[发明专利]用于制造复合材料的条列件的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造由复合材料制成的杆状部件的方法，所述杆状部件例如为条列件或填充件，其中，层压件(5)通过自动地铺设由复合材料制成的多个层片来层叠而成，层压件(5)随后在自动化机械(7)中被切割以得到具有大致相同横截面形状的多个杆(8)。所得到的杆(8)随后通过施加热和压力来同时顺适以得到具有所需横截面形状的杆。通过本发明的方法，利用航空部件的工厂中已普遍存在的机械和设备以非常简单的方式生产具有改善的质量的大量的这些类型的部件。

技术领域

本发明总体上涉及由诸如碳纤维增强塑料(CFRP)之类的复合材料制成的部件的制造。更具体地，本发明涉及一种用于制造呈杆的形式的复合部件的方法，其中，复合部件诸如为条列件(rowing)或填充件，通常用在航空工业中以用于构造桁梁加强结构。

本发明的目的在于提供一种用于利用通常存在于航空部件的工厂中的机械和设备以非常简单的方式大批量地生产具有改善的质量的上述类型的杆状部件的制造方法，以降低生产成本，即减少了对构造用于制造这些杆状部件的专用设备的需要。

背景技术

在航空工业中，普遍已知的是利用诸如T形、U形、J形和欧米加形桁梁之类的若干种类型的桁梁来加强机身蒙皮壁板，以承受飞行器在飞行、起飞和着陆期间必须承受的高负载。

图1A和图1B示出了接合至蒙皮壁板的两种不同类型的桁梁。在图1A的情况下，“T形”桁梁2接合至蒙皮壁板1，并且在图1B的情况下，欧米加形桁梁2接合至蒙皮壁板1。通过将蒙皮壁板和桁梁这两个元件共固化在一起、通过将一个元件共结合至另一个元件、或者通过二次结合两个元件而接合这两个元件。

在图1A中可以观察到的是，限定在桁梁2与蒙皮壁板1之间的腔中填充有通常称为条列件或填充件3的第三元件，第三元件在结构的制造期间被整合在该结构中。在图1B的欧米加桁梁的情况下，使用两个条列件3来充填限定在桁梁2与蒙皮壁板1之间的腔。

这些条列件的主要目的在于填充在制造过程期间产生的腔，以在固化过程期间促进对碳纤维层、桁梁和壁板的固结。此外，这些条列件用以使裂纹的形成最小化、并且以使在固结过程期间真空袋中的损坏最小化。

这些条列件的制造是耗时且昂贵的，原因在于条列件必须大批量地生产，并且没有特别适合于以自动化方式进行条列件的制造的机器。这意味着：目前，这些条列件的制造涉及许多手动步骤，这不仅速度慢而且引起质量问题，原因在于条列件的所需形状的重复度不能保证。

图2示出了用于生产这些条列件的常规方法。首先，由碳纤维制成的片材被手动地切割(图2-A)以形成碳纤维带材，带材随后一个接一个地被手动地卷起以形成碳纤维卷(图2-B)。一组卷随后单独地布置在顺适(conform)工具中(图2-C)，为此，该工具设置有多个通道或凹槽以容置每个卷。

该顺适工具是压机的一部分，该压机用于通过同时施加压力和热(图2-D、图2-E)使卷顺适。压力的施加可以通过在隔膜——在该隔膜内布置有条列件——的内部产生真空而执行。

如可以从图2清楚地领会到，目前用于生产这些条列件的过程由于涉及若干手动操作而是缓慢的，并且所完成的部件的质量取决于人工操作者的技术。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于大批量地得到由复合材料制成的杆状部件的制造方法，其中，这些杆适于用作用于构造基于桁梁加固结构的结构的条列件或填充件。

该方法包括下述步骤：例如借助于自动带材铺设(ATL)机或借助于自动纤维布置机以类似于生产蒙皮壁板的方式形成由碳纤维制成的层压件。在该自动过程中，在平坦的支承表面上沿不同的方向铺设由复合材料、优选地是碳纤维加强材料(CFRP)制成的多个层片，以形成在层压件的主要部分中、或者更优选地在整个层压件中具有大致恒定厚度的层压件。