[发明专利]用于制造型材加固的壳构件的方法和成型工具

说明书

本发明涉及一种用于制造由纤维复合材料构成的型材加固的壳构件的方法，所述纤维复合材料包含纤维材料和基体材料，其中型材加固的壳构件具有面状的壳组件和多个设置在面状的壳组件上的长形的型材元件。根据本发明提供成型工具，所述成型工具具有造型的工具表面，在所述造型的工具表面中设有多个型材容纳部作为凹部。制造长形的型材元件并且将其插入型材容纳部中，其中随后引入用于形成面状的壳组件的纤维材料并且将构件固化。

技术领域

本发明涉及一种用于制造由纤维复合材料构成的型材加固的壳构件(Schalenbauteil)的方法，所述纤维复合材料包含纤维材料和基体材料，其中型材加固的壳构件具有面状的壳组件和多个设置在面状的壳组件上的长形的型材元件，以用于使其加固。本发明同样涉及一种对此的成型工具。

背景技术

由纤维复合材料制造的纤维复合构件由于其在重量相对低的情况下具有高的强度和刚性的特殊的特性而几乎存在于所有工业领域中。通常，这种纤维复合材料具有纤维材料和基体材料，其中注入纤维材料中的基体材料在制造纤维复合构件时被固化进而与纤维材料形成整体单元。在此，基体材料能够在制造纤维复合构件期间注入干燥的纤维材料中，其中为此预先对纤维材料进行加工。但是可考虑的是，使用已经预浸渍的纤维材料，其中基体材料已经在加工之前注入纤维材料中(所谓的预浸料)。

在航天和航空学中通常使用非常大的、面状的纤维复合构件，例如机身壳或机翼壳，其中关于这种壳构件的面状伸展(就本发明的意义而言面状的纤维复合构件)通常构成相对薄的蒙皮。为了在这种壳构件中也能够确保对弯曲和扭曲的载荷，这种面状的壳构件通常借助型材加固，所述型材同样由纤维复合材料形成。在此，所述型材或型材元件提高构件的抗弯曲刚度进而能够相应地加固壳构件。

目前，型材加强的壳构件通常由预浸料(预浸渍的纤维材料)制成。为此，壳组件或蒙皮元件的各个纤维层手动地或自动化地铺设到成型工具上。随后，型材(例如T形型材，也称为纵梁)定位在壳组件或蒙皮元件的内侧上。在此，纵梁例如也能够已经被固化。替选地也存在将未被固化的纵梁置于已固化的蒙皮元件上的可行性，这具有下述优点：在后续工序中需要较少的铆接。

为了遵守型材元件或纵梁的位置，在实践中在此通常使用工具芯，纵梁定位在所述工具芯之间。在此，芯通常横向于纵梁的纵向方向加压，使得纵梁型材的腹板被压缩，以便因此实现期望的纤维体积含量。随后，构件借助于构建真空被密封并且在压力和温度下固化。

这样的以预浸料方法制造的构件的缺点在于下述事实：为了遵守位置公差需要的是：借助设备或工具芯保证纵梁彼此间的间距。所述设备或工具芯必须被定位或单独地移动，其中工具芯在蒙皮元件的纤维材料上的移动能够引起从结构力学观点不可容忍的纤维卷取(Faserondulation)或结构变化。此外，芯的处理是耗时的，由此降低生产过程的经济性。

发明内容

因此本发明的目的是，提出一种改进的方法和一种改进的成型工具，借助所述方法和所述成型工具能够整体地制造型材加固的壳构件。本发明的目的也是提出一种改进的方法和成型工具，借助所述方法和成型工具能够在不损坏蒙皮元件或壳组件的情况下制造型材加固的壳构件。

根据本发明，所述目的借助根据权利要求1所述的方法以及根据权利要求10所述的成型工具来实现。

根据权利要求1，根据本发明提出一种用于制造由纤维复合材料构成的型材加固的壳构件的方法，其中纤维复合材料包含纤维材料和基体材料。在此，在制造型材加固的壳构件期间，注入到纤维材料中的基体材料通过热加载来固化，使得获得后续的构件。然而，必须预先将纤维材料引入相应的模具中，以使构件获得其后续的构件形状或几何结构。

在此，型材加固的壳构件根据本发明具有面状的壳组件，在所述壳组件上应设置有多个长形的型材元件，其中根据本发明应整体地制造型材加固的壳构件，意即，长形的型材元件和面状的壳组件在未固化的状态下彼此拼接并且然后共同在一个工艺步骤中固化。