专利名称：模具系统和操作所述系统的方法
模具系统和操作所述系统的方法本发明涉及制造纤维增强塑料产品或复合材料产品的领域。这种产品可以是夹芯产品，并用于许多不同的目的。例如，夹心板适合于例如在桥面板或悬臂结构等中出现的相对高载荷。通过将许多层相继放置在模具表面上来制造复合材料产品。这些层包括不可渗透的片材以及浸渍有树脂的纤维层。在由不可渗透的片材包围的空间中保持的负压 (underpressure)的影响下，树脂通过毡(mat)可靠地散开。所获得的产品可以具有由模具表面形状确定的任何不同的形状。在连续地制造的相对小型产品的情况下，应用专用的固定模具通常是可行的。然而，在诸如桥或桥面板的大型产品的情况下，通常利用模具仅制造单个产品或小系列的产品。但是，利用这种方法制造的少量产品具有模具成本较高甚至可能过高的缺陷。这种缺陷也存在于所讨论的模具具有相当大的尺寸的事实中，尤其在桥面板的情况下。因此，本发明的目的是提供一种更加经济的方式以用于生产大型夹芯产品，并且在用于生产单个产品或小系列的产品的情况下也提供更加经济的方式。通过用于制造纤维增强塑料产品的模具系统来实现此目的，所述模具系统包括模板、位于模板顶上的竖立结构和支撑装置，模板可根据弯曲和/或扭曲成变形的非平面形状而变形，竖立结构可根据模板变形而变形，模板和竖立结构限定四周封闭的模具区域，支撑装置包括与模板和模板下方的基部相互作用的多个支撑件，支撑件是可调节的以提供模板和竖立结构的变形形状。首先，根据本发明的模具系统提供调节模具空间的形状的可能性以容纳不同设计，这些不同设计例如在长度和宽度方向具有不同弯曲度和不同尺寸。因此，模具系统可以用于大量的不同产品或系列产品。其次，模具系统特别适于大型产品。可以随意地选择具有需要尺寸的模板。其尺寸使其根据任何方向中的逐渐弯曲而变形，这对于诸如桥面板的产品的形状而言是必要的。产品的长度和宽度尺寸大体由放置在模板顶上的竖立结构的尺寸和形状限定。竖立结构可根据模板的变形而变形。在适于制造桥面板的实施方式中，竖立结构可以包括至少两个大体平行的具有可弯曲特性的边。所讨论的边可以在模具区域的纵向方向延伸，由此限定桥面板的纵向侧。为了使竖立的边可遵循模板的变形而变形，可以采用几种措施。例如，可以以连接的方式实现边。在实施方式中提供了优选方式，根据该实施方式，边包括松散地互相堆叠在一起的多个条状件或板，条状件允许在其纵向方向的相互位移。互相堆叠的条状件提供了用于成形产品的侧面所必需的高度。然而，这种条状件堆的弯曲刚度是有限的，因为条状件被允许在其纵向方向相对于彼此稍微滑动。换句话说，因为堆的抗剪刚度极低，所以堆的弯曲刚度低。不管弯曲的变形能力，边的其它特性是横向方向中的高刚度，这是提供组件的可靠支撑、产品边缘的正确成型过程和用于抗由真空引起的压力的高压缩刚度所必需的。可以以不同的方式获得条状件在纵向方向相对于彼此的间隙，例如通过在模板顶上提供引导件。根据不改变边的外形的优选实施方式，条状件可以包括纵向定向的、对齐的和长方形的孔。销容纳所述孔中；销具有小于孔的纵向尺寸的长度和与孔的宽度相似的
4宽度。所讨论的销可以固定到模板上，以限定竖立结构的位置，并且因此限定模具区域的位置。优选地，条状件的从销到面向模具区域的条状件内表面测量的宽度尺寸从最下面的条状件向最上面的条状件逐渐减小。因此，所讨论的边获得一种形状，根据该形状，边的内表面相对于模板表面具有钝角。这有助于将形成的和变硬的产品从模具移离的操作。优选地，竖立结构可以包括至少两个纵边和至少两个横边。因此，通过改变纵边的相互之间的距离和横边的相互之间的距离，可以获得多个不同尺寸的模具空间。此外，可以通过以几种特定方式相对于彼此定位边来选择模具空间的形状。例如，模具区域的尺寸可以是正方形的或矩形的，但是也可以选择偏斜的形状。在作为相对于水路等非垂直交叉的道路轨迹的一部分的桥的情况下，后一选择是有重要意义的。