专利名称：用于由具有至少两层预浸材料层的层压材料制造fvw预型件的方法以及用于这种方法的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于由具有至少两层预浸材料层的层压材料制造FVW预型件的 方法，以及用于成形用于根据该方法制造FVW部件的半成品的制造设备。
背景技术：
EP 1 393 875 Al说明了一种用于层压结构成型的挤压装置。该挤压装置具有挤 压模具，所述挤压模具具有由弹性材料组成的突出于中间部分的端头。在挤压成形运动时， 挤压模具朝相对层运动，所述相对层具有位于其上的层压结构，所述层压结构在相对层上 设置成，使得彼此相对放置的部分超出相对层延伸。相对层构成为，使得在挤压模具的挤压 运动时，层压结构的超出相对层延伸的部分在相对层的侧面向下挤压。在此，弹性的端头沿 层压结构的厚度方向共同挤压层压结构的在相对层的侧面随着增加的挤压运动延伸的弯 曲区域。在挤压运动中，端头的接触面在层压结构的面向该端头的表面上滑动。在US 2 378 642中说明了由天然纤维组成的产品的通过冲模类成型工艺的制 造，其中具有三维的成形轮廓的第一挤压模具件朝具有与第一挤压模具件的成形轮廓互补 地形成的三维的成形轮廓的第二挤压模具件运动。通过挤压方法，将插入在第一和第二挤 压模具件之间的纤维半成品三维成形。从DE 60 2005 002 300 T2中已知一种用于制造用于飞机的结构复合梁的多阶段法。对于航空和航天技术的多种应用而言，在汽车制造业和其它领域中使用也称为预 浸材料的预浸渍的纤维复合材料，其由在保持限定的纤维体积含量的情况下用树脂混合物 浸渍的增强纤维组成。为了提高用于制造纤维复合材料部件的现代的方法的生产率、灵活 性和经济性，从普遍的现有技术中已知，借助于热成型法使这种预浸材料成型。在这种情况 下，多层的预浸层压材料被加热至成型温度，以便改善树脂混合物的流动特性。紧接着，将 预浸层压材料成型，其中层压材料的层压材料层相互滑离。层压材料的热成型例如借助于 单隔膜成型法或双隔膜成型法、挤压成型法或弯曲法实现。隔膜成型法使用模具模型和柔 韧的膜(隔膜)，所述模具模型和柔韧的膜通过部分抽真空引起层压材料的成形。挤压成型 法通过加热的模型模具的共同挤压来实现。例如从WO 90/11882中已知一种用于借助于弯曲技术使复合材料板热成型的方 法和装置。该传统的弯曲装置使用两个弯曲板，在所述两个弯曲板之间设置有层压材料。在 成型期间，借助于冲头和压辊沿层压材料的自由的板边缘的方向施加拉力，以便达到层压 材料层的应力。在这种方法中，不利的是，层压材料层的层间滑动，尤其是在纤维复合材料部件的 大的翼缘宽度和部件厚度的情况下，与大的阻力有关，使得在部件制造时，由于在部件内部 半径上的压应力引起内部的层压材料层的凸起和隆起。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于由具有至少两层预浸材料层的层压材料制造FVW 预型件的方法以及用于成形用于根据该方法制造FVW部件的半成品的制造设备，其中防止 内部的层压材料层在成型期间的凸起和堆积。该目的借助独立权利要求的特征得以实现。其它的实施形式在与独立权利要求相 关的从属权利要求中说明。根据本发明，尤其提出用于由具有总共至少两层用粘合剂结合的干纤维织物层和 /或预浸材料层的层压材料制造FVW预型件的方法，其中 两个层压材料部分通过夹紧装置夹紧； 层压材料的成型在构成弯曲部的情况下进行，其中 在第一和第二夹紧装置内的夹紧力如此之大，使得在相应的夹紧装置内不允许 层压材料层的彼此相对的滑动。借助根据本发明的方法或借助根据本发明的制造设备，可能的是，不拉长层压材 料，而是弯曲层压材料，而且因此层压材料层不相对滑移或者相互或上下重叠地滑动。因此 避免在成型过程中层压材料层的滑动运动，并且尤其避免层压结构的表面的在外部出现的 损坏，并且因此避免对待制造的部件的质量的不利影响。根据本发明，在夹紧装置内，在层 压材料和夹紧装置之间并且/或者在层压材料层之间不产生或只是产生非常少的滑动运 动，此外弯曲区域朝外侧露出。根据本发明，提出用于由具有总共至少两层用粘合剂结合的干纤维织物层和/或 预浸材料层的层压材料制造FVW预型件的方法，其具有如下步骤 在各一个夹紧装置中夹紧两个彼此相对放置的边缘部分； 成型件上设置层压材料，以及 给层压材料加载拉力，使得成型件的轮廓部分地构成在层压材料上。根据本发明的实施形式，在用于制造FVW预型件的方法中，通过成型件的横向于 层压材料的纵向方向的运动产生层压材料内的拉应力。为此，用于该方法的实施的制造设 备设置有操纵装置和运动机构，成型件能够借助所述运动机构运动。根据本发明的另一个实施例，根据本发明的方法尤其具有如下步骤 在借助于运动机构相对于成型件可移动的第一夹紧装置中夹紧层压材料的第 一边缘部分，并且在另一个夹紧装置中夹紧层压材料的相对第一边缘部分的第二边缘部 分，其中从另一个夹紧装置看，第一夹紧装置位于成型件的倒圆的表面区域的对面； 通过相对于第二夹紧装置的第一夹紧装置在层压材料的位于夹紧装置之间的 区域上施加拉力，并且同时朝远离所述第二夹紧装置直至如下位置定向的方向移动第一夹 紧装置，在所述位置上，倒圆的表面区域在第一夹紧装置和第二夹紧装置之间的层压材料 上，沿其纵向方向看，压印出弯曲部； 其中在第一和第二夹紧装置内的弯曲力至少如此之大，使得在层压材料上施加 规定的最大拉力时，在相应的夹紧装置内不允许层压材料层的彼此相对的滑动。根据本发明的用于由具有总共至少两层用粘合剂结合的干纤维织物层和/或预 浸材料层的层压材料制造FVW预型件的方法尤其能够具有如下步骤
