專利名稱：用于制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制工具的制作方法
用于制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制工具本發(fā)明涉及用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制工具和制造裝置以及用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的方法。按照注射方法，干燥的纖維半成品通常用基質(zhì)材料浸潤并硬化。這種方法也稱為液態(tài)樹脂注入(LRI)方法。纖維半成品可以由碳纖維(CFK)、玻璃纖維(GFK)、芳族聚酰胺纖維(AFK)、硼纖維(BFK)或混合材料以及相應(yīng)的織造織物或非織造織物構(gòu)成。已知的用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的方法在DE 100 13 409 Cl中有所記載。在這里，把纖維半成品置放在模制工具上。在纖維半成品的表面上設(shè)置有流動輔助件，在纖維材料周圍設(shè)置有可透氣的卻不透基質(zhì)材料的膜片，由此形成第一空間。設(shè)置有既不透氣又不透基質(zhì)材料的膜，并在模制工具上密封，由此在第一空間周圍形成第二空間。流動輔助件與用于基質(zhì)材料的儲備容器連接。在第二空間中伸入一根真空管路。于是如果通過真空管路施加負(fù)壓，則利用所產(chǎn)生的壓差把基質(zhì)材料從儲備容器吸入到流動輔助件中，即注入到第一空間中，并沿著纖維半成品分布?；|(zhì)材料浸潰纖維半成品并硬化?？赏笟鈪s不透基質(zhì)材料的膜片防止基質(zhì)材料進(jìn)入到第二空間中，進(jìn)而進(jìn)入到真空管路中，但同時(shí)能實(shí)現(xiàn)抽吸位于基質(zhì)材料和纖維半成品中的空氣。基質(zhì)材料因而可以在無夾雜空氣的情況下硬化，因而可以制得高質(zhì)量的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件。可以利用在DE 101 401 66 B4中記載的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)改善這種過程。這里附加地設(shè)置有壓力控制機(jī)構(gòu)，其在注射階段結(jié)束時(shí)或之后在儲備容器中產(chǎn)生負(fù)壓，由此實(shí)現(xiàn)改善方法的可控性和構(gòu)件質(zhì)量。在DE 102 03 975 Cl中記載了一種用于改善纖維半成品和基質(zhì)材料的除氣的裝置。在這里，在第一流動輔助件上方在第一空間中設(shè)置有可能讓基質(zhì)材料透過的阻止層，在該阻止層上設(shè)置有另一流動輔助件。在第一和第二流動輔助件之間的阻止層所在的區(qū)域中，在第二流動輔助件上裝設(shè)澆注裝置，利用該澆注裝置把基質(zhì)材料注入到第一空間中。于是在施加負(fù)壓時(shí)，基質(zhì)材料首先流入到第二流動輔助件中，其中利用所施加的負(fù)壓可以使得存在于基質(zhì)材料和纖維半成品中的空氣排逸出去。在此，阻止層防止基質(zhì)材料已經(jīng)在澆注裝置的區(qū)域中與第一流動輔助件接觸?；|(zhì)材料因此首先沿著水平方向穿過第二流動輔助件。阻止層經(jīng)過適當(dāng)布置，使得第一和第二流動輔助件遠(yuǎn)離澆注裝置的部位接觸。在該部位，基質(zhì)材料與第一流動輔助件接觸，并沿著它分布。它從那里沿著厚度方向引導(dǎo)至纖維半成品并將其浸透?；|(zhì)材料的借助阻止層延長的路徑通過第一空間的抽真空的空間使得存在于基質(zhì)材料和纖維半成品中的空氣在其將纖維半成品浸透之前首先排逸出去。由此可以進(jìn)一步減少夾雜空氣，并進(jìn)一步提聞構(gòu)件質(zhì)量。DE 101 56 123 B4記載了一種結(jié)構(gòu)，借此使得已浸潰有樹脂的預(yù)浸潰半成品與待用基質(zhì)材料浸潰的紡織半成品連接。所有這些裝置和方法的共同之處是，在方法開始之前，首先必須制得由抽離機(jī)構(gòu)、流動輔助件和可透氣卻不透基質(zhì)材料的膜片構(gòu)成的繁瑣的結(jié)構(gòu)，用于形成第一空間。因此在DE 10 2008 006 261 B3中提出了一種改善措施，其中記載有一種可透氣卻不透基質(zhì)材料的膜片，在該膜片上層疊有流動輔助件以及設(shè)置有抽離機(jī)構(gòu)。由于設(shè)置了這種多功能疊層，只需在纖維半成品上設(shè)置用于形成第一空間的層。這明顯簡化了過程構(gòu)建。為了也能制造帶有不同彎曲和/或扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件，DE 10 2008 028 865 Al記載到，
