专利名称：用于通过树脂传递模塑成型制造复合材料部件的装置的制作方法
用于通过树脂传递模塑成型制造复合材料部件的装置本发明涉及一种通过树脂传递模塑成型制造复合材料部件的装置，另一方面本发明涉及一种应用这种装置的方法。可以使用通过树脂对纤维进行浸渍的多种公知模塑成型方法，来制造复合材料部件，特别是使用闭合模具的模塑成型方法。首先，应当提及树脂传递模塑成型或RTM方法。在这种RTM方法中，一组纤维元件围绕支承件以特定方式定位，并且该组元件被放置在闭合模具内，模具的总体形状与待制造部件的形状相对应。在传统的RTM方法中，这种模具包括凹形模具或基体以及反模具部分或凸模。树脂接着被注射到模具内，并且通过为其提供能量来聚合。此树脂的分子接着开始结合在一起，并且形成固体网络。然后得到由纤维和聚合树脂形成的复合材料的刚性部件。还应当提及树脂渗透模塑成型方法。通常，这种方法采用多个步骤，其中可以根据模具的形状放置纤维加强元件。模具接着经由柔性盖闭合，使得树脂可控地经过，树脂将渗透于纤维加强元件内， 然后聚合，以便提供刚性部件。树脂的扩展通过在盖的某些点处进行按压产生的驱动力来实现，引入模具的树脂
朝着盖移动。在传统渗透方法中，模塑成型工具因此形成有基体模具和作为反模具部分的例如盖子的密封盖。这些方法(不管是标准RTM方法，还是树脂渗透模塑成型方法)是这样一些技术 模塑成型工具笨重并被设计成用于待制造的特定部件形状。为了能够生产多种多样的部件，这造成高昂的工具成本。另外，这种工具的寿命可能非常有限。实际上，应该理解到在标准RTM工具中，基体模具或其反模具或其两者的退化导致因此形成的工具整体性退化。最后，由于适用于特定类型的复合材料部件而开发复杂的模塑成型工具，这些技术会局限于不是非常复杂或中等复杂的复合材料部件的形状，其特性不是非常精巧的。本发明旨在解决上面所述的缺陷。因此，本发明的目的在于提供一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置，与具有闭合模具的前述方法的工具相比，其复杂性减小了并且简化了模塑成型工具。本发明的另一目的在于提供一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置，其模塑成型工具是灵活的，能适用于被设计的部件形状，同时容易更换。还希望提供一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置，通过该装置，可以克服RTM方法和树脂渗透模塑成型方法的缺陷，而同时得益于它们各自的优点。因此，本发明的另一目的在于提供一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置，通过该装置，可以降低制造和制备复合材料部件的成本和时间。
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为此，本发明涉及一种通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置，该装置包括制造模具，可以被树脂浸渍的部件预制件可以定位在制造模具中，其特征在于制造模具被分成基体和用来在基体上定位的一个或多个可动结构元件，组装之后的整体形成与待制造部件的形状相对应的模腔。当然应该明确的是基体可以具有任何形状。根据本发明的装置可包括单独或作为组合的以下特征之一-基体具有平面形状；-可以拆卸的结构元件是独立的三维几何形状块体，其形状和尺寸适用于待制造部件的形状和尺寸；-可以拆卸的结构元件可包括任何类型的柔性或刚性芯体，其形状和尺寸适用于中空结构；-结构元件能够均勻地分布树脂；-模具的结构元件能够具有排气作用；-该装置还包括适用于执行预制件与注射树脂的混合浸渍的注射装置；-注射装置在模具表面上分布，因此促进树脂横向和/或分层扩散；该装置还包括结构元件相对于注射到制造模具内的树脂的密封系统。本发明的目的还在于一种应用以上定义的装置的方法，该方法包括至少一个步骤其中模具的一个或多个可动结构元件在模具的基体上定位，使得组装之后的整体形成与待制造部件的形状相对应的模腔。根据本发明的方法还包括以下特征本发明还包括步骤其中相对于预制件平面实现横向浸渍并同时相对于预制件平面实现分层浸渍。在阅读以下作为非限定性实例给出的说明时，并通过附图，可更好地理解本发明， 并且本发明的其他的优点和特征变得很明显，其中