在借助于运动机构相对于成型件可移动的第一夹紧装置中夹紧层压材料的第 一边缘部分，并且在另一个夹紧装置中夹紧层压材料的相对第一边缘部分的第二边缘部 分，其中从另一个夹紧装置看，第一夹紧装置位于成型件的倒圆的表面区域的对面； 由相对于第二夹紧装置的第一夹紧装置在层压材料的位于夹紧装置之间的区 域上施加拉力，其中第一夹紧装置沿预先确定的方向运动，使得成型件通过其倒圆的表面 区域在第一夹紧装置和第二夹紧装置之间的层压材料上，沿层压材料的纵向方向看，压印 出弯曲部； 其中在第一和第二夹紧装置内的夹紧力如此之大，使得不允许层压材料层的彼 此相对的滑动。在此，此外能够提出，第一夹紧装置向下并且沿成型件的面向第一夹紧装置的第 一侧面的方向运动，直至层压材料部分地紧贴在第一侧面上。在此，此外能够提出， 在将层压材料(40)的端部部分夹紧在第一夹紧装置(16)内之前，将第一边缘 部分(44、45)相对于位于第一边缘部分旁的区域(46、47)的弯曲从而在这些区域之间形成 的弯曲区域，并且在此，层(Li、La)由于弯曲而相互偏移，并且 第一端部部分的层(Li、La)以偏移的构造被共同夹紧在第一夹紧装置(16)内。在该方法中能够提出，第一夹紧装置的在施加拉力的情况下的运动包括第一夹紧 装置的沿成型件的侧面的方向的向下的运动，直至层压材料部分地紧贴在面向第一夹紧装 置的第一侧面上。在此，此外层压材料的位于第一夹紧装置内的边缘部分相对于位于第一 夹紧装置前的区域旋转的角度能够在士 10°度的范围内等于如下角度，第二侧面相对于接 触面以所述角度延伸。在此，也能够提出，在第一夹紧装置为了在施加拉力的情况下使层压材料成形而 运动之前，或者在特殊的实施例中，在将层压材料夹紧在夹紧装置内之前，进行层压材料 的在成型件的接触面上的设置，沿从另一个夹紧装置到第一夹紧装置的方向相互不考虑地 看，所述成型件具有接触面、位于第一和第二夹紧装置之间的倒圆的表面区域和第一侧面。在将层压材料的端部部分夹紧在第一夹紧装置内之前，能够提出，将第一端部部 分相对于位于端部部分旁的区域弯曲从而在这些区域之间形成弯曲区域，并且在此，层由 于弯曲而相互偏移，并且第一端部部分的层以偏移的构造被共同夹紧在第一夹紧装置内。 在此，端部部分的长度能够设计成如此地短，使得在没有形成内层的堆积的情况下发生端 部区域的层的偏移。在该方法中，相对于位于端部部分旁的区域的端部部分借助于成型芯弯曲。端部部分的相对于位于端部部分旁的区域的弯曲能够通过第一夹紧装置的围绕 轴线的旋转来进行，在所述旋转中，层压材料的由第一夹紧装置容纳的部分沿其纵向方向 相对于位于第一夹紧装置外和第一夹紧装置前的区域弯曲。在此，尤其设置有较小的夹紧 力，所述夹紧力允许由于层的旋转而产生的层的相互偏移。层压材料能够为通过半成品的在缠绕芯上的缠绕来制造的环形的与型件层压材 料的环形的部分。在根据本发明的用于制造FVW预型件的方法中，接触面和/或侧面能够平面地构 成。可替代或可附加的是，接触面和/或第一侧面具有沿拉力方向看弯曲的表面。接触面 和/或第一侧面也能够具有横向于拉力方向延伸的三维的轮廓，使得预型件获得横向于拉力方向看三维的成形。此外，在根据本发明的用于制造FVW预型件的方法中，能够提出，在第一夹紧装置 借助于另一个运动机构运动时，从第一夹紧装置看，位于成型件的另一个倒圆的表面区域 对面的第二夹紧装置也沿与第一夹紧装置的运动方向相反的方向运动至如下位置，在所述 位置上，成型件的从第一夹紧装置看位于第一表面区域对面的倒圆的第二表面区域在倒圆 的第一表面区域和第二夹紧装置之间的层压材料上，沿其纵向方向看，压印出弯曲部。在此 能够在第一夹紧装置运动的同时进行第二夹紧装置的运动。另一个夹紧装置的运动也能够 包括另一个夹紧装置的沿成型件的第二侧面的方向的向下的运动，直至层压材料部分地紧 贴在第二侧面上，所述第二侧面相对于第一侧面且面向第二夹紧装置。在用于制造FVW预型件的方法中提出， 在将层压材料的第二端部部分夹紧在第二夹紧装置内之前，将第二端部部分相 对于位于第二端部部分旁的区域的弯曲从而在这些区域之间形成的弯曲区域，并且在此， 层由于弯曲相互偏移，并且 端部部分的层以偏移的构造被共同夹紧在第一夹紧装置内。在此能够提出，第二端部部分的长度如此之小，使得在没有形成内层的堆积的情 况下发生端部区域的层的偏移。