設(shè)置有可彎曲的或可擰扭的纖維半成品。前述裝置和方法的共同之處是，為了形成第二空間，設(shè)置有可透氣卻不透基質(zhì)材料的膜，以及在該可透氣卻不透基質(zhì)材料的膜片上設(shè)置有間隔保持件。還在該可透氣卻不透基質(zhì)材料的膜上部分地設(shè)置有其它模制工具，用于形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制的內(nèi)表面。特別是對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型構(gòu)件來說，制作這種結(jié)構(gòu)意味著大量的手動勞動。本發(fā)明的目的因此是，能實(shí)現(xiàn)采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜和繁瑣。該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的模制工具來實(shí)現(xiàn)。用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的裝置以及用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的方法是并列獨(dú)立權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)是從屬權(quán)利要求的主題。用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制工具具有模制表面，用于模制纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的表面，該模制表面帶有第一部分區(qū)域和第二部分區(qū)域。模制工具具有注射區(qū)域和抽真空區(qū)域，注射區(qū)域用于把基質(zhì)材料經(jīng)由模制表面的第二部分區(qū)域注入到位于模制表面上的纖維材料中，抽真空區(qū)域用于經(jīng)由模制表面的第一部分區(qū)域把模制空間抽真空，其中模制空間被模制工具界定。由此，無論基質(zhì)材料輸入管還是真空管路都有利地裝設(shè)在模制工具中，而無需前述裝置的復(fù)雜而繁瑣的結(jié)構(gòu)。由此可以明顯簡化該方法。根據(jù)優(yōu)選的設(shè)計(jì)，在模制表面上設(shè)置有抽離機(jī)構(gòu)，用于便于把模制工具從纖維增強(qiáng)的構(gòu)件取下。該抽離機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)在引入到纖維材料中的基質(zhì)材料硬化之后能有利地簡便地把模制工具從如此形成的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的表面取下。此外優(yōu)選模制表面的第一部分區(qū)域具有半滲透性的膜片，用于讓氣體通過卻截留基質(zhì)材料。半滲透性的膜片可實(shí)現(xiàn)的是，在抽真空區(qū)域施加真空，由此能把氣體從模制空間去除，其中同時(shí)把基質(zhì)材料截留在模制空間中。由此能有利地使得基質(zhì)材料不會進(jìn)入到抽真空區(qū)域中以至于粘接它進(jìn)而造成其無效。優(yōu)選在模制表面的第一部分區(qū)域中，半滲透性的膜片和抽離機(jī)構(gòu)形成復(fù)合體。通過使用復(fù)合體，僅需用于裝設(shè)膜片和抽離機(jī)構(gòu)的一個(gè)步驟，否則必須把兩個(gè)獨(dú)立的下料裝設(shè)在模制工具上。該復(fù)合體有利地利用環(huán)繞的粘接劑固定在模制表面上。環(huán)繞的粘接劑一方面被設(shè)置用于固定復(fù)合體，另一方面防止液態(tài)基質(zhì)材料沿著邊緣流入到抽真空區(qū)域中。環(huán)繞的粘接劑優(yōu)選也可以用于固定和密封半滲透性的膜片和/或抽離機(jī)構(gòu)的各個(gè)下料。有利地在模制表面的第二部分區(qū)域中設(shè)置有用于改善注射的基質(zhì)材料的分布的流動輔助件?；|(zhì)材料由此能優(yōu)選快速且均勻地分布在纖維材料上。優(yōu)選在此可以應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)式或線式澆口與模制表面上的平面的分布介質(zhì)例如開口結(jié)構(gòu)的紡織品的組合?；|(zhì)材料由此優(yōu)選以相當(dāng)小的流動阻力沿著纖維材料面分布，且基本上沿著厚度方向浸潰纖維材料。有利地可以在模制表面的第二部分區(qū)域中設(shè)置有用于分布基質(zhì)材料的通道和/或狹槽造型，由此能節(jié)省澆注通道或平面流動輔助件形式的附加的輔助材料。內(nèi)置的基質(zhì)分布件經(jīng)過優(yōu)選設(shè)計(jì)，使得其盡可能少地在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件表面上產(chǎn)生印記。根據(jù)優(yōu)選的設(shè)計(jì)，在第一部分區(qū)域中設(shè)置有用于改善地將模制空間抽真空的流體輔助件。為了有利地在模制表面的第一部分區(qū)域中對空氣提供充分的引導(dǎo)，最好在模制表面的第一部分區(qū)域中設(shè)置有相應(yīng)設(shè)計(jì)的流體輔助件。這些流體輔助件優(yōu)選是狹槽。但替代地可以在模制表面的第一部分區(qū)域中設(shè)置有紡織品，例如織造織物、針織物、纖維網(wǎng)或格柵。