[发明专利]用于制造纤维复合构件的成形体

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成形体。本发明还涉及一种用于制造以热固性合成材料形成的具有至少一个根据本发明的成形体的纤维复合构件的方法。

背景技术

在现代飞机构造中，在设备构造中(在可替换的能量系统中)以及在运动器材中越来越多地采用用于制造结构构件的纤维复合构件。比如以公知的利用碳纤维增强的环氧树脂或其它的纤维增强的热固性合成材料的四壳构造方式制造用于形成机身段的壳段。此外可以利用此类的纤维复合材料形成侧翼、垂直翼、支承翼、机翼箱体、支撑杆以及其它的结构上的和非结构上的飞机部件。

壳段主要包括以纤维复合材料制成的表皮区域，在其内侧面上固定、特别是粘接用于加固的其它结构部件、比如纵梁异型件或舱壁段。举例提到的纵梁异型件为空心异型件，其在相关的机身段的纵向上延伸并且优选在内侧围绕机身段的周边分布地设置。为了加固中等大小的飞机类型的飞机机身单元需要具有分别直至20m的长度的直至4km的空心异形件。该空心异形件优选为具有近似梯形横截面几何结构的所谓的Ω-纵梁。

为了将纵梁-空心异形件整合地设计到表皮区域上，比如将成形体定位在以预浸材料和/或以纤维复合材料形成的表皮区域上的静态的所需位置上，其中，表皮区域敷设在具有相应设计的表面几何结构的底衬上。成形体和连接在其上的表皮区域的区域随后层状地以预浸材料敷设或将预制的板条异型件敷设到成形体上。在敷设密封带和可选的功能层(排水层、剥除织物、薄膜、分布介质、隔膜等等)以及敷设真空膜之后将整个结构拆除并且置入压力容器中以硬化纵梁异型件。

作为用于需制造的Ω纵梁的成形体或支撑体采用比如预成形的膜管，其在敷设预浸材料之前被置于压力下，和/或采用硬泡沫异型件。

硬泡沫异型件的缺点特别在于，其仅能够困难地或完全无法从制成的纤维复合构件中拆除并且在硬化过程之后显示出静态的不必要的额外重量。此外由于其多孔性增大了强制的超声波材料测试的难度，这是因为孔不受控地影响后壁回音。此外多孔的硬泡沫异型件由于侵入的冷凝水会出现问题。

此外，预制的压力管与此相反仅具有较小的形状稳定性，从而会在Ω-纵梁-空心异形件的层结构中或在表皮薄片中出现干扰，比如以局部的分层或纤维角度偏差的形式。此外由于穿孔常常会出现管异型件的所需气密性的问题。此外在拆除后的状态中抽出压力管也成问题，因为其不受控地在某些分段吸附在纵梁-空心异形件的内侧面上，从而压力管由于其极小的抗撕裂强度常常被撕裂且因此留下不希望的薄膜废料。

此外，现有的核心材料、其能够借助于溶剂比如水尽可能无废料地从咬边的纤维复合构件中拆除。这些核心材料一方面特别昂贵且另一方面由于其水溶性以及由此有限地容纳水的倾向性仅具有有限的尺寸稳定性，从而实际上无法实现公差极小的纤维复合构件的制造。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种用于制造纤维复合构件的成形体，其尽可能避免前述的用于制造复合构件的支撑核心的缺点。

该目的通过具有权利要求1的特征的成形体实现。

由于该成形体至少部分地以卡纸和/或以纸构成，从而可以在空间设计上较大的变型宽度中以及近似任意的长度尺寸中实现成形体的成本特别低廉的制造。此外，借助于根据本发明设计的成形体可以显著地简化所有类型的纤维复合构件、比如角件、平板或空心异形件的制造。采用的纸和/或使用的卡纸可以具有近似任意的材料厚度。也可以加工卡纸，其具有优选规则地重复的几何上的空心结构，比如波纹卡纸或三合板。以卡纸和/或纸构成的成形体具有较高的形状稳定性，从而可以以较高的尺寸稳定性制造需制造的纤维复合构件。此外所述材料的使用允许环保的回收。此外，用于制造支撑核心的纸和/或卡纸材料的使用实现了由包装工业中公知的制造方法、比如裁剪、折边、打孔、形成褶皱、折叠、粘接、压缩和挤压的整个范围的使用，以便生产具有近似任意的复杂的表面几何尺寸的成形体或支撑体，此外可以从在库存辊上提供的纸和/或纸板材料中实现连续地循环制造具有近似任意长度尺寸的成形体。此外可以在需要时通过型面配合的连接无粘接地接合多个成形体。优选采用具有足够的耐高温形的卡纸和/或纸。卡纸和/或纸可以作为半成品、即已经在制造商一方比如防粘地装备好。

一种有利的改进在于，成形体是支撑核心、特别是用于制造空心异形件。

由此比如获得在将所谓的Ω-纵梁-空心异形件构建在机身段上时的巨大的费用减少，该机身段以纤维复合材料构成并且在机身段制造或在飞机机身单元制造中大批量需要。

此外可以将根据本发明的成形体有利地应用在许多其它的技术领域，比如造船、风能、锅炉中，制造休闲物品以及在通常的机器制造中。