此外，相对的两个边不需要彼此平行，而是可以以小角度延伸，以获得稍微变宽或稍微变窄的形状。优选地，横边容纳在纵边之间，横边的朝向相应纵边定向的端面根据所述纵边的形状成形。通过将横边沿纵边的长度放置在不同位置处，可以获得模具区域的若干长度尺寸。类似地，通过选择横边的不同长度尺寸，可以获得模具区域的若干宽度尺寸。横边均可以包括互相堆叠在一起的多层条状件。以这种方式，可以根据将要制造的产品的形状来选择横边的高度，此外，可以将这些横边的高度调节到纵边的高度。为了选择横边的特定长度，每层条状件可以包括至少两个在彼此的延长中延伸的条状件，每两个条状件互相耦接。用于支撑模板的支撑装置可以以若干方式实现，例如具有直接地连接至模板的支撑腿。在实施方式中给出了优选方式，支撑装置包括在模板下方大体平行地延伸的梁、管或杆，每个杆通过至少两个可伸长的和可缩短的支撑腿支撑。杆为模板提供了附加支撑并且将均勻分布的变形赋予板。在进一步的改进中，支撑杆可以通常在杆的全部长度上以滚动方式接触模板的下侧，每个杆通过至少三个均勻间隔的腿支撑。现在可以通过使最外面的腿分别以大于或小于最里面的腿延伸，将上凹入形状或上凸起形状赋予模板。通过使用该滚动杆，模板将表现为正交异性板，正交异性板在一个方向中弯曲时是相对柔性的以及在与其垂直的方向中弯曲时是相对刚性的。在桥面板情况下，弯曲刚度优选地相对于在纵向方向中定向的弯曲轴是高的，以及相对于在横向方向中与其垂直的弯曲轴是相对低的。如之前提及的，根据本发明的模具系统首先以与现有技术生产技术相似的方式被应用。将不可渗透的层和中间的层压件放置在模具区域上，接着实施浸渍层压件的步骤并且使产品变硬。当然，在生产方法的最后阶段中，一旦产品变硬，将产品从模具区域移走。但是，后一步骤可能是麻烦的，特别当处理诸如桥面板和悬臂结构等的大尺寸物件时。为此， 本发明提供了生产方法的进一步改进，模具系统可受到控制以使得极大地方便了将产品从模具区域移走的步骤。这通过使用模具系统根据以下步骤来实现-控制支撑装置，以获得模具区域的期望变形形状；-将不可渗透的底部片材放置在模具区域上；-将具有多个纤维毡和可能填充的材料的组件放置在不可渗透的底部片材的顶上；
-将不可渗透的顶部片材布置在组件上；-相对于彼此密封不可渗透的底部片材和顶部片材；-在由片材密封的空间中施加负压；-将可流动的树脂引入到所述空间中并且使树脂浸渍纤维毡；-使树脂变硬；-通过将至少一部分的模板和/或竖立结构移离组件以及粘附的片材并且保持至少其它部分的模板和/或竖立结构的位置，使组件以及粘附的片材与模具系统分离。此外， 将真空应用于不可渗透的底部片材与模具之间，以确定所获得的产品的良好限定的形状。首先，根据常规的方式，产品在模具系统中成形和变硬。在产品已经变硬后，它紧密配合在模具区域中。现在通过使模板的一部分和竖立结构的相应部分稍微移离最终产品，能够更加容易地触及最终产品。因此，可以容易地将起重机等应用到产品，以将它从模具区域提起。特别地，这可以通过以下步骤实现-保持模具区域的中央部分的变形形状，-改变模具区域相反两端的形状，以在该两端处将基板移离组件。下面将参照附图所示的模具系统的实施方式进一步描述本发明。
图1以立体形式示出了根据本发明的模具系统；图2示出了模具系统的纵边的细节图；图3示出了根据图2的III-III的纵边的截面图；图4示出了模具系统的横边的视图；图5示出了横边的细节图；图6示出了模具系统的支撑装置的细节图；图7示出了模具系统的使用步骤；图8示出了具有产品的模具系统的细节图；以及图9示出了利用模具系统制造的产品。如图1所示的模具系统包括模板1和由参考标记2表示的竖立结构。模板1和竖立结构2限定四周封闭的模具区域3。模板1可以由木材、钢或塑料(HDPE)构成，并相对于基部4被由参考标记5表示的支撑装置支撑。基部4例如是生产空间的地面。在模板1的顶上设置有平行的纵边6和在纵边6之间延伸的横边7。边6、7和模板1限定如上所述的模具区域3。