用于将包括至少两种组分的反应混合物施设到基底材料上的设备的制作方法

本发明涉及一种用于将包括至少两种组分的反应混合物施设到基底材料上的设备。

背景技术：

在制造复合构件、例如纤维增强产品中已知的是：将纤维垫放置到工件上或置入到模具中并且接着涂覆塑料材料。这样的方法最近例如以“baypreg工艺”的名字为众人所知。关于这一点例如参照de102009007703a1。

为了涂敷例如可以是聚氨酯材料的塑料材料，通常使用产生圆形喷束的喷头。此外可以实现的可能性是：为了获得增强作用，将纤维掺入塑料材料中。根据是希望纯的塑料材料涂层还是为了需涂层的构件的局部增强而希望掺入纤维的塑料涂层，可以在喷射期间另外附加地增设纤维。在此通常通过侧向置入到喷束中来实现置入纤维。更确切地说，设置有单独的纤维束(faserstrahl)，该纤维束指向塑料喷束。通常用于产生喷束的圆形射束喷嘴具有缺点：它们只有比较小的喷射角，并且对大面积部件的喷射导致很长的循环时间。虽然通过相应的供风能够影响喷射角，然而这导致产生增多的喷雾。然而由于产生增多的或更细的喷雾，产生更加严重的材料损失和更加严重的环境污染。总体上这最终导致成本提高和维护费用提高。

技术实现要素：

因此本发明的目的是：提供用于将包括至少两种组分的反应混合物施设到基底材料上的一种设备和一种方法，该设备或该方法避免上述缺点。

这个目的在设备方面通过在权利要求1中列出的特征和在方法方面通过在权利要求7中列出的特征得以实现。从属权利要求的主题为有益的改进方案。

根据本发明，用于施设包括至少两种组分的反应混合物的设备设置有喷射装置，该喷射装置能够产生扁平的扇形喷束和基本上圆形的喷束。

所述设备在此可以如下地构造和调节，即，喷射装置在基底材料上方运动至少两个轮次，其中，例如在第一轮次中利用扁平的扇形喷束完成利用反应混合物到基底材料上的第一材料涂敷并且接着在第二轮次中利用圆形喷束完成利用反应混合物到在第一次材料涂敷中施设到基底材料上的材料的至少一部分上的另外的材料涂敷。所述设备为此具有如下的机构，该机构能够实现在基底材料与喷射装置之间的相对运动。这样的机构例如可以是机器人，喷射装置安装在该机器人上。机器人则例如使喷射装置在多个通路中在基底材料上方运动。然而也可以考虑一种配置组件，在该配置组件中，基底材料可运动地设置例如在机器人上并且喷射装置固定不动地设置。也可以考虑一种组合，在该组合中不仅基底材料而且喷射装置都可运动地设置。因此使喷射装置在基底材料上方的运动不应只理解为喷射装置本身的单纯的运动，而是应该包括所有的设计方案，在这些设计方案中进行反应混合物的涂敷区域在基底材料上的位移。

所述设备的这种构造具有多个优点。通过使用扁平的扇形喷束可以进行大量的大面积涂敷。在此根据喷嘴型式可以实现大的喷射宽度、例如最高达800mm。此外，使用扁平的扇形喷束能够实现对基底材料的非常精确的喷射，通过这种方式几乎不发生对超出需涂层的区域的非预期的喷射。另外可以在很短的时间内喷射大面积的基底材料。对于大部分构件来说，为了利用材料对需涂层的面完全喷射，在第一轮次中一次移过基底材料甚至就足够了。为了在基底材料上产生有针对性的材料积聚(materialanhaeufung)，在第二轮次中使用圆形喷束。通过这种方式可以在构件的精确限定的区域中设置用于局部增强设置的更多的材料。总体上由此通过在一个喷射装置中提供不同的喷束类型可以实现循环时间的缩短。

