制造热塑性复合材料壁板的方法

专利名称：制造热塑性复合材料壁板的方法
技术领域：
本发明通常涉及一种制造复合材料壁板的方法，尤其涉及使用 热塑复合材料制造壁板的方法。作为说明，事实上涉及具有热塑性
PEEK树脂基或热塑性PPS树脂基以及长碳纤维的复合材料，如有 必要，也涉及具有热固性环氧树脂基和碳纤维的复合材料。
优选地，本发明涉及一种厚度大约在lmm和20mm之间的壁 板的制造方法，诸如通常在力元空领域中遇到的壁4反，该方法构成用 于本发明的特 木应用。事实上，可以实施本发明的目标方法，以侵_ 获得飞行器机身的壁板，所述飞行器机身的壁板通常具有接近65% 的纤维含量。为此，实施本发明可以无区别地获得近似平面的壁才反，
或者获得在飞行器机身构造中经常遇到的单曲率或双曲率壁板。应 当注意，在上面指出的两种情况中，通过实施才艮据本发明的方法而 实现的壁板肯定要进行后续操作，以便构成可以安装的机身壁板， 在这些操作中，例如包括通过连续焊接将加固件连接在获得的壁板 上的4喿作，这些加固件可以通过沖压平才反制成，也可以冲艮据本发明 的方法获4寻。
背景技术：
使用复合材料制造壁板的传统方法总体上在于实施两个连续 步冬聚，即^隻层步骤以及随后的加固步驶《(也^皮称为压缩步骤)。
覆层步骤旨在实现树脂预浸料纤维层(nappes de fibres pr"mpr6gn6es)的堆叠，例如每层老卩表i见为带的形式，以^更沿堆叠
5方向获得多个堆叠层。堆叠的加固步骤旨在通过^:置在堆叠上方的 压缩一反获得壁^1。事实上，通过加压/降压的应用，该压缩4反能够沿 堆叠方向压缩由预浸料纤维层构成的整体，并且能够同时排出存在 于堆叠中的空气和气体，从而获得的壁板具有可以接受的孔隙率，
例如小于大约5°/。。另外，为了使堆叠具有需要的温度以便使得纤 维上的预浸料树脂熔化，并且因此为了获得紧密的最终唯——块元 件，该堆叠加固步骤通过在该堆叠上进行加热来实现，例如将堆叠 放在烘炉(6t謂)中。
在现有技术的已知实施例中，在加固步骤期间，压缩板通常抵 压纤维层的堆叠，这能够损害获得的壁板的最终质量。事实上，通 过该方法可以首先指出，在加固步骤结束以后，压缩4反的表面状态 很可能被印制在获得的壁板的上表面上，这有时可以导致不符合在 某些领域中遇到的对表面质量的高要求，诸如对于飞行器机身壁板 的航空应用的高质量要求。
并且，该压缩板与堆叠(也被称为填隙(matage)板或板材) 的接触在加固步骤期间阻碍堆叠的良好排气。这个限制自然可以导 致在获得的元件中出现孔隙率，即削弱该元件的整体机械强度。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于制造复合材料壁板的方 法，从而克服在上述现有技术的实施例中提及的缺点。
为此，本发明涉及一种用于借助具有支架的设备制造复合材料 制造壁板的方法，在该设备上执行覆层步骤，该覆层步骤旨在实现 预浸料纤维层的堆叠，然后进行堆叠的加固步骤，该步骤旨在通过 安置在该堆叠上面的压缩板获得壁板。^^艮据本发明，实施所述方法，
6使得相互部分地覆盖的第一组聚酰亚胺薄膜(films )位于预浸料纤 维层的堆叠和压缩一反之间并且与该堆叠相4妄触。
因此，在加固步骤期间，与堆叠的上表面相4妄触的聚酰亚胺薄 膜的平滑外形有利地使已完成的壁板能够获得非常满意的表面状 态，并且完全符合某些领域中遇到的对表面质量的高要求，诸如对 于飞行器机身壁板的航空应用的高质量要求。
此外，该第一组聚酰亚胺薄膜除了能够有利地防止压缩4反的表 面状态印制在堆叠的上表面上以外，有利地，该第一组在加固步骤 期间还允许气体的良好排放。这可以解释为，通过构成一个整体的 多个聚酰亚胺薄月莫的部分重叠区域，排;改存在于堆叠中的初始空气 和气体，该整体不保证气体向上沿纤维层的堆叠方向的总的密封 性。
因此，排气显得令人满意，并且相对于以前遇到的孔隙率，能 够获得更小的孔隙率，这保证良好的总体机械强度特性。
用于本发明的聚酰亚胺薄膜可以以本领域技术人员已知的方 式通过芳香四羟二酐(dianydride tetracarboxylique aromatique )和芳 香族二胺之间的反应来实现。这些薄膜的厚度例如可以是30(am， 并且通常在20jam和50pm之间。
