CN104053528A - 用于在纤维加强模制件的生产过程中由纤维织物叠层生产三维预制件的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层(1)生产三维预制件(19)的方法及装置,其包括用于纤维织物叠层(1)的运输装置(21)以及悬垂装置(3),其中所述悬垂装置(3)至少包括用于纤维织物叠层(3)的悬垂模具(18)以及相对于所述悬垂模具(18)可移动的、用于对应于所述悬垂模具(18)的轮廓使所述纤维织物叠层(3)成型的装置。本发明所解决的问题在于,确保对预制件快速而高质量的再成型,尤其是具有大面积和/或复杂形状的预制件。为了解决方法的问题,本发明提出,运输装置(21)连续地在所述悬垂模具(18)的方向上释放所述纤维织物叠层(1),并且所述纤维织物叠层(1)的释放区域通过固定冲压装置(4)和/或悬垂冲压装置(5)的方式固定和/或悬垂在所述悬垂模具上。
Description
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的用于在纤维加强模制件的生产过程中由纤维织物叠层生产三维预制件的方法,以及如权利要求8前序部分所述的在生产纤维加强模制件的过程中由纤维织物叠层生产三维预制件的装置。
在生产纤维加强塑料部件(也称为纤维复合部件)的过程中,实际中、尤其在工业中使用RTM工艺(树脂传递模塑方法)。能用于有用的塑料部件的整个生产工艺包括连续发生的多个单独工艺。在第一种方法步骤中生产接近最终形状的预制件/纤维半成品。在这个预制工艺中,多层织物或者纤维织物叠层(通常具有二维的形式)通常被堆叠并被选择地连结(缝合,焊接,胶合),以使所述纤维织物叠层已大致地具有需要的外部轮廓并同时部分地包括特定的层或者层厚。粘合剂优选地被引入所述纤维织物叠层的分离平面,该粘合剂在实现成型的三维形状、活化并固化之后使各层相对于彼此固定以及使悬垂的3D轮廓固定。对于该预制工艺,所述纤维叠层随后被转移到成型模具内,并且通过使成型模具闭合而在压力下接近之后的模制件的轮廓,并通过活化粘合剂(加热以及冷却)而固化,从而纤维半成品可接近于其最终轮廓地插设到压力机的模具内,以实施RTM工艺。所述纤维半成品随后根据需要被切割或者在预定的位置冲裁,以达到更加精确的轮廓。在将所述纤维半成品插设到所述模具中之后,闭合半模,并且将所需的树脂注入模具的模腔内,其中所述树脂浸渍所述纤维半成品的纤维结构、包围所述纤维并将它们紧紧地粘合到树脂基体中。在树脂固化之后,纤维加强的塑料部件随后可从模具移走。除了RTM工艺本身,纤维半成品的生产已经为塑料部件的成功生产铺设基础。已示出,现有技术描述了许多用于生产预制件的可能性,但它们致力于通常手动或自动生产尽可能平整的纤维织物叠层,该纤维织物叠层在压力机中最终从其二维形式转换成三维形式。这可在预先固定(例如缝合)的状态或者仍处于柔性状态中形成。目的在于在其成型之后获得这样的预制件,该预制件具有足够的固有刚度以便以完全自动化及操作可靠性的方式插设到RTM压力机的模具中,或者还能为了后续应用而运送和从叠层移走。在相关的现有技术中,对于生产、成形和固定预制件存在着大量可能性。
除了RTM工艺本身,纤维半成品的生产已经为塑料部件的成功生产铺设基础。目的在于在所述预制件成型之后由非刚性材料获得预制件,该预制件具有足够的固有刚度以便以完全自动化及操作可靠性的方式插设到RTM压力机的模具中,或者还能为了后续应用而运送和从叠层移走。在本领域的相关状态中,对于生产、成形和固定预制件存在着大量可能性。
