[发明专利]强化纤维复合组件的方法以及生产纤维复合组件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化复合组件的方法，特别用于航空以及航太工业，并且涉及一种生产此类型的强化纤维复合组件的装置。

背景技术

虽然适用于任何纤维复合组件(fire composite components)，本发明与其所基于的议题将参考平坦化碳纤维强化塑料(CFRP)组件(也称为纤维复合组件)在以下被详细叙述，例如一飞行器的外壳。

一般熟知使用碳纤维强化塑料桁条加强碳纤维强化塑料外壳，以承受飞行器区域内的高负载，尽量减少额外重量。在此情况下，使用了各种桁条型态，例如T型、Ω型或I型桁条。

以下将讨论具有一中空构形的桁条，例如一具有帽型构形、Ω型以及相似类型的桁条。所述中空构形涉及一桁条构形，其内面连同部分待强化的纤维复合组件形成一空洞或内部空间。以下将所述内部空间称为一容置区域。

其将通过一强化纤维复合组件的示意透视图绘示于图1。

两强化元件3被应用于所述强化纤维复合组件1的一纤维复合组件部2，例如一飞行器的外壳或表层。所述强化元件3为一中空构形，在此例为一帽型构形或Ω型桁条。每一强化元件3包含两足部13，其作为一基底形成所述外壳的连接面。所述足部13通过数个侧壁11与12连接一覆盖壁10，在此情况下所述侧壁11与12沿一角度向上伸出，所述覆盖壁10延展基本上平行于所述足部13。所述覆盖壁10、侧壁11与12以及部分所述纤维复合组件部2所在下方部件的内面定义上述内部，所述内部称为一容置区域(receiving region)9。在此情况下，所述强化元件3所安装的每一区域被描述成一模造部(moulding portion)8。在此情况下，待完成安装后，所述左侧强化元件3还设有一压力元件4，所述压力元件4被插入所述容置区域9中。

当从纤维复合塑料生产此类型的纤维复合组件时，有必要在固化过程中压缩所述纤维及基体材料的复合物，以避免空气夹杂并且能在所述固化表层中达到一特定纤维体积容量。

纤维半成品是可被理解为纺织物、不织布以及纤维毡。其设有一基体材料，例如一环氧树脂，然后例如在一高压釜中被烘烤固化(cured)。

鉴于大多数所述纤维复合组件1的平坦化形态，所述纤维半成品或纤维的压缩在固化过程中一般使用不同压力加以影响。为此，建立一真空构造，所述真空构造通过边缘以气密方式接合所述模具的塑料有益生产。所述模具以及薄膜从而形成一气密的密封空间，所述纤维半成品被封闭其中。通过吸取移除此密封空间内的介质，一相对过压(overpressure)在所述真空构造外实现，其中所述纤维与基体材料的复合物可在固化过程中被压缩。另外或此外，用于压缩所述纤维/树脂复合物的力量可通过所述真空构造外部压力的增加而提升。

所述纤维复合组件的生产在固化过程中需要一特定压力以压缩所述表层。此压力可通过不同压力元件应用于或转移到所述组件。如上所述，参考图1中的图号4所示此类型一压力元件。在此情况下，所述压力元件4还特别需要施加压力于所述表层的表面，所述表层的表面被所述强化元件3覆盖，位于所述强化元件3的足部13之间，以压缩此部位。

常有必要将所述压力元件以一种正确方式相对于所述半成品及所述固化装置进行定位与固定。在适用的情况下，零组件必需连同所述压力元件被容置、输送以及定位作为一单元，例如通过一夹器。为此，需要一加固(fastening)装置，将零组件以及压力元件互相固定，并且最迟在生产过程结束时可再次被解开。这涉及所有类型的纤维复合物的生产方法，特别是预浸料以及干燥纤维方法与类似的生产方法，例如所述复合物的一个或两个部件可由其他材料组成，例如轻金属。特别是在此情况下当涉及帽型构形(profile)的制造过程，所述内部或容置区域必需装备一压力元件以压缩所述内壁以及特别是所述纤维复合组件部的表层，其位于所述容置区域9之下(图1)。

迄今，所述压力元件相对于彼此，从所述待加压的组件单独被容置、输送然后定位，或是所谓子元件(纤维复合物、强化元件)以及一压力元件的共用整合体发生于所述真空构造之中，虽然此情况只可能发生在非常小的组件之中，例如当所述子元件以及压力元件在其端面可被夹紧在一起。对于大型以及非常长形的零组件，这是可能是唯一相当大的额外费用。所述纤维复合组件的压力元件以及子元件的单独整合体在固化过程中造成定位错误以及因此造成后续组件的几何差异。所述压力元件在此过程中有被位移的风险。在最坏的情况下，其有可能在所述组件中被夹紧或被压合在其内。