作为i兌明，可以4吏用以下的商用薄膜
-AIRTECH⑧公司的50微米聚酰亚胺薄膜；
-RICHMOND⑧公司的50微米聚酰亚胺薄膜(参考UHT 750); 或者
-KANEKA⑧公司的50微米聚酰亚胺薄膜(参考200AV);
7通常，由于这些薄膜的厚度小，这些薄膜的部分重叠/覆盖区域 在加固堆叠以后，通过印制，在堆叠表面只显现出浅层印记，这些 印记丝毫不损坏表面状态，并且没有有效地削弱已获得壁板的总体 机械特性。
所用的聚酰亚胺薄膜#:自然地选择以便4氐抗在堆叠的加固步 备聚期间施加的高温，该高温可以达到4ocrc或更高。聚酰亚胺薄月莫 不应该集成在最终的壁4反上，因此这些聚酰亚胺薄力莫^皮i殳置为可以 容易地从压紧的堆叠的上表面或压缩才反上取下，例如通过去皮
(pelage)方法。在最常遇到的情况中，在加固步骤结束时，所用 薄膜不附着压紧的堆叠的上表面也不附着压缩板，必然地，取下这
些聚酰亚胺薄膜没有任何需要特别注意的地方。
优选地，实施所述方法，使得相互部分地覆盖的第二组聚酰亚 胺薄膜位于所述层的堆叠和所述设备的支架之间并且与所述堆叠
相接触。
因此，由于第二组聚酰亚胺薄膜的存在，在通过压紧的堆叠构
成的壁板的上表面处获得的上述有利特;f正还可以在该壁才反的下表
面处获得。事实上，通过如此的方法，i殳备支架的表面状态有利地 不再印制在壁^1的下表面上，因为在加固步骤期间，堆叠的下部与 具有光滑外形的聚酰亚胺薄力莫4妄触。
作为说明，优选地，错开沿纤维层的堆叠方向设置的第一组聚 酰亚胺薄膜重叠区域和第二组聚酰亚胺薄膜的重叠区域，即，不沿 堆叠方向两两相对地设置这些重叠区域，即4吏这在不超出本发明范 围的情况下是肯定能实现的。
优选地，所述方法还包括将第一排气结构安置在所述压缩板上 的步骤，#丸行该步骤以便所述第 一结构与所述压缩^反相^妄触并且通
8过所述压缩板与所述第一组聚酰亚胺薄膜隔开，因此这表示压缩才反 的两个相对面分别接触第一组聚酰亚胺薄膜和第一排气结构。所述 方法还包括将第二排气结构安置在所述设备的支架上的步骤，执行 该步骤以便所述第二排气结构与所述设备的支架相接触且位于所
述支架和所述第二组聚酰亚胺薄力莫之间。
因此，在堆叠的加固步骤期间，通过与两组部分重叠的聚酰亚 胺薄膜整体相配合，上述结构能够实现令人满意的气体排放。
优选地，所述方法还包括安置至少一个楔块(cale)的步骤， 所述楔块用于限制在随后的堆叠加固步骤中容易发生的边缘效应， 每个楔块沿所述堆叠的边缘设置。优选地，因此，装备有该楔块的 堆叠的整个周边允许保留材料(gain en matidre )。对于上述边缘效 应的积极影响来自这些楔块能够限制材料的横向流动。事实上，当 进行压缩纟喿作时，压缩板对层的堆叠"施压"。在该压力的作用下， 树脂(在该温度下为液态)朝向板的边缘流动。该树脂"抵靠"在 上述楔块(也称作填隙楔块)上。当压缩板接触填隙楔块时，该压 缩才反在填隙楔块上施加正常的4妄触力。因此，在层的平面上每个楔 块承受树脂的推力、压缩板的正常压力以及大理石板上的反作用 力，并且因此最终承受与压缩板和大理石板之间的摩擦力。因此， 这个摩擦力阻止楔块在树脂的压力作用下移动，并且因此限制树脂 的挤压以及限制获得的壁板的边缘变薄。
优选地，在堆叠的加固步骤结束时，用于限制边缘效应的每个 楔块的厚度近似等于由所述堆叠获得的壁板的厚度。因此，有利地， 该特性还能够控制板的最终厚度，因此板的最终厚度不能小于楔块 的厚度。作为说明，在堆叠的周围所有点上设置楔块的厚度略小于 最终壁板的厚度，例如0.1至0.5mm。
9然而，可替代地，可以在堆叠的周围所有点上i殳置楔块的初始
(额定)厚度略大于最终壁板的厚度，例如0.1至0.5mm。在这种 情况下，这些楔块在加固期间通过压缩是可变形的，以i"更可以自然 地获得具有期望厚度的壁板。示例性地，因此这些楔块可以由高温 弹性材料(诸如石圭树脂691PX)制成。因此，通过这种构造，完全 去除了边^^效应。
