CN105452647A - 用于制造复合构件的方法、复合构件和风能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造方法和一种复合构件、尤其用于风能设备的复合构件，所述复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料形成并且第二部件形成为接合层的一部分。根据本发明，成型的芯材料遵循棱柱的形状形成为具有多边形的基面的棱柱体，其中所述基面的多边形具有底部和相对于所述底部在30°和60°之间的角度，并且将多个棱柱体接合，其中在彼此触碰的侧边处构成接合层的功能取向，使得所述接合层相对于彼此邻接的所述棱柱的底部面以30°至60°的角度伸展。

Description

用于制造复合构件的方法、复合构件和风能设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造风能设备的复合构件的方法，所述复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料形成并且第二部件形成为接合层的一部分。本发明也涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的相应的复合构件。本发明尤其涉及一种夹层构件、一种转子叶片元件和一种具有这种复合构件的风能设备。
背景技术
复合成型件是由两种或更多种彼此连接的材料构成的成型件，所述成型件作为具有固定的几何尺寸的本体来制造。在复合件中出现的材料通常具有功能特性、尤其受制于其使用领域。对于所获得的材料的特性而言，各个部件的材料特性并且可能还有几何特性有重要意义。这实现：使不同部件的特性彼此结合，由此复合材料得到广泛的应用可能性。对于最终产品所需要的特性可以根据需求通过选择用于部件的不同的原材料来设置。
复合构件通常具有如下特性，所述特性在负荷作用下显示出复合成型件的优化的性能。所述特性可以在例如一定硬度、刚度或者可延展性方面进行分配。复合成型件在负荷作用下应相对于复合件的单部件显示出复合件的优化的性能。负荷成型件的发展基本上如下：所要求的特性与使用寿命结合地进行优化，以便承受住长年的负荷。尤其，在风能设备的转子叶片和其它部件中，被施加高且强地改变的负荷作用，所述负荷作用此外随着风能设备的部件的尺寸增加而同样增加。尤其是，转子叶片要承受住静态负荷而且要承受住出现的动态负荷。
复合构件能够以不同的方式和方法制造。因此，风能设备的转子叶片现今主要由纤维复合材料制成，在所述纤维复合材料中，通常作为垫的增强型纤维嵌入在通常为玻璃纤维增强型塑料的基质中。转子叶片通常以半壳夹层构造方式制造。例如越来越多地使用碳纤维增强型塑料。在此所要求的特性一方面是在结构强度相对高的情况下小的重量，以及不同的硬度等级和针对负荷作用的抗拉强度。玻璃纤维增强型或碳纤维增强型材料在任何情况下都能够基本上并且在上述视点下关于其优化的硬度取代迄今为止对轻木的使用。
复合构件的典型使用是将其以夹层构造方式集成，在此，嵌入多个具有不同特性的层，以便获得相应设置的构件。在结构上一方面各个部件的材料而且取向或定向都有重要意义。芯材料可以由例如为纸、纸板、塑料、金属、轻木、波纹板、塑料、泡沫的材料和其它成型部件构成，通常结合有结构上的空腔。芯材料的目的是，传递牵引力以及剪切力并且支持覆盖层。
纤维增强的部件或者复合构件具有分布在层压材料中的纤维，其中所述纤维沿着至少一个特定的方向取向，以便实现纤维复合材料的高品质的特性。基本上在任何情况下都可以区分材料中的三个起作用的相：非常抗拉的纤维、首先在任何情况下都相对软的嵌入式的基质和将这两个部件连接的边界层。纤维通常可以由玻璃、碳、陶瓷以及也可以由芳族聚酰胺、尼龙纤维、混凝土纤维、天然纤维或者钢纤维构成。嵌入式的基质本身通常即聚合物具有材料特定的弯曲刚度，将纤维保持在其位置中，在其之间传递应力并且保护纤维免受外部的机械和化学影响。边界层用于这两个部件之间的应力传递。在纤维增强的复合构件中有问题的是，在构件的承受负荷的区域中可能形成相应的纤维的裂纹；这种裂纹形成可能首先由于因动态机械负荷提高而引起的弯曲力矩而产生。
