[发明专利]热塑性组合芯材

说明书

本发明公开了一种热塑性组合芯材，该热塑性组合芯材为单元组合体并至少包括多个沿第一方向延伸且沿第二方向层叠拼接的几何片材单元，几何片材单元的片材表面形成有沿第一方向重复呈现的非闭合的几何形状体，几何形状体用于拼接形成在单元组合体中沿第一方向依次分布的多个轴孔结构；其中，单元组合体包括沿第二方向划分的多个几何单元分部，任意邻接的两个几何单元分部具有不同的几何形状体。根据本发明的新型热塑性组合芯材，可具有较大壁厚、可填充材料，芯材强度高、功能丰富且同一芯材中可具有多种不同的结构强度和性能，适于对结构强度要求苛刻和功能要求多样化的领域，能够大规模连续化生产加工，满足实际应用中的多样化需求。

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，具体地，涉及一种热塑性组合芯材。

背景技术

热塑性蜂窝复合材料因具有优于传统金属结构材料的轻质重载性能，目前已广泛应用在轻载货运、冷链物流、建筑模板和航空物流等领域，但受限于加工工艺、加工效率和加工成本，现有的由热塑性蜂窝芯材形成的热塑性三明治复合材料的种类有限，既有加工工艺难以生产可填充大量功能填料和结构填料的热塑性芯材，或者生产效率差，加工成本高企，加工质量不可控性高。随着各领域对热塑性芯材的应用需求日显急迫，如何达到轻质、重载、多功能的热塑性芯材的大规模批量化高效生产和低成本加工，成为当下亟需解决的重大技术问题。

并且，现有的蜂窝芯材通常仅具有单一性的结构，从而在同一结构板中无法做到针对不同分部设置不同的性能或分部平均密度。而在实际应用中的一些特殊的应用场景往往需要针对不同的位置相应地配备不同性能的材料，如仅对不同性能的材料进行组合安装使用，不利于材料的完整性，并可能存在组合安装位置的失效风险，降低了材料的可靠性。若针对不同的使用位置均统一使用同一性能过剩的材料，则不利于选材的性能最优化或成本最优化，从而无法满足实际应用中的多样化需求。

此外，市面上的热塑性芯材的类型很少，大致有两类，一种是圆管蜂窝芯结构，另一者是半封闭折叠蜂窝结构。前者通过挤出较厚壁厚的单根圆管，吹塑形成壁厚小的薄管，将多根薄管叠加成坨后放入烘箱中，加热粘接形成蜂窝体结构。后者通过在持续输出的平面片材上通过吸塑等工艺产生塑性形变，从而形成半蜂窝结构，进而可沿设定方向相互折叠成蜂窝体结构。前者的工艺简单，但生产不连续，生产效率低成本高。后者虽然工艺生产连续，但物料浪费较多。尤其重要的是，两种生产方法生产的热塑性芯材都只能具有单一性的蜂窝性结构，且无法填充结构填料或功能填料，或者填充填料后容易在后续工艺过程中产生填料破壁，无法满足实际应用中的多样化需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的热塑性组合芯材，芯材强度高，功能性丰富且同一芯材中可具有多种不同的结构强度和性能，适于对结构强度要求苛刻及特定功能需求的领域，能够大规模连续化生产加工，满足实际应用中的多样化需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种热塑性组合芯材，所述热塑性组合芯材为单元组合体并至少包括多个沿第一方向延伸且沿第二方向层叠拼接的几何片材单元，所述几何片材单元的片材表面形成有沿所述第一方向重复呈现的非闭合的几何形状体，所述几何形状体用于拼接形成在所述单元组合体中沿所述第一方向依次分布的多个轴孔结构，所述轴孔结构包括轴向沿第三方向的轴向贯通孔和围绕所述轴向贯通孔的周向封闭的轴孔周壁；

其中，所述单元组合体包括沿所述第二方向划分的多个几何单元分部，每个所述几何单元分部均包括一个或多个所述几何片材单元，每个所述几何单元分部中具有相同的所述几何形状体，且任意邻接的两个所述几何单元分部具有不同的所述几何形状体。

在一些实施例中，在至少包括沿所述第二方向依次邻接的三个所述几何片材单元的所述几何单元分部中，居中的所述几何片材单元通过几何形状高点与一侧的所述几何片材单元的几何形状低点抵接相连，且通过几何形状低点与另一侧的所述几何片材单元的几何形状高点抵接相连。