另外，在所述堆叠的加固步骤结束时，用于限制边續_效应的每 个楔块具有初始厚度，所述初始厚度大于由所述堆叠中获得的壁板 的厚度，在执行所述加固步骤期间，每个楔块被设计且设置为通过 所述压缩纟反的压缩可变形。
并且，在堆叠的加固步骤期间，为了更好的排放气体，可以使 得用于限制边缘效应的每个楔块具有至少一个设置有多个排气槽 的表面。作为说明，这些槽优选地设置在填隙楔块的相对两面，即 与压缩板接触的面以及与用作支架的大理石板接触的面。优选地， 排气槽的相对定位是一个面上的排气槽相对于另一个面上的排气 槽十字交叉。
此外，所述堆叠的加固步骤一方面可以通过在部分地由支架限 定的密封室中进行降压来实现，并且所述层的堆叠和压缩板位于所 述密封室中，所述加固步骤另 一方面通过对所述预浸料纤维层的堆 叠进4亍加热来实现。然而，可替^地，在不超出本发明范围的情况 下，可以施加压力以i"更压紧纤维层的堆叠，即4吏该方案与上述方案 显得不直"t妄相关。
在应用降压的优选情况下，可以设置设备还包括所述密封室的 降压装置，所述密封室与设置在所述支架中的通孔连通，所述支架 例如是大理石板、陶瓷板、钬板以及本领域技术人员已知的所有其 它的合适材料。
10为了在加固步骤期间获得预浸料树脂的熔化所需的堆叠的加 热，i殳备还包纟舌集成在支架上的加热装置。作为i兌明，这些加热装 置可以为电阻和/或载热流体的循环通道，当制造上述支架的时候， 加热装置被实现在支架中。
可*#换地，在不超出本发明范围的情况下，i殳备可以安置在烘 炉中，以便使堆叠达到期望的温度。然而，能够同时实现覆层和堆 叠加固的这种设备的优点是在无需移动中间具有堆叠层的设备也 无需彼此连接的情况下实现以上步骤。事实上，移动设备的操作可 能引起构成堆叠的层之间相对移动的危险，当这些层由热塑性复合 材料构成时，由于这种材料制成的这些层没有固有的附着力，尤其 会遇到这些危险。
可以设置所述方法在所述堆叠的加固步骤结束时，用于获得近 似平面的壁板，如果必要，该近似平面的壁板可以用于承受随后的 才喿作，诸如沖压类型的成形:操作，然而，这些操作不属于本发明的目的。
可替换地，所述方法在所述堆叠的加固步骤结束时，用于获得 单曲率或者双曲率的壁板。作为说明，单曲率壁板是"可展开的"， 并且具有直的母线，这意味着单曲率壁板可以在平面上"展开"。 相反地，双曲率壁板(诸如飞行器机舱的机身壁板)不是"可展开 的，，，并且因此不具有直的母线，即双曲率壁板不可以在平面上"展 开"。事实上，双曲率壁4反具有例如沿壁4反的纟从向方向的第一曲率， 以及沿该相同壁^反的冲黄向方向的与第一曲率不同的第二曲率。
在这种情况下，执行覆层步骤以便接下来将给定的预浸料纤维 层安置在另一已经堆叠的层上，所述已给层通过至少一个焊点连接 已经堆叠的所述预浸料纤维层中的至少一个。因此，这能够控制堆 叠的几何尺寸，该堆叠例如由;f皮此不附着的热塑性复合材并牛层构
ii成，并且所述层的各自边缘的连续焊接使得层之间彼此连接，尤其 当制造由连续层构成的单曲率或双曲率壁板时，所述连续层不总是 具有同样的尺寸，因此，由于连续层的某些边缘的分开，不能通过 在它们的周边的连续焊接来两两进行组装。
此外，如果堆叠的层的点焊技术优选地被选定为用于制造曲率 壁板，那么该技术也可以用于制造平面板。然而，在制造平面板的 情况下，由于堆叠的不同层的尺寸通常一致，连续层的边缘的连续 焊接作为可以考虑的解决方案，即使点焊技术是优选地。
如以上提及地，优选地，所述方法应用于制造飞行器4几身壁板， 该壁一反为近卩以平面的、单曲率的、或^又曲率的，并且该壁纟反的表面
积例如可以在10 m2和30m2之间。为此，应当注意，通过应用才艮据 本发明方法而获得的壁板可以随后被进行一些操作，以便构成可以 安装的机身壁板。在这些操作中，我们考虑例如旨在通过连续焊接 将加固件连^妻在压制而成的壁^反上的才喿作，这些加固件可以通过平 面板的冲压制成，也能够才艮据本发明的方法获得。
本发明的其它优点和特征将会在以下的非限制性详细描述中 显现出来。


参照附图进4亍该描述
图la至lk是才艮据本发明的第一优选实施例，当应用通过复合 材料制造壁板的方法时，实现不同操作步骤的示意图；以及
