用于生产结构部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特别在航天部门用于生产结构部件的方法。
【背景技术】
[0002]虽然本发明可应用到任何结构部件，但是本发明和其所基于的问题的详细说明涉及飞行器T形纵梁加强蒙皮的生产。
[0003]从本领域规定中已知用于生产T形纵梁加强蒙皮的多种方法。
[0004]这些方法之一提供布置在未硬化的蒙皮上的未硬化的T形纵梁。在这种情况下，T形纵梁和蒙皮每个都由碳纤维塑料(CFC)预浸渍材料形成。在进一步的步骤中，在随后的硬化步骤之前和硬化步骤期间提供工具，用于将T形纵梁保持在蒙皮上的适当位置中，并且特别地用于防止纵梁腹板的“坍陷”。
[0005]因为CFC-预浸渍材料的长度由于其较低的热膨胀系统而在用于高强度的T形纵梁加强蒙皮所需的在大约125°C到180°C的范围内变化的硬化温度下几乎没有任何变化，因此工具也必须由具有如此低的热膨胀系数并且也抵抗硬化温度的材料形成。
[0006]因此，目前工具由特殊钢制造而成，这涉及到较高的成本。这里成本一方面来自特殊钢本身的高材料价格，和另一方面来自为生产工具而对材料进行机加工所花费的高费用。
[0007]此外，这种工具相对来说不易弯曲，S卩，例如只要纵梁形状变化时，工具需要昂贵的再加工费用。
[0008]特别是用于生产达到大约35米长的飞行器的机翼部分时，这种工具的另一个群点在于工具相当大的重量，这致使难以操作这些工具。
【发明内容】
[0009]因而，本发明的目的是提供用于生产结构部件的方法，所述结构部件在不需要上述工具的情况下由特殊钢形成。
[0010]根据本发明，此目的通过具有下述技术方案来实现。
[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种用于生产尤其用在航天领域中的结构部件的方法，具有以下方法步骤:
[0012]将由复合纤维材料制成的未硬化的预浸渍织物形成为预定形状，所述未硬化的预浸渍织物能够在第一硬化温度下硬化；
[0013]将未硬化的预浸渍织物连接到由复合纤维材料制成的至少一个保持部分，所述至少一个保持部分在第二硬化温度下被至少部分地硬化并因此尺寸稳定，其中所述第二硬化温度低于所述第一硬化温度；和
[0014]在所述第一硬化温度下硬化连接到所述至少一个保持部分的未硬化的预浸渍织物，以用于形成所述结构部件。
[0015]因此，提供一种用于生产尤其在航天部门中的结构部件的方法，具有以下方法步骤。首先，将在第一硬化温度下由可硬化的复合纤维材料制成的未硬化的预浸渍织物形成为预定形状。在进一步的方法步骤中，将未硬化的预浸渍织物连接到至少一个保持部分，所述至少一个保持部分在第二硬化温度下被至少部分地硬化，用于将为硬化的预浸渍织物保持在预定形状下。在这种情况下，第二硬化温度低于第一硬化温度。在进一步方法步骤中，在第一硬化温度下硬化连接到至少一个保持部分的未硬化的预浸渍织物以形成结构部件。
[0016]本发明所基于的构思在于，代替昂贵的特殊钢工具，提供低成本的、至少部分被硬化的复合纤维材料的保持部分，用于在复合纤维材料的硬化期间保持预浸渍织物。
[0017]出于此目的，至少一个至少部分被硬化的保持部分由在相当地低的硬化温度下已经被硬化的复合纤维材料够构成。因此，也可以提供工具，用于由具有相当高的热膨胀系数的材料生产至少一个保持部分。材料选择方面的灵活性的结果使被简单地进行机械机加工并且相对较低成本的材料(例如，铝)用于生产至少一个保持部分的工具，且在生在至少一个保持部分中产生仅低成本的结果。以此方式在低成本下产生的至少一个保持部分然后以一定形式连接到未固化并因此尺寸不稳定的预浸渍织物，用于保持所述预浸渍织物。
[0018]复合纤维材料的至少一个保持部分还具有的优点在于至少一个保持部分具有与未硬化的预浸渍织物的复合纤维材料非常相似的热膨胀系数。因此，在高硬化温度下的硬化期间，在预浸渍织物与至少一个保持部分之间没有有害的应力。