因此，模制表面上的流動輔助件和/或流體輔助件有利地是狹槽、通道、織造織物、纖維網(wǎng)、針織物或格柵。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方式，模制表面的第一部分區(qū)域和模制表面的第二部分區(qū)域在彼此分開但可相互連接的部分模制工具中形成。由此可以有利地根據(jù)所希望的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件在模制工具上設(shè)置各自數(shù)量的抽真空區(qū)域和注射區(qū)域。優(yōu)選設(shè)置有用于密封地連接部分模制工具的連接機(jī)構(gòu)。利用該連接機(jī)構(gòu)能把彼此分開的部分模制工具優(yōu)選真空密封地相互連接起來。該連接機(jī)構(gòu)在此可以優(yōu)選由柔性的粘接帶或密封帶、液態(tài)的或凝膠狀的密封材料構(gòu)成，由粘接在部分模制工具上的或者嵌入其中的異型密封件構(gòu)成，或者由裝設(shè)在部分模制工具上或者內(nèi)置到其中的柔性的密封唇構(gòu)成。優(yōu)選給部分模制工具設(shè)置有不同的區(qū)域即注射區(qū)域或抽真空區(qū)域，由此能優(yōu)選模塊化地構(gòu)造用于形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的模制工具。由此能有利地利用同樣的部分模制工具既實(shí)現(xiàn)不同的構(gòu)件形狀，又實(shí)現(xiàn)不同的構(gòu)件大小。用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的制造裝置有利地具有模制工具和真空機(jī)構(gòu)，該模制工具帶有用于形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的表面的模制表面，該真空機(jī)構(gòu)用于給至少部分地被模制表面界定的模制空間抽真空，在該模制空間中實(shí)施注射方法。制造裝置還具有用于把基質(zhì)材料注入到模制空間中的注射機(jī)構(gòu)，以便透過有待在模制表面區(qū)域中設(shè)置在模制空間內(nèi)部的纖維材料。注射機(jī)構(gòu)優(yōu)選具有用于分布基質(zhì)材料的基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)。該基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)一方面包括沿纖維材料的不同部位引導(dǎo)基質(zhì)材料的管路，另一方面包括用于蓄存基質(zhì)材料的蓄存容器。于是如果利用真空機(jī)構(gòu)產(chǎn)生真空，則基質(zhì)材料利用壓差從蓄存容器被吸入到這些管路中，隨后利用注射機(jī)構(gòu)吸入到模制空間中。它在那里浸潰纖維材料。注射區(qū)域有利地具有用于與注射機(jī)構(gòu)連接的基質(zhì)管路。由此可以簡單地把基質(zhì)材料由基質(zhì)材料蓄存容器朝向注射區(qū)域引導(dǎo)。此外，抽真空區(qū)域有利地具有用于與真空機(jī)構(gòu)連接的真空管路。由此能把抽真空區(qū)域簡單地連接到真空泵上。優(yōu)選設(shè)置有環(huán)繞的封閉機(jī)構(gòu)，用于在模制工具上限定待抽真空的模制空間。封閉機(jī)構(gòu)優(yōu)選把外界與模制工具中的模制空間分開，纖維材料裝入到該模制空間中。封閉機(jī)構(gòu)經(jīng)過有利設(shè)計(jì)，使得模制空間相對于外界真空密封地封閉。封閉機(jī)構(gòu)優(yōu)選為柔性設(shè)計(jì)，以便能補(bǔ)償在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的制造過程期間有時(shí)出現(xiàn)的移動，所述移動例如因纖維材料在真空情況下或者在注入基質(zhì)材料期間壓緊所致，或者因熱膨脹所致。因此，封閉機(jī)構(gòu)可以有利地是柔性的粘接帶或密封帶、液態(tài)的或凝膠狀的密封材料、粘接在模制工具上的或嵌入其中的異型密封件或者裝設(shè)在模制工具上的或內(nèi)置在其中的柔性的密封唇。
一種用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的方法，具有如下步驟
-在模制空間中設(shè)置纖維材料，該模制空間至少在一側(cè)被模制工具的模制表面界
定;
-把模制空間抽真空，并把基質(zhì)材料注入到模制空間中，