然而，在层压或者基质材料中具有相应特定数量的纤维的纤维增强型部件或者复合构件显著改进相应部件的机械性能。对于材料特定的特征变量如剪切刚度和弯曲刚度以及纤维沿着所限定的方向的集中而言，可以具体地有针对性地设置相应部件的机械支撑特性、尤其是关于相应的复合件的抗拉强度。用于测量纤维复合材料的一个因数是纤维和基质之间的体积比。纤维的份额越高，复合材料就越牢固，然而也越脆。除了抗拉强度外，如果复合件承受压力，那么剪切刚度和弯曲刚度也可起重要作用。尤其，此外基本上已知的是，通过具有芯和一个或两个覆盖层(遵循T载体的原理)的所谓的夹层状的复合件构造，可以借助于适度抗剪切的芯和至少一个相对抗弯曲的覆盖层实现复合件的高机械刚度，其中复合件仍然可以以轻质构造方式实现。
已知的是，发泡的热塑性塑料可以作为夹层复合件或者复合构件中的芯层来使用。发泡的塑料板的制造例如可以借助于挤出法进行。对于高要求的应用而言，需要夹层复合件，其中热塑性塑料设有纤维，所述纤维具有高度的强度和刚度、尤其对于压力和剪切负荷的剪切刚度和弯曲刚度。材料特征值的提高可以通过将层复合件加和线性地进行。然而，复合构件的过高的质量会引起各个构件的高比重。因此，除了材料选择外也期望提出结构上的措施，借助于所述措施能够相应地调整和/或改建复合构件的特性需求。
EP2307193公开了一种面状的结构元件，其中泡沫体通过并排设置成一个平面的并且彼此连接为泡沫体的体区段构成，所述体区段在其对接的面上具有扁平的焊缝并且在此焊缝由彼此间隔的凹槽中断。在此，面状的结构元件尤其是板状的并且优选用作为芯或者夹层复合件中的芯层，例如风力发电站的转子叶片中的芯层。
在EP1308265中公开了一种呈细长的构造方式的构件，所述构件的特征在于，分层的、彼此平行的板由纤维塑料复合件构成。所期望的是一种改进的复合构件，该复合构件适合于使用在风能设备中。
德国专利和商标局在优先权申请中检索了下述现有技术：DE1504768A，DE60303348T2，EP2307193B1，EP1308265A1。
发明内容
本发明的目的是，提出关于现有技术(针对在上文中所描述的问题中的至少一个)进行改进的一种复合构件、一种风能设备和一种方法。至少要提出在现有技术中已知的解决方案的一个替选的解决方案。尤其，复合构件和用于制造复合构件的方法要设计为，使得形成简化但是仍然进一步发展的如下可行性：在刚度和/或强度方面优化构件。尤其，所述复合构件和用于制造复合构件的方法要能够以改进的方式和方法实行。尤其，所述复合构件和所述方法要实现长期的并且针对负荷作用的刚度和/或强度，优选在不仅提高弯曲刚度而且提高剪切刚度的情况下。
关于所述方法，所述目的通过本发明借助于权利要求1的方法来实现。本发明以用于制造风能设备的复合构件的方法为出发点，所述复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料构成并且第二部件形成为接合层的一部分。
本发明以如下考虑为出发点：由两个部件构成的复合构件关于所要求的材料特性可以通过组合来优化。在此得到如下解决方案，所述解决方案涉及这两个部件；因此复合构件例如可以设有在嵌入基质内的有取向的纤维，以便抵抗较高的负荷。本发明由如下考虑为出发点：复合构件要制成为，使得在夹层结构或者类似的结构方面，连接是可行的，尤其，这要通过粘接或者接合、尤其热接合或者粘合是可行的。本发明已认识到，如果除了材料选择外也如下设计复合构件的结构形式使得力在复合件中能够以改进的方式被吸收，那么复合构件获得改进的复合件特定的材料特性。
根据本发明提出，成型的芯材料遵循棱柱形状作为具有多边形的基面的棱柱体形成，其中基面的多边形具有底部和相对于底部在30°和60°之间的角度，并且多个棱柱体被接合，其中在彼此触碰的侧边处形成接合层的功能取向，使得接合层相对于彼此邻接的棱柱中的至少一个的底部面以30°至60°的角度伸展。
有利的是，根据本发明的设计理念，纤维或者丝线或者类似的束状物的纵向和横向定向被转移到芯的几何形状上；尤其在使用纤维复合构件时，纵向和横向定向进行补充性辅助。复合构件在负荷作用如牵拉或者挤压的情况下相应地具有宏观机械强度，但是即使在受剪切负荷时也相应地具有宏观机械强度，所述宏观机械强度由接合层的有取向的刚度和材料的组合产生。
如果成型的芯材料预设接合层的功能取向，所述功能取向根据力平行四边形可以消除沿着不同方向的牵引力，那么可以沿着侧边接合构件，所述构件可以吸收剪切和扭转应力并且可以抵抗相应的负荷作用如牵拉或者挤压并且抵抗相应的弯曲强度。以功能取向的通过侧边预设的相应的角度的接合在此证实是有利的措施，所述措施必要时还可以通过角度的选择来影响。
