專利名稱：用于制造在兩側帶有覆蓋層的芯復合部件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造芯復合部件的方法，該芯復合部件具有在兩側帶有覆蓋層的折疊型蜂窩芯，其中折疊型蜂窩芯具有平行于覆蓋層延伸的有排水能力的通道。
背景技術：
在飛機制造業(yè)中以卷繞方法分開制造CFK-夾層-機艙。為此使用的芯復合部件 利用具有小容積的小室的蜂窩芯構成，以便避免涂覆的覆蓋層在蜂窩的區(qū)域中發(fā)生凹陷以 及由此避免受限制的、特別是結構性的、氣體動力學的和光學的缺陷。這種小室狀的蜂窩芯不適合于卷繞用于現(xiàn)代的大型客機的一個整體式的機身部 段。一方面，所使用的蜂窩芯缺乏排水能力。由此，滲入芯復合部件中的和/或在芯復合部 件內部產生的冷凝水可能導致例如通過在很高的飛行高度中的結冰過程而引起的巨大的 損害，這可能顯著地損害在日常的飛機運行中的結構性的強度并且因此成為不合理的安全 風險。另一方面，蜂窩芯的小容積的小室結構使得重量增大。此外，利用蜂窩芯，相對于平 行于覆蓋層作用的負載，僅僅可以困難地調節(jié)各向異性的性能，從而即使當完全僅僅在非 常狹窄的界限中，也可以實現(xiàn)常規(guī)地利用蜂窩芯構成的芯復合部件的負載流量合適的設計 方案。在這里，作為補救辦法，提出了帶有貫通的通道的、有排水能力的折疊型蜂窩芯。 通過該通道確保將水快速和安全地導出。此外，例如通道的梯形的或蜿蜒曲折形的取向允 許了折疊型蜂窩芯的與蜂窩芯相比在負載流量方面改進的設計方案。此外，這種折疊型蜂 窩芯可以單次或兩次彎曲地設計，從而原則上可以制造完整的機身部段或者至少可以在形 成多個縱縫的情況下制造用于接合機身部段的殼形區(qū)段。然而，這樣的折疊型蜂窩芯僅僅是困難地能卷繞和/或鋪設覆蓋層，這是因為在 此未產生至少逐段連續(xù)彎曲的表面，而是產生了一個具有多個多部分的多邊形特征的表面 幾何形狀。然而，具有這樣的不連續(xù)的表面幾何形狀的芯復合部件出于各種原因不能用于 飛機的機身部段的蒙皮。因為帶有邊棱的表面使得特別是利用該芯復合部件制成的部件的 氣體動力學的性能變差并且與平坦的結構相比還導致了大大降低的機械的結構負荷能力。由以前公開的DE 10 2006 050 823 Al已知了一種復合部件，其由此制成在支 承結構上涂覆至少一個纖維層；將填料引入支承結構的至少一個空腔中；將基體材料注入 纖維層中；使纖維增強層硬化；以及從至少一個空腔中移除填料。由DE 10 2005 016 654 Al已知了一種用于吸收聲音的內襯的夾層元件，具有在 兩個覆蓋層之間的設計成三維形式的芯結構，其中芯結構和/或覆蓋層至少局部地具有用 于傳輸聲音的通路，其中在至少一個覆蓋層的區(qū)域中，至少局部地布置了吸收聲音層。由DE 10 2006 056 353 B3已知了一種用于制造用于芯復合部件的折疊型蜂窩芯 的方法，該方法具有以下步驟提供具有軟化溫度的表面材料；將表面材料在預定的折疊 線的區(qū)域中局部地加熱到至少軟化溫度；以及將表面材料沿著折疊線的加熱的區(qū)域折疊成 折疊型蜂窩結構。
由DE 843 890 B已知了一種板狀的空心體，其具有多個由含有層狀的、可熱硬化 的樹脂的纖維制成的縱向壁和橫桿，其中每個橫桿屬于具有通道或空腔的多個主體中的至 少一個，這些主體由折疊的或卷繞的纖維組成并且借助于可熱硬化的樹脂與縱向壁連接， 以及在制造時，層狀的縱向壁和橫桿在熱作用期間經受了在其厚度方向上的壓力，從而產 生了一個緊湊的、堅硬和均勻的整體。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于制造芯復合部件的方法，該方法沒有前述 的缺點。該目的通過一種根據權利要求1所述的方法實現(xiàn)。從屬權利要求的內容是該 方法 的優(yōu)選的實施方式。