就該方法而言，經(jīng)由模制表面的第二部分區(qū)域把基質(zhì)材料注入到模制空間中，經(jīng)由模制表面的第一部分區(qū)域把模制空間抽真空。由此省去纖維材料上的兩個(gè)空間的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且構(gòu)造明顯簡化。有利地通過設(shè)置在模制表面上的半滲透性的膜片對模制空間進(jìn)行抽真空。半滲透性的膜片經(jīng)過有利設(shè)計(jì)，使得它盡管能讓氣體通過，卻將基質(zhì)材料截留。因此能有利地使得基質(zhì)材料不會進(jìn)入抽真空區(qū)域即模制表面的第一部分區(qū)域中并將其粘接。優(yōu)選把至少兩個(gè)彼此分開地構(gòu)造的部分模制工具連接起來，由此形成模制表面。因而可以柔性地用多個(gè)部分模制工具來構(gòu)造模制表面，該模制表面在方法執(zhí)行期間形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在構(gòu)件形狀和大小方面的靈活性。在借助真空輔助的過程(英文vacuum assisted process, VAP)制造纖維復(fù)合體構(gòu)件時(shí)，以前需要大量手動勞動來準(zhǔn)備所述過程。而本發(fā)明用于注入構(gòu)造的自動化，下面將在一個(gè)實(shí)施例中介紹本發(fā)明。通常的VAP結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是位于一側(cè)模制工具中的纖維型坯即纖維材料；用于分布樹脂形式的基質(zhì)材料的輔助材料；設(shè)置于其上的微孔的半滲透性的膜片；包圍該結(jié)構(gòu)的真空袋，其膜可透氣體卻不透基質(zhì)。部分地在面向膜片與真空袋的一側(cè)局部地也設(shè)置有模制工具(壓緊墊)。易于理解，尤其對于內(nèi)部輪廓復(fù)雜(例如球形、帶有增強(qiáng)件、等)的大型構(gòu)件來說，制作這種結(jié)構(gòu)意味著大量的手動勞動。雖然部分地規(guī)定，把基質(zhì)材料的合適地設(shè)計(jì)的通道形式的分布件內(nèi)置到模制工具和/或壓緊墊中，但如同以前一樣，把兩個(gè)膜(膜片和真空膜)上下地進(jìn)行無誤地裝設(shè)和密封仍是一個(gè)問題。因此按照本發(fā)明的一種有利的設(shè)計(jì)，把帶有膜片、真空分布件和真空連接件的抽吸側(cè)也內(nèi)置到壓緊墊中。構(gòu)件的內(nèi)側(cè)面近乎完全覆蓋有這些壓緊墊(或者與所述壓緊墊及內(nèi)置的樹脂分布件交替)。于是只需在這些壓緊墊之間沿著構(gòu)件邊緣對真空結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封，只要密封繩或密封唇(例如由硅構(gòu)成)尚不足夠。抽吸側(cè)的壓緊墊可以在單獨(dú)的工作位置準(zhǔn)備一在造型簡單的情況下(例如寬度恒定)還直截了當(dāng)?shù)刈詣舆M(jìn)行一并利用相應(yīng)的裝置定位在注入結(jié)構(gòu)上。由此可以實(shí)現(xiàn)明顯減少手動勞動以及縮短循環(huán)時(shí)間和模制占用時(shí)間。下面參照附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施例。其中


圖1為用于制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件的帶有模制工具的制造裝置的剖視圖，該模制工具具有多個(gè)部分模制工具；
圖2為圖1的部分模制工具之一的仰視圖；和 圖3為圖2的部分模制工具的沿線A-A剖切的剖視圖。圖1示出用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12的制造裝置10。該制造裝置10具有第一模制工具14和第二模制工具16。第一模制工具14由多個(gè)部分模制工具18、20構(gòu)成。這些部分模制工具18、20通過連接機(jī)構(gòu)22相互連接。第一模制工具14通過環(huán)繞的封閉機(jī)構(gòu)28與第二模制工具16連接。
第一模制工具14和第二模制工具16均在彼此相向的側(cè)面具有模制表面30。第一模制工具14上的模制表面30在此由第一部分模制工具18上的第一部分區(qū)域32和第二部分模制工具20上的第二部分區(qū)域34構(gòu)成。第一模制工具14的和第二模制工具16的兩個(gè)模制表面30與封閉機(jī)構(gòu)28 —起形成待抽真空的模制空間36，可以把纖維材料38裝入到該模制空間中，用于浸潰以基質(zhì)材料37和形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12。在第一部分模制工具18上的模制表面30的第一部分區(qū)域32中設(shè)置有半滲透性的膜片39。此外，在半滲透性的膜片39的面向第二模制工具16的模制表面30的一側(cè)設(shè)置有抽離機(jī)構(gòu)40，其便于使第一部分模制工具18拆離于制好的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12。半滲透性的膜片39和抽離機(jī)構(gòu)40可以在第一部分區(qū)域32中被構(gòu)造成復(fù)合體42。半滲透性的膜片39、抽離機(jī)構(gòu)40或復(fù)合體42利用環(huán)繞的粘接劑44固定在第一模制工具14的模制表面30的第一部分區(qū)域32上。此外，第一部分模制工具18具有抽真空區(qū)域46和用于與真空機(jī)構(gòu)50連接的真空管路48。在第一部分模制工具18的面向第二模制工具16的一側(cè)設(shè)置有流體輔助件52，用于改善對模制空間36的抽真空。第二部分模制工具20在其面向第二模制工具16的一側(cè)僅具有抽離機(jī)構(gòu)40。此夕卜，在該側(cè)設(shè)置有流動輔助件54，用于改善對要注射的基質(zhì)材料37的分布。