图2是根据本发明的第二优选实施例，当应用通过复合材料制 造壁斥反的方法时，实现步艰《的示意图。
1具体实施例方式
首先参照附图la至lk，才艮据本发明的第一优选实施例，当应 用通过复合材料制造壁板的制造方法时，可以注意到被实现的不同 的连续的操作。在该第一实施例中，期望获得近似平面的壁板，并 且该壁板例如整体上是正方形或长方形，且厚度在lmm和20mm 之间。作为说明，应当注意，该壁板在航空领域特别用作飞行器机 身的壁板，该壁板例如包括接近65%的纤维含量。
在图la中，可以看到，用于实施该方法的i殳备首先包4舌与大 理石板1相似的支架。该大理石板1被多个设置在该大理石板1中 的通孔2相对于大理石板的延伸平面垂直穿过。如以下将会详细解 释地，通孔2通过常规的流体连通网络(未示出)连接降压装置4， 并且可以采用本领域技术人员已知的任何形式。
此外，大理石才反1装备有加热装置，该加热装置在此处采用多 个枳4成电阻或者载热流体的循环通道6的形式，这些加热装置全部 i殳置在用作支架的该大理石4反1的内部。
才艮据第一优选实施例的方法通过在板1上安置排气结构8开始 实施，该结构以下称为第二结构8。例如，该结构以本领域才支术人 员已知的方式由玻璃纤维构成，如HEXCELFabrics⑧^^司的细玻璃 纤维(参考2165 Z6040)或粗玻璃纤维(参考7628 TF 970)。 在随后的旨在压紧该堆叠的加固堆叠的步骤期间，该第二排气结构 8 (在图lb中示出)能够保证设置在该第二结构8上的复合材料层 的堆叠的排气，这将在下文中更清楚地显现出来。
然后，安置4皮此部分覆盖的一组聚酰亚胺薄膜，该组在图lc 中的标号为IO，该组以下^皮称为聚酰亚胺薄膜的第二ia。因此，该 第二组10由多个聚酰亚胺薄膜12构成，此处聚酰亚胺薄膜的数量
13为3,它们〗皮此部分地覆盖，并且更具体地在覆盖或重叠区域上两 两部分地覆盖。如图ld所示，优选地，设置每个薄膜12为带的形 式，这些带被4皮此平行地设置，即4吏可以可替换地考虑这些平4亍带 相对于所获得的壁板的纵向和横向方向倾斜。因此，重叠区域14 还可以纟皮看作沿着薄膜12的布置方向定向的更窄的带。优选地， i殳置组10在》合定点乂人来不具有多于两个4皮此重叠的薄膜12。如在 图lc中的箭头16所示，应当注意，由于在这些相同的区域14处 没有有利地完全保i正组10的密封性，重叠区i或14有利地在随后的 堆叠加固步驶《期间允"i午空气和气体通过。作为i兌明，重叠区i或14 的宽度'T，和聚酰亚胺薄膜12的带的宽度"1，"按照壁板的曲率来 变化。因此优选地，可以〗吏用宽度"1，"大约为254mm ( IO英寸) 的带来制造总的表面积小于2n^的平面壁板，那么，在平面壁板的 总的表面积大于21112的情况下，可以优选地使用宽度"1，"大约为 350mm ( 13.8英寸)的带。
此外，在具有曲率的壁4反的情况下，对于小曲率，所构成的带 的宽度"1，"为350mm (13.8英寸)，对于大曲率，所构成的带的 宽度"1，"为254mm ( 10英寸)。
并且，无论壁^反的几何形状怎样，重叠区域14的宽度"1"优 选地固定在15mm左右。
所用的聚酰亚胺薄膜12必然地被选择为可以承受达到400°C 或更高的高温，诸如在尤其为了保证复合材料预浸料层的树脂熔化 的堆叠加固步骤期间所遇到的聚酰亚胺薄膜。这些薄膜12的厚度 优选地大约包含在20jam和50pm之间，并且这些薄力莫12的布置和 数量被限定为可以禁止随后设置的层的堆叠与大理石板1接触。
制造方法接下来是执行覆层步骤，该步骤旨在沿着近似正交于 大理石板1延伸平面(未示出)的堆叠方向21实现多个预浸料纤
14维层20的堆叠18。因此，优选地由热塑性复合材并牛(例如具有热 塑性PEEK树脂基或热塑性PPS树脂基以及长碳纤维的复合材料) 制成的层20沿着该堆叠方向21彼此上下"i殳置。自然地，这些层20 (每一层20形成一层堆叠)的数量按照所期望的壁板最终厚度来确定。