根据本发明的设计理念，三维的应力张量可以抵消。多边形的基面预设不同的取向可行性并且形成用于接合层的交织(Geflecht)的基本框架(Grundgerüst)，所述基本框架抵抗负荷作用。在现有技术中提到的结构特征如下针对法向力(这对应于单轴的应力张量)：力垂直于表面起作用。然而，除此之外可以通过根据本发明的设计理念而有利的力分布按照设置和接合块实现三维的负荷作用。所述设计理念实现了抵抗强度的芯材料的定向，其方式是：接合层倾斜于构件的主延伸部伸展并从而显示出附加的进行增强的结构措施的功能以形成在强度上相应提高的复合构件。
经由选择基面的尺寸，可以如下改变材料特性：可通过面的尺寸并从而通过成型的芯的体积份额设定关于剪切强度和剪切刚度的材料芯变量。通过侧边以具有相应的角度变化和相应的体积份额的特定几何设置接合，可以设定抗压强度和刚度，以便由此整体上产生结构上的和材料特定的复合构件。尤其，成型的芯材料关于其侧边的结构设置引起复合构件的优化的并且改进的结构上的构造方式，所述复合构件因此可以具有提高的强度。
关于所述复合构件，所述目的通过本发明借助于权利要求9的复合构件实现。
本发明以用于风能设备的复合构件为出发点，复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料构成并且第二部件形成为接合层的一部分。根据本发明提出：成型的芯材料遵循棱柱的形状作为具有多边形的基面的棱柱体形成，其中基面的多边形具有底部和相对于底部在30°和60°之间的角度，并且
-多个棱柱体被接合，其中在彼此触碰的侧边处构成接合层的功能取向，使得接合层相对于彼此邻接的棱柱中的至少一个的底部面以30°至60°的角度伸展。
本发明的设计理念也着重于呈夹层构件形式的复合构件。一个优选的改进方案是如下夹层成型件，所述夹层成型件包含复合构件中的至少一个作为芯材料，带有至少一个覆盖层。该改进方案包括夹层成型件的结构，其中复合构件由吸收力的覆盖层片构成，所述覆盖层片通过芯材料间隔。当前的改进方案由此实现了在重量小的情况下在夹层构件中集成之前提到的具有有限的最大值的特性组合，所述夹层构件总体而言通过额定值的线性增大在负荷作用较高的情况下持久地进行抵抗。
此外，本发明的设计理念也着重于呈转子叶片元件形式的复合构件。一个改进方案在使用至少一个复合构件作为芯材料情况下包含转子叶片元件。尤其，优化的复合构件集成到转子叶片的结构中并且尤其还集成到对于转子叶片而言典型的半壳构型中，以便实现优化的耐久性和抗压强度。优选地，转子叶片关于在运行期间出现的牵引力或重力来优化。在此，通过使用该复合构件，由于成型的芯作为热塑性塑料而实现将裂纹最小化或者最小化的裂纹蔓延。
本发明着重于权利要求17的风能设备、尤其具有如下转子叶片的风能设备，所述转子叶片具有至少一个复合构件。因为由于转子叶片尺寸设计得越来越大并且由于转子叶片的结构动态性也可预期负荷越来越大，所以这些负荷可以借助于复合成型件根据所设定的材料特定的特征值和在结构上接合在一起的复合构件以改进的方式来吸收。目前所使用的材料在其材料特定的特性方面由于预设的质量是有限制的并且因此可以通过如下材料替代，所述材料附加地具有用于提高强度的结构措施。
本发明的其它有利的改进方案从从属权利要求中得出并且详细地说明如下有利的可行性：在任务的范畴中以及关于其它优点实现扩展的设计理念。
尤其，已证实有利的是，多个棱柱在彼此触碰的侧边处的接合形成接合层相对于一个和/或多个棱柱的横向轴线呈实际45°的角度的功能取向。尤其，这适用于接合层呈45°的角度的功能取向，也就是说，其中所述角度相对于多边形的底部为在+/-10°、优选+/-5°的公差内的45°。优选地提出，在彼此触碰的侧边处形成接合层的功能取向，所述功能取向相对于一个和/或多个棱柱的底部面以在+/-10°、优选+/-5°的公差内为45°的角度伸展。
在一个特别优选的改进方案的范围中，成型的芯材料遵循柱形的形状形成有多边形的基面。
然而，在一个改进方案的变型形式中，成型的芯材料也可以接合为呈三维多面体形式的棱柱体，其中多面体面相对于底部面和/或横向轴线的角度为30°至60°、优选一个多面体面相对于底部面和/或横向轴线的角度为在+/-10°、优选+/-5°的公差内的45°。尤其，在复合构件中，成型的芯材料接合为三维多面体，其中多面体面相对于底部具有30°至60°的角度、优选45°的角度。在这种进一步发展中，用于吸收所施加的力的结构措施通过相应多面的构型来实现。在此贴靠的侧边可以在结构上彼此略微地接合并且根据几何形状彼此折叠。在此，该改进方案可以如下构建层体系：在底部面处构造其它平面并且根据侧边定向导出力作用。