第二部分模制工具20圍繞加固部件55布置，該加固部件以后保留在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12中。在加固部件的下面，例如裝入由泡沫材料或金屬構(gòu)成的芯子，由此在以后的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12中留有空腔55a。由此在第二部分模制工具20上構(gòu)造用于注射基質(zhì)材料37的帶有注射區(qū)域58的注射機(jī)構(gòu)56。第二部分模制工具20還包括基質(zhì)管路60，第二部分模制工具20可以利用所述基質(zhì)管路與基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)62連接。圖2所示為第一部分模制工具18的仰視圖。在第一部分模制工具18的中間設(shè)置有真空管路48。在第一部分模制工具18的整個(gè)底面上設(shè)置有狹槽66或通道68形式的流體輔助件52。替代地，這些流體輔助件52也可以由織造織物70、纖維網(wǎng)72、針織物74或格柵76構(gòu)成。圖3所示為沿著圖2的線A-A即真空管路48所在的線剖切的剖視圖。圖3因而是已在圖1中描述過的第一部分模制工具18的放大圖。除了設(shè)置在中間的真空管路48外，第一部分模制工具18在其面向第二模制工具16的一側(cè)具有多個(gè)狹槽66形式的流體輔助件52。此外，在該側(cè)利用環(huán)繞的粘接劑44裝設(shè)有由半滲透性的膜片39和抽離機(jī)構(gòu)40構(gòu)成的復(fù)合體42。在采用注射方法制取纖維增強(qiáng)的構(gòu)件時(shí)，把多個(gè)部分模制工具18、20連接起來，由此首先形成第一模制工具14。在當(dāng)前情況下，把三個(gè)第一部分模制工具18和兩個(gè)第二部分模制工具20相互連接起來。首先形成第一模制工具14的模制表面30的部分區(qū)域32。為此在第一部分模制工具18上設(shè)置有可與真空機(jī)構(gòu)50連接的真空管路48。為了改善氣體朝向該真空管路48引導(dǎo)，在以后的構(gòu)造中面向第二模制工具16的一側(cè)設(shè)置有狹槽66形式的流體輔助件52。在第一部分模制工具18的設(shè)有狹槽66的一側(cè)，借助于環(huán)繞的粘接劑44來固定由半滲透性的膜片39和抽離機(jī)構(gòu)40構(gòu)成的復(fù)合體42。在第二部分模制工具20中設(shè)置有基質(zhì)管路60。在第二部分模制工具20的在以后的構(gòu)造中面向第二模制工具16的一側(cè)，設(shè)置有流動輔助件54，其便于分布基質(zhì)材料37。另夕卜，這里還固定著抽離機(jī)構(gòu)40。部分模制工具18、20在制好之后通過連接機(jī)構(gòu)22真空密封地相互連接。例如可以采用柔性的裝設(shè)在部分模制工具18、20的對接部位的粘接帶或密封帶作為連接機(jī)構(gòu)22。但此外也可以采用液態(tài)的或凝膠狀的密封材料，其例如通過噴嘴被涂敷到對接部位上并隨后交聯(lián)。也可以考慮采用異型密封件，其粘接在部分模制工具18、20的邊緣上或者嵌入其中。還可以設(shè)置柔性的密封唇，其裝設(shè)在部分模制工具18、20的邊緣上或者內(nèi)置于其中。于是在制取纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12時(shí)，把纖維材料38置放到第二模制工具16上。由兩個(gè)部分模制工具18、20構(gòu)成的第一模制工具14設(shè)置在纖維材料38的上方。第一模制工具14于是與第二模制工具16通過封閉機(jī)構(gòu)28真空密封地連接。由此在兩個(gè)模制工具14、16之間形成待抽真空的模制空間36。第二部分模制工具20中的基質(zhì)管路16于是與基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)62連接，而第一部分模制工具18中的真空管路48與真空機(jī)構(gòu)50連接。例如接通真空泵來施加真空，由此在模制空間36中產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓通過基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)62和基質(zhì)管路60把基質(zhì)材料37吸入到模制空間36中。流動輔助件54設(shè)置在第二部分模制工具20的面向第二模制工具16的一側(cè)，利用所述流動輔助件使得基質(zhì)材料37快速且均勻地在纖維材料38上分布，且基本上沿著厚度方向浸透該纖維材料。存在于纖維材料38和/或基質(zhì)材料37中的氣體于是可以通過真空機(jī)構(gòu)50排逸。設(shè)置在第一部分模制工具18上的半滲透性的膜片39防止基質(zhì)材料37進(jìn)入到真空管路48和流體輔助件52中。流體輔助件52使得空氣或任何其它存在于模制空間36中的氣體快速地朝向真空管路48導(dǎo)入到第一部分模制工具18中，從而能均勻且快速地把模制空間36抽真空。模制空間36中的真空保持一定時(shí)間，直至纖維材料38的位于第一部分模制工具18下面的區(qū)域也被完全浸潰。