用于由纤维材料制造三维预制件的覆合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于由纤维材料制造三维预制件的覆合装置。
【背景技术】
[0002]在纤维复合部件、也被称为纤维增强塑料部件的制造中，用于工业应用的一种现有的常规方法例如为所谓的RTM方法(树脂传递模塑)。在这种情况中采用的由多个单独的过程构成的制造工艺最终获得准备使用的塑料部件。首先，生产接近于最终轮廓的预制件或纤维半成品。也被称为为预制件的这些部件通常由多个单独的织物层或纤维垫、通常以二维的形式在所谓的预制工艺中例如通过卡钉、胶粘或者通过纺织技术已知的方法、例如缝合等而被堆叠和/或连结。由此获得的由单独的织物层或纤维垫构成的堆叠物在这种情况中已经基本上具有所期望的外部轮廓，并且典型地还能够具有层厚、特定的纤维行列等的特定特征。总的来说，在由织物层制造堆叠物之后，在它们被进一步加工以形成织物或纤维垫之前，粘合剂被施加至织物层，或者例如由于单独的纤维束浸渍有这样的粘合剂而已经存在于纤维之间。
[0003]随后，织物层的堆叠物通常在覆合装置内进行预模制，该覆合装置描绘出模具内的预制件的期望的三维形状，通常通过实施成与模具相互作用的一个或多个覆合和/或固定冲压件将织物堆叠物挤压至模具中，从而由此实现所期望的三维形状。粘合剂随后例如可以通过模具的加热而被活化，并且随后冷却模具从而使得三维预制件的外形接近于最终轮廓，并至少能够被操作以用于其它的制备过程。覆合装置基本上是已知的，例如公开于DE 10 2010 027 466 Al或者DE 10 2010 043 666 Al。对于三维预制件的质量来说确定的是，所述堆叠物的单独的层尽可能如此抵靠在模具中，即，不存在褶皱、不期望的应变、不期望的张力等，从而由此能够获得最高质量的三维预制件，其中堆叠物为均匀的。
[0004]在所提及的文献中，覆合装置因此而被旋转，例如使得覆合和/或固定冲压件将织物堆叠物从下方挤压至模具中，从而在重力的辅助下实现纤维材料的横向张紧，从而可容易地避免折叠和皱折。然而，这是与高成本相关联的，因为一方面，模具和结构必须相应地旋转，从而使得冲压件可被有效地提升。在其它所提及的文献中，设有定位销，其确保了在模具并不必以复杂的方式而旋转至顶上位置时与之相类似的作用。然而，在这种情况中，模具的制造是格外复杂的，因为所述销必须在它们的延伸位置实施最精确的可能平面，并且因为所有的销必须要缩回至模具中。所述模具由此而成为非常复杂的部件，从而使得由这种方式所导致的成本仅值得用于非常大的系列，并且不利的是，其并不允许模具的灵活性。此外，这种非常复杂的模具在预制件的制造过程中特别易于故障。
[0005]在制造三维预制件之后，其作为预模制的接近最终轮廓的中间制品而被铺放在压机中，以执行RTM方法。三维预制件还可之前被修整，在预定位置进行冲压，或者根据需要设有嵌入物等，从而实现随后的纤维增强塑料部件的尽可能最为精确的轮廓和功能。在三维预制件被放置在工具内之后，随后会以本身已知的方式来闭合工具半件，并且所期望的树脂被注射至工具的模腔内，从而浸渍三维预制件的纤维结构并包围纤维。在树脂基体固化之后，由此获得完成的纤维增强塑料部件，可从该工具移除该部件。
[0006]因为在制造这样的纤维增强塑料部件的过程中，重要的步骤已经位于三维预制件的制造中，所使用的覆合装置对于之后部件的质量具有决定性的意义。如上所述的根据现有技术的覆合装置在这种情况中具有所提及的缺陷。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目标在于提出改善的覆合装置，其特别地避免了这些缺点。该目标根据本实用新型通过具有如下技术特征的覆合装置来实现，即，一种覆合装置，该覆合装置用于由纤维材料生产三维预制件，并且具有:模具，所述模具反映出预制件的三维形状；用于覆合和/或固定的一个或多个冲压件，所述冲压件与模具相互作用；其中，不同的冲压件在其面向预制件的第一表面上和/或至少一个冲压件的第一表面的不同区域上具有不同的表面粗糙度和/或摩擦系数；和/或模具的面向预制件的第二表面具有表面粗糙度和/或摩擦系数不同的区域。