尤其，复合构件作为第二部件设置纤维的具有30°至60°的、优选45°的角度的功能取向，所述纤维作为成型的芯材料的外罩。所述改进方案提供复合构件在剪切和扭曲应力方面附加的有利的加固。三维的成型的芯材料的结构上的解决方案以及具有特定的纤维取向的外罩可以实现相对高的抗压强度并且抵抗高的负荷作用。一方面，强度提高的接合层的三维取向并且另一方面集成在接合层中的纤维的功能取向抵抗所施加的三维应力张量。在静态的和动态的负荷作用作用到以这种方式制成的构件上时，在考虑到使用寿命的情况下特别有利地提高所述构件的负荷极限。
对于一个优选的改进方案而言，提出一种复合构件，其中成型的芯材料和接合层产生由面状地接合的六边形构成的横截面图案并且彼此触碰的侧边形成接合层相对于横向轴线呈30°至60°的角度的功能取向，其中所述横向轴线平行于六边形的基面的底部定向。在蜂窝材料的本身已知的原理的改进方案中，可以借助于六边形结构实现在动态和静态负荷方面特别高的强度。这种有利的结构结合所使用的材料特别可以用于大的(主要是动态的)负荷作用。在结构上成型的芯材料的在此所描述的形状此外实现以所述的角度进行接合的简单处理并且提供接合层的相对大的网，所述网允许力分布。
尤其，在复合构件中，成型的芯材料具有下述组中的至少一个成分：丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚醋酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醚醚酮和聚氯乙烯。
在所述优选的改进方案的范围中，对于成型的芯材料能够使用如下成分，所述成分关于负荷作用具有特定的材料特征值。在此，多个成型的芯材料的总和可以实现所期望的最大的复合件特定的特征值。由不同的材料组成的组合除了局部的几何力分布之外实现关于进行作用的力局部地设定材料特征变量。由此在不同的或者多种热塑性塑料中能够设定构件特定的并且结构特定的材料特征值，所述材料特征值除此之外由于彼此跟随的侧边和对应的接合层的结构措施是针对大的力作用的优化的解决方案。优选地，在复合构件中，第二部件将由多个棱柱构成的复合件接合在一起成为热塑性的可形变的构件，所述构件相对于成型的芯具有相对提高的刚度。
该改进方案和其它的改进方案的优点是：接合层在各个成型的芯材料之间具有提高的剪切强度，以便通过相应的力分布实现本体抵抗弹性变形的阻力。在此所要求的提高的剪切强度引起构件内的强度提高并且有助于使力根据几何上的和材料特定的特征变量分布。在这种情况下，所述剪切强度可以比成型的芯材料的剪切强度高，因为有取向的接合层有利于转移相应的剪切和扭曲面。接合层的力或材料成分可以在负荷作用方面表现出相应提高的剪切刚度，耦合有一定弯曲和扭曲刚度。
尤其，可以提出一种复合构件，其中成型的芯材料通过附加地位于内部的在功能上有取向的纤维增强。力分布优选可以在接合层处进行并且从而吸收切向力，使得抵抗裂纹或断裂期望部位。
在功能上有取向的、增强成型的热塑性塑料的纤维可以在所述热塑性塑料的材料特定的特征变量方面优化这些热塑性塑料。纤维、丝线或者类似的束状物能够以如下方式和方法定向：它们吸收相应的力并且抵消这些力。由此，能够在宏观机械还有微观机械中提供如下可行性：根据结构上的和层特定的解决方案，抵抗负荷作用和高的动态负荷峰值。
尤其，纤维或丝线或者类似的编织物结构、针织物结构或者纺织品结构可以引入到接合层中并从而可以吸收高的剪切和扭矩力。以多轴线的方式分开的并且在所述平面中张成表面平行四边形()的起作用的负荷在此也通过结构上的特征即接合层的几何定向来吸收。在此，一方面可以通过改变多边形来构造复合构件，所述复合构件在宽度和高度方面可以任意地组成并且所述复合构件可以通过相应几何上的解决方案吸收局部不同地出现的力。在此，结构上的特征是如下特征，基于所述特征，侧边以如下方式彼此触碰：所述侧边构成在30°和60°之间的角度或者优选45°的角度。这种优选的为45°的角度意味着：剪切和扭曲力以45°的角度出现。另一方面，可以有利地使用芯材料和纤维的材料组合，使得在此除了几何解决方案可行性之外，相应定向的材料解决方案也是可行的。接合经由侧边进行并且根据所使用的材料形成提高相应强度和刚度的具有纤维的层，所述层在负荷作用的情况下可以持久地吸收力。力的传递和分布经由成型的芯材料进行，所述芯材料根据体积可以提高延展特性。
