用于制造复合成型件的方法和复合成型件的制作方法_3

文档序号:9692248阅读:来源:国知局
性组合,W便在静态和动态的负荷作用情况下实现高的使用寿命。
[0045] 另一个优点在于,通过在忍材料和编织物状的纤维体系中组合两种材料,可W设 置特定的材料特征变量;运两种材料可W彼此不相关地优化。运样,基质仅是内忍,而不必 接收附加的其它功能如错固、腐蚀和侵蚀防护。
[0046] 不同于纤维复合材料的目前的常规应用,在此纤维是外部的功能层,所述功能层 覆盖成型的忍。在此,该功能层保护忍并从而朝抗性较少的类型扩展热塑性塑料的可能的 产品系列。因为基质成分仅作为成型的忍而为支承面,所W通过忍的相应设置的直径可W 改变特定的材料特性的份额。
[0047] 编织物状的纤维体系可W特定局部地通过选择纤维、局部的密度和不同的纤维的 组合来抵抗相应的负荷作用,所述负荷作用通常受制于构件而在局部上是不同的。通过相 应的密度和在复合件中构成的隔离层,可W产生保护层并且同时产生至忍内部的力传递。
[0048] 特别有利的是,所述方法可通过W45°的角度朝向彼此的功能定向来描述,因为所 述定向在力平行四边形中与起作用的负荷相反地取向。在此所述机制基于下述思考:水平 地并且竖直地起作用的力份额的法向分量在平行四边形中被划分。纤维的定向由此与起作 用的力或负荷相反地取向。通过在交叉点处的优选45°的纤维角或者根据本发明的设计理 念的另一合适的纤维角的定向可W吸收在表面上起作用的提高的负荷或者可W相应的抵 消该负荷。同时,优选的45°的角度或者编织物状的纤维体系的呈45°的角度的定向因此被 视为是理想的,W便实现特别高的抗扭曲强度或剪切强度。
[0049] 在一个优选的改进方案中,根据在上文中所描述的方法制造复合成型件,其中作 为成型的忍材料的热塑性塑料在纤维复合件半成品的柔性的、编织物状的纤维体系中分布 和连接,其中编织物状的纤维体系(在具有成型的忍的复合件中)具有如下纤维,所述纤维 在功能上朝向彼此定向,呈30°至化0°之间的纤维角,并且其中定向的编织物状的纤维体系 在复合件中为复合成型件的外部的功能层。尤其是,所述优选的改进方案的复合成型件具 有呈45°的角度的功能定向。由此,所述改进方案提供如下复合成型件,所述复合成型件与 纤维复合构件类似,然而在所述情况下相对于外部的层具有功能取向,所述功能取向由此 引起定向的强度。呈30°到60°之间的角度或优选呈45°的角度的定向的纤维引起:起作用的 负荷在所述情况中为牵拉或者挤压在微机械上通过力平行四边形的相反地取向的力截住。 此外,首先柔性的编织物状的纤维体系实现成型的忍材料的大的改变。制造过程因此不再 与纤维复合构件的技术上的实现方案绑定,而是可W根据应用调整忍的形状。通过所述改 进方案发展在形状上可自由选择的功能成型件。纤维复合件半成品的保护性的纤维与带有 功能特性的成型的热塑性塑料紧密地复合,所述功能特性由热塑性塑料和柔性的编织物状 的纤维体系的材料特征变量组成。除此之外,该复合成型件由于编织物状的纤维体系而具 有附加的功能、即有取向地抵抗特定的负荷。
[0050] 在一个优选的改进方案中,热塑性塑料在纤维复合件半成品的柔性的、编织物状 的纤维体系中分布并且材料配合地连接;运提供了如下可行性:所述成分(热塑性塑料和纤 维复合件半成品)能够在化学上粘附地或者内聚地连接。由此实现的效果是优化的层体系, 所述层体系能够容易地分配起作用的力,因为经由材料配合的复合构成较小的边界面W便 更容易地进行表面力传输。所述成分通过原子力或者分子力保持在一起。因此,它们是不可 分离的连接,所述连接只可通过破坏连接剂来分开。材料配合的连接产生如下复合件,所述 复合件在负荷作用时不经受其它力。外部的功能层(定向的编织物状的纤维体系)可W通过 复合有效地发挥其功能性。所述改进方案可W表示编织物状的纤维体系中的附加成分,所 述附加成分仅引起材料配合或者各个纤维可W-起形成材料配合的连接。因此,柔性的、编 织物状的纤维体系的浸溃的纤维也可W有助于运种材料配合。替选地,也可W考虑真空注 入制造。运种材料配合的连接在腐蚀性的和粘附性的介质的情况下在侵蚀方面证实是有利 的。