根據本發(fā)明的方法具有以下步驟a)在工具上布置利用濕的預浸料_材料形成的下部的覆蓋層；b)將芯填料至少局部地引入折疊型蜂窩芯中；c)在下部的覆蓋層上布置至少一個折疊型蜂窩芯；d)將預浸料-材料布置在折疊型蜂窩芯上以形成上部的覆蓋層；e)在應用壓力和/或溫度的情況下使整個芯復合部件硬化；和f)移除該芯填料。在方法步驟a)中，將“濕的”、也就是說利用可硬化的塑料材料浸透的、預浸漬的 增強纖維布置(所謂的“預浸料” _材料)取決于工具幾何形狀布置或放置或展開在工具 上，用于制成稍后的芯復合部件的下部的覆蓋層。在此通過工具的表面幾何形狀預定了稍 后的芯復合部件的形狀。步驟a)和b)的順序在一定條件下也可以交換。作為預浸料-材 料，例如可以使用滲透了可硬化的環(huán)氧樹脂的碳纖維織物、碳纖維針織物、或碳纖維無卷曲 材料，其可以具有帶狀的或軌道狀的幾何形狀。隨后或者提前地，在步驟b)中將芯填料至少局部地引入折疊型蜂窩芯中。由此實 現(xiàn)了，即在折疊型蜂窩芯的一側或兩側上為了產生覆蓋層而涂覆的預浸料-材料在形成槽 的情況下不卷入折疊型蜂窩芯的大容積的、貫通的通道(空穴)中(所謂的“暴露”)，從而 使稍后的芯復合部件在氣體動力學、靜力學和光學方面具有理想的、也就是說首先是平滑 的、連續(xù)彎曲的(無多邊形的)表面。在方法步驟C)中，將至少一個折疊型蜂窩芯安放在已經放置在工具上的下部的 覆蓋層上。折疊型蜂窩芯與常規(guī)的蜂窩芯相反不具有封閉小室形式的重復單位，而是具有 貫通的通道。這種貫通的通道例如可以具有蜿蜒曲折形的、彎曲形的或梯形的取向并且能 夠實現(xiàn)芯的排水能力。通過合適地折疊最初的平坦的下料(Zuschnitten)，折疊型蜂窩芯可 以具有單次的或兩次的彎曲部，因此折疊型蜂窩芯可以以理想的方式匹配于飛機機艙的預 定的表面幾何形狀。折疊型蜂窩芯可以利用任意的增強纖維布置或紙張來制造，其利用熱 固性的(可硬化的)塑料材料進行浸漬(浸透，滲透)，該塑料材料在根據本發(fā)明的應用時 已經完全硬化，以便確保在處理期間的必需的固有硬度。用于實施當前方法的折疊型蜂窩 芯例如可以利用已知的Nomex -紙張或另一種滲透了適合的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚酯樹 脂的碳纖維織物、碳纖維無卷曲材料或玻璃纖維織物來制成?？商鎿Q地，折疊型蜂窩芯也可以利用金屬薄膜構成。此外可能的是，首先將折疊型蜂窩芯以不含有各種芯填料的形式安放在下部的覆蓋層上并且隨后將芯填料至少局部地引入到折疊型蜂窩芯的還可觸及的上側。對于這種情 況，即應用旋轉的卷繞心軸(“陽性”-工具)作為工具，芯填料可以借助于通向旋轉的折疊 型蜂窩芯的、具有用于填料的集成的定量給料裝置的刮鏟進行涂敷和處理平滑。在芯填料 硬化之后，跟隨的是方法步驟d)。在方法步驟d)中，將另外的預浸料_材料布置在折疊型蜂窩芯上以形成芯復合部 件的上部的覆蓋層。預浸料-材料可以以狹窄的帶形式或作為寬軌道形的半成品進行處 理。在旋轉的卷繞心軸作為工具的情況下，優(yōu)選為帶狀的預浸料-材料隨后可以以層形式 地卷繞在旋轉的折疊型蜂窩芯上。由于芯填料，確保了至少是上部的覆蓋層的無多邊形的 布置。在方法步驟e)中，通過應用壓力和/或溫度，在應用了已知的硬化程序的情況下， 使整個芯復合部件最后實現(xiàn)硬化。在最后的方法步驟f)中，將芯型完全從折疊型蜂窩芯中移除，以便減少制成的芯 復合部件的重量并且再次產生排水能力。如果作為芯填料例如使用了材料“Aqua-Core ”， 則硬化的芯填料可以簡單地利用作為溶劑的水完全地從有排水能力的折疊型蜂窩芯中沖 洗出來。原則上，也可以在合適的溫度時使用熔化的蠟和/或金屬合金作為芯填料。根據該方法的一個有利的設計方案，將下部的和/或上部的覆蓋層利用粘合劑與 折疊型蜂窩芯至少局部地粘合。由此防止了折疊型蜂窩芯的覆蓋層的脫落并且提高了損壞公差以及芯復合部件 的負載能力。