为了产生上述喷束类型，喷射装置可以具有用于产生扁平的扇形喷束的扁平射束喷嘴和用于产生圆形喷束的圆形射束喷嘴。在一种优选的实施方式中，喷射装置可以具有设有扁平射束喷嘴的用于产生扁平的扇形喷束的第一混合头和设有圆形射束喷嘴的用于产生圆形喷束的第二混合头。这种配置组件具有的优点是：每个混合头的功率可以与需产生的喷束最佳匹配。作为可选，喷射装置可以具有一个优选唯一的混合头，该混合头具有用于产生扁平的扇形喷束的扁平射束喷嘴和用于产生圆形喷束的圆形射束喷嘴。混合头因此可以既具有扁平射束喷嘴也具有圆形射束喷嘴。喷射装置由此允许在扁平的射束与圆形的喷束之间的转换，其中，可以最理想地充分利用两个喷束类型的优点。

此外，产生圆形喷束的第二混合头可以设置有纤维计量供给装置(faserzudosierung)、有益地与喷射方向同轴的纤维计量供给装置。通过这种方式能够选择性地给圆形喷束添加纤维，由此又能够实现的是：在基底材料上产生局部的以纤维增强的区域。

有益的是：所述设备此外具有安装在喷射装置上的纤维裁剪设施。通过这样的配置可以将在纤维裁剪设施与第二混合头之间的纤维运输路径保持得尽可能短。

上述设备可以具有用于容纳基底材料的特殊的容纳装置，利用该容纳装置能够实现基底材料的位置变化、特别是翻转。所述容纳装置例如可以是框架，基底材料张紧在该框架中。这个框架则可以围绕轴线可旋转地保持，由此可以实现基底材料的翻转并且由此实现对该基底材料的两侧喷射。然而也可以考虑将这样的框架安装在机器人上，该机器人则可以使框架自由运动并且同样翻转。然而也可能的是：在材料首先位于支座上期间对该材料进行单侧喷射。然后为了喷射另一侧，机器人可以利用针式夹持器(nadelgreifer)容纳基底材料并且对其进行相应地定位。

根据本发明的用于施设反应混合物的方法具有第一步骤，在该第一步骤中利用具有扁平的扇形喷束的喷射装置进行利用反应混合物到基底材料上的第一材料涂敷。接着利用喷射装置在另一步骤中利用基本上圆形的喷束在第一混合物涂敷时施设到基底材料上的材料的至少一个部分上进行利用反应混合物的另外的混合物涂敷。喷射装置由此允许在扁平的喷束与圆形的喷束之间的转换，其中，可以最理想地充分利用两个喷束类型的优点。

喷射装置在制造过程中产生扁平的扇形喷束和基本上圆形的喷束的次序取决于需制造的构件的种类并且能够任意变化。

在第二步骤中，可以给混合物或喷束计量供给(zudosieren)纤维。在此，可以在喷射期间连续地或者也可以仅仅间歇地实施计量供给。

优选地，喷射装置在基底材料上方运动。因此例如可能的是：在沿着一个方向移过基底材料时通过使用扁平的喷束进行大面积的材料涂敷并且接着在沿着相反方向移过基底材料时通过使用圆形喷束来进行有针对性的附加的在必要时配备有纤维的材料涂敷。

此外值得追求的是：直接在第一步骤之后进行第二步骤，因而在第一步骤中施设的材料还未开始硬化。

上述方法可以有益地用于制造复合构件。在这样的方法中，首先制备基底材料。接着利用上述方法在基底材料的一侧上施设反应混合物。然后接着可以将基底材料移入模具中，所施舍的材料然后在该模具硬化。然而也可能的是：已经在模具中制备基底材料并且将反应混合物施设到在位于模具中的基底材料上。

此外在用于制造复合构件的方法中也可能的是：在将混合物施设在基底材料的一侧上之后接着翻转基底材料。然后可以在基底材料的其它侧上利用上述方法同样进行材料涂敷。

值得追求的是：将增强结构用作基底材料。这例如可以是纤维的增强结构如纤维垫或类似物。

附图说明

由下文对优选实施例的说明以及借助附图获得本发明的其它优点、特征和细部。附图中：

图1示出利用根据本发明的方法喷射的基底材料的俯视图；

图2示出用于将反应混合物施设到基底材料上的设备的示意性的第一构造，其中示出该构造的侧视图并且示出所喷射的基底材料沿着图1中的线a-a的剖视图；

图3示出用于将反应混合物施设到基底材料上的设备的示意性的第二构造，其中示出该构造的侧视图并且示出所喷射的基底材料沿着图1中的线a-a的剖视图。

具体实施方式

图1示出的基底材料41在本实施例中是矩形的纤维垫。在这个纤维垫41上利用聚氨酯材料42喷射基本上矩形的面。所喷射的聚氨酯材料42渗入到纤维垫中。在利用聚氨酯材料42喷设的面上设置有形式为第一圆形的材料涂敷43a、第二圆形的材料涂敷43b以及基本上l形的材料涂敷43c的另外的材料涂敷。这些另外的材料涂敷部同样涉及聚氨酯材料，这个聚氨酯材料在目前情况中混合有纤维。然后为了硬化可以将这样喷射的纤维垫置入到模具中。在材料硬化之前或之后将纤维垫41的超出区域42的部分分离，从而因此获得所期望的复合构件。