[0051] -个优选的改进方案提出:热塑性塑料在纤维复合件半成品的柔性的、编织物状 的纤维体系中分布并且形状配合地连接;所述改进方案实现了热塑性塑料和纤维半成品之 间的形状配合。在此,成型的忍已经可W具有表面腔。在此,腔必须W如下方式设计,使得起 作用的力不超出外部的层的反作用力,W便使复合件再次脱离其形状配合。同时也可W考 虑的是,在该改进方案中,热塑性塑料W如下方式分布,使得柔性的、编织物状的纤维体系 可W下陷并且被贯穿。由此实现机械错固,所述机械错固在所述情况下是形状配合。由材料 配合和形状配合的复合组成的组合将运两个正面的方面联合并且由改进方案加W考虑。
[0052] 在一个特别优选的改进方案中,热塑性塑料被挤到纤维复合件半成品的柔性的、 编织物状的纤维体系中。优选地,所述方法具有下述步骤:将热塑性塑料作为束状物来提 供,尤其是从挤出机来提供,并且将柔性的、编织物状的纤维体系作为软管状的编织物状的 纤维体系来提供。优选地,此外提出:热塑性塑料作为成型的忍材料分布在纤维复合件半成 品的柔性的编织物状的纤维体系中,其方式是:所述热塑性塑料作为软的束状物尤其是从 挤出机引入到、尤其是挤入到编织物状的纤维体系的软管中,并且在软的束状物固化时构 成具有编织物状的纤维体系的复合件,作为复合成型件的外部的功能层。
[0053] 所述改进方案提供如下可行性:使作为成型的忍材料的热塑性塑料进入到柔性 的、编织物状的纤维体系中并且使其分布在其中。也可W考虑的是,固态的直至粘稠的热塑 性塑料块的束状物在压力下连续地从成型开口中压出到纤维复合件半成品的柔性的、编织 物状的纤维体系中。在此,在成型开口中产生理论上任意长度的相应的本体并且从而可W 使柔性的编织物状的纤维体系相应地定向。在此,开口的横截面可根据编织物状的纤维体 系的直径来调整并且通过拉伸或者压缩柔性的、编织物状的纤维体系实现定向朝向复合件 中的纤维的功能定向。
[0054] 挤出技术是本身已知的方法,然而所述方法除此之外可W协同地使用,W便将软 的束状物尤其从挤出机引入到、尤其挤入到编织物状的纤维体系的软管中,也就是说直接 从挤出机挤入到编织物状的纤维体系的软管中。
[0055] 运还允许简单的实现方案,所述实现方案允许关于层体系中的功能复合成型件的 制造的可控的并且成本适宜的变型形式。此外,将挤出法用于相应的复合成型件实现了复 杂形状的实现,所述使用同时可W实现到柔性的、编织物状的纤维体系中的压入。纤维的定 向可W通过形状构造(FormgebiIde)本身实现。最后,该改进方案也实现一种在较高的溫度 中的方法,所述较高的溫度有助于复合,所述复合应是材料配合的和/或形状配合的。
[0056] 一个优选的改进方案通过呈表面构造(F化ChengebiMe)的附加的纤维与角 度无关地提高复合成型件的强度、尤其此外提高弯曲刚度和剪切刚度。该改进方案考虑:功 能定向抵抗起作用的负荷的力平行四边形,然而在其它的力或者不同地起作用的力的情况 下,其它沿着另一个方向伸展的丝可W吸收附加的力并且提高复合成型件的刚度或强度。 由此,在施加的力方面优化复合成型件的外部的层的功能性并且关于起作用的力具有较大 的公差。同时,该改进方案也通过使附加的丝成束来实现在复合成型件的棱边或角处的较 高的刚度。此外,纤维的定向可W通过附加的纤维控制并且加厚通过编织物状的纤维体系 形成的功能层。
[0057]呈软管形式的编织物状的纤维体系优选具有二维的编织结构。该改进方案在没有 外部的功能层的棱边或间隙效应的情况下实现形状配合的复合件。外部的功能层中的薄弱 部位可W通过软管的形状最小化并且在所述制造方法中同时实现均匀分布的简单工艺步 骤和具有外部的功能层的复合构件的均匀的定向。
[0058] -个优选的改进方案是:编织物状的纤维体系具有如下软管的形式并且在复合件 内部具有附加的纤维,所述软管具有=维的编织结构,所述附加的纤维在功能上W30°和 60°之间的纤维角、优选45°的纤维角朝向彼此定向。该改进方案吸收已经在纤维复合材料 中实现的附加的方面,即位于内部的结构引起附加的强度。通过吸收=维的编织结构也可 W从成型的忍材料的基质内部中产生功能力。纤维的定向在基本上完全不同的形状中是可 行的;然而优选的是,W在45°+/-5°角度的范围中的纤维角吸收负荷;尤其是,该角度适合 于高的扭曲或剪切力。所述改进方案附加地实现:在起作用的力方面优化热塑性塑料的材 料特定的特性,而不引起附加的重量。在此首先可W考虑材料配合的复合可行性。
[0059]在一个特别优选的改进方案中
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