此外，在该方法中能够提出，层压材料的位于第一夹紧装置 内的边缘部分相对于位于第一夹紧装置前的区域旋转的角度能够在士 10°度的范围内等 于如下角度，第二侧面相对于接触面以所述角度延伸。在第二端部部分相对于位于端部部 分旁的区域的弯曲的步骤中，该弯曲能够借助于成型芯进行。第二端部部分的相对于位于 端部部分旁的区域的弯曲尤其能够通过第二夹紧装置的围绕轴线的旋转来进行，在所述旋 转中，层压材料的由第二夹紧装置容纳的第二端部部分沿其相对于位于第二夹紧装置外且 位于该第二夹紧装置前的区域的方向弯曲。第二侧面能够至少部分平面的构成，或者至少部分地具有沿拉力方向看弯曲的表 面。此外，接触面和/霍蒂尔侧面能够具有横向于拉力方向延伸的三维轮廓，使得在预成型 件上获得横向于拉力方向看三维的成形。根据本发明，也设有用于成形用于制造FVW部件的半成品的制造设备，其具有 成型件，具有用于接触半成品的轮廓； 第一和第二容纳装置，分别用于容纳层压材料的边缘部分，所述第一和第二容 纳装置分别具有用于夹紧半成品的夹紧装置； 运动机构，所述运动机构可借助于操纵装置控制，并且耦联在成型件上，并且借 助所述运动机构，具有接触轮廓的成型件可横向于位于第一容纳装置和第二容纳装置之间 的半成品运动，以便在半成品上施加预先确定的拉力，其中接触轮廓具有弯曲部，并且成型 件定位成，使得在其横向于层压材料分布运动时，在层压材料内构成弯曲部。根据本发明的另一个实施例，设有用于成形用于制造FVW部件的半成品的制造装 置，其具有 成型件容纳部，用于容纳用于半成品成型的成型件； 第一和第二容纳装置，分别用于容纳层压材料的边缘区域，所述第一和第二装 置分别具有用于夹紧半成品的夹紧装置； 运动机构，所述运动机构可借助于操纵装置控制，并且在所述运动机构上耦联有第一容纳装置，其中运动机构构成为，使得第一容纳装置能够获得反向于朝向第二容纳 装置的方向的预先确定的拉力，并且同时能够执行相对于成型件容纳部的运动。此外能够提出，驱动装置与运动机构耦联，所述驱动装置可借助于操纵装置控制， 并且在所述驱动装置上耦联有第一容纳装置，其中运动机构和驱动装置构成为，使得第一 容纳装置能够获得反向于朝向第二容纳装置的方向的预先确定的拉力，并且同时能够执行 相对于成型件容纳部的运动。在此，由运动机构执行的运动能够位于平面内。驱动装置能够适合于在由运动机 构执行的运动期间，在层压材料上施加具有预先确定的数值的拉力。拉力能够借助于尤其 是与驱动装置耦联的弹簧装置施加，借助所述弹簧装置可保持在成型运动期间的最小拉 力。运动机构也能够构成为，使得运动轨迹是可调节的。在此，运动轨迹能够是弧形的。此 外，第一容纳装置能够具有旋转装置，借助所述旋转装置，第一容纳装置可围绕横向于第一 和第二容纳装置之间的连接部延伸的轴线旋转。能够附加地提出，在第二容纳装置上耦联有运动机构，所述运动机构可借助于操 纵装置控制，其中运动机构和驱动装置构成为，使得第二容纳装置能够施加反向于朝向第 一容纳装置的方向的预先确定的拉力，并且同时能够执行相对于成型件容纳部的运动。此 外能够提出，第二容纳装置的由运动机构执行的运动位于平面内。第二容纳装置的驱动装置尤其能够构成为，使得该驱动装置适合于在层压材料上 施加具有预先确定的数值的拉力。第二容纳装置的驱动装置也能够具有弹簧装置，借助所 述弹簧装置施加相对第一容纳装置的拉力，使得保持在成型期间的最小拉力。第二容纳装 置的运动机构能够构成为，使得运动轨迹是可调节的。尤其能够提出，制造设备构成为，使 得施加沿在相应的夹紧装置或容纳装置前露出的部分的方向的拉力，并且同时构成规定的 运动轨迹。第二容纳装置的运动轨迹通常能够为弧形。此外，第二容纳装置能够具有旋转 装置，借助所述旋转装置，第二容纳装置可围绕横向于第一和第二容纳装置之间的连接部 延伸的轴线旋转。具有前述替代方案的操纵装置和运动机构能够类似地设计成用于成型件的运动。
在下面借助于
本发明的实施例，附图示出 图1示出根据第一个根据本发明的实施例的具有缠绕的层压材料的缠绕芯的 侧视图，所述层压材料具有多个层，所述多个层作为用于制造用于纤维复合材料(FVW)部 件的预型件的根据本发明的方法的可选择的第一步骤； 图2示出根据图1缠绕的预型件的部分的侧视图，所述预型件能够用于根据本 发明的方法的随后的步骤； 图3示出根据本发明的用于制造FVW部件的成型装置的实施形式的侧视图，在 所述成型装置中插入有由根据图2的预型件形成的层压材料，其中图3示出装置和成型前 的层压材料的状态； 图4示出根据本发明的如图3的在相同的侧视图中具有成型后的层压材料的成 型装置的实施形式； 图5示出相对于在图1和2中所示的用于形成层压材料的方法的具有第一步骤
9的可替代的方法，其中示出具有平放的层压材料的预成型装置的侧视图； 图6示出根据图5的在预型件成型后的预成型装置的侧视图； 图7示出根据本发明的具有插入的图6中的成型前的预型件的成型装置的侧视 图；以及 图8示出如图7的具有插入的成型后的预型件的成型装置的侧视图。