[0008]在根据本实用新型的覆合装置中，覆合和/或固定冲压件在它们面向预制件的表面上和/或在至少一个覆合和/或固定冲压件的表面的不同区域上具有不同的表面粗糙度和/或摩擦系数。另外地或者可替换地，模具在其面向预制件的表面上也可以具有这样的区域，这些区域具有不同的表面粗糙度和/或不同的摩擦系数。在根据本实用新型的覆合装置中，由此可规定不同的冲压件被实施为具有不同的表面粗糙度或摩擦系数，或者相同的冲压件、特别是如果所述冲压件在其面向预制件的表面上具有相应的复杂形状、则具有不同的表面粗糙度和/或摩擦系数。可替换地或者优选另外地，模具还可被实施为具有不同的区域，从而使得其具有不同的表面粗糙度或摩擦系数。表面粗糙度在这种情况中可以以计量方式而被检测，例如通过峰到谷深度、特别是以平均峰到谷深度的方式，并且可以根据所期望的数值来制造。
[0009]通过这样的表面粗糙度和/或摩擦系数的变化，就可以实现纤维材料、即由织物层构成的、可选地设有对应的粘合剂的堆叠物的不同的滑动特性。因为被设置在模具中心内的冲压件、冲压件的各部分或者模具表面具有相应平滑的表面或者涂覆有降低摩擦的材料、例如聚四氟乙烯，所以在该区域中就可以实现纤维在对应的冲压件上非常好的滑动，从而使得通常实施为覆合冲压件的冲压件就可以低摩擦来将纤维非常容易地挤压至模具的反模中。对于纤维材料来说，其它的冲压件或者模具或冲压件的其它区域据此可设有具有更高表面粗糙度和/或更高摩擦系数的表面，例如具有机械肋等的无意粗糙的表面，或者通过相应地涂覆有例如聚氨酯，聚氨酯例如致使纤维材料产生比已经提及的聚四氟乙烯高得多的摩擦系数。
[0010]因为这些冲压件或者冲压件的区域或者模具表面优选被设置在模具的外侧区域中，所以可以确保的是相比于具有对应地更平滑的表面或者具有被实施为更少摩擦的表面的冲压件或表面来说，预制件的材料可被更加牢固地拉住。该材料随后可以从采用具有更大的表面粗糙度或者更高的摩擦系数的冲压件的区域起、由其它的冲压件拉入模具。以这种方式，实现了非常利落的接触，而不会发生褶皱等。在这种情况中，结构比在现有技术中描述的结构、例如具有定位销的结构要简单得多，因为仅需要处理覆合和/或固定冲压件的对应表面和/或可选地处理模具的表面，以实现所期望的作用。关于表面粗糙度和/或摩擦系数的不同的表面特性在这种情况中可以非常简单地通过使单独表面或表面的各部分之间的处理差异化而实现。
[0011]在根据本实用新型的覆合装置的非常有利的形式中，还可规定覆合和/或固定冲压件中的至少一个在其面向预制件的表面上至少部分地提供有可弹性变形层，或者由可弹性变形的材料构成。这种可弹性变形层可以是弹性体层等，其例如覆盖覆合冲压件的表面，或者其被特别是精确适配地插入磨削凹槽内，从而使得其在变形状态下实现相对于覆合冲压件的表面的其余区域为水平的表面。在覆合过程中，在覆合冲压件在织物堆叠物上的接触已被实现之后，利用可弹性变形材料的弹性可以执行进一步的前进运动。以这种方式，由织物层构成的堆叠物的进一步运动可被执行，从而例如张紧材料和/或弄平各个折痕。
[0012]根据根据本实用新型覆合装置的有利的方式，可规定覆合和/或固定冲压件和/或模具中的至少一个在面向预制件的表面上被至少部分地涂覆。表面特性可以通过这样至少部分的涂覆而容易改变，例如通过表面被均匀地机械加工并随后在目标区域被部分地涂覆。所述的涂覆例如可被实施成使得摩擦和/或表面粗糙度被降低，或者反之，例如通过施加了局部的聚氨酯层，涂覆可在各位点实施，从而使得摩擦或表面粗糙度被提高。
[0013]在根据本实用新型的覆合装置的另一种非常有利的实施方式中，还规定至少一个覆合和/或固定冲压件的面向预制件的表面具有不同的涂层。单个冲压件的表面的不同区域由此可被非常容易地调整为所期望的不同特性，例如由于表面的各部分被实施有降低摩擦的涂层，例如基于PTFE，而表面的其它部分被实施有增加摩擦的涂层，例如基于聚氨酯。原理上，在此之间还可保留有未涂覆的表面区域，这些未涂敷的表面区域的特性就会介于两种涂覆区域