[发明专利]用于生产层压板的设备和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于由复合材料如玻璃纤维增强聚合物(GFRP)和碳纤维增强复合物(CFC)形成层压板的设备和方法。特别是，本发明涉及形成包括一个或更多个离轴层片的层压板，其中，层压板由预浸渍(预浸)材料形成。

发明背景

当前对由复合材料如GFRP和CFC制造的部件的需求日益增加。这是由于，与金属等同物相比时这些复合物的极好的强度与重量比，和其用于汽车和国防工业的潜能。

复合材料一般被形成为层压板，其包括多个被夹在一起的单个层片，其中层片包括纤维和基质成分。为了优化层压板的机械性能，期望的是，使纤维以一系列角度对准，例如0°、90°、+45°、-45°。这些层压板通常被用手放置且在高压釜中固化。这种过程不适合于大规模生产。

用于形成具有离轴层片的层压板的设备是已知的。例如，WO2008/057146公开了用于制造具有成±5°的纤维的两层离轴复合材料的设备。更详细地，WO2008/057146的设备被布置成使得预浸条带从被定位在两个施加轮上的多个供给卷轴被分配。这些施加轮是可操作的以绕固定心轴相对于彼此反向转动。预浸条带卷绕在心轴周围，在心轴上预浸条带被滚轴按压以形成管体。此后，将管体滑出心轴和狭缝，然后展开以形成条带。施加轮可能被认为是复杂的并且需要精确地对齐以实现所需的纤维角度。此外，设备没有实现包括离轴层片和其它取向如90°和45°的层压板的形成。

本发明的目的是提供用于形成具有离轴层片的层压板的设备，其克服了上文或其它问题的其中一个。更具体地，本发明的目的是提供用于形成具有离轴层片的层压板设备，其复杂度较低。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了用于形成离轴复合材料的设备，该设备包括：

供给装置，其用于供给复合材料条带，该条带包括基质和彼此对齐的多个纤维；

固定心轴，其布置为接收来自供给装置的条带的一部分，心轴和供给装置被布置成使得条带被供给到心轴且纤维被定向成离轴于心轴的长形轴线。

其特征在于，驱动装置被配置为驱动所接收的条带绕心轴旋转并且沿心轴的长形轴线轴向移动，使得条带形成心轴上的管体，该心轴被配置为从心轴的端部分配管体，使得分配的管体在被压成另外的条带或板材时具有拥有相对于另外的条带或板材的长度是离轴的方向的纤维。

优选地，复合材料的条带是预浸条带。

可选择地，复合材料的条带是任何连续的纤维塑性材料。

可选择地，复合材料的条带是任何长纤维塑性材料。

优选地，驱动装置被布置为接合心轴上的管体的表面。优选地，驱动装置包括皮带，该皮带布置为啮合管体的一部分，使得皮带的移动引起管体通过皮带相对于心轴移动。

优选地，驱动装置还包括马达，该马达布置为优选通过齿轮组件来驱动皮带。优选地，皮带的至少一部分在第一皮带轮和第二皮带轮之间延伸，其中皮带被布置为将预浸管体接合在第一皮带轮和第二皮带轮之间。优选地，第一皮带轮和第二皮带轮中的一个或两者的一部分是可调节的，使得预浸管体的被皮带接合的一部分是可调节的，优选调节皮带围绕心轴延伸的程度和/或皮带相对于心轴的长形轴线的角度。任选地，驱动装置还包括凸缘，其是可操作的以防止管体在心轴上的旋转和轴向运动使皮带从第一皮带轮和第二皮带轮中的至少一个脱离。

优选地，供给装置包括复合材料的卷轴，其布置为相对于固定支座旋转，优选绕旋转轴线旋转。优选地，旋转轴线关于心轴的长形轴线倾斜。优选地，固定支座是可约束至地面的。

优选地，供给装置被可操作地连接到第二驱动装置，第二驱动装置是可操作的以驱动卷轴旋转。优选地，第二驱动装置包括布置为优选通过齿轮组件驱动卷轴的马达。

优选地，第一驱动装置和第二驱动装置由控制单元控制。优选地，控制单元被配置为致动第一驱动装置和第二驱动装置两者以同时驱动。优选地，控制单元被配置为致动第一驱动装置和第二驱动装置两者以同时停止驱动。

优选地，复合材料包括在未固化树脂基质中的单向纤维。优选地，复合材料的纤维包括碳纤维或玻璃纤维。

优选地，预浸材料的基质包括以下材料中的一种或多种：聚丙烯、PA6、PEEK和其它热塑性材料。

任选地，供给装置的供给条带材料的纤维大体上对齐到条带的长度。

可选择地，供给的条带材料的纤维大体上垂直于条带的长度对齐。