[发明专利]用于制造纤维复合构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维复合构件的方法，该方法具有步骤：(a) 将由纤维和母体材料构成的前体置入到成形工具中，其中，该前体具有环 绕的前体边缘，以及(b)用微波辐射该前体，由此形成纤维复合构件。

背景技术

用纤维增强的塑料制成的纤维复合构件是由两种组分即(增强)纤维 和母体材料构成的革新材料。尤其是高科技工业部门如航空和航天以及汽 车制造中的越来越多的构件不再用金属而是用例如碳纤维增强的热塑性塑 料或热固性塑料来制造。

为了制造纤维复合构件，通常使用热能。在将用纤维和母体材料制成 的前体置入到成形工具中之后，将该前体和该成形工具加热。由此引起母 体材料的聚合并且纤维和母体材料彼此粘结，由此产生纤维复合构件。

例如可通过对流来加热。作为替换方案，为了加热前体可使用微波场。 通过与微波场的相互作用使母体材料的偶极分子振动，由此，母体材料变 热。已经证实，在用微波辐射时在前体中形成强的温度梯度。最高温度在 前体的或正在形成的纤维复合构件的边缘上确定。这样的温度梯度不是期 望的并且迄今为止这样来减弱：在前体的边缘上固定金属膜，这些金属膜 屏蔽微波辐射。其缺点是在施加金属膜时高的手动投入以及由于带有误差 地施加金属膜而在正在形成的纤维复合构件中引起误差的风险。

由DE 103 60 743 A1公知了一种用于用纤维复合塑料制造结构构件的 方法，该方法包括两个方法步骤，即预成形和成形。没有探讨环绕的边缘 在成形工具中的布置。

由DE 197 31 903 A1公知了一种用于制造车辆用的顶棚模块或滑动式 顶棚的方法。在此，用浸渍环氧树脂的纤维垫全侧包围一个泡沫板并且将 该泡沫板借助于多层膜或借助于织物对挤压模具绝缘地置入到挤压模具 中。接着将这种多层的结构挤压成顶棚模块。由于用多层膜或织物蒙住而 不能产生电弧。

由EP 0 347 299 A1公知了一种用于用玻璃纤维制造纤维复合构件的方 法，在该方法中使用用塑料制成的模具。模具具有压力件，这些压力件在 前体上施加机械压力。那里描述的方法不适用于必须以高精度制造的大面 积的构件。

发明内容

本发明的任务在于，克服现有技术中的缺点。本发明通过所述类型的 方法来解决问题，在该方法中，将前体这样置入到成形工具中，使得前体 至少区段地、但优选基本上完全地与成形工具接触。

本发明的优点在于，在用微波辐射时前体中的温度梯度的形成减弱。 由此可制造高品质的纤维复合构件。另一个优点在于，手动的准备工作在 很大程度上变得多余，由此，该方法很好地适用于自动化。由此可实现在 品质可再现的同时进行成本低廉的加工。

此外，有利的是，本发明可容易地执行。因此，本发明仅仅需要新的 成形工具或改型现有成形工具，所述现有成形工具然后原则上可任意频繁 地使用。

如果前体涉及基本上长方六面体状的构件，则对于前体边缘理解为其 窄侧的全部。

前体尤其是均匀的。在此尤其是应理解为：前体的结构与位置无关。 尤其是前体不是由原则上独立的子体构成。例如前体无接合部位。如果根 据有利实施形式的前体涉及母体材料-纤维系统，则前体优选仅仅由纤维和 母体材料构成。

所述构件优选涉及扁平构件。对此尤其是应理解为：构件在加工结束 之后无侧凹或者仅仅在其边缘上具有裁切部之一。例如扁平构件涉及飞机 的一部分。例如扁平构件是机身、机翼或尾翼的一部分。

优选这样构造成形工具，使得微波在辐射时直接投射到前体上。这就 是说，成形工具优选关于微波源无侧凹，该微波源用于用微波辐射前体。

在一个优选实施形式中，将前体基本上完全地以前体边缘与成形工具 接触。对于前体基本上完全地接触这一特征应理解为：不需要使前体在严 格数学意义上完全接触。而足够的是，该前体在一些较小的区段上与成形 工具不具有接触。其优点在于，前体基本上在其整个边缘上经历足够小的 温度梯度，以便实现纤维复合构件的高品质。

在成形工具与前体边缘接触的部位上，该成形工具优选具有这样的厚 度或深度，所述厚度或深度选择得足够大，以致成形工具由于其热容而可 这种程度地吸收在前体边缘的周围环境中产生的热量，使得在预给定的微 波功率下纤维复合构件的任何部位上的预给定的温度都不被超过。