在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层来生产三维预制件的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层(1)中生产三维预制件(19)的方法和装置，其包括用于纤维织物叠层(1)的运输装置(21)以及悬垂装置(3)，悬垂装置(3)包括至少一个用于纤维织物叠层(3)的悬垂模具(18)以及相对于所述悬垂模具(18)可移动的、用于对应于所述悬垂模具(18)的轮廓使所述纤维织物叠层(3)成型的装置。本发明的任务是确保使预制件快速而高质量的成型，尤其是具有大面积和/或复杂形状的预制件。为了解决针对该方法的任务建议，将至少一个第一托盘和一个第二托盘(7)用作为运输装置(21)，所述第一托盘(7)释放纤维织物叠层(3)以借助于固定冲压装置(4)和/或悬垂冲压装置(5)进行固定，所述第二托盘(7)然后通过从悬垂装置离开的运动将纤维织物叠层(1)铺放到悬垂模具(18)内。
【专利说明】在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层来生产三 维预制件的方法和装置
[0001] 本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于在纤维加强模制件的生产过 程中由纤维织物叠层生产三维预制件的方法，以及根据权利要求9的前序部分所述的在生 产纤维加强模制件的过程中由纤维织物叠层来生产三维预制件的装置。
[0002] 在生产纤维加强塑料部件（也称为纤维复合部件）的过程中，实际中、尤其在工业 中使用RTM工艺（树脂传递模塑方法）。能用于有用的塑料部件的整个生产工艺包括连续 发生的多个单独工艺。在第一种方法步骤中生产接近最终形状的预制件/纤维半成品。在 这个预制工艺中，多层织物或者纤维织物叠层（通常具有二维的形式）通常被堆叠并被选 择地连结（缝合，焊接，胶合），以使所述纤维织物叠层已大致地具有需要的外部轮廓并同 时部分地包括特定的层或者层厚。粘合剂优选地被引入纤维织物叠层的分离平面，该粘合 剂在实现成型的三维形状、活化并固化之后使各层相对于彼此固定以及使悬垂的3D轮廓 固定。对于该预制工艺，所述纤维叠层随后被转移到成型模具内，并且通过使成型模具闭合 而在压力下接近之后的模制件的轮廓，并通过活化粘合剂（加热以及冷却）而固化，从而纤 维半成品可接近于其最终轮廓地插设到压力机的模具内，以实施RTM工艺。纤维半成品随 后根据需要被切割或者在预定的位置冲裁，以达到更加精确的轮廓。在将所述纤维半成品 插设到所述模具中之后，闭合半模，并且将所需的树脂注入模具的模腔内，其中所述树脂浸 渍所述纤维半成品的纤维结构、包围所述纤维并将它们紧紧地粘合到树脂基体中。在树脂 固化之后，纤维加强的塑料部件随后可从模具移走。除了 RTM工艺本身，纤维半成品的生产 已经为塑料部件的成功生产铺设基础。业已注意到，现有技术描述了许多用于生产预制件 的可能性，但它们致力于通常手动或自动生产尽可能平整的纤维织物叠层，该纤维织物叠 层在压力机中最终从其二维形式转换成三维形式。这可在预先固定（例如缝合）的状态或 者仍处于柔性状态中形成。目的在于在其成型之后获得这样的预制件，该预制件具有足够 的固有刚度以便以完全自动化及操作可靠性的方式插设到RTM压力机的模具中，或者还能 为了后续应用而运送和从叠层移走。在相关的现有技术中，对于生产、成形和固定预制件存 在着大量可能性。
[0003] 除了 RTM工艺本身，纤维半成品的生产已经为塑料部件的成功生产铺设基础。目 的在于在所述预制件成型之后由非刚性材料获得预制件，该预制件具有足够的固有刚度以 便以完全自动化及操作可靠性的方式插设到RTM压力机的模具中，或者还能为了后续应用 而运送和从叠层移走。在本领域的相关状态中，对于生产、成形和固定预制件存在着大量可 能性。
[0004] 对于从纤维织物3D形成多层两维切割物（Zuschnitt)，已知下面的方法步骤：纤 维织物或者纤维织物叠层从卷展开并且根据需要从多个不同的织物或者织物叠层、形状及 尺寸连结到一个纤维织物叠层。有必要对应于预制件或塑料成型部件的切割样式来加工或 切割外轮廓及可选地内轮廓。切割样式从预制件或最终部件的展开来形成。所述生产的、 大致平坦的纤维叠层优选地通过悬垂装置（Drapiervorrichtung，覆合装置）来悬垂或者 成型为三维预制件。为了从柔软的纤维织物获得基本刚性的预制件，最需要的是在各层之 间引入粘结剂，并随后固化。
