[发明专利]制造复合壳体结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造包括嵌入固化树脂(即，固化聚合物材料)中的增强纤维材料的复合壳体结构的方法。

背景技术

用于制造复合壳体结构的方法涉及将包括一定数目纤维层的纤维材料布置在模具中、封闭模具来形成模腔，以及固化提供在模腔中的树脂。通过将树脂注入腔体中，例如，通过树脂转移模制(resin transfer moulding, RTM)或通过真空协助的树脂转移模制(vacuum-assisted resin transfer moulding, VARTM)，或通过在布置于模具中时提供带有树脂的纤维材料，即通过使用预浸渍纤维材料，所谓的预浸料坯，可在封闭模具之后将树脂供给至模腔。

尤其是对于大型壳体结构，如用于船体和用于风力涡轮机叶片的壳体，相比于用于在使用RTM/VARTM时注入/浸渍和固化树脂和在使用预浸料坯时加热和固化树脂的时间，用于将纤维材料布置在模具中的时间相当多。

从US 4,992,228和US 5,080,851知道了形成纤维材料的预制件和将该预制件转移至在其中形成复合结构的模具中。

WO89/05717公开了一种将塑料材料和增强纤维的混合物施加至半型的模具表面上的方法，所述方法包括以下步骤：例如通过喷洒将结合纤维的液体塑料混合物置于预制件成形件上，预制件成形件的形状与半型的模具表面互补，在模具表面上下倒转的情况下将半型置于预制件成形件上，共同地翻转预制件成形件和半型，以便使半型位于预制件成形件的下方，且然后除去预制件成形件。 

EP0271263公开了一种借助于转移工具将预浸渍纤维增强材料板转移至模具的方法，该转移工具设有挠性可充胀隔膜，且具有定形为符合模具的表面的形状的表面。

WO2007/039085公开了一种将材料层如预浸料坯层置于模具中的方法，且该方法包括以下步骤：将能弹性可逆地变形的本体的表面压靠材料层、产生暂时地将材料层固定到表面上的保持力，以及借助于该本体将材料层布置在模具中。

EP 0 577 505 A1公开了一种装备，该装备用于拾取预切纤维层（如预浸料坯）将纤维层定形为预制件，以及将预制件转移至模制工具。

发明内容

本发明的目的在于获得制造复合壳体结构的新方法，且该方法尤其适用于制造大型复合壳体结构，如船体和用于风力涡轮机叶片的壳件。

根据本发明，这通过包括以下步骤的方法达到：

A提供第一模具件，其具有优选为实质上凹入的模具件模制表面，该表面带有限定复合壳体结构的外表面的轮廓；

B提供预制件成形件，其具有优选为实质上凸出的且实质上面向上方的表面，该表面定形为与模具件模制表面的至少一部分基本上互补；

C通过将包括一定数目的纤维层的纤维材料布置在预制件成形表面上来形成预制件；

D将第一模具件和预制件成形件合至组装位置，以便模具件模制表面面对预制件成形表面，且腔体限定在所述表面之间，且实质上容纳布置在预制件成形表面上的纤维材料；

E通过从预制件成形表面释放纤维材料来将预制件转移至第一模具件，以便使预制件收纳在第一模具件的模制表面上；

F从第一模具件除去预制件成形件；

G借助于布置在纤维材料的顶上的第二模具件来形成模腔，

H固化和/或允许树脂固化，以及

其中将树脂当在步骤C中将纤维材料布置在预制件成形表面上时预先供给或供给至纤维材料或在步骤G之后供给至模腔。

通过在单独的预制件成形件中形成纤维材料的预制件且然后将预制件转移至第一模具件，相比于纤维材料的放置也出现在模具中的公知方法，就可显著地缩短所谓的成形时间，即，占用模具来用于制造单个复合壳体结构期间的时间。换言之，由于在相同时间能在模具中进行模制并能在预制件成形件中制备新预制件，所以可缩短制造时间。这在制造大型壳体结构时尤其有利，因为用于布置纤维材料的时间比模制时间长，模制时间即在使用RTM/VARTM时用于注入/浸渍树脂和固化树脂的时间和使用预浸料坯时用于加热且因而液化树脂和固化树脂的时间。