[发明专利]用于由多部件制造复合产品的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于由多部件制造复合产品的设备和方法。

通过组合两种或更多种材料来获得复合材料，其旨在获得优于这些部件的性质。复合材料可以被宽泛地限定为含有由粘合剂(基质)支持的增强物(诸如纤维或颗粒)的材料。复合材料通常具有不连续的纤维或颗粒相，该不连续的纤维或颗粒相比连续的基质相更硬且更强。复合材料可以是颗粒增强的、纤维增强的或层状的复合材料。

复合结构的制造通常涉及，将部件正确的彼此对齐放置以获得期望的材料性质并将部件形成为一体。用于大多数高性能应用中的纤维增强复合材料用单向层以彼此成不相关的角度压制而成，由此沿若干方向分布平面内负荷。多种纤维放置过程被用来获得期望的定向组合。一些类型的固化或模制过程紧随纤维放置过程，以固定产品。基于正被制造的零件的类型的适合性来使用各种制造技术。

丝缠绕是一种用于通过将连续的树脂浸渍过的粗纱或丝束放置在具有所需形状的旋转心轴上来制作纤维增强复合材料的半自动制造方法。各种模制技术也被用于制造复合材料。这些实际上可以是手动或半手动的。在典型技术中，可以被预成形的纤维增强物以所需的布置被放置在封闭的铸模的腔体中，并且低粘度的液体树脂在压力下被注入腔体中，该液体树脂随后被固化。丝缠绕和模制技术通常不用于制造具有连续截面的连续长度的复合材料。

挤压成型是连续的、自动化的封闭模制过程，其对于恒定界面部件的大批量生产而言是有成本有益的。基本过程通常涉及，将连续的纤维拉过树脂槽(bathofresin)，与催化剂进行混合，然后进入预成形固定装置中，其中该区段是部分地预成形的并且移除了过多树脂。然后它经过加热的模具，其中树脂经历聚合，并且这决定了最终产品的局部几何形状和光洁度。然而，挤压成型仅允许对纤维定向的有限的控制，并且因此在形成复杂的复合结构中受到限制。

纤维增强复合结构的使用已经受到制造成本限制，这是由于其劳动密集的铺设过程本身是昂贵的并且由于质量控制所需的详尽检查产生额外的成本。已经通过开发用于改进的复合结构的自动化的柔性制造系统来解决这些问题。在这些程序中所识别的主要困难与“预浸料”的固结(用基质预浸渍的纤维阵列)和工具上的干纤维丝束相关联，特别是用于具有弯曲度的部件。

根据本发明的第一方面，提供了用于由多部件制造复合产品的设备，该设备包括：

输送带组件，该输送带组件包括背靠背的输送带，背靠背的输送带能驱动为使得能在输送带组件的输入端处将该部件接收在输送带之间，并且该部件能在输送带之间移动通过该设备；

压机，该压机被布置为通过向输送带之间的部件施加压力而将部件固结成平坦形式；

模具，输送带经过模具，模具被布置为使得，当在输送带之间的固结的部件移动通过模具时，固结的部件被成形为非平坦轮廓；以及，

加热器，该加热器用于施加热量，以将部件固化成非平坦轮廓，从而形成复合产品。

本发明提供了制造复合材料的自动方式。压机将部件固结在平坦件上，这通过施加压力并且可选地施加热量来部分地融化粘合剂。与试图利用非平坦轮廓来固结部件(比如真空模制等的现有技术)相比，在平坦件上进行固结更简单且更有效。

双输送带用于将产品拉过模具段，以将固结的部件的轮廓成形为期望的截面形式，并且通过施加热量以将产品固结成该形状。模具可以是成形为保持带与期望的最终产品一致的任何装置。模具可以通从平坦到期望的非平坦轮廓的转变中的一些或全部来约束该带，或者模具可以刚好允许该转变发生在带的在平坦状态与模具轮廓之间的不受约束的长度中。需要很少的压力或者不需要压力施加于在模具段中的固结的部件，以凝固产品。当产品在模具中被成形时该模具把产品“夹在中间”，经过该模具的传送带的使用意味着，当产品被拉过模具时，该产品经历与模具的表面的有很少的剪切力或没有剪切力，倘若产品是尚未干透的并且为了维持复合材料的部件(例如增强纤维)对齐，那么这是重要的。

因此，该技术生产出在部件的放置方面具有高精度的成形的复合材料，这在许多应用中对获得期望的复合材料性质是至关重要的。具有单独压机段和经过模具的输送带段的布置意味着，在期望生产具有不同截面或具有不同性质的复合产品的情况下可以针对不同轮廓来交换模具。这可以被简单地完成，而不干扰设备的压机段。