对于从纤维织物3D形成多层两维切割物(Zuschnitt),已知下面的方法步骤:纤维织物或者纤维织物叠层从卷展开并且根据需要从多个不同的织物或者织物叠层、形状及尺寸连结到一个纤维织物叠层。有必要对应于预制件或塑料成型部件的切割样式来加工或切割外轮廓及可选地内轮廓。切割样式从预制件或最终部件的展开来形成。所述生产的、大致平坦的纤维叠层优选地通过悬垂装置(Drapiervorrichtung,覆合装置)来悬垂或者成型为三维预制件。为了从柔软的纤维织物获得基本刚性的预制件,最需要的是在各层之间引入粘结剂并随后固化。
在现有技术中,纤维织物或者纤维叠层通过合适的加热设备加热并被放置在相对凉或冷的悬垂模具中。所述悬垂模具随后被迅速关闭或者相应地悬垂以固化所述粘合剂。现已注意到,尤其在复杂的几何形状或者大面积的纤维织物生的情况下,会造成纤维织物叠层中粘合剂的初步凝固,当这部分地获得用于冷却的传热时。所述模具的闭合目前会在成型时产生问题,因为刚硬的或者固化的区域起到制动的作用,并且对所述纤维织物叠层的各层产生不期望的应力。在谨慎地构造纤维织物叠层时会造成移位、垂直皱折(Knitterfalten)或者类似问题,这危及到之后的部件的一致性和质量。为了避免这些问题,通常明确地在所述粘合剂的熔点温度或者活化温度以上进行加热,这会在所述纤维织物叠层中导致不期望的扭曲,并同时需要不必要的高能量消费。进一步地,被强加热的纤维织物叠层也不再能被良好地操作。
本发明的目的是提供一种方法及装置,该方法及装置尽管尤其是使大面积和/或复杂的几何形状能快速成型但仍能确保预制件的高质量成型。
所述方法的此种目的通过如下方式完成,即运输装置在所述悬垂模具的方向上连续释放所述纤维织物叠层,并且所述纤维织物叠层的释放区域通过固定冲压装置和/或悬垂冲压装置固定或者悬垂在所述悬垂模具上。
所述纤维织物叠层优选地在所述运输装置中加热。所述运输装置中的已经回火的纤维织物叠层的温度应当设置为和/或保持在预先设定的最低温度。最低温度优选地与所述纤维织物叠层中的粘合剂的熔点相对应。在悬垂过程中通过悬垂冲压装置或者固定冲压装置以及运输装置使所述纤维织物叠层优选地保持在张力下。在运输装置内或在运输装置上的保持装置可被用于建立所述张力。尤其可设置一个或多个带托盘和/或一个或多个托盘的组合用作运输装置。
用于该装置的方案在于,用于在所述悬垂模具的方向上连续输出所述纤维织物叠层的装置被设置在所述运输装置上或者被设置为所述运输装置,并且在所述悬垂装置内设置如下装置,该装置适于通过可移动的固定冲压装置和/或悬垂冲压装置根据所述纤维织物叠层从所述运输装置释放来将所述纤维织物叠层固定或者悬垂于所述悬垂模具上。
尤其可设置包括温度调节装置的运输装置,所述温度调节装置尤其用于将预热的纤维织物叠层的温度和/或将加热的所述纤维织物叠层的温度保持在所述纤维织物叠层的粘合剂的熔点之上。
现可使用这些简单的装置总是以优选的温度连续地悬垂纤维织物叠层。不再需要所述纤维织物叠层至悬垂装置内的简单运送以及接着不再可再现的悬垂。复杂的形状现可以有目的的方式被悬垂,并且纤维织物叠层仅被释放或者被悬垂预先确定的工艺所允许的程度。
该装置尤其适于执行该方法,但也可独立地工作。现在这是有利地可能的。
在从属权利要求和下述对附图的说明中提供本发明的主题的其它有利的措施和实施方式。
如图示说明所示的组合的可能性可独立地以及分别地并以任意组合使用。特别地,各个句子也应作为独立的结构理解。
附图显示如下:
图1示出了通过使用预制的预制件作为主要工业应用而在压力机中生产纤维加强的模制件的设备的示意侧视图;
图2-7示出了作为悬垂装置中的纤维织物叠层的运输装置的分离式托盘,并说明了可能逐步或者连续将纤维织物叠层放置在悬垂模具中;以及
图8-13示出了将带托盘用作根据图2-7示例的运输装置。