支撑装置5由多个腿8构成，腿8的长度可以调节。如图6所示，这些腿8可以包括用于改变长度的滑动机构和/或螺旋机构9。所述机构可以以手动方式、使用步进电机的电动方式、或液压方式进行调节。可以通过计算机控制模板的所需形状，其中计算机配置有用于控制这些机构的计算机程序。此外，腿8连接至支撑模板1的横向杆10。基于将要生产的产品的形状，通过控制这些腿8的长度，可以获得模板1的特定的变形的非平面 (out-of-plane)形状。此形状可以向上凹入(如图1所示)或者向上凸起(未示出)。扭曲的或偏斜的形状也是可能的。如图1所示，特别地，模板可以绕横轴弯曲。但是，通过审慎地选择每个横向杆10的腿8的长度，还可以根据纵轴选择模板1的凹入或凸起的上表面。基于模板1的弯曲度，纵边6也必须获得该弯曲度。另一方面，纵边6应该是足够
6坚固和坚硬的，以承受用于特定产品的多个层容纳在模具区域3中时施加在其上的力。图 2和3示出了纵边6的可能结构的实施例。图2示出了一排条状件11，每个条状件11都具有若干纵向槽孔12。这些条状件11，例如以图2中虚线描绘的重叠方式，如图3所示互相堆叠。在条状件11已经放置在模板1上之后，将销13引入到这些槽孔12中。销13和槽孔12的尺寸被选择为使得它们在横向方向中彼此紧密配合，但是在纵向方向中留有一些间隙。换句话说，销13具有与槽孔12大约相同的宽度，但是销13具有比槽孔12短的长度。此外，每个销13的高度等于条状件11的厚度。销13在插入槽孔12中之后，在条状件上突出一定程度，优选地突出销的一半厚度的量。为此，将被应用的第一销的厚度优选地为条状件厚度的一半。该销的突出部分用于插入到放置在第一条状件顶上的条状件的槽孔的下部。因此，获得结合在一起但仍是柔性的边6，边6被牢固地保持在模板1上。模具区域3的宽度由纵边6的相互之间的距离确定。类似地，模具区域3的长度由横边7的相互之间的距离确定。这些横边7在纵边6之间延伸，这意味着横边7的长度取决于纵边6的距离。如图4所示，因此横边7由若干堆14条状件15构成，一堆条状件15 的长度不同于另一堆14条状件15的长度。通过有限数量的不同长度的条状件，可以选择大量的横边长度。相邻堆的条状件15不彼此重叠，但是彼此连接。图5中示出了相邻条状件15的这种互连的实施例。此互连实施例包括开在条状件15的面对侧的底切孔和相应成形的连接元件17。每个横边7的相反两端由堆18构成，堆18的端面19的形状与纵边6的侧面的形状相符。图8的细节示出了如在根据本发明的模具系统中制造的产品20。产品20以紧密配合方式位于模具系统中。为了便于释放产品20，模具系统可以如图7所示变形。虽然保持模板1和纵边6的中央部分，但是以适当的方式通过控制腿8的长度，向下移动模板1和纵边6的一个端部。因此，产品的一端与模具系统分离，从而可以触及产品20并将产品20 向上提起。为了完整起见，图9中示出了因此获得的产品的实施例。如根据图8的模具系统中所示的产品以倒置方式制造，其被翻过来以提供桥面板20。附图标记列表1.模板2.竖立结构3.模具区域4.基部5.支撑装置6.纵边7.横边8.腿9.螺旋机构10.横向杆11.条状件纵边12.槽孔13.销14.条状件堆
15.条状件横边16.底切孔17.连接元件18.端部堆19.端面20.产品
权利要求
1.用于制造纤维增强塑料产品00)的模具系统，包括模板(1)、位于所述模板顶上的竖立结构(2)和支撑装置(5)，所述模板⑴能够根据弯曲成和/或扭曲成变形的非平面形状而变形，所述竖立结构(2)能够根据模板变形而变形，所述模板和所述竖立结构限定四周封闭的模具区域(3)，所述支撑装置( 包括多个支撑件(8)，所述多个支撑件( 与所述模板(1)和位于所述模板下方的基部(4)相互作用，所述支撑件是可调节的以提供所述模板(1)和所述竖立结构O)的变形形状。
2.根据权利要求1所述的模具系统，其中，所述竖立结构(2)包括至少两个大体平行的具有可弯曲特性的边(6)。