具体实施例方式在根据本发明的用于制造在图4和8中以待制造的形式示出的纤维复合材料 (FVff)预型件1的方法中，借助于夹紧装置的运动，至少一个被夹紧的端部部分46或47通 过在倒圆的表面区域56或57上的接触，在横向于夹紧装置的旋转轴线施加拉力的情况下 弯曲(图3以及图7和8)。可选择的是，在用于形成在原始状态2下的原始预型件的该方法步骤之前，层压 材料的预弯曲尤其能够在待制造的部件中设有的弯曲区域68、69(图8)的周围进行，如在 图1、2以及5、6中的实施例中所示。在此，层压材料4、42成形，所述层压材料例如在图2 以及图6和7中所述的状态下具有层压材料层或层2a、32b、2c。使用由具有总共至少两个用粘合剂结合的干纤维织物层和/或预浸材料层组成 的层压材料作为原始的层压材料，以便根据本发明制造FVW预型件。就这方面而言，在下面 简短地谈及由层组成的层压材料。成形能够为成型，并且也尤其能够附加地为原始层压材料的层的三维成形。为了形成在原始的状态2下这样的原始预型件，能够选择性地使用各种方法，在 图1和2中示出所述方法中的一个，并且在图5和6中示出另一个。按照用于形成用于在根据本发明的制造设备中使用的原始预型件的本发明方法 的第一实施形式，为随后的成型步骤使用的层压材料4事先在缠绕工序中制造(图1)，在所 述缠绕工序中，例如纤维复合材料缠绕在缠绕芯6上，所述缠绕芯尤其能够具有圆形的横 截面(图1)。缠绕工序能够以不同的方式进行。能够提出，首先通过浸渍池形成连续纤维、 纤维束或纤维带，借助所述连续纤维、纤维束或纤维带使基体材料成网状，并且然后围绕缠 绕芯6缠绕。可替代的是，预浸材料带被缠绕，所述预浸材料带紧接着被硬化。此外可能的 是，用未浸渍的复合材料缠绕芯，所述未浸渍的复合材料紧接着以树脂注入法浸渍，用于形 成层压材料。被放置的层压材料层2a、2b、2c的层顺序和数量与对待制造的部件的要求有 关。纤维分布尤其适应于部件的载荷路径，使得轻型的高强度的结构的制造是可能的。缠 绕工序和因此预型件4的制造能够尽可能自动地进行。图2示出图1中的根据图1缠绕的预型件4的部分的侧视图，由以缠绕法制造的环 形的预型件2组成的所述预型件能够在缠绕后分成多个并且最好两个分别构成层压材料4 的半环，并且从缠绕体6上取下。通过使用层压材料环形部分作为用于如图3的成型法的 原始预型件，沿弯曲部的纵向方向看，端部部分24、25相对于中间区域21沿其纵向方向的 定向进行旋转。可替代的是，预型件层压材料也能够根据图5和6的示图或以其它方式形成。在此能够提出，至少一个第一端部分44、45相对于区域46、47弯曲，所述区域位于 相对于层压材料的表面的中间区域41的这个端部部分44、45旁，使得位于端部部分46或47之间的区域在构成位于该区域之间的弯曲区域48或49弯曲。在图5和6中示出的示例中，在模具模型20的棱线或棱区域上引入弯曲部48、49。 为了构成弯曲部48、49，预型件层压材料3尤其能够具有倒圆的表面区域36、37。模具模型20的横截面能够根据使用情况和预型件3的所要求的形状来设计。在 图5和6中示出大致为矩形的横截面形状。模具模型20例如也能够具有梯形、三角形或六 边形的横截面形状。倒圆的棱或表面区域36或37在层压材料相应地接触在该棱或表面区域上时构成 弯曲区域48或49。这个步骤也能够设有两个沿纵向方向或加工方向看与其相反的第二端 部部分，如在图5和6中所示。因为在该步骤中，相应的端部部分沿横截面方向不被拉紧或 夹紧，所以层能够根据它们的在弯曲区域48或49内的相应的半径沿它们的纵向方向设置。原始预型件的借助端部部分的相对于位于端部部分旁的区域的弯曲的形成也能 够在边缘部分在夹紧装置内夹紧后，通过相应的夹紧装置围绕轴线的旋转来进行，在旋转 时，层压材料的由夹紧装置容纳的部分沿其纵向方向相对于位于第一夹紧装置外和该夹紧 装置前的区域弯曲，其中设置较小的，也就是说，最大的容许夹紧力，所述夹紧力由于层的 旋转允许层的相互偏移。通过原始预型件的这个选择性的形成，随后至少一个具有层的露出的端部部分46 或47，——所述层相对于具有其它弯曲部且尤其至少在这些区域内具有平面分布的原始 位置相互偏移——，被拉紧或牢固夹紧，使得端部部分的层在进一步的方法步骤中不再能 够相互偏移。通过所述用于形成已经具有弯曲部的原始预型件的步骤，减少在弯曲区域48 或49内，在位于内部的层Li上的，即具有较小的直径的层上的相对于具有在弯曲区域内较 大半径的较远地位于外部的层La的突起或隆起或者折叠的危险。为了这个目的，在如图5 和6成形时，沿纵向方向LR看，与使用的预浸材料层的材料有关，相应的端部部分46或47 的长度最好应该不超过预先确定的最大数值，从所述最大数值开始，在相应的区域48或49 内出现位于内部的层的相对于外层的隆起或突起。因此，如果在层压材料的侧面首先通过 弯曲形成具有较小长度1(图6)的侧部，并且在随后的步骤中由该侧部借助于借助施加在 层压材料上的拉力运动的夹紧装置形成具有较大长度L(图8)的待制造的部件，那么达到 在第一步骤中，实现层的在长度上的相互位移，在所述位移中，脚部的弯曲还没有导致内层 的隆起或突起；并且在第二步骤中，层的相互位移分布在待制造的部件的较大的脚部长度 L上。