[0005] 在现有技术中，纤维织物或者纤维叠层通过合适的加热设备加热并被放置在相对 凉或冷的悬垂模具中。悬垂模具随后被迅速关闭或者相应地悬垂以固化所述粘合剂。已经 注意到，尤其在复杂的几何形状或者大面积的纤维织物生的情况下，会造成纤维织物叠层 中粘合剂的初步凝固，当这部分地获得用于冷却的传热时。模具的闭合目前会在成型时产 生问题，因为刚硬的或者固化的区域起到制动的作用，并且对所述纤维织物叠层的各层产 生不期望的应力。在谨慎地构造纤维织物叠层时会造成移位、垂直皱折（Knitterfalten) 或者类似问题，这危及到之后的部件的一致性和质量。为了避免这些问题，通常明确地在所 述粘合剂的熔点温度或者活化温度以上进行加热，这会在所述纤维织物叠层中导致不期望 的扭曲，并同时需要不必要的高能量消费。此外，被强加热的纤维织物叠层也不再能被良好 地操作。
[0006] 本发明的目的是提供一种方法和装置，该方法及装置尽管尤其是使大面积和/或 复杂的几何形状能快速成型但仍能确保预制件的高质量成型。
[0007] 该方法的目的以如此的方式来达到，至少一个第一托盘和一个第二托盘用作为运 输装置，其中，第一托盘释放纤维织物叠层以借助于固定冲压装置和/或悬垂冲压装置来 固定，其后，第二托盘通过离开悬垂装置的运动相继将纤维织物叠层铺放在悬垂模具内。
[0008] 为此目的必须布置各种装置（致动装置、驱动器或诸如此类的装置），这些装置允 许第一托盘相对于第二托盘独立运动，但两个托盘一起形成将纤维织物叠层放入悬垂装置 的运输装置。例如，第一托盘可铰接在第二托盘上，或移位到第一托盘内和/或第一托盘下 方。尤其是在高度复杂的几何形状的情形中可规定为了最佳地悬垂到悬垂模具内，运输装 置由多个托盘组成，这些托盘可独立地彼此移出悬垂模具。如果这对于悬垂不够的话，则不 再受支承的纤维织物叠层的释放区域可通过悬垂冲压装置相继进行悬垂。
[0009] 纤维织物叠层较佳地可在至少一个托盘上加热。为此目的，温度调节装置较佳地 布置在托盘上，或可操作地连接到托盘。较佳地，将已在运输装置或托盘上回火的纤维织物 叠层的温度设置和/或保持在预定的最低温度。在此，该最低温度应基本上对应于纤维织 物叠层内粘结剂的熔点。
[0010] 通过悬垂冲压装置或者固定冲压装置以及仍支承纤维织物叠层的托盘来使纤维 织物叠层保持在张力下会是有用的。特别是，为了建立该张力，采用设置在托盘上并可操作 地与其连接的保持装置。在预制件或悬垂模具的复杂几何形状的情形中，由一个或多个带 托盘和一个或多个托盘构成的组合也可考虑用作为运输装置（21)。
[0011] 装置的目的用如此方式来达到，将至少一个第一托盘和第二托盘布置用作为运输 装置，其中，为了释放纤维织物叠层以借助于固定冲压装置和/或悬垂冲压装置固定，用于 使第一托盘相对于第二托盘独立运动的装置布置在第一托盘处。
[0012] 该装置尤其适用于执行该方法，但也可独立地操作。现在它有利地是可能的。
[0013] 在从属权利要求书和以下参照附图所作的描述中，提供了本发明主题的进一步有 利的措施和实施例。
[0014] 附图描述中所呈现的各种组合可能性可以独立地和分开地以及任何组合地使用。 尤其是，各个句子也应作为独立的结构理解。
[0015] 附图显示如下：
[0016] 图1是通过使用预制的预制件作为主要工业应用而在压力机中生产纤维加强的 模制件的设备的示意侧视图，
[0017] 图2-7示出了作为悬垂装置中的纤维织物叠层的运输装置的分离式托盘，并说明 了可能逐步或者连续将纤维织物叠层放置在悬垂模具中，以及
[0018] 图8至13示出将带托盘用作根据图2-7示例的运输装置。