在图le中，可以看到，沿着方向21考虑的该堆叠18的下表 面完全与第二组聚酰亚胺薄膜10接触。对于随后压紧的堆叠，这 能够保证完全符合航空领域的要求的、具有良好质量的表面状态的 下表面。作为i兌明，应当注意，随着预浸4牛纤维层20的4皮此上下 设置，被安置的最后一层优选地通过一个或多个焊点可以与已经堆 叠的整体连接，这些焊点例如位于每一层的端部，这些层通常具有 近似正方形或长方形的形状。这能够避免堆叠中的不同层20之间 的相对移动，事实上，由于热塑性复合材料制成的这些层之间的相 互附着性很弱，可能产生相对移动。确定地，在不超出本发明范围 的情况下，为了保证这种固定，也可以采用连续焊接。
现在参照图lf，可以看到，所述方法的下一步是^L置用于限制 在随后的堆叠18的加固步骤时容易产生的边缘效应的楔块22。如 图lg中所示，这些楔块优选的设置在堆叠18的四周，并且因此每 个楔块都沿着该堆叠的边纟彖i殳置。可4齐换地，这些楔块22可以在 执行覆层步骤时预先安置在支架1上，这些楔块通过适当的组装装 置(例如耐高温的胶带)被固定地安置在板l上。还可以执行上述 组装使这些楔块22位于第二排气结构8和第二组聚酰亚胺薄膜10 上方，并且与第二组聚酰亚胺薄膜10相冲秦触。
这些楔块的厚度对应于它们沿着方向21的尺寸，这些楔块的 厚度近似等于由该堆叠18获得的壁板的厚度，由于该壁板的厚度 不能小于安装在板1上的楔块22的厚度，这个特性能够清楚地控
15制旨在压缩堆叠18的加固操作。作为说明，楔块的厚度被设置大 约为O.lmm至0.5mm,比获得的最终壁板的厚度小。
此外，为了通过结合第二排气结构8和第一排气结构(下文将 会描述)来保证符合要求的气体排放，每个楔块22具有设置在它 们上表面和/或下表面上的排气槽或沟24，如图lg所示。
此外，这些楔块中的每一个在它们的横向方向上(更确切地在 远离堆叠的方向上)例如都可以通过i殳置在支架1上的挡块来阻挡。 然而，在不超出本发明范围的情况下，也可以i殳置这些楔块在支架 1上完全自由地平移。
此外，可替换地，可以设置这些楔块的厚度略纟效大于最终壁4反 的厚度，例如为0.1mm至0.5mm。在这种情况下，这些楔块完全地 去除边》彖效应，这些楔块^皮i殳置为在加固步骤期间通过压缩可变 形，以〗更可以获得具有期望厚度的壁^^反。
然后，再次安置一组聚酰亚胺薄膜26,即第一组聚酰亚胺薄膜， 该组聚酰亚胺薄膜由多个4皮此部分覆盖的薄膜28组成。该第一组 26与上述第二组10 —致或相似，例如聚酰亚胺薄膜28的凄t量为3 (或更多)，它们彼此部分地覆盖，并且更具体地在覆盖或重叠区 域上两两部分地覆盖。如图li所示，优选地，设置每个薄膜28为 带的形式，这些带被彼此平行地设置。因此，重叠区域30还可以 被看作沿着薄力莫28的布置方向定向的更窄的带。优选地，i殳置组 26在给定点从来不具有多于两个彼此重叠的薄膜28。如在图lh中 的箭头32所示，应当注意，所有都如第一组10的重叠区&戈14，重 叠区域30是有利地在随后的堆叠加固步骤期间允许空气和气体通 过。
16作为说明，重叠区域30的宽度'T，和聚酰亚胺薄膜28的带的宽度"1，"诸如上述所述，并且优选地与用于第二组聚酰亚胺薄膜的宽度一致。并且，所用聚酰亚胺薄膜28与第一组为相同类型，即被选择为可以承受达到400°C或更高的高温，诸如在尤其为了保证复合材料的预浸料堆叠的树脂熔化的堆叠加固步骤期间所遇到的聚酰亚胺薄膜。此处，这些薄膜28的厚度优选地大约包含在20(im和50nm之间，并且这些第一薄"莫28的布置和凄t量^皮限定为可以禁止"i殳置的层20的堆叠与随后i殳置的压缩外反之间的4妄触。为此，如图li所示，第一组26被设置为在堆叠18的整个上表面上延伸，但是也^皮-没置为乂人每个楔块22上伸出，如有必要，这些楔块可以由第一组聚酰亚胺薄膜28完全覆盖。如图li所示，在带28的纵向方向上，该带优选地略微伸出楔块22,对于其它横向设置的楔块不是这种情况。为此，在不超出本发明范围的情况下，同冲羊可以i殳置带28不覆盖这些横向设置的楔块22。
当沿着方向21考虑的该堆叠18的上表面完全与第一组聚酰亚胺薄膜26接触时，对于随后压紧的堆叠，这能够保证完全符合航空领域的要求的、具有良好质量的表面状态的上表面。
