[发明专利]在生产纤维增强的成型部件过程中用于生产三维预制件的方法、装置和成型壳体

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的在生产纤维增强的成型部件过程中用于生产三维预制件的方法、根据权利要求18的前序部分的在生产纤维增强的成型部件过程中用于生产三维预制件的装置以及根据权利要求24的成型壳体。

在生产纤维增强的塑料构件（也被称为纤维复合构件）过程中，特别是作为工业应用，树脂转换模塑法（后文简称为RTM-方法）是惯用的方法。整个生产过程直至获得可应用的塑料构件由若干个相继进行的单独过程构成：在第一方法步骤中生产纤维半成品。通常在该预成型-过程中，通常以二维方式、即基本上在一个平面内接合多层织物或纤维结块（Gelege），以使纤维半成品基本上已具有所需的外轮廓，并且部分地也已具有特定层或层厚。较佳地，将胶合剂涂到结块的分界面内，该胶合剂在其活化和硬化之后会使各层彼此固定，并产生覆合的三维轮廓。对于预成型-过程来说，这些层然后转移到变形模具内，并且大多在压力下通过关闭该变形模具来接近之后成型部件的轮廓，并通过使胶合剂活化（加热和冷却）来变硬，使得可使纤维半成品以接近最终轮廓的方式置于用于实施RTM-方法的压力机的模具本身内。根据需要，该纤维半成品还可以进行重新修整或在预定位置处冲裁，以获得更为精确的轮廓。在将纤维半成品嵌入模具后，将模具半件关闭并将所需的树脂注入模具的模腔内，其中，树脂浸渍纤维半成品的纤维结构、包围纤维并牢固地结合到印模（Matrix）中。在树脂硬化之后，可将纤维增强的塑料构件出模。

根据RTM-方法本身，生产纤维半成品已是生产塑料构件成功的基石。已示出，现有技术描述了许多用于生产预制件的可能性，但它们致力于通常手动或自动生产尽可能平整的纤维织物叠层，该纤维织物叠层最终从其二维形式转换成三维形式。这可在预先固定（例如，缝合）或灵活的状态下进行。目标是在模塑成型之后获得这样的预制件，即，该预制件的弯曲刚度足以能完全自动和过程可靠地嵌入RTM-压力机的模具内，或者还能为了后续应用而进行运送和去堆叠。为了生产、固定预制件并使其变形，在相关的现有技术中存在许多可能性，如例如EP0620091B1。在此专利中公开的方法经得起考验，但为了生产三维的预制件具有许多工艺步骤。

本发明的任务是给出一种方法和装置，借助该方法和装置相对于现有技术能更快和更简单地从二维纤维织物叠层生产出三维预制件。此外还能以变形的纤维织物叠层的明显更好的精度来生产高复杂度的预制件，这特别是涉及所应用的纤维织物叠层的纤维定向和匀整，因而，可成功避免由此形成褶皱和扭曲。较佳地，初始大致二维形式可变形成三维预制件，以用于RTM-过程。

对于根据权利要求1的特征部分的方法，该任务的解决方案是将纤维织物叠层置于处于接纳位置的覆合装置的支承台上，并由于重力而保持在该位置，使成型壳体如此移动到接纳位置，即，使纤维织物叠层位于支承台和成型壳体之间，随后至少覆合工具基本上抵抗重力从支承台移出，在此将纤维织物叠层至少部分地置于成型壳体内，在置于成型壳体内之后，覆合装置连同成型壳体如此枢转过一枢转角α，即，使纤维织物叠层由于重力保持在成型壳体内，随后覆合装置又枢转到接纳位置以接纳另一纤维织物叠层，且覆合装置的成型壳体在拿出或取出至少部分硬化的预制件之后枢转到接纳位置。

较佳地，将流动特性设计成在将纤维织物叠层置于成型壳体内的过程中避免褶皱和/或裂纹。

特别是，在第一覆合工具之后，从第一覆合工具起沿外轮廓或内轮廓的方向选择后续的覆合工具，以使得能够从这些轮廓、即这些侧面进行蠕变（nachflieβen）。

对于装置来说，该任务的解决方案根据权利要求18的特征在于，覆合装置和成型壳体设置成借助至少一个枢转装置可绕共同的枢转轴进行枢转。

此外，要求保护一种用于加热和/或冷却纤维织物叠层的成型壳体，其中，在成型壳体内设置有用于将热空气和/或冷空气引入纤维织物叠层内的装置。替代地或附加地，作为温度元件，在成型壳体内可设有用于加热和/或用于冷却纤维织物叠层和/或待输送的空气的珀耳帖元件。

有利地，现在可以借助本发明的方法和与该方法相适应、但也可独立应用的装置来使适于预制件的纤维织物叠层从基本平坦的状态（二维）变形成三维形状并固定该纤维织物叠层。特别有利的是，变形可保护性地进行，且在变形过程中可避免纤维织物叠层的纠结、褶皱和弯折（Stauchung）或挠曲。同时还可生产复杂的几何形状，这种复杂的几何形状借助至今由现有技术已知的实施方式仅可通过更高的机器和设备技术耗费来实施，并因此需要更高的时间耗费。