包括使用立体光刻技术制造型芯或模具的、复合材料夹芯板的修复方法与流程

文档序号:13744662阅读:224来源:国知局

本发明涉及一种修复复合材料夹芯板的方法,以及用这种方法修复的夹芯板和涡轮喷气发动机机舱。



背景技术:

复合材料夹芯板,具有由两层外蒙皮覆盖的中央型芯,并构成包括高刚性的约化质量组件。

可以制造任何形状的板,它们被越来越多地使用,特别是在航空领域中。这种类型的板特别用于包含涡轮喷气发动机的机舱中,用于制作包括良好空气动力压型的刚性结构。

这些板的制作通常包括型芯的制造,该型芯可以是硬质泡沫,或者具有塑料材质或铝合金的横向蜂窝状空腔的结构,特别地,该型芯被包覆在用形成折叠的树脂浸渍的纤维中,所述折叠构成每一侧上的蒙皮。

接下来,在模具中压制该组件,然后在烘箱中烘烤,以使树脂聚合。获得可以采用任何形状的板,所述板包括特定阻力(résistance),该特定阻力可以通过限定型芯的厚度以及局部地设置在每一侧上的折叠的性质和数目来进行适配。

在这种类型的夹芯板(特别是用在航空领域中)遭受显著冲击的情况下,造成了对型芯的损坏,特别是造成板穿孔,然后通常更换整个板,以便拥有包括保持近似的阻力、形状以及外观特征的替换部件。

然而,这些替换可能需要新部件的交付时间,如果库存没有部件可用,那么必须再进行制造。此外,新部件的成本可能是相当昂贵的,废弃的整个部件的生态影响也是非常大的,并且部件的完全改变可能给客户留下不良印象。



技术实现要素:

本发明的目的尤其在于避免现有技术的这些缺点。

为此目的,本发明提供了一种用于在冲击损坏了复合材料夹芯板的型芯或蒙皮之后对包括接收每一侧上的蒙皮的型芯的复合材料夹芯板进行修复的方法,其特征在于,该方法包括:获取受损区域形状的数字模型;然后根据该数字模型利用立体光刻技术方法制作型芯和/或替换蒙皮,或制作将在其中模制该替换型芯的模具和/或将在其中模制该替换蒙皮的模具,型芯将被粘结在所述模具上;然后制作包含有该型芯和/或该蒙皮的替换部件;接着设置该部件,该部件围绕受损区域被安装在夹芯板中切出的开口内;最后将该替换部件紧固在该板上。

这种修复方法的一个优点是,根据从板的制造商处接收的或通过对损坏的板进行测量直接获取的形状的数字模型,可以简单快速地通过立体光刻技术方法制造与受损区域的形状准确对应的模具或型芯,而不需经历特定部件的交付时间。然后该模具或型芯允许生产具有原来形状的替换部件,这将非常节约地仅更换板的受损区域。

根据本发明的修复方法可进一步包括以下特征中的一个或多个,这些特征可以结合。

根据一个实施例,立体光刻技术通过树脂在光和热的作用下的聚合制作模具或型芯和/或替换蒙皮。

根据另一实施例,立体光刻技术通过粉末与光敏树脂构成的浆料的混合物制作模具或型芯和/或金属蒙皮或陶瓷蒙皮。

特别地,该修复方法可以制作型芯和/或多孔金属蒙皮。这种型芯和/或这种蒙皮可以有利地包括与型芯和/或原蒙皮的那些特征类似的特征。

有利地是,根据本发明的方法可以制作多孔金属替换型芯。

有利地是,该修复方法通过用包覆在替换型芯上的第一折叠层覆盖替换型芯来制作替换部件,折叠的集合构成了待修复的夹芯板的两层蒙皮中的至少一层的至少一部分。因此,该型芯可以被加强,以便制备替换部件。

折叠层可以直接包覆在模具上。

替换部件通过机械对接被紧固在待修复的板上,也就是说,其借助于至少一个金属或复合材料连接部件被紧固,而该连接部件通过直接穿过或没穿过夹芯板的紧固件被紧固在替换部件上和被紧固在待修复的夹芯板上。

有利地是,通过去除板两侧上的覆盖折叠,该修复方法使替换部件紧固在板的开口中。因此,获得了板的两层蒙皮的连续性,该连续性赋予了板刚性。

本发明还涉及一种复合材料夹芯板,其包括接收每一侧上的蒙皮的型芯,该板接收适合开口的替换部件,以便利用包括前述特征中的任一个的修复方法进行修复。

本发明进一步涉及一种被提供用于飞机的涡轮喷气发动机机舱,其包括复合材料夹芯板,该复合材料夹芯板包括接收每一侧上的蒙皮的型芯,该板接收适合开口的替换部件,以便利用包括前述特征中任一个的修复方法进行修复。