如在图lh中更好地示出地，第一组26的覆盖/重叠区域30中的每一个与第二组10中的覆盖/重叠区i或14中的一个沿着方向21对齐。然而，还可以考虑将这些重叠区i或14、 30 4晉开，即不沿方向21两两相对地安置这些区域。然而，这些重叠区域14， 30优选
地完全接触还未压缩的堆叠的下表面或上表面，即接触所设置的第一层或最后一层20。
如图lj所示，在堆叠18的加固步骤之前，进行安置压缩板36(也被称做填隙板或填隙板材)的步骤，该压缩板由诸如不锈钢的常规金属材料制成。该板36设置在堆叠18的上方，以便该板的压缩下表面与第一组聚酰亚胺薄膜26接触。如图lj所示，该板的尺
17寸被设置为可以抵靠楔块22中的每一个，所述楔块22设置在堆叠18的周围。自然地，由于所期望的壁板应该具有近似平面的形状，因此压缩板36近似平行于形成支架1的板。
制造方法的下一步是在压缩板36的上方安置第一排气结构34,如图lj所示。当然，应当注意，该第一4非气结构34具有的作用与上述第二排气结构所起的作用相同，在这两个结构8， 34之间的唯一不同是它们分別用于配合堆叠18的下表面和堆叠18的上表面。为此，可以使用具有相同排气特性的相同类型的结构。
如图lk所示，在扭一f亍堆叠18的加固步骤之前进4亍的最后才喿作是通过大理石板1创建密封室40,在该大理石板上安装密封气嚢42,该密封气嚢覆盖上述所有组成部分。为此，气嚢42通过一个或多个强力螺4丁45在堆叠18的周围旋拧i殳置在大理石板1上，螺钉45的头紧压放置在该板1上的密封接头44。作为说明，如图中所示，两个排气结构8， 34还可以通过强力螺钉45固定在密封接头44上，从而将这些排气结构安置在气嚢42和该密封接头44之间。
因此，板1和密封气嚢42共同形成密封室40,预浸料纤维层20的堆叠位于该密封室中，因此该堆叠可以承受旨在整体上压缩该堆叠18的加固梯:作。
为此，同时4吏用加热装置6以及降压装置4，该降压装置能够通过位于板1中且通向该密封室40中的通孔2使密封室40变为真空。更具体地，启动加热装置以便在堆叠18上施加400°C的温度，从而使得压缩该堆叠所需要的树脂熔化。自然地，如上所述，聚酰亚胺薄膜20和28被设计为能够承受该温度，以便在加固步骤期间聚酰亚胺薄膜不会损坏。当通过通孔2在室40中实现真空时，气嚢42在压缩^反36上施加压力，因此该压缩^反通过正交于堆叠的方
18向21移动来靠近支撑板1。因此，通过在气嚢42作用下的这种方式的移动，与第一组聚酰亚胺薄膜26接触的板36在朝向板1的堆叠方向上对层20产生挤压，因此，由于在这些层上的预浸料树脂的熔化，这些层趋向于压缩和连接。执行加固步骤，直到通过压缩获得的壁板在方向21上具有期望的厚度，并且当楔块厚度被设置为略《效小于壁板的最终厚度时，该加固步骤无i仑如何最终由于楔块22的厚度而达到极限。当达到该目标厚度时，在加固步骤结束时，室40通过耳又下气嚢42来打开，并且形成所期望壁纟反的压实的堆叠因此可以从i殳备上耳又下。
作为"i兌明，室40通过取下气嚢42来打开，并且形成所期望壁板的压实的堆叠因此可以从设备上取下。如有必要，可以取下聚酰亚胺薄膜12, 28，所述聚酰亚胺薄膜连续附着在所得壁板的上和/或下表面上。然而，应当注意，聚酰亚胺薄膜通常是在堆叠18的加固步,骤的最后耳又下，它们不附着任何其他为了实现该步骤而i殳置的元件，从而有利地，取下它们不会产生任何特殊问题。
现在参照图2,可以看到才艮据本发明的第二个优选实施例，该实施例的目的不再是获得近似平面的壁板，而是为了获得具有单曲率或^又曲率的壁寺反。
作为说明，这类型的壁板通常在^^空领域中遇到，如飞行器的才几身壁—反。
图2示出了在执行堆叠的加固步骤之前，设备和层的堆叠的状态。因此，该图对应于本发明第一优选实施例情况中的图lk所示的状态。
如可以在该图2中看到的，导致该组装的所有操作与参照图lk描述的第一实施例相似。应当注意，通过所《吏用i殳备的某些元件的形式以及通过缺少限制边缘效应的楔块(没有被设置)可以知道，该组装不同于第一实施例中遇到的组装，。然而，在不超出本发明
范围的情况下，这些楔块可以以与第 一实施例相同的方式i殳置。
