[发明专利]生产用于航空和航天旅行的复合纤维组件的方法和成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产用于航空和航天的纤维复合组件的方法，且本发明涉及一种用于借助于此类方法而生产此类纤维复合组件的成形装置。

尽管其可与任何纤维复合组件一起使用，但下文参考片状纵材增强型(sheet-like，stringer-reinforced)碳纤维塑料材料(carbon fibre plastics material，CFRP)组件(例如，飞机蒙皮外壳)较详细地阐释了本发明和本发明潜在的问题。

背景技术

为了以尽可能少的额外重量承受航空领域中产生的高负载而用CFRP纵材增强CFRP蒙皮外壳的技术是众所周知的。为了此目的使用了不同类型的纵材，例如T纵材和Ω纵材。

T纵材的横截面由基座和腹板组成。基座是连接到蒙皮外壳的表面。T纵材增强型蒙皮外壳的使用在飞机构造中非常普遍。

举例来说，具有纵材的蒙皮外壳是使用浸出工艺(infusion process)来并入呈半成品纤维产物的基质(例如环氧树脂)而生产的。半成品纤维产物包括织物、非织物和纤维毡。这些产物配备有基质且然后在(例如)高压釜中固化。浸出工艺可比生产纤维复合组件的其它已知方法(例如预浸工艺)更经济，因为这准许使用更经济的半成品纤维产物。

在开发新的航空和航天飞行器组件时，常常存在很多迭代阶段直到发现最佳的组件几何形状为止。这对制造装备的几何形状有影响，结果是，对成品系列工具的修改不可避免。

按照现状来看，由于所使用的材料和生产工艺，用于生产CFRP组件的制造设备和工具的生产常常是极为耗时和昂贵的。这将通过考虑一实例而变得明确。在开发和生产新的纵材增强型面板(例如，舵单元外壳)时，可能由于高负载将不得不修改基座蒙皮或纵材的层压厚度。如果纵材中存在任何斜坡，则由于(例如，在基座蒙皮中)不同的层压厚度也必须修改这些斜坡。因此也有必要修改用以制造所述纵材的工具。

在制造纵材(例如，使用所谓的HotForm工艺)且随后在面板上用定型和固化工艺处理纵材时，目前针对每一工艺而使用个别的工具，这相应地导致了对时间、部件和成本的高需求。

文献DE 600 09 259 T2描述一种用于复合材料组件的制造工艺，其中借助于结构粘结剂使至少一个未固化的支柱粘附到硬化的基座组件。这种粘结通过使用特别为此目的而设计的工具来成形和施加压力而产生，因此可能控制和保持树脂和高压釜循环期间所产生的粘结剂的流量。

文献DE 601 04 046 T2描述一种用于由纤维增强型复合材料生产中间产物的方法。此方法包括由包含用热固化树脂浸渍的增强纤维的纤维增强型复合材料生产具有1到50％的硬度等级的半固化中间产物。

发明内容

考虑到以上情况，本发明的目标是提供一种生产用于航空和航天的纤维复合组件的较经济的方法和较经济的成形装置。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的方法和/或具有权利要求11的特征的成形装置实现了此目标。

本发明潜在的一个概念需要提供用于使成形/支撑元件成形的具有模具部分的成形工具，所述成形/支撑元件用以形成增强部分或增强元件，且在从成形工具中移除时、定位时和固化时与增强部分一起留下且支撑增强部分。

因此，本发明提供一种生产用于航空和航天的纤维复合组件的方法，首先提供一种具有预定义模具部分的成形工具。上面沉积有或至少在其部分上沉积有半成品纤维产物的成形/支撑元件借助于成形工具的模具部分而成形。沉积的半成品纤维产物借助于成形/支撑元件而形成以形成至少一个增强部分，在此之后从成形工具中移除成形/支撑元件和在此元件上形成的增强部分。然后以界定的方式相对于由成形/支撑元件所支撑的相关联的纤维复合组件部分而定位如此形成的增强部分。然后使增强部分固化以形成增强型纤维复合组件。

用于航空和航天的此类纤维复合组件的成形装置也具备成形工具，所述成形工具具有预定义的模具部分和成形/支撑元件，所述成形/支撑元件固持于成形工具的模具部分中使得其可被移除。

因此本发明比上文所提及的方法具有优势：用以形成增强部分或纵材的模(die)(例如，在HotForm工艺中)，即成形/支撑元件，同时也可用于随后的定型和固化工艺中。因此这节约了时间和开支。

在附属权利要求中描述了本发明的有利的实施例和改进。