只要长度L和1的差别不是太大，在此也不会出现层压材料的内层的隆起或突起。也能够使用如图2的预型件部分作为用于也如图5和6的方法的原始预型件。预型件3的成型能够借助于热成型法实现，以便层压材料2的根据图5伸出的端 部部分44、45借助于热成型法成型。板状层压材料2的热成型例如能够通过单隔膜成型法 或双隔膜成型法实现。在这种情况下，层压材料2的层2a、2b、2c相互滑动，其中位移通向侧 部端部42、43，使得在大致U型的预型件40的层压材料边缘42、43上出现在图6中所示的 “书本效果”。在隔膜成型法中，在单隔膜成型法(SD法)和双隔膜成型法(DD法)之间具有 一个隔膜或两个隔膜的区别。柔韧的膜(未示出)，例如Tygavac LRBlOO膜或Mosites 膜分别称为隔膜，所述膜将通过抽真空的空间与大气隔开。在SD法中，首先将成型芯40放 置在真空台上。紧接着，将层压材料2定位、固定在模具模型20上且在希望的位置上，并且 借助于加热装置18加热(参见图5)。此外，为了加热层压材料2，层压材料从上面借助热量对流照射。在此，在SD法和DD法中，热量首先借助于热辐射传递到上隔膜上，并且从那 里每次传热通过膜传递到薄片内。最好使用陶瓷辐射器、白炽灯泡或红外(IR)辐射器作为 热源。成型台能够附加地从下面，也就是说，从模具模型20，例如通过例如IR辐射器的 热辐射器加热。此后，将隔膜置于总结构上，并且与真空台气密地连接。紧接着，通过隔膜 和真空台之间的真空导管产生负压，使得层压材料2的环境压力压在模具模型20上，并且 以这种方式成型。双隔膜法与单隔膜法的区别主要在于，层压材料2在两个隔膜之间定位并且抽真 空。以这种方式，层压材料2的各个层已经相互固定。紧接着，如已经借助于SD法所述，由 两个隔膜和薄片组成的整个组件被加热和成型。根据本发明的另一个实施例，预型件4的选择性地设有的热成型借助于挤压成型 法或弯曲成型法实施(未示出)。在用于预型件4成型的挤压成型法中，在阴阳模具之间的 层压材料2通过挤压在温度作用下成型。为了借助弯曲成型法制造预型件4，置于台上的层 压材料2围绕棱边包边。为此使用在没有大的挤压的情况下在顶面和底面包围层压材料的 板。紧接着，层压材料2的端部部分借助于板的围绕棱边的翻转运动弯曲。根据本发明，预弯曲或非预弯曲的预型件借助于夹紧装置16、17的运动，在所述 运动中至少一个端部部分46或47张紧，尤其是沿纵向方向看，位于夹紧装置内或夹紧装置 前的区域，也就是说，朝中间区域的方向的区域46或47，通过接触在成型件50的倒圆的表 面区域58或59上弯曲，其中借助于横向于旋转轴线的夹紧装置或夹紧装置的运动轨迹在 层压材料上施加有拉力(图3以及图7和8)。至少一个夹紧装置16、17最好集成在容纳装置14或17内，在所述容纳装置内能 够容纳有层压材料的相应的端部部分。夹紧装置16、17最好具有带有两个夹紧挡板的层压 材料夹，所述夹紧挡板能够在层压材料或层压材料预型件40上施加沿层压材料的纵向方 向的拉力F。夹紧装置16、17能够同样借助于夹子夹住层压材料40的端部部分24、25，使 得在端部部分24、25的区域内的层2a、2b、2c尤其是沿纵向方向LR不能够彼此相互运动。因此，位于夹紧装置前的区域46或47在相应的张紧的端部部分附近构成第二弯 曲区域68或69(图8)，所述第二弯曲区域从相应的张紧的端部部分44或45看，进一步向 内，也就是说，朝倒圆的表面区域58、59的方向放置(只要发生预成形)。在层压材料的由 于运动和通过夹紧装置施加拉力的预成形期间(图5和6)，预型件4的端部部分22借助于 成型装置14、16中的各一个来固定，使得在预型件的层压材料边缘上的层压材料层2a、2b、 2c至少不沿拉力方向相互滑动。因为在该预成形法中，沿加工方向看，成型芯40的宽度B大于成型件50的在该方 向上适用的宽度b (图7)，所以在拉力的作用下，在层压材料40的相应的边缘42、43和相应 的弯曲区域68、69之间的相应的侧部长度L大于在边缘42、43和构成在模具模型20上的 弯曲区域48、49之间的预型件层压材料的侧部长度L (参见图6和8)。成型芯40的弯曲半 径R尤其能够构成为，使得其相当于模具模型20的弯曲半径r。在容纳装置14、15上，在面向成型件50的侧面设有接触面14a或15a，所述接触面 尤其能够在面向层压材料的侧面上构成为圆形，所述接触面的弯曲轴线横向于拉力方向延 伸。该接触面尤其能够设有相应的结构，以便在施加拉力时，将该拉力传递到预型件42上，