尤其，第二部件能够以垫的形式***并且与成型的芯接合在一起。通过***垫，能够实现棱柱体的简单折叠，以便因此借助于两个或更多个折叠的棱柱体、尤其多面体或者柱形体形成所提到的功能定向的侧边。在此，由于成型的芯材料的几何形状，所使用的解决方案是简单且成本适宜的制造方法，所述制造方法此外关于各种材料表现出改进的特性。功能取向在此关于所设定的特性曲线通过垫来解决。在此，这些垫是复合构件的功能组成部分并且可以相应地提高强度。
纤维优选呈45°的角度的分布在该角度的情况下能够以改进的方式抵抗负荷(在由此所限定的面中通常被优化)并且明显使强度提高。已发现，动态的负荷主要引起被触发的裂纹，也称为疲劳裂纹，所述裂纹通常相对于面法线呈45°的角度地出现。通过纤维的定向能够减少裂纹形成，使得以较高的持久性为前提。
优选地，在用于制造复合构件的方法中挤出成型的芯材料。制造热塑性塑料的几何形状能够通过成本适宜的并且简单的方法进行。借助于挤出能够在压力下连续地从成型的开口中压出热塑性塑料块的束状物，在此，成型的开口具有相应的侧边取向。通过挤出产生任意长度的相应的本体并且从而能够根据应用来生产。根据所设定的过程变量，可以通过该方法提供几何的热塑性塑料的成本适宜的简单且快速的生产。
编织物状的纤维体系基本上宽泛地理解为任何类型的束状物体系，所述束状物体系在交叉的、朝向彼此定向的纤维方面具有一定可变性。优选地，这是：编织件或编织物，其中由易弯曲的并且就此而言包括纤维材料的这种柔性材料构成的多个束状物交织；或针织物，其中易弯曲的并且就此而言包括纤维材料的这种柔性材料自身交织，形成网眼的丝线体系如针织品也是可行的。除此之外也可行的是织物状的结构，其中束状物(虽然不那么优选但是可行的)完全地或者部分地直角地或者近似90°地朝向彼此引导，优选在交叉点中具有如下纤维角，所述纤维角优选在10°和90°之间，所述纤维角优选在30°和60°之间，优选纤维以公差范围为+/-10°的45°的纤维角朝向彼此定向或者在特定的其它纤维角的情况下以+/-5°的公差范围朝向彼此定向。
尤其是，据此这些类型的束状物体系是特别优选的，其纤维角此外可根据待引入的成型的芯材料的尺寸和形状可变地设定，尤其自动地可变地设定。据此特别优选的是具有可变的纤维角的柔性的和可变地成型的编织物状的纤维体系。一些纤维体系特别好地辅助该特性，例如尤其是编织物状的纤维体系，所述编织物状的纤维体系从如下组中选择，所述组由编织件、针织物、针织品构成。
附图说明
现在，本发明的实施例接下来参照附图比照例如同样示出的现有技术来描述。所述实施例不一定要按比例示出，更确切地说，用于进行阐述的附图以示意性的和/或略微扭曲的形式来详述。关于对从附图中可直接看到的教导的补充，参照相关的现有技术。在此要考虑的是，关于一个实施方式的形式和细节可以进行多种改型或者改变，而不脱离本发明的一般思想。本发明的在说明书中、附图中以及权利要求中所公开的特征不仅可以单独体现本发明的改进方案的实质而且以任意的组合体现本发明的改进方案的实质。此外，由至少两个在说明书、附图和/或权利要求中所公开的特征构成的所有组合落入本发明的范围中。本发明的一般思想不限于在下文中示出和描述的实施方式的精确的形式或者细节，或者限于如下主题，所述主题相对于在权利要求中所要求保护的主题可能是有限的。在所提出的测量范围中，在此位于所提到的极限内的值也应作为极限值公开并且可任意使用并且可要求保护。本发明的其它的优点、特征和细节从下文对优选的实施例的描述以及根据附图得出。
附图详细地示出：
图1A示出在一个优选的实施方式中的复合构件的示意图，其中成型的芯作为棱柱示出，所述棱柱具有多边形作为基面；
图1B示出在一个优选的实施方式中的复合构件的示意图，其中成型的芯作为棱柱示出，所述棱柱具有不同的几何基面；
图2示出具有多边形的基面的接合的棱柱的示意图，其中示出附加的外罩；
图3示出一个优选的实施方式的成型的芯的示意图，其中热塑性塑料作为细长的软管示出，所述软管具有圆形的横截面和相应的外罩；
图4示出呈折叠的多面体形式的复合构件的示意图；
图5示出复合构件的横截面的示意图，其中所述实施方式在横截面平面中具有蜂窝结构；
图6示出贯穿转子叶片的简化的横截面视图。
图7示出风能设备；
图8示出制造方法的一个优选的实施方式的流程图。
具体实施方式
在图1至图8中，对于相同的或者类似的部件或者相同或类似功能的部件而言，为了简洁起见，使用相同的附图标记。