图1是用于根据本发明通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置的实施例的截面图；图2是图1的装置的透视图；图3是图2的装置的密封系统的放大透视图。制造复合材料部件基本上包括通过适当的制造装置以如下方式模塑成型复合元件在基本上干燥的加强纤维的框架内注射液体树脂，该框架大致根据该部件轮廓形状事先预成形并预先定位在闭合模具内。用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置10如图1和图2所示。此制造装置10包括用来接收制造模具20的模塑成型空腔(未示出)，制造模具 20中定位有可以浸渍树脂以便制造复合材料部件的预制件1。根据本发明，模具20被细分成模具基体21和一个或多个独立且可动的模塑结构元件22，该模塑结构元件22位于模塑基体21上并且进行定位，使得组装之后的整个组件形成与被设计部件的轮廓形状相对应的模腔。模塑成型基体21在此例中是平面型的，并且只作为示例。至于结构元件22，它们能够根据待制造部件的形状而被放置在模塑成型基体21上。它们是三维几何形状的块体23，块体的形状、尺寸、厚度和在基体21上的定位根据待制造的部件轮廓形状调节。因此，它们受到部件的几何形状、尺寸和厚度的限制。容易理解到这种模具具有应用简单、灵活、适用于被设计部件形状的优点。实际上，单个模具给出了设计不同类型的复合材料部件的可能性，由此减小了相关工具的成本。此外，采用这种模具，不同构成元件容易更换，而不需要更换整个模具。模具的寿命由此得到延长。采用这种工具，一方面制造加强纤维的预制件1，并且另一方面制造复合材料的最终部件。在图1和2所示的非限定性示例中，两个系列的两种相同结构元件22平行布置在模具基体21上，以便形成具有平面底座2的预制件1，其中平面底座2设置有突出部3。在替代实施例中，这种模塑成型工具可以用来制造二维复合材料部件。另外，它还被调整成在制造具有整体式夹持结构或结合有中空芯体的部件的过程中使用。此外，如图1和图2所示，制造装置10还包括用于覆盖被制造预制件1的装置30， 例如在预制件1的表面上分布的盖，但预制件1不用结构模塑成型元件22覆盖。在本发明的非限定性示例中，在图1中因此可看到各自定位在形成的预制件1的突出部3的T型杆上的两个盖。这些盖给出确保构造突出部3上部的适当几何形状的可能性。为了用树脂浸渍预制件1，模具20被连接到树脂容器(未示出)，该树脂容器本身放置在例如烤箱或任何其它适当加热装置的加热装置(未示出)内部。该容器经由树脂注射装置40被连接到模具20。这些树脂注射装置40包括各自以公知方式与分配器42相关联的多个树脂注射器 41，分配器42整体定位在位于一部分覆盖装置30上的分配栅格43上。这些注射装置40分布在模具20的整个表面上，以便实现混合浸渍，即预制件1与注射树脂以同时或顺序方式横向浸渍和/或分层浸渍。横向浸渍模式与分配栅格43的存在相关。分层浸渍模式与不存在任何分配栅格43相关。另外，模具的模塑成型结构元件22能够保证预制件1的紧密性，以及通过模具20 内的结构元件22以一致的方式使相关区域成比例。此外，如图1所示，模具20与覆盖物50相关联，覆盖物50用来闭合模具20并起到反模具的作用。此覆盖物50是不透气的薄膜，覆盖整个模塑成型基体21、预制件1和模塑成型结构元件22。覆盖物可以由塑料、树脂或任何公知手段制成。此外，覆盖物具有用于接收树脂注射装置40的注射器41和排气装置(随后描述) 的贯穿通道。模具20还装备有外围密封垫圈70，以确保覆盖物50和模具20之间的密封性，由此其整体形成使待制造的部件容积具体化的密封空间。在本发明的装置10的替代实施例中，可以用第二覆盖物来保证该密封性并且确保在注射到预制件1的树脂聚合的阶段过程中预制件1保持一致且连续的紧密性。树脂注射在真空中进行。经由覆盖物50和密封垫圈70，由此可在外部和密封空间之间实现压力差，这种压力差在注射树脂时将压力施加在位于密封空间内部的预制件1 上。为此，该装置10包括真空施加装置60。这些装置包括与排气装置61相关联的真空泵(未示出)，排气装置61也就是使得在树脂注射到模具20的过程中排出空气和逸出气体的脱气导管。在图1所示的非限定性示例中，排气装置61经由流动制动器62被放置在模具20 的两个系列的模塑成型结构元件22的每个的顶部处。有利地，与覆盖元件30相关联的模具20的模塑成型结构元件22能够确保排气装置61的功能。此外，在本发明的实施例中，模具20可以定位在加热装置(未示出)的内部。作为加热装置的非限定性示例，可以是烤箱、高压锅或自加热模具。该装置安装在高压锅内提供了增加施加在覆盖物50上的压力以及增加用于将树脂传递到预制件1内的驱动力的可能性。如图2和图3所示，装置10还可包括用来避免注射到模具20的树脂渗透到该模具20的结构元件22的密封系统80。这种保护通过0形圈垫圈80实现。应用前述装置10的方法描述如下。首先，放置干燥纤维加强件框架，这可将复合材料部件设计在装置10的模具的模塑成型基体21上。下一步，将一个或多个预定模塑成型结构元件22平放在所有或部分预制件上，其构型取决于待制造的复合材料部件的轮廓。然后，将整个突出部3夹持在基体21和模塑成型结构元件22之间，由此确保预制件1得以制成。在以下步骤中，整体通过覆盖物50覆盖，以便闭合模具20，注射装置40和排气装置61可事先已经安置在覆盖物50的下方。预先且如果需要，可以进行脱气步骤，其中容器内的树脂被脱气，以避免过多气泡经由注射器的导管注射到模具中。