图1示出了通过在工业生产中使用预制的预制件17在RTM压力机15中生产纤维加强的模制件19的设备的侧视图。为了生产预制件17,首先提供一个或多个不同的纤维垫10,其优选地作为卷材,并用切割设备11在切割设备12上切割成各个纤维垫切割物(未示出)。所述纤维垫切割物的轮廓可与所述预制件17或者模制件19的轮廓基本一致。还可产生所述纤维垫轮廓的预先确定的部分形状。所述纤维垫切割物随后被合适的运输装置(在图1中通过弯曲的箭头方向示出)移动经过涂胶装置13,并在将它们连结成纤维织物叠层1之前对其涂有粘合剂。根据不同的设备,完成的纤维织物叠层1随后通过加热装置2调节温度(temperieren,回火),并优选地升至至少对应于粘合剂的熔点温度的温度。所述纤维织物叠层1随后被移至所述悬垂装置3内,并在此通过合适的装置沿所述悬垂模具18的轮廓成型。所述纤维织物叠层1通过所述悬垂装置3的悬垂模具18受冷却,并且固化成预制件16,所述预制件16在RTM压力机15中被压制成加强的模制件19之前大多没有问题地储存在堆叠17上。
在图2-7中示出了可能的运输装置21,在这个情况中所述可能的运输装置21被设置为两部件式托盘7。为了清楚说明的原因而省略对可选择的温度调节装置的单独说明。如果将纤维织物叠层1被预热或者以冷却的状态放置在所述运输装置21上,所述运输装置可通过温度调节装置加热所述纤维织物叠层1或者将其已有温度保持在至少粘合剂的熔点之上,所述温度调节装置设置在所述托盘7中或者以夹带的方式放置在托盘7之上。
如果运输装置21已经移动到所述悬垂装置3内,在两部件式托盘7的情况下,所述托盘的第一部分可移动到与所述纤维织物叠层1的一部分脱开。可考虑不同的可能性,例如使其折叠、收回等到托盘7本身的第二部分内,或者甚至有目的地使托盘7的第一部分从所述悬垂装置3移出。所述托盘7的部分的必要数目可以是多个,并且这些部分中的至少一个(优选是所有部分)具有温度调节的可能性或者包含温度调节装置。优选但不是必需地,第一固定冲压装置4或者悬垂冲压装置5可将纤维织物叠层1的释放区域相应地固定到所述悬垂模具18上,并且可选地形成所述纤维织物。根据各个机器元件的摩擦阻力,所述托盘7的第二部分可开始从所述悬垂装置3移出,所述移出根据需要逐步或者连续地发生。如图3-7中所示,现沿悬垂方向20移动的悬垂冲压装置5会根据所述纤维织物叠层1(不再位于运输装置上)的“释放”区域使纤维织物叠层根据悬垂模具18的轮廓成型。在本示例中,这通过四个悬垂冲压装置5沿悬垂方向20的相继移位发生。因此,现可在所述悬垂模具18的所有区域将均匀预热或者调温的纤维织物叠层1成型为预制件17。
在图8-13中,带托盘8代替托盘7被设置为运输装置21。带托盘也可根据本发明(未示出)被分开,或者可支承地设置有托盘7,所述托盘7支承至少一部分的所述纤维织物叠层1。在这种情况中所述温度调节装置也未示出,但是为了根据其温度调节或者保持搁置于所述带托盘8上的纤维织物叠层1,可有效地设有温度调节装置。所述纤维织物叠层1可通过所述带托盘8的滚动带9以及所述带托盘8同时的相对运动被小心地置于所述悬垂模具18中。为了谨慎起见、尤其在复杂的几何形状的情况下可通过固定冲压装置4固定所述纤维织物叠层的第一部分,但是在悬垂模具18具有简单的几何形状的情况下则不必设置。
还可设置其它适于悬垂的装置来替代所述悬垂冲压装置5。
所述温度调节装置可设置为对流辐射器或者设置为用于所述运输装置21的(电阻式)加热装置。所述托盘7优选地被加热到如下对应的温度,该温度足以通过由所述托盘7散发的辐射热分别加热所述纤维织物叠层,或者将其可能足够的温度保持在所述粘合剂的熔点之上。
根据应用情况不同,所述运输装置21可通过各次移出被划分多次,或者可以根据需要以所述可能性的组合来放置所述纤维织物叠层。特别地,可以考虑,所述纤维织物叠层的铺放须在中间开始或者在边界区域开始或者在两点或者更多点处同时开始。然而,在长期的悬垂过程中,例如还未被悬垂的或者放置在所述悬垂模具18上的纤维织物叠层被加热到足够的温度仍是事实。(1430)
附图标记列表:P1430
1. 纤维织物叠层
2. 加热装置