图1A示出在第一实施方式中的复合构件1001的一部分，所述复合构件在该部分中设计为，使得至少两部件式的复合成型件以两个棱柱体10.1、10.2的形式设计，在此为两个具有等腰梯形的基面G的棱柱。在此画有黑色阴影线的接合层20以45°的角度定向；也就是说，该接合层在所绘制的横向轴线Q方面关于梯形的基面G的底部B来测量为45°。棱柱体10.1、10.2的成型的芯材料在此是可任意选择的具有材料特定特性的热塑性塑料，所述热塑性塑料此外因接合在一起而得到一定强度，所述强度因接合层20引起。在此，通过选择接合材料和接合层的所选择的体积份额能够实现特定于负荷的机械强度，所述机械强度可以适应于相应的负荷作用。
图1B示出在第二实施方式中的复合构件1002的一部分，所述复合构件在该部分中形成为复合成型件，所述复合成型件具有：具有梯形的基面11、12的棱柱体10.1、10.2；和具有三角形的基面13的棱柱体10.3。在此称为棱柱的柱形的棱柱体10.1、10.2、10.3在其侧边处接合在一起，其中在此接合层在横向轴线Q处的功能取向相对于彼此邻接的棱柱中的至少一个的底部面BF以45°的角度伸展。接合层20的材料和体积可根据需要来选择并且通过阴影线来表示。在此示意性的简图示出接合层的功能取向。由此可以通过成型的芯材料的几何形状实现以逆着该力的方式取向的结构。
在图2中示出在第三实施方式中的复合构件1003的一部分，所述复合构件在该部分中作为复合体将两个称为棱柱的柱形的棱柱体10.1、10.2接合在一起。棱柱分别具有相同的梯形的基面11，其中棱柱的表面由形成编织状或者织物状的纤维质覆盖部30的、作为接合层的一部分的第二部件覆盖，所述第二部件的纤维是定向的。由此，这些根据起作用的力定向的纤维能够在接合层的平面中引起附加的强度和刚度。在此，复合构件的宏观机械还有微观机械可以通过接合层的结构上的实施方案以及附加的覆盖部的取向优化地设计。
在图3中针对在第四实施方式中的复合构件1004示出如下复合体，所述复合体具有称为棱柱的柱形的棱柱体10.4，所述棱柱体在此具有呈十二边形14形式的基面GF；也就是说，带角地具有底部B和接合层相对于底部B的相应小的角度α。在此，棱柱被覆有形成编织状的或者织物状的纤维质覆盖部30的、作为接合层的一部分的第二部件，即在此具有功能定向的纤维取向。在使用如下编织物软管时可以实现外罩，所述编织物软管本身附加地具有定向的纤维。通过这种柱形的棱柱体10.4的外罩具有几乎类似圆形但还为多边形的基面，不仅可以形成接合层20的密网眼的网，而且除了大的体积份额外还可以通过纤维的附加的取向提高强度。
这类实施方案示出：对于外罩而言可以使用如下软管，所述软管在理想情况下适应于圆形的横截面，使得在这种情况下可以通过多边形的小的棱边设定具有有向的取向的外罩，使得所述外罩引起复合构件的强度提高；尽管如此多个这种复合成型件有取向地组装为复合构件1004还是良好可行的。
图4对于在第五实施方式中的复合构件1005示出如下复合成型体，所述复合成型体具有称为棱柱的呈多面体形式的三维棱柱体10.5。复合构件1005也可能是由呈棱柱形式的复合体组成的复合构件，所述棱柱具有三角形的基面GF,12。在此，接合层20是具有如下强度的材料部件，所述材料部件由于其沿着有取向的侧边的取向而材料配合地围绕成型的芯。这类复合构件在其制造上可简单地实现，因为接合可以经由相同的几何形状的棱柱的简单的折叠实现，在其接合层中可以设有纤维材料以形成例如在上文中所阐述的类型的覆盖部30；然而这不是必须的。
图5示出在第六实施方式中的复合构件1006的一部分的横截面；所述复合构件通过合并多个称为棱柱的柱形的或者相同类型的三维棱柱体10.6形成，所述棱柱体借助于具有覆盖部的接合层20接合在一起，使得在横截面中产生真实的蜂窝结构。蜂窝结构具有高强度并且能够吸收相应的动态和静态负荷。通过选择具有六边形的基面的棱柱并且同时侧边的取向相对于底部B或者相对于底部面BF在所选择的30°至60°的角度范围中，产生蜂窝结构，所述蜂窝结构由于取向和相应的接合层的选择可以抵抗高的负荷作用。由此可以借助于蜂窝结构、尤其根据本发明的设计理念的方法形成的蜂窝结构实现复合构件1006的提高的强度。
在图6中简化地示出风能设备100的转子叶片108的横截面。该转子叶片108包括上部的半壳108.o和下部的半壳108.u，其中在这些壳中设有承载结构10.o和10.u作为增强部，所述承载结构能够吸收和导出作用在转子叶片上的负荷。这些承载结构能够通过转子叶片元件、例如呈夹层构型的转子叶片元件或者通过所述的复合构件1001、1002、1003、1004、1005、1006构成，以便刚好吸收这些相应的负荷。图6的细节X示出具有多个复合成型件1的这种承载结构10，所述复合成型件由芯材料2构成，芯材料2由柔性的、编织物状的纤维体系20围绕，所述复合成型件(在此示例性地)在最紧密的包装中组成以形成用于承载结构10的复合构件1001、1002、1003、1004、1005、1006。