12而不对该预型件产生影响。为此也能够设有相应地倒圆的接触面14a、15a，在形成原始预型 件2时给予该预型件弯曲部48、49，可替代或除了根据图5、6的方法，这能够借助成形芯或 模具模型20来进行。端部部分的相对于位于端部部分旁的用于形成原始预型件的区域的弯曲也能够 通过第一夹紧装置的围绕轴线的旋转来进行，其中层压材料的由第一夹紧装置容纳的部分 沿其相对于位于第一夹紧装置外和第一夹紧装置前的区域的纵向方向弯曲。在形成原始预型件时，弯曲轴线不必为直线，因为原始预型件也能够是沿纵向方 向弯曲的部件。弯曲轴线的在形成原始预型件时的分布也不必平行于层压材料的弯曲轴线 延伸，所述弯曲轴线在成形时在施加拉力的情况下设置有夹紧装置。此外，在图5和6的示例中在形成原始预型件时，端部部分和位于内部的区域46 或47之间的角度，沿纵向方向L看，不必等于如下角度，在层压材料借助于夹紧装置和成型 件50进一步成型后，从各个第一弯曲区域48或49看，进一步位于内部的弯曲区域(在图 8中，中间的区域)和分别张紧的端部部分相互形成的所述角度。但是，在图6和8中所示 的示例中是这样情况，因为在准备步骤中，如在设置有夹紧装置的方法步骤中，沿层压材料 的纵向方向看，构成直角。在该示例中，层压材料的位于第一夹紧装置内的边缘部分相对于 位于第一夹紧装置前的区域旋转的角度能够在士 10°度的范围内等于如下角度，第二侧面 相对于接触面成所述角度延伸。纵向方向RL也通常为夹紧装置施加拉力的方向，其中纵向方向尤其能够从张紧 的端部部分的中间的连接线中得出。在该方法中，端部部分能够相对于位于端部部分旁的区域借助于型芯弯曲。通常能够提出，尤其是在层压材料成形期间，通过夹紧装置在施加拉力的情况下 实施层压材料的进一步成形。例如能够提出，型芯的接触面33三维成形，并且例如具有隆 起、沟纹、渗透、斜面等。也能够在一个或两个侧面34、35上设有这样的轮廓面。在层压材 料上施加拉力时，层压材料的沿着这样的接触面或者沿着一个或两个这样的侧面延伸的部 分通过在接触面或侧面上的压按三维成形。在此，在接触面或者一个或两个侧面的相应的 造型中，也能够达到层压材料的层的至少局部的相互位移。以这种方式例如能够达到例如 层压材料的底切或扭曲的成形。横向于拉力看，拉力F的方向尽可能精确地沿层压材料40的纵向方向，在施加拉 力的相应的夹紧装置旁的层压材料或接触面12、13和倒圆的边缘区域58、59之间延伸。根据另一个实施形式，在至少一个夹紧装置16、17或容纳装置14、15在施加拉力 的情况下运动时，运动轨迹62、63能够设置成，使得层压材料或由夹紧装置16、17容纳的端 部部分44、45作为整体在夹紧装置内滑移，并且/或者端部部分44、45内的层相互滑移。那 么，这尤其是如此情况，接触面12、13的延伸和/或倒圆的部分58、59的延伸以及相应的夹 紧装置16、17的相对于此的位置和运动导致层压材料的相对于夹紧装置的横向于拉力定 向的位移力。夹紧装置或容纳装置的运动相对于倒圆的部分58、59进行，所述部分使相应的夹 紧装置前的层压材料区域形成弯曲部。在此，在成型件上也能够设有多个倒圆的表面区域， 以便在层压材料上形成多个弯曲部。容纳装置14、15的沿着相应的运动轨迹61或62的运动控制能够手动或自动地进行，例如借助于操纵装置的未示出的计算机数字控制装置。在该运动期间，层2a、2b、2c在 相应的夹紧装置14、16和至少一个倒圆的表面区域58、59之间相互滑离。在此，运动轨迹 61、62和拉力的方向及大小选择为，使得层2a、2b、2c尤其是在至少一个夹紧装置的运动期 间处于拉应力的作用，以致不出现层或层压材料的隆起或堆积。为此，制造设备具有运动机构(未示出)，所述运动机构可借助于操纵装置(未示 出)控制，并且根据本发明，在所述运动机构上耦联有一个或多个容纳装置14、15或夹紧装 置16、17。运动机构构成为，使得相应的容纳装置14、15或夹紧装置16、17能够获得反向于 朝向第二容纳装置的方向的预先确定的拉力，并且同时能够执行相对于成型件容纳部的运动。此外能够提出，驱动装置与运动机构耦联，所述驱动装置可借助于操纵装置控制， 并且在所述驱动装置上耦联有夹紧装置或容纳装置，其中运动机构和驱动装置构成为，使 得相应的容纳装置能够获得反向于朝向第二容纳装置的方向的预先确定的拉力，并且同时 能够执行相对于成型件容纳部的运动。对于每个容纳装置而言，能够设有自己的运动机构， 或者对于多个容纳装置或夹紧装置而言，能够设有一个运动机构。同样，驱动装置或操纵装 置能够分别与多个容纳装置或夹紧装置耦联。尤其能够提出，操纵装置也控制夹紧装置。在此，由运动机构实施的运动能够位于平面内。驱动装置能够适合于在由运动机 构执行的运动期间，在层压材料上施加具有预先确定的数值的拉力。拉力能够借助于尤其 是与驱动装置耦联的弹簧装置施加，借助所述弹簧装置可保持在成型运动期间的最小拉 力。运动机构也能够构成为，使得运动轨迹是可调节的。在此，运动轨迹能够是弧形的。此 外，第一容纳装置能够具有旋转装置，借助所述旋转装置，第一容纳装置可围绕横向于第一 和第二容纳装置之间的连接部延伸的轴线旋转。在设有多个容纳装置的情况下能够提出， 这些容纳装置与旋转装置相关联，所述旋转装置的旋转轴线相互不平行地延伸。容纳装置 的借助旋转装置旋转尤其能够在执行运动轨迹62、63的情况下实现。