3.根据权利要求2所述的模具系统，其中，所述边(6)包括多个条状件(11)，所述多个条状件(11)互相堆叠以及可能彼此重叠，所述条状件允许在其纵向方向的相互位移。
4.根据权利要求3所述的模具系统，其中，所述条状件(11)包括纵向定向的、对齐的和长方形的孔(12)，销(13)容纳在所述孔中，所述销(13)的长度小于所述孔(12)的纵向尺寸，所述销(13)的宽度与所述孔的宽度相似。
5.根据权利要求4所述的模具系统，其中，所述条状件(11)的从所述销(13)到面向所述模具区域(3)的条状件内表面测量的宽度尺寸从最下面的条状件向最上面的条状件逐渐减小。
6.根据权利要求4或5所述的模具系统，其中，所述条状件(11)的从所述销(13)到条状件外表面测量的宽度尺寸从最下面的条状件向最上面的条状件逐渐减小。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的模具系统，其中，所述竖立结构(2)包括至少两个纵边(6)和至少两个横边(7)。
8.根据权利要求7所述的模具系统，其中，所述横边(7)容纳在所述纵边(6)之间，所述横边(7)的朝向相应的纵边(6)定向的端面(19)根据所述纵边的形状成形。
9.根据权利要求8所述的模具系统，其中，每个所述横边(7)包括多层或多堆(14)条状件(15)，条状件(15)互相堆叠。
10.根据权利要求9所述的模具系统，其中，每层条状件(1 包括至少两个条状件，所述至少两个条状件在彼此的延长中延伸，每两个条状件相互耦接。
11.根据权利要求2-10中任一项所述的模具系统，其中，每个边(6、7)的朝向所述模具区域定向的内表面与所述模板(1)，和/或所述边(6、7)的外表面与所述模板围成钝角。
12.根据前述任一项权利要求所述的模具系统，其中，所述支撑装置( 包括杆(10)， 所述杆(10)在所述模板(10)下方大体平行地延伸，每个杆通过至少两个可伸长的和可缩短的支撑腿(8)支撑，所述支撑腿(8)可以在计算机控制下进行调节。
13.根据权利要求12所述的模具系统，其中，所述支撑杆(10)绕其纵向方向是可旋转的，并且在通常所述杆的全部长度上以滚动方式与所述模板(1)的下侧接合，每个杆通过至少三个均勻间隔的腿(8)支撑。
14.用于制造纤维增强塑料产品的模具系统的使用方法，包括以下步聚控制支撑装置( ，以获得模具区域(3)的期望的变形形状；将不可渗透的底部片材放置在所述模具区域上；将多个纤维毡和可能填充的材料的组件放置在所述不可渗透的底部片材的顶上；将不可渗透的顶部片材放置在所述组件上；相对于彼此密封所述不可渗透的底部片材和所述不可渗透的顶部片材； 在由所述片材密封的空间中施加负压；将可流动的树脂引入到所述空间中，并且使所述树脂浸渍所述纤维毡； 使所述树脂变硬；通过将至少一部分的模板和/或竖立结构移离所述组件以及粘附的片材并且保持至少其它部分的模板和/或竖立结构的位置，使所述组件以及粘附的片材与所述模具系统分1 O
15.根据权利要求14所述的使用方法，包括以下步骤 保持所述模具区域(3)的中央部分的变形形状，改变所述模具区域C3)相反两端的形状，以在所述两端处将所述模板(1)移离所述组件。
全文摘要
用于制造纤维增强塑料产品的模具系统包括模板、位于模板顶上的竖立结构和支撑装置。模板可根据弯曲和/或扭曲成变形的非平面形状而变形。竖立结构可根据模板变形而变形，模板和竖立结构限定四周封闭的模具区域，支撑装置包括多个支撑件，多个支撑件与模板和模板下方的基部相互作用。支撑件是可调节的以用于提供模板和竖立结构的变形形状。
文档编号B29C70/44GK102458788SQ201080025577
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年6月8日
发明者约翰尼斯·亨得瑞卡斯·阿尔芬斯·皮特斯 申请人:光纤芯Ip有限公司