[发明专利]热塑性组合芯材的生产方法和生产设备

说明书

本发明公开了一种热塑性组合芯材的生产方法和设备，该方法包括：沿流水线输出方向持续输出平整的片材并分割成多个片材单元带；将多个所述片材单元带分组并进行分组加工，在所述片材单元带的片材表面上相应加工出沿所述流水线输出方向重复呈现的非闭合的几何形状体，以加工成相应的几何片材单元；再将各个所述几何片材单元收拢并层叠拼接成单元组合体。生产设备包括热塑材料成型设备、裁切组件、导向定位组件、几何形状体成型组件、收拢组件和熔融粘接组件或胶枪等。本发明能够低成本、大批量生产出具有较大壁厚、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，满足实际应用中多样化需求的热塑性组合芯材。

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的生产方法和生产设备。

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的生产方法和生产设备，能够低成本、大批量生产出具有较大壁厚、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，满足实际应用中多样化需求的热塑性组合芯材。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种热塑性组合芯材的生产方法，包括：

沿流水线输出方向持续输出平整的片材；

将所述片材分割成沿所述片材的宽边输出方向等宽且沿所述流水线输出方向呈带状的多个片材单元带；

将多个所述片材单元带分组并进行分组加工，在所述片材单元带的片材表面上相应加工出沿所述流水线输出方向重复呈现的非闭合的几何形状体，以加工成相应的几何片材单元；

将各个所述几何片材单元沿所述宽边输出方向统一收拢并层叠拼接成单元组合体。

在一些实施例中，将多个所述片材单元带分组并进行分组加工包括：

将沿所述宽边输出方向依次排布的多个所述片材单元带分为沿所述宽边输出方向的多组，每组至少包括一个所述片材单元带。

在一些实施例中，将多个所述片材单元带分组并进行分组加工包括：