[0019] 图1以示意的侧视图示出通过在大规模工业生产中使用预制的预制件17在RTM 压力机15中生产纤维加强的模制件19的设备。为了生产预制件17,首先提供一个或多个 不同的纤维垫10,其优选地作为卷材，并用切割设备11在切割设备12上切割成各个纤维垫 切割物（未示出）。纤维垫切割物的轮廓可与所述预制件17或者模制件19的轮廓基本一 致。还可生产纤维垫轮廓的预先确定的部分形状。然后，纤维垫切割物被合适的运输装置 (在图1中通过弯曲的箭头方向示出）移动经过涂胶装置13,并在将它们连结成纤维织物 叠层1之前设有粘合剂。根据不同的设备，完成的纤维织物叠层1随后通过加热装置2调 节温度（temperieren,回火），并优选地升至至少对应于粘合剂的烙点温度的温度。纤维织 物叠层1随后被移至所述悬垂装置3内，并在此通过合适的装置沿所述悬垂模具18的轮廓 成型。纤维织物叠层1通过所述悬垂装置3的悬垂模具18受冷却，并且固化成预制件16， 所述预制件16在RTM压力机15中被压制成加强的模制件19之前大多没有问题地储存在 堆叠17上。
[0020] 在图2-7中示出了可能的运输装置21，在这个情况中所述可能的运输装置21被设 置为两部件式托盘7。为了清楚说明的原因而省略对可选择的温度调节装置的单独说明。 如果将纤维织物叠层1被预热或者以冷却的状态放置在所述运输装置21上，所述运输装置 可通过温度调节装置加热所述纤维织物叠层1或者将其已有温度保持在至少粘合剂的熔 点之上，所述温度调节装置设置在所述托盘7中或者以夹带的方式放置在托盘7之上。
[0021] 如果运输装置21已经移动到所述悬垂装置3内，在两部件式托盘7的情况下，托 盘的第一部分可移动到与所述纤维织物叠层1的一部分脱开。可以考虑不同的可能性，例 如使其折叠、收回等到托盘7本身的第二部分内，或者甚至有目的地使托盘7的第一部分从 所述悬垂装置3移出。所述托盘7的部分的必要数目可以是多个，并且这些部分中的至少 一个（优选是所有部分）具有温度调节的可能性或者包含温度调节装置。优选但不是必需 地，第一固定冲压装置4或者悬垂冲压装置5可将纤维织物叠层1的释放区域相应地固定 到所述悬垂模具18上，并且可选地形成所述纤维织物。根据各个机器元件的摩擦阻力，所 述托盘7的第二部分可开始从所述悬垂装置3移出，所述移出根据需要逐步或者连续地发 生。如图3至7所示，现在沿悬垂方向20移动的悬垂冲压装置5会根据所述纤维织物叠层 1(不再位于运输装置上）的"释放"区域使纤维织物叠层根据悬垂模具18的轮廓成型。在 本实例中，这通过四个悬垂冲压装置5沿悬垂方向20的相继移位发生。因此，现可在所述 悬垂模具18的所有区域将均匀预热或者调温的纤维织物叠层1成型为预制件17。
[0022] 在图8至13中，带托盘8代替托盘7布置为运输装置21。该带托盘根据本发明可 分成两部分；也可与支承纤维织物叠层1的元件或托盘7相关联，这实现了本发明的技术。 温度调节装置在该情形中也未示出，但是为了根据其温度调节或者保持搁置于所述带托盘 8上的纤维织物叠层1，可有效地设有温度调节装置。纤维织物叠层1可通过所述带托盘8 的滚动带9以及所述带托盘8同时的相对运动被小心地置于所述悬垂模具18中。为了谨 慎起见、尤其在复杂的几何形状的情况下可通过固定冲压装置4固定所述纤维织物叠层的 第一部分，但是在悬垂模具18具有简单的几何形状的情况下则不必设置。
[0023] 还可设置其它适于悬垂的装置来替代所述悬垂冲压装置5。
[0024] 温度调节装置可布置为对流辐射器或者设置为用于所述运输装置21的（电阻式） 加热装置。所述托盘7优选地被加热到如下对应的温度，该温度足以通过由所述托盘7散 发的辐射热分别加热所述纤维织物叠层，或者将其可能足够的温度保持在所述粘合剂的熔 点之上。
[0025] 根据应用情况不同，所述运输装置21可通过各次移出被划分多次，或者可以根据 需要以所述可能性的组合来放置所述纤维织物叠层。特别地，可以考虑，所述纤维织物叠层 的铺放须在中间开始或者在边界区域开始或者在两点或者更多点处同时开始。然而，在长 期的悬垂过程中，例如还未被悬垂的或者放置在所述悬垂模具18上的纤维织物叠层被加 热到足够的温度仍是事实。（1432)
[0026] 附图标记列表：DP1432
[0027] 1纤维织物叠层
[0028] 2加热装置
[0029] 3悬垂装置
[0030] 4固定冲压装置
[0031] 5悬垂冲压装置
[0032] 6保持装置
[0033] 7 托盘
[0034] 8带托盘
[0035] 9 带
[0036] 10纤维垫
[0037] 11切割装置
[0038] 12切割台
[0039] 13涂胶装置
[0040] 14预制件
[0041] 1SRTM 压力机
[0042] 16 堆叠
[0043] 17预制件
[0044] 18悬垂模具