为了构成制造设备，使得容纳装置或夹紧装置在层压材料上施加根据本发明的拉 力，施加拉力的弹簧装置能够与驱动装置耦联，并且运动机构能够使容纳装置运动，使得弹 簧在执行运动轨迹期间保持张紧，以致保持在成型期间的最小拉力。相应的容纳装置的运动机构尤其能够构成为，使得运动轨迹是可调节的。尤其能 够提出，制造设备构成为，使得施加沿在相应的夹紧装置或容纳装置前露出的部分的方向 的拉力，并且同时执行规定的运动轨迹。相应的容纳装置的运动轨迹通常能够为弧形。在设有两个或两个以上的容纳装置14、15的情况下，这些容纳装置不必彼此相对 地设置在制造设备中。制造设备也能够具有一个或多个附加的夹紧或张紧装置，所述夹紧 或张紧装置并非设计成用于执行运动轨迹61、62，也就是说，静止地设置在制造设备内。如果夹紧装置不可运动或在方法步骤中不运动，那么该夹紧装置也能够通过通常 的张紧机构或夹紧机构实现。
权利要求
一种用于由具有总共至少两层用粘合剂结合的干纤维织物层(Li、La)和/或预浸材料层(Li、La)的层压材料(40)制造纤维复合材料预型件的方法，具有如下步骤●在借助于运动机构相对于成型件(20)可移动的第一夹紧装置(16)中夹紧所述层压材料(40)的第一边缘部分(44)，并且在另一个夹紧装置(17)中夹紧所述层压材料(40)的相对所述第一边缘部分的第二边缘部分(44)，其中从所述另一个夹紧装置(17)看，所述第一夹紧装置(16)位于所述成型件(40)的倒圆的表面区域(58、59)的对面；●由相对于所述第二夹紧装置的所述第一夹紧装置(16)在所述层压材料(40)的位于所述夹紧装置之间的区域上施加拉力(F)，其中所述第一夹紧装置(16)沿预先确定的方向运动，使得所述成型件(20)通过其倒圆的表面区域(58、59)在所述第一夹紧装置(16)和所述第二夹紧装置(17)之间的所述层压材料(40)上，沿所述层压材料的纵向方向看，压印出弯曲部；●其中在所述第一和所述第二夹紧装置内的弯曲力如此之大，使得不允许所述层压材料层(Li、La)的彼此相对的滑动。
2.如权利要求1所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其中所述第一夹紧装置 (16)向下并且朝向所述成型件(20)的面向所述第一夹紧装置(16)的第一侧面(34)的方 向运动，直至所述层压材料(40)部分地紧贴在所述第一侧面(34)上。
3.如前述权利要求中任一项所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于， 在将所述层压材料(40)的端部部分夹紧在所述第一夹紧装置(16)内之前，将所述 第一边缘部分(44、45)相对于位于第一边缘部分旁的区域(46、47)弯曲从而在这些区域之 间的形成弯曲区域，并且在此，所述层(Li、La)由于弯曲而相互偏移，并且 所述第一端部部分的所述层(Li、La)以偏移的构造被共同夹紧在所述第一夹紧装 置(16)内。
4.如权利要求3所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于，所述边缘 部分(44、45)的相对于位于所述边缘部分(44、45)旁的区域的弯曲通过所述第一夹紧装置 (16)的围绕轴线的旋转来进行，在所述旋转中，所述层压材料(40)的由所述第一夹紧装置 (16)容纳的部分沿其纵向方向相对于位于所述第一夹紧装置(16)外和所述第一夹紧装置 (16)前的所述区域弯曲，其中尤其设置有较小的夹紧力，所述夹紧力允许由于所述层的旋 转而产生的所述层的相互偏移。
5.如前述权利要求中任一项所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在 于，在所述第一夹紧装置(16)借助于另一个运动机构运动时，从所述第一夹紧装置(16) 看，位于所述成型件(40)的另一个倒圆的表面区域(58、59)对面的所述第二夹紧装置也沿 与所述第一夹紧装置(16)的运动方向相反的方向运动至如下位置，在所述位置上，所述成 型件(40)的从所述第一夹紧装置(16)看位于所述第一表面区域对面的倒圆的第二表面 区域(58、59)在所述倒圆的第一表面区域和所述第二夹紧装置(17)之间的所述层压材料 (40)上——沿其纵向方向看——压印出弯曲部。
6.如权利要求5所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于，在所述第 一夹紧装置(16)运动的同时进行所述第二夹紧装置(17)的运动。
7.如权利要求5或6所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于，所述另一个夹紧装置的运动也包括所述另一个夹紧装置(17)的沿所述成型件(40)的第二侧面 (35)的方向的向下的运动，直至所述层压材料(40)部分地紧贴在所述第二侧面(35)上，所 述第二侧面(35)相对于所述第一侧面且面向所述第二夹紧装置(17)。