因此，为了获得用于4几身壁4反的单曲率或双曲率，大理石支架1不再是平面斥反的形式，而是具有所期望的与壁才反的两个面中的一个互补的几何形状。相似地，压缩板36具有不再是平面的压缩表面，而是具有所期望的与壁一反的两个面中的另一个互4卜的几4可形状。当然，尽管图2示出了凹形的支架表面和凸形的压缩々反36的表面，在不超出本发明范围的情况下，自然地可以考虑在凹形表面和凸形表面(每个都是单曲率或双曲率)之间的反向构造。
与第 一优选实施例的另外一个不同在于由热塑性复合材料制成的堆叠18的不同层20之间的连4妄，这个连4妻具有弱附着力。事实上，由于所研究用于壁板的单曲率或双曲率引起具有不同宽度的带的重叠，因此这些带的边缘之间的错开有时禁止两个直接相邻的带通过在带周围的连续焊接来连接。为了解决这个问题，除了在周围焊接这些层，可以考虑通过一个或多个合理定位的焊点来焊接。由于第一层不能以这种方式连接在支架1上，因此这种方式可以从堆叠中的第二层开始用于每个纤维层20的连接。因此，为了保证堆叠18的第一层相对于大理石玲反支架1的正确固定，通过由装置4保证的降压，可以将第一层20固定在板l的支撑表面上。事实上，当通过装置4实现吸气时，在气嚢42安置在支架1上之前，通过通孔2吸入的气体有利地引起堆叠18的第一层20相对于大理石板l的固定。因此，使用降压装置4的另一个目的是保证密封室40中的真空，以1更实i见堆叠18的加固步艰朵。
本发明的第二优选实施例的另一个特4正是获得压缩4反36的确定形状，该压缩板构成设备的一部分。事实上，该板36有利地由包含云母和树脂的材料制成，诸如在专利申请BE 758 263中所述
20的，或者在VON ROLL ISOLA⑧公司提供的商业品牌MIGLASIL⑧中可以找到的，这^f呆i正了4反的特性，l吏得才反36在第一次加热期间是可变形的，并且保证一旦完成该第一次加热，将会变得非常坚石更。因此，该板36由上述材料制成并且预先地粗略成型以便接近最终需要的几何形状。当第一次用于实现单曲率或双曲率壁4反时，该预成型的^反以上述方式i殳置，即i殳置在第一组聚酰亚胺薄膜26上。然后，在高温下的纤维层的堆叠加固步骤期间，压缩^反36 —方面将会平帖该堆叠18变形，并且同时达到它的烘烤温度，通过该烘烤温度，该板36变得坚硬。因此，在由密封气嚢42 (将会用于确定板的最终形状)施加的压力的作用下， 一旦该板完全按照堆叠18而成型，由于所用材料的特殊特性，该最终形状能够在随后设置的任何温度下保留。
因此，具有确定曲率的该板36借助设备可以实现随后的壁板，因为当第一次烘烤时，已经确定了该板的形状，板36在随后的高温压缩步骤期间完全能够承受高温。
在不超出本发明范围的情况下，可替换地，可以将板制造为直接具有确定定义的形状，因此无需依靠制造第一壁板来获得该形状。
当然，本领域技术人员可以仅仅以非限制性示例的形式实现上述本发明的多种变型。
2权利要求
1. 一种借助具有支架(1)的设备来制造复合材料壁板的制造方法，在所述设备上执行覆层步骤，所述步骤旨在实现预浸料纤维层(20)的堆叠(18)，然后进行所述堆叠(18)的加固步骤，所述加固步骤旨在通过安置在所述堆叠上方的压缩板(36)获得所述壁板，其特征在于，实施所述方法，使得相互部分地覆盖的第一组(26)聚酰亚胺薄膜(28)位于所述预浸料纤维层的堆叠(18)和所述压缩板(36)之间并且与所述堆叠相接触。
2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，实施所述方法， 使得相互部分地覆盖的第二组(10 )聚酰亚胺薄膜(12 )位于 所述预浸料纤维层的堆叠(18)和所述设备的支架(1 )之间 并且与所述堆叠相接触。
3. 根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述方法还包 括将第一排气结构(34)安置在所述压缩板(36)上的步骤，执行所述步骤以4更所述第一结构(34 )与所述压缩板(36 )相 接触并且通过所述压缩板(36 )与所述第一组(26 )聚酰亚胺 薄膜(28)隔开，并且其特征在于，所述方法还包括将第二排 气结构(8)安置在所述设备的支架上的步骤，执行所述步骤 以便所述第二排气结构(8 )与所述设备的支架(1 )相接触且 位于所述支架和所述第二组(10)聚酰亚胺薄膜(12)之间。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的制造方法，其特征在于，所 述方法还包括安置至少一个楔块(22)的步骤，所述楔块用于限制在随后的堆叠加固步骤中容易发生的边缘效应，每个楔块(22)沿所述堆叠(18)的边纟彖^没置。
