種變型方案；
[0041]圖6為本發(fā)明加固元件的第二種實(shí)施例；
[0042]圖7為本發(fā)明加固元件另一種實(shí)施例的鱗片的俯視圖；
[0043]圖8為根據(jù)圖7的加固元件的示意性側(cè)視圖；
[0044]圖9為根據(jù)圖4的實(shí)施例應(yīng)用在第一方法步驟中的示意圖；
[0045]圖10為根據(jù)圖4的實(shí)施例應(yīng)用在另一方法步驟中的示意圖；
[0046]圖11為根據(jù)圖4的實(shí)施例應(yīng)用在另一方法步驟中的示意圖；
[0047]圖12為根據(jù)圖10的方法步驟的細(xì)節(jié)圖；
[0048]圖13為根據(jù)圖6的實(shí)施例應(yīng)用的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]圖2示出夾爪5的示意性剖面圖，該夾爪夾持根據(jù)本發(fā)明的吹塑型芯系統(tǒng)10的一種實(shí)施例。
[0050]吹塑型芯系統(tǒng)10在此包括吹塑型芯12和加固元件14。
[0051]加固元件14具有一個(gè)基體16和多個(gè)從基體伸出的支撐元件18。
[0052]支撐元件18構(gòu)造成針狀的，并且星狀地從基體16伸出。
[0053]另外支撐元件18是可活動(dòng)的。替換或附加地可規(guī)定，支撐元件18是柔性的。
[0054]基體16具有圓滑的橫截面。支撐元件18均勻地圍繞基體16的整個(gè)圓周設(shè)置。
[0055]在此這樣確定支撐元件18的長(zhǎng)度，使得支撐元件18的尖部到達(dá)吹塑型芯12的內(nèi)壁。在吹塑型芯的另一幾何形狀中，所有支撐元件1