[发明专利]用于创建3D预成型件的装置、使用所述装置的3D生产方法和由此获得的3D预成型件

说明书

一种用于根据给定3D轮廓由放置在第一平面中的至少两个经向扁丝/长丝(18)和放置在第二平面中的至少一个纬向扁丝/长丝(20)生产预成型件的装置，所述第一和第二平面形成确定角度，其特征在于，所述装置包括用于经向扁丝/长丝(18)的供给构件(12)及独立模块、用于纬向扁丝/长丝(20)的供给构件(14)、用于相对于所述纬向扁丝/长丝(20)操纵所述经向扁丝/长丝(18)的操纵构件(16)以及用于根据所述给定3D轮廓操纵所有所述经向扁丝/长丝(18)和所述纬向扁丝/长丝(20)的操纵构件(16)。

本发明涉及一种用于特别由扁丝或长丝生产3D预成型件的装置。本发明还涉及一种用于从根据本发明的装置开始生产3D预成型件的方法，特别是用于由复合材料制造零件的方法。本发明还涉及由此获得的3D预成型件。

对3D复合材料零件的需求不断增长，并且生产仍然复杂。然而，这一系列往往是零件数量有限的系列，对于较小系列来说，编写软件和使用复杂昂贵的机器仍然无法想象。此外，复合材料零件变得越来越复杂，因为它们的目标不再是仅整合长丝，而且还需要整合扁丝、导体长丝，并且当前的机器无法使用限定长度的长丝或扁丝来获得适合直接用在用于生产复合材料的工具上的给定尺寸的3D预成型件。另一个有趣的点还在于能够整合合成聚合物材料扁丝，而且还能够整合织造、编制或金属扁丝或长丝。例如，出于加热或信息流的目的，可能会对整合导电材料扁丝的零件感兴趣。然而，对于一些复杂的复合零件来说，当形状复杂时，织物的悬垂是不合适的，或者实际上是不可能的。有必要能够具有3D框架，其具有用于生产复合材料产品的工具的精确轮廓，或者至少可以成形以便使所述预成型件以最佳方式悬垂而不胀紧。必须有可能的是，从具有最终轮廓的3D预成型件开始，或者从3D预成型件开始，所述3D预成型件然后在合适的工具上最终成型并浸入树脂基质中，以便生产所需形状的材料复合零件，但其具有完美的扁丝/长丝重复。实际上，旨在用于悬垂的织造2D零件在成型期间必然表现出扁丝/长丝密度的差异，因为由曲率引起的长度的变化妨碍了所述扁丝/长丝的均匀分布。所述均匀分布必须在两个方向上，即根据纬向长丝和经向长丝实现。

例如，在能够对原型零件进行测试的情况下，在单个复制品中的按需制造是更受欢迎的。本装置旨在为用户提供一种用于以与3D打印机相同的方式织造3D预成型件的装置，从而使得可以使用旨在用于接收所述预成型件的工具生产复合材料零件，所有这些都是按需进行的。

现有技术由文件DE 3 915 085说明，其公开了一种布置，所述布置导致由恒定数量的长丝生产3D预成型件，并且通过将预成型件放置在待调整的零件的轮廓上来生成形状，长丝沉积在轮廓上并通过例如提花织机以已知方式织造。因此，经向长丝在零件的表面上间隔得更开并胀紧。网眼尺寸明显更大，这是正常的，因为仅被拉伸的长丝的数量恒定，但数量并没有增加。经向长丝以已知方式交替移动，以便实现纬向长丝的织造和引入。为了成型，提供了具有待生产的零件的轮廓的支撑件，其在进行推进时以块的形式引入。因此，有必要生产具有待生产的每个零件的轮廓的预成型件。为了克服这个缺点，其上沉积有长丝的支撑件也可以从设置有其上布置有长丝的致动器的柔性叶片获得。因此，支撑件逐渐抬升长丝。在所述织造操作期间，长丝由引导件引导已知时间。此外，不能引入额外的长丝来补偿由3D形状产生的长丝密度的降低。观察到的是，所述装置水平地操作，这是所述预成型件所要求的，并且经向长丝以已知方式以两层加工，而不是单独加工。

另一现有技术文件还提出了从成形纬向长丝开始的织造，其具有经向长丝相对于成形纬向长丝的均匀分布。与第一个文件相比，这种类型的装置不包括成形支撑件，但是用于引入和引导每个经向长丝的支撑件不是单独的并且不能独立地并且以具有给定长度的方式供给。密度无法以纬向或经向补偿。