8.如权利要求5至7中任一项所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于， 在将所述层压材料(40)的所述第二边缘部分(44、45)夹紧在所述第二夹紧装置内 之前，将所述第二边缘部分(44、45)相对于位于所述第二边缘部分(44、45)旁的区域弯曲 从而在这些区域之间成形弯曲区域，并且在此，所述层由于弯曲而相互偏移，并且 所述边缘部分(44、45)的所述层以偏移的构造被共同夹紧在所述第一夹紧装置 (16)内。
9.如权利要求8所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在于，所述第二 边缘部分(44、45)的长度如此之小，使得在没有形成内层的堆积的情况下发生所述端部区 域的所述层的偏移。
10.如权利要求8或9中任一项所述的用于制造纤维复合材料预型件的方法，其特征在 于，所述第二边缘部分(44、45)的相对于位于所述边缘部分(44、45)旁的区域的弯曲通过 所述第二夹紧装置(17)的围绕轴线的旋转来进行，在所述旋转中，所述层压材料(40)的由 所述第二夹紧装置(17)容纳的所述第二边缘部分(44、45)沿其纵向方向相对于位于所述 第二夹紧装置(17)外且位于该第二夹紧装置前的区域弯曲。
11.一种用于成形用于制造纤维复合材料部件的半成品的制造设备，具有 成型件，具有用于接触半成品的轮廓； 第一 (14)和第二(15)容纳装置，分别用于容纳层压材料(40)的边缘部分(44、45)， 所述第一和第二容纳装置(14、15)分别具有用于夹紧所述半成品(40)的夹紧装置(16、 17)； 运动机构，所述运动机构能够借助于操纵装置控制，并且耦联在所述成型件上，并且 借助所述运动机构，所述具有接触轮廓的成型件能够横向于位于第一容纳装置和第二容纳 装置(14、15)之间的所述半成品运动，以便在所述半成品上施加预先确定的拉力(F)，其中 所述接触轮廓具有弯曲部，并且所述成型件定位成，使得在其横向于层压材料分布运动时， 在所述层压材料内构成弯曲部。
12.一种用于成形用于制造纤维复合材料部件的半成品的制造设备，具有 成型件容纳部，用于容纳用于半成品成型的成型件； 第一 (14)和第二(15)容纳装置，分别用于容纳层压材料(40)的边缘区域(44、45)， 所述第一和第二装置(14、15)分别具有用于夹紧所述半成品(40)的夹紧装置(16、17)； 运动机构，所述运动机构能够借助于操纵装置控制，并且在所述运动机构上耦联有 所述第一容纳装置，其中所述运动机构构成为，使得所述第一容纳装置(14)能够获得反向 于朝向所述第二容纳装置(15)的方向的预先确定的拉力(F)，并且同时能够执行相对于所 述成型件容纳部的运动。
13.如权利要求12所述的制造设备，其特征在于，驱动装置与所述运动机构耦联，所 述驱动装置能够借助于操纵装置控制，并且在所述驱动装置上耦联有所述第一容纳装置 (14)，其中所述运动机构和所述驱动装置构成为，使得所述第一容纳装置(14)能够获得反向于朝向所述第二容纳装置(15)的方向的预先确定的拉力(F)，并且同时能够执行相对于 所述成型件容纳部的运动。
14.如权利要求13所述的用于成形半成品的制造设备，其特征在于，在所述驱动装置 内耦联有用于施加拉力(F)的弹簧装置，借助所述弹簧装置能够保持在成型期间的最小拉 力(F)。
15.如权利要求12至14中任一项所述的用于成形半成品的制造设备，其特征在于，在 所述第二容纳装置(15)上耦联有运动机构，所述运动机构能够借助于操纵装置控制，其中 所述运动机构和所述驱动装置构成为，使得所述第二容纳装置(15)能够施加反向于朝向 所述第一容纳装置的方向的预先确定的拉力(F)，并且同时能够执行相对于所述成型件容 纳部的运动。
全文摘要
本发明涉及一种用于由具有至少两层预浸材料层的层压材料(40)制造FVW(纤维复合材料)预型件的方法，其具有如下步骤在可借助于运动机构相对于成型件移动的第一夹紧装置(16)中夹紧所述层压材料(40)的第一边缘部分(44)，并且在另一个夹紧装置中夹紧所述层压材料(40)的相对所述第一边缘部分的第二边缘部分(44)；通过相对于第二夹紧装置(17)的所述第一夹紧装置(16)在所述层压材料(40)的位于所述夹紧装置之间的区域上施加拉力(F)，并且同时朝远离所述第二夹紧装置(17)的方向移动所述第一夹紧装置(16)直至如下位置，在所述位置上，倒圆的表面区域(58、59)在所述第一夹紧装置(16)和所述第二夹紧装置(17)之间的所述层压材料(40)上压印出弯曲部，沿其纵向方向看；本发明还涉及一种用于根据该方法成形用于制造FVW部件的半成品的制造设备。
文档编号B29C70/56GK101888925SQ200880119532
公开日2010年11月17日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月6日
发明者赖纳·格雷贝尔 申请人:空中客车营运有限公司