图7示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108(例如类似于图4的转子叶片108的类型)和导流罩110。转子106在运行时通过风置于旋转运动并从而驱动吊舱104中的发电机。
图8在流程图的过程中示出制造方法的一个优选的实施方式，所述制造方法用于复合构件1001、1002、1003、1004、1005、1006或者，示出了将多个复合成型件1组装为用于承载结构10的复合构件1001、1002、1003、1004、1005、1006以便引入到风能设备100的转子叶片108中。以在上文中所阐述的方式在第一步骤S1中提供热塑性塑料并且在步骤S2中提供呈编织物形式的、优选作为垫或者编织物软管的纤维复合件半成品。
在第三步骤S3中，将作为成型的芯材料的热塑性塑料生产为连续束状物并且可以在第四步骤中根据需要将其分成多个复合成型件；也就是说，遵循棱柱的形状作为棱柱体形成，所述棱柱体具有多边形的基面，其中基面的多边形具有底部和相对于底部的角度，所述角度在30°和60°之间。
在第一变型形式中，可以在步骤S3.1中将由粗粒混合物构成的热塑性塑料输送给挤出器，将其在所述挤出器的输出端处作为软的束状物直接引入到编织物软管中。
编织物软管具有交叉的纤维，所述纤维在交叉点处具有45°的纤维角，并且当成型的芯材料冷却时，该编织物软管围绕仍然软的成型的芯材料被牵拉。由此，软的成型的材料围绕编织物软管或者在编织物软管处或在所述编织物软管的纤维处固化，使得在编织物软管和热塑性材料之间产生复合，必要时完全地或者在任何情况下部分地、但是并非必须地在其热塑性材料的外侧处与编织物软管复合；软的成型的材料可以保留在编织物软管的轮廓内或者也可以完全地或者部分地向外穿过编织物；也就是说，在后一种情况下向外渗出并且必要时甚至在外部再次围绕编织物软管并且将其环绕。
多个棱柱体当前已经可以作为复合体接合为复合构件，其中在彼此触碰的侧边处形成接合层的功能取向，使得接合层相对于彼此邻接的棱柱中的至少一个的底部面以30°至60°的角度伸展。
可以借助于编织物垫执行类似的过程。在第二变型形式中，可以在步骤S3.2中将由粗粒混合物构成的热塑性塑料输送给挤出机，在挤出机的输出端处将其作为软的束状物来提供和分割。如此获得的多个棱柱体可以(在具有位于中间的垫或者不具有位于中间的垫的情况下)被接合，其中在彼此触碰的侧边处形成接合层的功能取向，使得接合层相对于彼此邻接的棱柱中的至少一个的底部面以30°至60°的角度伸展。优选地，复合成型件为此彼此折叠；即使在具有位于其间的、即位于接合层20中的编织物垫30的情况下，该过程和紧接着的热接合也证实是相对简单的。
在本申请的主题中一般限定的、作为接合层20的一部分的第二部件根据所述实施方式的这种方法尤其可以是编织物垫30或者热缝(Heiβnaht)。
接下来，以例如在图6的细节X中所示出的方式，多个复合成型件可以在步骤S5中组成承载结构。
承载结构可以在步骤S6中被引入到转子叶片108的半壳中或者风能设备100的另一部件中。在当前情况下，半壳被组装为转子叶片坯件并且经受其它的生产步骤，直至转子叶片在步骤S7中可以安置在图7中示出类型的风能设备100上。

Claims (17)

1.一种用于制造复合构件、尤其用于风能设备的复合构件的方法，所述复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料形成并且第二部件形成为接合层的一部分，其中
-成型的所述芯材料遵循棱柱的形状形成为具有多边形的基面的棱柱体，其中所述基面的多边形具有底部和相对于所述底部在30°和60°之间的角度，并且
