[发明专利]用于制造应用于飞行器或航天器的结构部件的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造应用于飞行器或航天器，尤其是飞机，的结构部件的方法及装置。

背景技术

尽管本发明可应用于许多部件并尤其可应用于许多技术领域的结构复合部件，本发明及其基于的问题将会以飞机结构的机身外壳的制造为例如下进行详细阐述。

文件WO2011/120717A1描述了一种用于制造纤维强化的热塑性复合材料的方法和装置，其中，设备部件在进给方向上连续移动。所述设备部件通过冲头局部连接，冲头可在进给方向和其反向运动。

文件DE102010050740B4涉及另外一种利用含有热塑性的塑料材料基体的复合材料制造飞机结构部件的方法，同时阐述了冲压工具的使用。

在加工制造大型组件的过程中，例如制造飞行器或者航天器时，尤其是在连接大量的零件时，需适当考虑由于单个组件的单独加工导致的的加工误差，根据经验，解决此类问题是较昂贵的。这类问题通常也出现在集成由纤维复合材料构成的单独元件时。

发明内容

在此背景下，本发明目的在于，对用于飞行器或航天器的结构部件的制造进行进一步简化，并改进，同时尤其是在连接这样结构部件的各个元件时，实现更简单、可靠的误差补偿。

根据本发明，所述目的通过权利要求1所述的方法及其具有的特征和/或通过权利要求14所述的装置及其具有的特征得以实现。

本发明提出了一种用于制造结构部件的方法，该结构部件应用于飞行器或者航天器并包含内侧，外侧，蒙皮部及用于加固、加强或者负载转移的、内侧的、与蒙皮部连接的结构。同时，用于构成蒙皮部的蒙皮元件以及内侧结构的至少一个元件分别由具有热塑性塑料基体的纤维复合材料构成。在所提出的方法中，内侧结构的元件与蒙皮元件至少部分焊接，与此同时，蒙皮元件保留在用于成形蒙皮元件的前一步中使用的工具部中。

另外，本发明提出了一种用于制造应用于飞行器或者航天器的结构部件的装置，所述待制造的结构部件包含内侧，外侧，蒙皮部及内测的、与蒙皮部连接的用于加固、加强或者负载转移的结构。所提出的装置包含：

-工具部，该工具部用于形成由含有热塑性塑料基体的纤维复合材料构成的、用于构成蒙皮部的蒙皮元件，并作为压模工具的一部分，用于在压力和升高温度的作用下，将蒙皮元件冲压为一体；

-相对于工具部可移动的装配设备，用于对至少一个由具有热塑性塑料基体的纤维复合材料构成的内侧结构的元件进行抓取和/或夹紧，以及定位；及

-焊接设备，用于将所述内侧结构的元件与蒙皮元件至少局部焊接。

本发明的方法尤其可以借助本发明的装置实施。

本发明还提出了一种用于飞行器或者航天器的结构部件，该结构部件借助本发明的方法和/或本发明的装置制成。

本发明基于的想法是，当蒙皮元件和内侧结构的元件分别设为热塑性纤维复合元件并通过焊接直接在已用于形成蒙皮元件的工具部中彼此牢固地连接时，进一步简化结构部件的构造，其中，由热塑性纤维复合材料构成的元件与整体部件相连接，并且进一步降低构造的费用。在焊接过程中，即使内侧结构的元件和蒙皮元件已分别完成加固，在已用于形成蒙皮元件的工具部中，也可以实现有针对性的误差补偿。通过这种方式，单独的、彼此连接的具有高质量的构件可以彼此分开地、合理地加工制造而成，然后有效地与结构部件连接在一起。本发明的尤其在飞行器或航天器领域具有优势，在该领域，一方面对于部件的可靠性和高品质，另一方面也对于部件的轻量化有所要求。

本发明有利的实施方式及改进可由从属权利要求以及结合附图的描述中得出。

在一个实施方式中，应用作为工具部的、用于加固蒙皮元件的压模工具的阴模工具部。有利的是，所述蒙皮元件在其加固后保留在所述阴模工具部中，并被接收支持在其中，并在接下来的内部结构的元件通过焊接连接的组合过程中无需被取出并继续被加工。以此降低加工制造的成本。

在另外一个实施方式中，在焊接过程中，可实现内侧结构的元件针对蒙皮元件至少局部地塑性适应，特别是可补偿内侧结构元件和/或蒙皮元件的加工制造误差。以这种方式，通过内侧结构的元件的适应可得到有利的误差补偿，与此同时，蒙皮元件保留在之前用于成形的工具部中，且蒙皮部的目标几何结构不受影响。