[0045] 19模制件
[0046] 20悬垂方向
[0047] 21运输装置
【权利要求】
1. 一种在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层（1)生产三维预制件（19)的 方法，包括：用于所述纤维织物叠层（1)的运输装置（21)和悬垂装置（3)，其中，所述悬垂 装置（3)包括至少一个用于纤维织物叠层（3)的悬垂模具（18)以及用于根据所述悬垂模 具（18)的轮廓使所述纤维织物叠层（3)成型的、能相对于所述悬垂模具（18)移位的装置， 其特征在于，至少一个第一托盘和一个第二托盘（7)用作运输装置（21)，其中，所述第一托 盘（7)释放所述纤维织物叠层（3)以借助于固定冲压装置（4)和/或悬垂冲压装置（5)进 行固定，并且随后，所述第二托盘（7)通过从所述悬垂装置离开的运动相继将所述纤维织 物叠层（1)铺放在所述悬垂模具（18)内。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维织物叠层（1)在所述托盘（7)上加 热。
3. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，将已调温的纤维织物叠层 ⑴的温度在所述托盘（7)上设定和/或保持到预定的最低温度。
4. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述最低温度基本上对应 于所述纤维织物叠层（1)内的粘结剂的熔点。
5. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述悬垂冲压装置（5)将 所述纤维织物叠层（1)的由所述第二托盘（7)释放的区域相继悬垂到所述悬垂模具（18) 内。
6. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述纤维织物叠层（1)通 过悬垂冲压装置（5)或固定冲压装置（4)和托盘（7)保持在张力下。
7. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，采用保持装置（6)来建立 所述张力。
8. 如上述权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，将由一个或多个带托盘 (8)和一个或多个托盘（7)构成的组合用作运输装置（21)。
9. 一种在生产纤维加强的模制件过程中由纤维织物叠层（1)生产三维预制件（19)的 装置，所述装置包括：用于所述纤维织物叠层（1)的运输装置（21)以及悬垂装置（3)，其 中，所述悬垂装置（3)包括至少一个用于纤维织物叠层（3)的悬垂模具（18)以及用于根据 所述悬垂模具（18)的轮廓使所述纤维织物叠层（3)成型的、能相对于所述悬垂模具（18) 移位的装置，其特征在于，布置至少一个第一托盘和一个第二托盘（7)作为运输装置（21)， 其中，将用于相对于第二托盘（7)独立运动的装置布置在所述第一托盘（7)处，以释放所述 纤维织物叠层（3)从而借助于固定冲压装置（4)和/或悬垂冲压装置（5)进行固定。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，温度调节装置布置在至少一个托盘（7)处， 所述温度调节装置至少用于将预加热的纤维织物叠层（1)的温度保持在和/或用于将所述 纤维织物叠层（1)的温度加热到所述纤维织物叠层（1)内的粘合剂的熔点以上。
11. 如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，至少一个两部件式托盘（7)和带托盘 (8)布置为运输装置（21)。
12. 如权利要求9至11中一项或多项所述的装置，其特征在于，为了将张力引入所述纤 维织物叠层（1)，用于所述纤维织物叠层（1)的保持装置（6)与第二托盘（8)相关联或者设 置在所述第二托盘（8)上。
【文档编号】B29B11/16GK104066560SQ201380005791
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月18日 优先权日:2012年1月18日
【发明者】S·马尔蒂恩斯 申请人:迪芬巴赫机械工程有限公司