-将多个棱柱体接合，其中在彼此触碰的侧边处形成所述接合层的功能取向，使得所述接合层相对于彼此邻接的所述棱柱中的至少一个棱柱的底部面以30°至60°的角度伸展。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所述多边形的所述底部的角度在+/-10°、优选+/-5°的公差内为45°。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在彼此触碰的所述侧边处形成所述接合层的功能取向，所述功能取向相对于所述棱柱的所述底部面以在+/-10°、优选+/-5°的公差内为45°的角度伸展。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，成型的所述芯材料遵循柱形的形状形成具有多边形的基面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二部件以垫的形式形成，其中所述垫在第一棱柱体和第二棱柱体之间引入并且与所述棱柱体的成型的芯连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二部件作为成型的所述芯材料的覆盖部、尤其外罩，具有纤维的、尤其丝线的彼此间的功能取向，所述功能取向具有30°至60°的角度、优选45°的角度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过挤出来提供成型的所述芯材料。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将成型的所述芯材料接合为呈三维多面体形式的棱柱体，其中多面体面相对于所述底部面的角度在+/-10°、优选+/-5°的公差内为30°至60°、优选多面体面相对于所述底部面的角度在+/-10°、优选+/-5°的公差内为45°。
9.一种复合构件、尤其用于风能设备的复合构件，所述复合构件具有多个至少两部件式的复合成型件，其中第一部件由成型的芯材料形成并且第二部件形成为接合层的一部分，其特征在于，
-成型的所述芯材料遵循棱柱的形状形成为具有多边形的基面的棱柱体，其中所述基面的多边形具有底部和相对于所述底部在30°和60°之间的角度，并且
-多个棱柱体被接合，其中在彼此触碰的侧边处构成所述接合层的功能取向，使得所述接合层相对于彼此邻接的所述棱柱中的至少一个棱柱的底部面以30°至60°的角度伸展。
10.根据权利要求9所述的复合构件，其特征在于，所述第二部件作为成型的所述芯材料的覆盖部、尤其外罩，具有纤维的尤其丝线的彼此间的功能取向，所述功能取向具有30°至60°的角度、优选45°的角度。
11.根据权利要求9或10所述的复合构件，其特征在于，
-成型的所述芯材料和/或所述接合层的所述功能取向形成由六边形构成的面状的横截面图案，并且
-所述接合层的所述功能取向的尤其面状地接合的、彼此触碰的侧边相对于所述棱柱的底部面以如下角度伸展，所述角度在+/-10°、优选+/-5°的公差内为30°至60°、优选为45°，其中所述底部面平行于六边形的底部定向。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的复合构件，其特征在于，成型的所述芯材料包含下述组中的至少一个成分：丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚醋酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醚醚酮和聚氯乙烯。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的复合构件，其特征在于，所述复合构件经由所述第二部件借助于由多个棱柱体构成的热塑性的基质接合为具有相对提高的剪切刚度的能形变的构件。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的复合构件，其特征在于，成型的所述芯材料通过附加的位于内部的在功能上有取向的纤维加强。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的复合构件，所述复合构件呈用于风能设备的夹层构件的形式，在使用多个复合成型件时用于形成芯构件，其特征在于，所述芯构件至少单侧地由至少一个覆盖层覆盖。
16.根据权利要求9至14中任一项所述的复合构件，所述复合构件呈用于风能设备的夹层构件的形式。在使用多个复合成型件时用于形成芯构件，其特征在于，所述芯构件由至少一个转子叶片覆盖层围绕，尤其所述转子叶片元件具有根据权利要求15所述的夹层构件。
17.一种风能设备，所述风能设备具有塔、吊舱和转子，所述转子具有转子轮毂和多个转子叶片，其特征在于，所述转子叶片和/或所述塔和/或所述吊舱和/或所述转子轮毂具有根据上述权利要求中任一项所述的复合构件。
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