如果用于制造覆蓋層的“預浸料”-材料的利用可硬化的塑料材料(熱固性塑 料)、特別是環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂或BMI-樹脂的浸透可能不足以實現(xiàn)將覆蓋層以 能夠充分負載的、帶粘性的方式連接到折疊型蜂窩芯上，則這種操作方式可能是必需的。根據本發(fā)明的方法的另一個設計方案設計為，將折疊型蜂窩芯的上側和/或下側 這樣地填滿芯填料并且成型，即出現(xiàn)了芯復合部件的在其上布置的稍后的覆蓋層的無多邊 形的外輪廓和內輪廓。由此實現(xiàn)了稍后的芯復合部件的無邊棱的上側和/或下側，其具有最佳的結構機 械的和氣體動力學的以及美觀的性能。因此，根據本發(fā)明制成的芯復合部件可以在不需要 附加的和可能提高重量的精整步驟、如磨平、磨光等等的情況下直接用于制造機身部段或 飛機的另外的主要結構部件。為了獲得芯復合部件的平滑的和連續(xù)的上側和下側所需要的、被引入的芯填料的 造型例如可以通過(視芯復合部件的期望的幾何形狀而定)平坦的以及單次的或球形的 (兩次的)彎曲的壓板或工具實現(xiàn)。此外可能的是，對已經略微被拉動的芯填料通過合適的 拆卸工具進行平整和造型，其中這種方法可以有利地特別在已經放置在旋轉的卷繞心軸上 的折疊型蜂窩芯中應用。根據另一個有利的改進方案設計為，工具是旋轉的卷繞心軸，在該卷繞心軸上層狀地展開了預浸帶材料以形成至少一個覆蓋層。由此可能的是，在應用有排水能力的折疊型蜂窩芯的情況下，將用于大飛機的完整的機身部段與芯復合部件制成一個整體。在這種情況下通常值得推薦的是應用多個彼此對接的、預先制成的、帶有相應的自身彎曲部的折疊型蜂窩芯，它們接合在接縫處以實現(xiàn)機 械的連接?？商鎿Q地，用于實施該方法的工具也可以具有平坦的、一維的或二維的彎曲的表 面幾何形狀(球形彎曲的或單軸彎曲的)。在這種情況下可以制造例如用于飛機的機身部 段的殼形區(qū)段或板狀的部件。飛機機身部段隨之在常規(guī)的鋁結構形式的情況下在飛機制造 業(yè)中由多個殼形區(qū)段在形成縱縫的情況下接合起來。該 方法的另一個改進方案設計為，借助于工具為芯復合部件提供了殼形區(qū)段形狀 的幾何形狀，用于制造機身部段。通過平坦的、單次的或兩次的(球形的)彎曲的工具可以借助于該方法將用于制 造飛機機身部段的殼形區(qū)段制造為芯復合部件，其中各自的機身部段隨后通過多個殼形區(qū) 段的接合，在形成縱縫的情況下制成。利用平坦的工具可以在一定條件下也利用該方法制 成板狀的、不彎曲的芯復合部件。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點由下面對優(yōu)選實施例的參照附圖的說明給出。圖1在透視圖中示意性地示出了按照根據本發(fā)明的方法制造的、具有折疊型蜂窩 芯的芯復合部件。圖2至5分別示意性地示出了根據本發(fā)明的方法流程的實施方式。
具體實施例方式圖1示出了按照根據本發(fā)明的方法制造的、具有夾層結構的芯復合部件，其在空 間方向上具有彎曲部。兩個覆蓋在折疊型蜂窩芯兩側的覆蓋層僅僅被示出輪廓，然而其余 部分顯示為透明的，以便露出折疊型蜂窩芯的內部構造。芯復合部件1具有上部的覆蓋層2和下部的覆蓋層3，在這些覆蓋層之間布置了折 疊型蜂窩芯4。覆蓋層2，3和折疊型蜂窩芯4都在空間方向上彎曲。原則上可以利用該方 法制成具有非常高負載能力的、平坦的、單次或兩次(球形的)彎曲的芯復合部件。折疊型 蜂窩芯4具有多個平行布置的、貫通的和梯形延伸的(排水_)通道5，6。通道5，6通過基 線7至9以及頂點線10至12限定，其同樣示出梯形取向。通道5，6原則上也可以具有大 約是矩形的、梯形的或波形的(正弦形的)取向。在進一步的描述中根據圖2至5同時使用標號進一步說明制造方法的流程。首先根據圖2在步驟a)中，將下面的、還是“濕的”覆蓋層13涂覆在工具14上。下 部的覆蓋層13利用任意的、利用可硬化的塑料材料進行預浸漬的增強纖維布置、例如浸透 了環(huán)氧樹脂的碳纖維織物或碳纖維無卷曲材料(“預浸料”-材料)構成。