3. 悬垂装置
4. 固定冲压装置
5. 悬垂冲压装置
6. 保持装置
7. 托盘
8. 带托盘
9. 带
10. 纤维垫
11. 切割装置
12. 切割台
13. 涂胶装置
14. 预制件
15. RTM压力机
16. 堆叠
17. 预制件
18. 悬垂模具
19. 模制件
20. 悬垂方向
21. 运输装置
Claims (11)
1.一种用于在生产纤维加强的模制件的过程中由纤维织物叠层(1)生产三维预制件(19)的方法,包括:用于所述纤维织物叠层(1)的运输装置(21)以及悬垂装置(3),其中所述悬垂装置(3)包括至少一个用于所述纤维织物叠层(3)的悬垂模具(18)以及用于根据所述悬垂模具(18)的轮廓使所述纤维织物叠层(3)成型的、能相对于所述悬垂模具(18)移位的装置,其特征在于,所述运输装置(21)沿所述悬垂模具(18)方向依次释放所述纤维织物叠层(1),并且所述纤维织物叠层(1)的被释放区域由固定冲压装置(4)和/或悬垂冲压装置(5)固定和/或悬垂。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纤维织物叠层(1)在所述运输装置(21)中被加热。
3.如前述权利要求中的一项或几项所述的方法,其特征在于,将已调温度的纤维织物叠层(1)的温度在所述运输装置(21)内设定和/或保持在预先设定的最低温度。
4.如前述权利要求中的一项或几项所述的方法,其特征在于,所述最低温度大致与所述纤维织物叠层(1)内的粘合剂的熔点对应。
5.如前述权利要求中的一项或几项所述的方法,其特征在于,所述纤维织物叠层(1)通过所述悬垂冲压装置(5)或者所述固定冲压装置(4)及所述运输装置(21)保持在张力下。
6.如前述权利要求中的一项或几项所述的方法,其特征在于,为了建立所述张力,在所述运输装置(21)上或所述运输装置(21)内使用保持装置(6)。
7.如前述权利要求中的一项或几项所述的方法,其特征在于,将由一个或多个带托盘(8)以及一个或多个托盘(7)构成的组合用作所述运输装置(21)。
8.一种在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层(1)生产三维预制件(19)的装置,所述装置包括:用于所述纤维织物叠层(1)的悬垂装置(3)和运输装置(21),其中所述悬垂装置(3)包括至少一个用于纤维织物叠层(3)的悬垂模具(18)以及用于根据所述悬垂模具(18)的轮廓使所述纤维织物叠层(3)成型的、能相对于所述悬垂模具(18)移位的装置,其特征在于,用于沿所述悬垂模具(18)的方向依次输出所述纤维织物叠层(1)的装置被设置于所述运输装置(21)上或者被设置为所述运输装置(21),并在所述悬垂装置内设置适于通过可移动的固定冲压装置(4)和/或悬垂冲压装置(5)根据所述纤维织物叠层(1)从所述运输装置(21)的释放而将所述纤维织物叠层固定或者悬垂到所述悬垂模具上的装置。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,在所述运输装置(21)上设置温度调节装置,所述温度调节装置至少用于将所述预加热的纤维织物叠层(1)的温度保持在和/或用于将所述纤维织物叠层(1)的温度加热到所述纤维织物叠层(1)内的粘合剂的熔点以上。
10.如权利要求8或9所述的装置,其特征在于,至少一个两部件式托盘(7)以及一个带托盘(8)被设置为所述运输装置(21)。
11.如权利要求8至10中的一项或者多项所述的装置,其特征在于,为了将张力引入所述纤维织物叠层(1),用于所述纤维织物叠层(1)的保持装置(6)与所述运输装置(21)相关联或者设置在所述运输装置(21)上。
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