[0019]上述方法的进一步的实施例体现了本发明方法的有利改善和改进。
[0020]根据上述方法的一个实施例，在所述连接步骤期间中，所述至少一个保持部分特别是在同一平面内以牢固结合的方式连接到未硬化的预浸渍织物，以形成整体式结构部件。
[0021]根据上述方法的一个实施例，未硬化的预浸渍织物和所述至少一个保持部分挤压在一起以便连接。
[0022]根据上述方法的一个实施例，在所述连接步骤之前，所述至少一个保持部分形成内轮廓，所述内轮廓与所述预浸渍织物形成的预定形状的外轮廓相对应。
[0023]根据上述方法的一个实施例，在所述连接步骤之前，所述至少一个保持部分以弯曲的方式形成有半径，其中，在所述至少一个保持部分上切出适当的凹入部以补偿由相对于中间弯曲线被缩短的区域产生的剩余材料。
[0024]根据上述方法的一个实施例，在所述连接步骤之前或者在所述连接步骤期间，所述预浸渍织物被特别地设计成为T形型材，所述T形型材包括两个L形型材，且片状部布置在两个L形型材之间，和/或所述至少一个保持部分被特别地设计为L形型材。
[0025]根据上述方法的一个实施例，提供两个保持部分以用于所述连接，其中所述两个保持部分将所述预浸渍织物容纳在该两个保持部分之间。
[0026]根据上述方法的一个实施例，在所述连接期间中，所述两个保持部分至少部分地相互接触。
[0027]根据上述方法的一个实施例，在硬化之前，连接到所述至少一个保持部分的未硬化的预浸渍织物被布置在特别是由复合纤维材料制成的蒙皮上，其中，所述预浸渍织物和/或所述至少一个保持部分与所述蒙皮接触。
[0028]根据上述方法的一个实施例，所述预浸渍织物的基质设置有热硬化剂，所述热硬化剂具体地为二氨基二苯砜，所述热硬化剂具体地在110度和200度之间的温度范围内硬化，和/或所述至少一个保持部分的基质设置有冷硬化剂，所述冷硬化剂具体地为异佛尔酮二胺或基于硬石膏的硬化剂，所述冷硬化剂具体地在20度和100度之间的温度范围内硬化。
[0029]根据上述方法的一个实施例，所述预浸渍织物的所述复合纤维材料由碳纤维形成，和/或所述至少一个保持部分的所述复合纤维材料由玻璃纤维和/或碳纤维和/或自然纤维形成。
[0030]根据上述方法的一个实施例，所述结构部件被设计为纵梁、肋或具有至少一个纵梁或至少一个肋的蒙皮。
[0031]如上文所述，第一和第二硬化温度每个都涉及预浸渍织物的复合纤维材料的基质或至少一个保持部分的复合纤维材料的基质被活化(即，在各自基质发生的高分子主链之间发生交联)的温度。
[0032]复合纤维材料的预浸渍织物和复合纤维材料的保持部分在上下文中被理解为由具体地为带状纤维的纤维结构构成，所述纤维结构优选地具有层压结构。根据被生产的结构部件的载荷，带状织物中的纤维优选地以优化的方式被设计。纤维结构和/或纤维织物浸渍有具体地为环氧树脂基质的基质。
[0033]未硬化的预浸渍织物“形成”预定形状优选地被理解为未硬化的预浸渍织物的热成型。然而，也可以通过在预定几何形状上(例如，工具或在至少一个保持部分本身上)沉积预浸渍织物而执行“形成”为特定形状。
[0034]“未硬化的预浸渍织物”被理解为表示未硬化的，甚至湿的预浸渍织物或者还是仅部分地被硬化的预浸渍织物。
[0035]根据本发明的改进，至少一个保持部分在连接过程期间以牢固结合的方式具体地在同一平面内连接到未硬化的预浸渍织物，以形成一体式结构部件。原则上，可以考虑仅仅通过合适的固定装置(例如，销)将保持部分连接到未硬化的预浸渍织物，并且在此条件下硬化所述保持部分和所述未硬化的预浸渍织物。然而，当至少一个保持部分以牢固结合的方式连接到未硬化的预浸渍织物时，可以实现非常更加稳定的结构部件。在本发明的实施例中，通过将未硬化的预浸渍织物和至少一个保持部分挤压在一起而将所述未硬化的预浸渍织物连接到至少一个保持部分。具体地由于如此实现的预浸渍织物的基质流动，这导致保持部分有利地嵌入预浸渍织物内。基本上可实现将被生成的高强度的结构部件。
[0036]在本发明的实施例中，至少一个保持部分形成有内轮廓，所述内轮廓与连