在浸潰有基質(zhì)材料37的纖維材料38完全硬化之后，把模制工具14、16從如此形成的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12拆離。這通過抽離機(jī)構(gòu)40變得容易，其防止模制工具14、16粘接在制好的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12上。采用上述制造裝置和上述方法能通過纖維材料38簡便地制得任意形式和大小的纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12，而沒有繁瑣的多腔結(jié)構(gòu)。在真空輔助的過程中(英文vacuum assisted process, VAP),不透液體的半滲透性的膜片39使得待填充以基質(zhì)材料37優(yōu)選樹脂的內(nèi)部區(qū)域即模制空間36與真空區(qū)域隔開，而不會不利于氣體(主要是空氣)從模制空間36排出，也就是說，既從裝入到模制空間36中的基質(zhì)材料37排出，又從纖維材料38排出。按照這里所述的構(gòu)造，真空管路48形式的真空連接件和半滲透性的膜片39內(nèi)置到一個(gè)或多個(gè)第一部分模制工具18中，所述第一部分模制工具被設(shè)計(jì)成設(shè)置在構(gòu)件內(nèi)側(cè)的壓緊墊(Druckstilck)。該制造裝置的一個(gè)重要任務(wù)在于，平面地吸除位于纖維材料38中的空氣。為了保證朝向真空管路48充分地引導(dǎo)空氣，可以有利地在第一部分模制工具18的底面上開設(shè)相應(yīng)設(shè)計(jì)的狹槽66。為此替代地也可以在半滲透性的膜片39和第一部分模制工具18的底面之間采用紡織品(例如織造織物70、針織物74、纖維網(wǎng)72)或格柵76，其中應(yīng)避免構(gòu)件表面上的過于明顯的印記。作為抽離機(jī)構(gòu)40，穿孔膜的目的是，能在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12硬化之后使得第一部分模制工具18或第二部分模制工具20毫無問題地脫模，并防止半滲透性的膜片39附著在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12上。半滲透性的膜片39和抽離機(jī)構(gòu)40作為下料沿著邊緣粘接到部分模制工具18、20的底面上，其中所述環(huán)繞的粘接劑44 一方面固定這些下料，另一方面防止液態(tài)的基質(zhì)材料37沿著邊緣流入到真空區(qū)域中。肯定有利的是，使用由半滲透性的膜片39和抽離機(jī)構(gòu)40構(gòu)成的復(fù)合體42，而不是把兩個(gè)膜下料分別敷設(shè)到部分模制工具18,20上。部分模制工具18、20可以根據(jù)要求被設(shè)計(jì)成剛性或柔性，且優(yōu)選由金屬或塑料構(gòu)成。為了把干燥的纖維材料38進(jìn)一步處理成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12，應(yīng)在合適的工具中首先給它浸潰以液態(tài)的基質(zhì)材料37優(yōu)選樹脂，并隨后硬化。在VAP技術(shù)中有利地采取相應(yīng)的預(yù)防措施，以便使得基質(zhì)材料37足夠快速地分布在模制空間36中。這里已表明適宜把一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)式澆口或線式澆口與在纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12的表面上的平面的分布介質(zhì)(例如開口結(jié)構(gòu)的紡織品)組合起來?；|(zhì)材料37因而主要以相當(dāng)小的流動阻力沿著纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12的表面分布，并基本上沿著厚度方向浸潰纖維材料38。也可以考慮在模制工具14、16或部分模制工具18、20上開設(shè)出用于分布基質(zhì)材料37的通道68和狹槽66，由此節(jié)省了輔助材料(澆口通道和平面的流動輔助件)。在此對基質(zhì)材料37的內(nèi)置的分布件進(jìn)行優(yōu)選設(shè)計(jì)，使得該分布件對纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12的表面產(chǎn)生盡可能小的印記。就梁條增強(qiáng)板的下述應(yīng)用實(shí)例而言，例如應(yīng)把基質(zhì)材料37的分布件內(nèi)置到梁條(Stringer)的部分模制工具20中，當(dāng)然也可以考慮其它澆注方案。圖1示出用于制造帶有兩個(gè)增強(qiáng)型材的板的注入結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其中該圖示橫向于增強(qiáng)件的剖視圖。下面把纖維增強(qiáng)的構(gòu)件12的面向第二模制工具16的側(cè)面稱為外側(cè)面，而把設(shè)有增強(qiáng)型材的側(cè)面稱為內(nèi)側(cè)面。