該“預浸料”-材 料可以軌道形地放置在工具14上或在轉動的、然后基本上旋轉對稱的工具14的情況下也 卷繞到該工具上。在足夠狹窄的帶形的“預浸料”-材料的情況下，其也可以布置在TFP-(合 適的纖維布置-)布置過程中。工具14的表面幾何形狀至少限定了稍后的芯復合部件的內 部造型。在另一個方法步驟b)中(見圖3)，將可移除的芯填料15，16引入折疊型蜂窩芯 19的上側17和下側18中，其中折疊型蜂窩芯19已經在制造廠商方面這樣預先成型，即折疊型蜂窩芯相應于稍后的芯復合部件的預定的額定幾何形狀。在此需要考慮，即外輪廓20 和內輪廓21連續(xù)彎曲(也就是說平滑)并且無多邊形地形成期望的額定幾何形狀，隨后得 到要制造的芯復合部件。芯填料15，16可通過溶劑或在一定條件下通過熔化再次從折疊型 蜂窩芯19中移除。 將芯填料15，16至少局部地引入折疊型蜂窩芯19的一側或兩側，這例如可以通過 利用合適的工具拉動還未完全硬化的芯填料15，16實現(xiàn)。作為芯填料15，16例如可以使用 水溶性的材料“Aqua-Core ”。通過芯填料15，16，覆蓋層的拉入(所謂的“暴露”)在折疊 型蜂窩芯19的相對大容積、貫通的通道中被阻止。由此在可實現(xiàn)的靜力學的硬度方面得到 了氣體動力學的性能以及稍后的芯復合部件兩側最佳性能的外部的視覺效果。在步驟C)中，如在圖4中所示，將至少一個在步驟b)中預備的或準備的折疊型蜂 窩芯19放置在下面的、已經安放在工具14上的覆蓋層13上?？商鎿Q地，當限制了將芯填料15，16引入折疊型蜂窩芯19的上側時，至少局部地 引入芯填料15，16以及它們的輪廓形成或造型也僅僅在該方法步驟中實現(xiàn)。在步驟d)中，如在圖5中所示，將用于形成完整的芯復合部件23的第二個上部的 覆蓋層22布置在折疊型蜂窩芯19上。該上部的覆蓋層22也利用合適的濕的“預浸料”-材 料通過放置或卷繞(假設有相應的工具14)制造。按照方法步驟e)，借助于常規(guī)的方法、例如在壓煮器中在同時使用壓力和溫度的 情況下實現(xiàn)了芯復合部件23的硬化，其中可以利用真空薄膜覆蓋該結構?？商鎿Q地也可以在大氣壓力下實現(xiàn)硬化。在這種情況下，工具14例如可以可電加 熱的設計。為了實現(xiàn)芯復合部件23的均勻和快速的硬化，上部的覆蓋層22可以利用跟隨 芯復合部件的期望的外部幾何尺寸的、同樣優(yōu)選地也是可電加熱的工具而壓在折疊型蜂窩 芯19上。最后的方法步驟f)涉及了從制成的、硬化的芯復合部件23中移除芯填料15，16， 這例如可以通過利用合適的溶劑溶解或通過熔化實現(xiàn)。不同于工具14的四分之一圓形的橫截面幾何形狀，其例如也可以設計為卷繞心 軸，帶有大約圓形的、橢圓形的、卵形的橫截面形狀或任意彎曲的橫截面幾何形狀以用于卷 繞或放置覆蓋層13，22以及至少一個折疊型蜂窩芯19。原則上，工具14可以為了制造板狀 的芯復合部件而也具有平坦的形狀。根據本發(fā)明的方法提出了輪廓準確、特別是無多邊形地制造特別是單次或兩次彎 曲的芯復合部件。原則上，整個飛機機身部段可以和這樣的芯復合部件制成一個整體，其中 可以基于芯復合部件的高的自身硬度至少逐段地取消利用縱梁和/或環(huán)形隔壁的附加的 緊固?？商鎿Q地也可以制成至少兩個具有芯復合部件的殼形區(qū)段，其隨后與完整的機身 部段沿著縱縫彼此連接。參考標號表1芯復合部件23芯復合部件2上部的覆蓋層(芯復合部件)3下部的覆蓋層(芯復合部件)4折疊型蜂窩芯
5通道(有排水能力的)6通道(有排水能力的)7 基線8 基線9 基線10頂點線11頂點線12頂點線13下部的覆蓋層(芯復合部件)14 工具15芯填料16芯填料17上側(折疊型蜂窩芯)18下側(折疊型蜂窩芯)19折疊型蜂窩芯20外輪廓(折疊型蜂窩芯)21內輪廓(折疊型蜂窩芯)22上部的覆蓋層(芯復合部件)
權利要求