5. 根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，在所述堆叠的 加固步骤结束时，用于限制边缘效应的每个楔块(22)的厚度 近似等于由所述堆叠(18)获得的壁板的厚度。
6. 根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，用于限制 边缘效应的每个楔块(22)具有至少一个设置有多个排气槽(24)的表面。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的制造方法，其特征在于， 在所述堆叠的加固步骤结束时，用于限制边缘效应的每个楔块(22)具有初始厚度，所述初始厚度大于由所述堆叠(18)获 得的壁板的厚度，在执行所述加固步骤期间，每个楔块(22) #皮-没计且设置为通过所述压缩板(36)的压缩可变形。
8. 根据上述权利要求中任一项所述制造方法，其特征在于，所述 堆叠(18)的加固步骤一方面通过在部分地由所述支架(1) 限定的密封室(40 )中进行降压来实现，并且所述层的堆叠(18 ) 和所述压缩板(36 )位于所述密封室中，所述加固步骤另 一方 面通过对所述预浸料纤维层(20)的堆叠(18)进行加热来实 现。
9. 根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述设备还包 括所述密封室(40)的降压装置(4)，所述密封室与设置在所 述支架(1 )中的通孔(2)连通。
10. 根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述支架(1 ) 釆用大理石斧反的形式。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的制造方法，其特征在于， 所述设备还包括用于预浸料纤维层(20)的堆叠(18)的加热 装置(6)，所述加热装置(6)集成在所述支架(1)上。
12. 根据上述权利要求中任一项所述制造方法，其特征在于，所述 方法在所述堆叠的加固步骤结束时，用于获得近似平面的壁板。
13. 根据权利要求1至11中任一项所述的制造方法，其特征在于， 所述方法在所述堆叠的加固步骤结束时，用于获得具有单曲率 的壁外反。
14. 根据权利要求1至11中任一项所述的制造方法，其特征在于， 所述方法在所述堆叠的加固步骤结束时，用于获得具有双曲率 的壁板。
15. 根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，执行所述覆 层步骤以便接下来将给定的预浸料纤维层(20)安置在另一已 经堆叠的层(20)上，所述给定层(20)通过至少一个焊点连 接已经堆叠的所述预浸料纤维层(20)中的至少一个。
16. 根据上述权利要求中任一项所述制造方法，其特征在于，所述 方法应用于制造飞行器机身的壁板。
全文摘要
本发明涉及一种借助具有支架(1)的设备制造复合材料壁板的制造方法，在该设备上执行覆层步骤，该覆层步骤旨在实现预浸料纤维层(20)的堆叠(18)，然后进行堆叠的加固步骤，该步骤旨在通过安置在该堆叠上方的压缩板(36)获得壁板。根据本发明，实施所述方法，使得相互部分地覆盖的第一组(26)聚酰亚胺薄膜(28)位于预浸料纤维层的堆叠(18)和压缩板之间并且与该堆叠相接触。
文档编号B29C70/44GK101511568SQ200780033303
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月13日 优先权日2006年9月15日
发明者斯特凡纳·波谢, 达维德·布韦, 迪迪埃·库尔茨, 马克·沙莱 申请人:法国空中客车公司