如果需要，树脂被加热，以便获得适用于将树脂传递到预制件1内的粘度。所使用的树脂可以是热固性树脂或热塑性树脂。在以下步骤中，为了达到此目的通过放入装置10中的注射器41注射树脂。优选的是，接着在保持真空的同时，进行树脂渗透。通过填充将纤维加强件分开的空区域，树脂扩散到预制件1内，并且使它们浸渍。根据本发明，预制件1的树脂浸渍以同时或顺序方式实现。不同于尺寸公差不太受到限制的普通区域，这给出了如下优点在部件的敏感区域(突出部3)提供了设计有尺寸公差的部件。另外，由于以多种方式在模具表面上定位树脂分配器的可能性，由于注射时间本身的减小，从而减小了部件制造周期时间。通过与排气装置61相关的真空泵产生的真空，在由覆盖物50和装置10的模具20 限定的密封空间与外部之间形成如上所述的压力差。以此方式，外部空气产生作用在覆盖物50上的压力，覆盖物50被压在模塑成型结构元件22和预制件1上，有助于树脂向预制件1内的渗透。
在以下步骤中，在室温下或通过加热，进行树脂的聚合。树脂的分子结合在一起， 并形成固体网络。由此获得由纤维和聚合树脂形成的复合材料的刚性部件。复合材料部件接着在去除覆盖物50时从模具移除。此部件具有由模具基体21和装置10的模具20的可动结构元件22联合限定的形状。与制造复合材料部件的公知装置相比，本领域的普通技术人员可理解提供了一种不局限于制造单一特定形状部件的简化工具的装置。当然，本发明不局限于以上作为示例描述的装置的单独实施例，而是相反包括所有可能的变型。
权利要求
1.一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置(10)，包括制造模具 (20)，在所述制造模具00)中放置能够用树脂浸渍的预制件(1)，其特征在于，所述制造模具00)被细分成基体和用来在基体上定位的一个或多个可动结构元件(22)，在组装之后，整体形成与待制造部件的形状相对应的模腔。
2.如前述权利要求所述的装置，其特征在于，所述基体具有平面形状。
3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，能够拆卸的结构元件02)是独立的三维几何形状块体，所述结构元件02)的形状和尺寸适用于所述待制造部件的形状和尺寸。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，能够拆卸的结构元件包括任何类型的柔性或刚性芯体，芯体的形状和尺寸适用于中空结构。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述结构元件02)能够确保排气装置(61)的作用。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，还包括适用于以同时或顺序方式实现预制件(1)通过注射树脂浸渍的注射装置GO)。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述注射装置00)分布在所述模具00)的表面上，因此促进树脂以横向和/或分层方式扩散。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括所述结构元件 (22)相对于注射到所述制造模具00)内的树脂的密封系统(80)。
9.一种应用如前述权利要求中任一项所述的通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置(10)的方法，其特征在于，该方法包括至少一个如下步骤所述模具的一个或多个可动结构元件0 在所述模具的基体上定位，使得组装之后的整体形成与待制造部件的形状相对应的模腔。
10.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤实现相对于所述预制件(1)的平面的横向浸渍和/或相对于所述预制件(1)的该平面的分层浸渍。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过树脂注射模塑成型来制造复合材料部件的装置(10)，该装置包括制造模具(20)，在制造模具(20)中放置能够通过树脂浸渍的部件的预制件(1)，其特征在于，制造模具(20)被细分成基体(21)和用来在基体(21)上定位的一个或多个可动结构元件(22)，在组装之后，其整体形成与待制造部件的形状相对应的模腔。
文档编号B29C70/44GK102300691SQ201080005177
公开日2011年12月28日 申请日期2010年1月18日 优先权日2009年1月23日
发明者亨利-弗朗索瓦·佩兰, 保罗·弗朗西斯科, 塞尔日·普拉德拉, 帕特里克·马丁, 热罗姆·西尼, 让-皮埃尔·科舒瓦, 路易·贝特加, 阿兰·德肯托, 马里于斯·米阿吕塔 申请人:东部塑料加工中心, 巴黎艺术和工艺技术公司, 洛林航空工程公司, 西尼工作室