图2和3分别示出的是根据本发明的用于将反应混合物施设到图1示出的基底材料上的设备。该设备基本上包括用于施设反应混合物的喷射装置10紧固在其上的机器人20、一个储藏需制作的反应混合物的各个组分并将其输送给喷射装置10的组分供给装置30和未示出的可以容纳基底材料的容纳装置。喷射装置10具有产生扁平的扇形喷束18的扁平射束喷嘴14和用于产生圆形喷束17的圆形射束喷嘴15。在图2示出的实施方式中，喷射装置10具有第一混合头11和第二混合头12。第一混合头11设有扁平射束喷嘴14，该扁平射束喷嘴可以产生扁平的扇形喷束18。第二混合头12设有用于产生圆形喷束17的圆形射束喷嘴15。作为可选，如在图3中示出的那样，喷射装置10可以具有一个唯一的混合头44，该混合头具有扁平射束喷嘴和圆形射束喷嘴。混合头44具有切换设施，该切换设施能够实现在扁平射束喷嘴与圆形射束喷嘴之间的排料切换。图3示出的可选实施方式的所有其它部件和特征基本上与图2的设计方案相同并且能够任意组合。

在混合头12旁边设置有纤维裁剪设施13。该纤维裁剪设施13经由管16而与第二混合头12连接。组分供给装置30具有多个用于储藏需制作的反应混合物的各个组分的容器32和一个泵33，该泵能够将各个组分从相应容器中取出并对其加压。泵33经由管道31而与第一混合头11和第二混合头12连接并且根据需要将相应的组分量供应给相应的混合头。

如已经在前面提及的那样，图2示出经喷射的纤维垫41的沿着图1的线a-a的剖视图。在此应该注意的是：这张图应该只用于示意性地图解说明塑料材料的涂敷或喷射。特别是材料涂敷42在使用纤维垫的情况中至少部分地进入这个纤维垫中。然而在此并未示出这一点。

如下地进行各个材料层的施设。首先在第一轮次中将材料42涂敷到纤维垫41上。为此通过机器人20将喷射装置10移向纤维垫41的在图1中下部示出的端部。组分供给装置30然后给混合头11输送事先确定量的期望组分并且在混合头11中进行组分混合。然后从混合头11出来通过扁平射束喷嘴14进行排料，其中，所述设备在此有规律地在纤维垫41上方运动。因此通过使用扁平射束喷嘴14可以通过简单移过纤维垫41来利用材料对这个纤维垫的大部分进行喷射。然后通过如下方式结束第一材料涂敷，即，停止对第一混合头11的组分供给或者使混合头11进入一个组分循环状态(komponentenzirkulationszustand)。直接在这个材料涂敷之后利用设置有圆形射束喷嘴15的第二混合头12进行另外的材料涂敷。现在在第二轮次中向在前一轮次中施设的材料42上部分地实施另外的材料涂敷。如这可以从图1中看出的那样，l形地进行第二材料涂敷43c的一部分和并且圆形地进行另外的材料涂敷43a、43b。在这个第二轮次中使用的材料可以是纯的聚氨酯混合物或者作为补充是掺入纤维的聚氨酯材料。通过这个有针对性的第二材料涂敷可以在构件上设置增强部位。

附图标记列表

10喷射装置

11第一混合头

12第二混合头

13纤维裁剪设施

14扁平射束喷嘴

15圆形射束喷嘴

16管

17圆形喷束

18扁平的扇形喷束

20机器人

30组分供给装置

31管道

32容器

33泵

40经涂层的基底材料

41基底材料

42第一材料涂敷

43a另外的材料涂敷

43b另外的材料涂敷

43c另外的材料涂敷

44混合头