附图说明

通过阅读下文以举例的方式给出的说明,并参照所附的图1(其示出了根据本发明的一种修复方法的图),本发明将被更好地理解,且其他特征和优点将更加清楚地显现出来。

具体实施方式

图1在第一步骤A中示出了具有型芯2的夹芯板,在夹芯板的每一侧上包括由复合材料制成的蒙皮4。该夹芯板包括通过在烘烤复合材料之前进行模制制成的特定弯曲部分,该模制还赋予了规则而光滑的表面状况。

特别地,可以制作构成外壳的板,所述外壳形成飞机机舱的外表面或内表面,所述板具有提供良好效率的精确的空气动力学形状。

该板在弯曲部分中受到主要冲击,形成包括完全穿过其中的穿孔6的受损区域。

在第二步骤B中,围绕受损区域制作贯穿板的整个厚度的切口,以便只保留该板的健壮而非变形的部分,从而构成包括简单形状轮廓的开口6,其中干净的切口边缘垂直于表面8。

可以被并行执行的下一步骤C包括制作数字文件,其可以是恢复22板的原始制造商的数字计划(例如用于该板的绘图或制造的CAO模型),或者根据直接在受损的板上执行的测量重构24数字计划。

根据第一实施例,下一步骤D包括根据数字文件制作通过立体光刻技术方法制作模具10,该模具10包括光滑的内表面12,该光滑的内表面12具有与板的受损部分中的弯曲部分相对应的弯曲部分。

下一步骤E包括利用材料并按照已知的模制方法,在模具10中制作型芯14和/或修复蒙皮,覆盖大小至少等于待替换的板的开口6的表面;修复蒙皮4用于被粘结到型芯(2,14)上。

根据第二实施例,可替代上述最后两个步骤D、E的是,在另一步骤F中,直接制作同样通过立体光刻技术方法获得的型芯14和/或蒙皮4,并且其同样包括与板的受损部分中的弯曲部分相对应的弯曲部分。

立体光刻技术是一种也被称为快速成型的技术,其使得可以根据数字模型通过制作材料薄晶片叠层来制造固态物体。

三维数字模型被切成恒定厚度的薄晶片,包括两维轮廓。由操作者选择的该厚度确定了重构的分辨率,并且随后将产生物体的精确度。

存在几种立体光刻技术方法。

最古老的方法是光聚合,其依赖于待聚合的一些树脂在光和热的作用下的特性。所用的树脂通常是丙烯酸酯单体或环氧树脂单体与光引发剂的混合物,其中光引发剂在光的作用下引发材料的聚合。

在该方法中,浸在液体树脂槽内的可移动平台在制造过程中支撑所述模型。固定激光器包括光束控制装置,而该光束的另一个取向允许将其导向至该平台的任何一点处。

然后,逐个处理构成该模型的晶片。激光束根据由软件定义的晶片的形状扫描液体树脂表面,以便通过制作固体聚合物来固化晶片。接下来,平台根据所选分辨率从与晶片厚度相对应的高度下降,并且重复该过程,从而形成完全被固定到前一个晶片上的新晶片。

在漂洗所获得的模型以除去非聚合树脂之后,最后的步骤包括:烘烤物体以使其硬化。

最近开发的一种方法允许通过在光敏树脂组成的浆料中混合相应的粉末来生产金属部件或陶瓷部件。

该混合物一旦被激光辐射照射后便形成捕集矿物颗粒的聚合物网络。最后,物体的热处理使得获得致密的陶瓷。

因此,利用后一种方法,可以直接在步骤F中制作金属或陶瓷材质的型芯14,其可以是多孔的或非多孔的,精确地再现了已被去除的板的型芯的原始部分。

在型芯14的两个实施例中的一个之后,下一个步骤G包括制备包含该型芯的替换部件18,如果需要的话,该替换部件18被包覆在其上的第一折叠层16覆盖,并经受第一次烘烤,以便赋予该部件一定阻力。

如果需要的话,替换部件18的轮廓的切口被修整以确保其适合板的开口6。

最终步骤H包括使替换部件18适合板的开口6,然后通过已知的连接方法紧固该部件,所述已知的连接方法包括例如除去板两侧上的覆盖折叠20,以获得组件的最大强度。

因此,获得了经修复的板,该经修复的板已经恢复其内型芯和/或其(一个或多个)外蒙皮4的完整性,并且其可以包括类似于原始板的特征,特别是关于机械特性、空气动力学特性和声学特性。

特别是对于经受不同类型的特定应力的板来说,诸如涡轮喷气发动机机舱的板,对其来说,必须得到重视的由特定形状赋予的质量和空气动力学以及声学性能是重要的,这种类型的快速且经济的修复是特别合适的。

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