帶有內(nèi)置的基質(zhì)管路的兩個(gè)第二部分模制工具20位于梁條上方，而構(gòu)件內(nèi)側(cè)面的余下表面被帶有內(nèi)置的真空管路48的第一部分模制工具18遮蓋。于是僅部分模制工具18、20之間的間隙以及如此形成的第一模制工具14的外邊緣朝向第二模制工具16密封，以便得到封閉的注入腔或封閉的模制空間36。于是對于注入本身來說，把帶有內(nèi)置的真空管路48的第一部分模制工具18連接到真空機(jī)構(gòu)50上，相應(yīng)地把帶有內(nèi)置的基質(zhì)管路60的第二部分模制工具20連接到基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)62上。利用真空抽吸位于纖維材料38中的空氣。由此在注入腔中產(chǎn)生的負(fù)壓用作用于基質(zhì)材料37的流動的驅(qū)動力。基質(zhì)材料37沿著梁條流入到模制空間36中，并向下和向旁側(cè)分布，直到第一部分模制工具18下面的區(qū)域也完全浸潰。在這里，裝設(shè)在所述第一部分模制工具18上的半滲透性的膜片39防止基質(zhì)材料37會進(jìn)入到真空管路48中。為了真空密封地封閉模制空間36，可以考慮采用各種不同的方案。在此可觀察到，密封件在某些情況下應(yīng)具有一定的柔性，以便能夠補(bǔ)償有時(shí)出現(xiàn)的例如因纖維材料38在真空情況下或者在注入期間壓緊所致的或者因熱膨脹所致的移動。這里將列舉一些例子
1.柔性的粘接帶/密封帶，其朝向第二模制工具16沿著部分模制工具18、20的邊緣裝設(shè)在部分模制工具18、20的對接部位；
2.液態(tài)的或凝膠狀的密封材料，其例如通過噴嘴涂敷到密封接縫上并隨后交聯(lián)；
3.粘接在部分模制工具18、20上的或者嵌入其中的異型密封件(例如帶有硅樹脂密封繩的槽);
4.裝設(shè)在部分模制工具18、20上的或者內(nèi)置到其中的柔性的(例如由硅構(gòu)成的)密封唇。附圖標(biāo)記清單
10制造裝置
12纖維增強(qiáng)的構(gòu)件 14 第一模制工具
16第二模制工具
18第一部分模制工具
20第二部分模制工具
22連接機(jī)構(gòu)
24 第一最外面的部分模制工具
26第二最外面的部分模制工具
28封閉機(jī)構(gòu)
30模制表面
32第一部分區(qū)域 34 第二部分區(qū)域
36模制空間
37基質(zhì)材料
38纖維材料
39半滲透性的膜片
40抽離機(jī)構(gòu) 42復(fù)合體
44 環(huán)繞的粘接劑
46抽真空區(qū)域
48真空管路
50真空機(jī)構(gòu)
52流體輔助件
54流動輔助件
55加固部件 55a空腔
56注射機(jī)構(gòu) 58注射區(qū)域 60基質(zhì)管路
62基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)
66狹槽
68通道
70織造織物
72纖維網(wǎng)74 針織物76 格柵
權(quán)利要求
1.一種用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的制造裝置(10)的模制工具(14)， 其中模制工具(14、16)具有用于模制纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的表面的模制表面(30)，其中該模制表面(30)具有第一部分區(qū)域(32)和第二部分區(qū)域(34)，其中模制工具(14)具有注射區(qū)域(58)和抽真空區(qū)域(46)，注射區(qū)域用于把基質(zhì)材料(37)經(jīng)由模制表面(30)的第二部分區(qū)域(34)注入到位于模制表面(30)上的纖維材料(38)中，抽真空區(qū)域用于經(jīng)由模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)把由模制工具(14)界定的模制空間(36)抽真空。
2.如權(quán)利要求1所述的模制工具(14)，其特征在于，在模制表面(30)上設(shè)置有抽離機(jī)構(gòu)(40)，用于便于把構(gòu)件從模制工具(14)取下，和/或模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)具有半滲透性的膜片(39 )，用于讓氣體通過卻截留基質(zhì)材料(37 )。
3.如權(quán)利要求2所述的模制工具(14、16)，其特征在于，在模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)中，半滲透性的膜片(39)和抽離機(jī)構(gòu)(40)形成復(fù)合體(42)，和/或半滲透性的膜片(39)和/或抽離機(jī)構(gòu)(40)和/或復(fù)合體(42)利用環(huán)繞的粘接劑(44)固定在模制表面(30)上。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模制工具(14)，其特征在于，在模制表面(30)的第二部分區(qū)域(34)中設(shè)置有用于輔助注射的基質(zhì)材料(37)的分布的流動輔助件(54)，和/或在第一部分區(qū)域(32)中設(shè)置有用于輔助對模制空間(30)的抽真空的流體輔助件(52)。