1. 一種用于制造芯復合部件(1，23)的方法，所述芯復合部件具有在兩側帶有覆蓋層 (2，3，13，22)的折疊型蜂窩芯(4，19)，其中所述折疊型蜂窩芯(4，19)具有平行于所述覆蓋 層(2，3，13，22)的延伸的有排水能力的通道(5，6)，所述方法具有以下步驟a)在工具上布置利用濕的預浸料-材料形成的下部的覆蓋層(3，13)；b)將芯填料(15，16)至少局部地引入所述折疊型蜂窩芯(4，19)中；c)在所述下部的覆蓋層(3，13)上布置至少一個折疊型蜂窩芯(4，19)；d)將所述預浸料-材料布置在所述折疊型蜂窩芯(4，19)上以形成上部的覆蓋層(2，22)；e)在應用壓力和/或溫度的情況下使整個所述芯復合部件(4，19)硬化；和f)移除所述芯填料(15，16)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述下部的和/或所述上部的覆蓋層 (2，3，13，22)利用粘合劑與所述折疊型蜂窩芯(4，19)至少局部地粘合。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述折疊型蜂窩芯(4，19)的上側 (17)和/或下側(18)這樣地利用所述芯填料(15，16)填滿并且成型，即出現(xiàn)了布置的所述 覆蓋層(2，3，13，22)的無多邊形的外輪廓和內輪廓(20，21)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述工具(14)是旋轉的卷 繞心軸，在所述卷繞心軸上展開了所述預浸料-材料以形成至少一個覆蓋層(2，3，13，22)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，借助于所述工具(14)為所 述芯復合部件(1，23)提供了基本上為殼形區(qū)段形狀的幾何形狀，特別用于制造飛機機身 部段。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，借助于所述卷繞心軸為所述 芯復合部件(1，23)提供了基本上為空心圓柱形的幾何形狀，特別用于一個整體式的飛機 機身部段。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，將利用可硬化的塑料材 料、特別是利用環(huán)氧樹脂進行預浸漬的、帶有增強纖維、特別是碳纖維的半成品應用為預浸 料_材料，其中進行預浸漬的所述半成品在處理之后、特別是在展開和/或放置之后才硬 化。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，至少一個折疊型蜂窩芯(4， 19)利用最初是平坦的平面的增強布置形成，所述增強布置利用可硬化的塑料材料進行浸 漬并且多次折疊。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，通過熔化或通過利用溶劑的 溶解從所述折疊型蜂窩芯(4，19)中移除所述芯填料(15，16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造平坦的、單次或兩次彎曲的芯復合部件(1，23)的方法，該芯復合部件具有至少一個折疊型蜂窩芯(4，19)。在折疊型蜂窩芯(4，19)的貫通的、有排水能力的通道(5，6)中，在涂覆最初還未硬化的覆蓋層(2，3，13，22)之前，引入硬化的并且稍后可移除的芯填料(15，16)，以便在覆蓋層(2，3，13，22)的布置和/或硬化的情況下防止覆蓋層(2，3，13，22)滲入折疊型蜂窩芯的通道(5，6)中并且實現(xiàn)芯復合部件(1，23)的無邊棱或無多邊形的表面。
文檔編號B32B38/10GK102006993SQ200980113107
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權日2008年4月15日
發(fā)明者沃爾夫-迪特里?！ざ酄栃了够? 邁克爾·科拉克斯 申請人:空中客車運作有限責任公司