5.如權(quán)利要求4所述的模制工具(14)，其特征在于，流動輔助件(54)和/或流體輔助件(52 )具有狹槽(66 )、通道(68 )、織造織物(70 )、纖維網(wǎng)(72 )、針織物(74 )或格柵(76 )。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的模制工具(14)，其特征在于，模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)和模制表面(30)的第二部分區(qū)域(34)在彼此分開但可相互連接的部分模制工具(18、20)中形成。
7.如權(quán)利要求6所述的模制工具(14)，其特征在于，設(shè)置有用于密封地連接部分模制工具(18、20)的連接機(jī)構(gòu)(22)。
8.一種用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的制造裝置(10)，帶有 模制工具(14)，該模制工具具有用于形成纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的表面的模制表面(30)； 真空機(jī)構(gòu)(50)，該真空機(jī)構(gòu)用于將至少部分地由模制表面(30)界定的模制空間(36)抽真空，在該模制空間中實(shí)施注射方法； 注射機(jī)構(gòu)(56)，該注射機(jī)構(gòu)用于把基質(zhì)材料(37)注入到模制空間(36)中，以便透過有待在模制表面(30)的區(qū)域中設(shè)置在模制空間(36)內(nèi)部的纖維材料， 其中模制工具(14)按照權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)來構(gòu)造。
9.如權(quán)利要求8所述的制造裝置(10)，其特征在于，注射機(jī)構(gòu)(56)具有用于分布基質(zhì)材料(37)的基質(zhì)分布機(jī)構(gòu)(62)。
10.如權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的制造裝置(10)，其特征在于，設(shè)置有環(huán)繞的封閉機(jī)構(gòu)(28)，用于在模制工具(14)上將待抽真空的模制空間(36)密封。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的制造裝置(10)，其特征在于，注射區(qū)域(58)具有用于與注射機(jī)構(gòu)(56)連接的基質(zhì)管路(60)，和/或抽真空區(qū)域(46)具有用于與真空機(jī)構(gòu)(50)連接的真空管路(48)。
12.一種用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的方法，具有如下步驟 在模制空間(36)中設(shè)置纖維材料(38)，該模制空間至少在一側(cè)被模制工具(14)的模制表面(30)界定； 經(jīng)由模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)把模制空間(36)抽真空；和 經(jīng)由模制表面(30)的第二部分區(qū)域(34)把基質(zhì)材料(37)注入到模制空間(30)中。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過設(shè)置在模制表面(30)上的半滲透性的膜片(39)進(jìn)行抽真空。
14.如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，把至少兩個(gè)彼此分開地構(gòu)造的部分模制工具(18、20)連接起來，由此形成模制表面(30)。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的模制工具(14)和/或根據(jù)權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)的制造裝置(10)。
全文摘要
一種用于采用注射方法制造纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的制造裝置(10)的模制工具(14)，具有用于模制纖維增強(qiáng)的構(gòu)件(12)的表面的模制表面(30)，其中該模制表面(30)具有第一部分區(qū)域(32)和第二部分區(qū)域(34)，其中模制工具(14)具有注射區(qū)域(58)和抽真空區(qū)域(46)，注射區(qū)域用于把基質(zhì)材料(37)經(jīng)由模制表面(30)的第二部分區(qū)域(34)注入到位于模制表面(30)上的纖維材料(38)中，抽真空區(qū)域用于經(jīng)由模制表面(30)的第一部分區(qū)域(32)把由模制工具(14)界定的模制空間(36)抽真空。
文檔編號B29C43/36GK103003057SQ201180031468
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
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