[发明专利]生产空心构件的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产空心构件的方法和设备。

背景技术

尽管本发明可以应用于任何构件，但将以飞机机身段为例，对本发明和它所基于的问题进行详细解释。

机身段的生产是已知的，例如从EP 0 142 697 A1中可以得知。在其中所描述的方法中，用预浸材料捆绑住环形圆柱体形的物品。一旦该预浸材料固化后，就将成形物品从现在已经成型的机身段上移除。最后，将多个以此方法形成的机身段结合起来形成机身。

采用上述方法的缺点在于，难以在所形成的机身段的外部面上可靠地维持公差。这就带来了问题，特别是当结合多个机身段时，因为机身的平滑的外表面最后不能被形成。鉴于机身的空气动力特性，上述缺点是难以接受的。

发明内容

本发明的目的在于至少减少上述缺点。

通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求8特征的设备来实现该目的。

相应地，提供了一种生产空心构件的方法，特别用于航空或航天领域，包括以下步骤：提供沿其周边闭合的内部轮廓；在该内部轮廓上敷设纤维材料；固化纤维材料的基质以形成构件。

进一步地，提供了一种设备，其特别用于根据本发明的方法，包括：沿其周边闭合的内部轮廓；用于在内部轮廓上敷设纤维材料的敷设设备。

本发明所基于的构思在于，借助沿其周边闭合的内部轮廓来形成具有在狭小公差范围内的外部轮廓的构件。多个这种类型的构件，特别是机身段，可以按照各自外部轮廓相互平齐地结合起来。根据情况的不同，以这种方式形成的构件的内部轮廓可以承受更大的公差变化，这个事实是无害的。这是因为这种类型的公差变化很容易被补偿，例如借助倍增器，并且不会给涉及到机身段构件处的机身的空气动力特性带来负面影响。进一步地，由于内部轮廓沿其周边是闭合的，因此，圆柱体，特别是环形圆柱体，或者其它空心构件被成整块地生产。

从属权利要求中提供了本发明的有利方案。

根据本发明方法的一个方案，在至少一片壳的内部面上形成内部轮廓。优选地，提供多片壳，其组装起来形成衬套，从而内部地形成内部轮廓。使用多片壳的优点是，一旦纤维材料的基质固化后，能够轻易地将所形成的构件从壳上移除。

根据本发明方法的进一步的方案，通过使至少一片壳围绕其中心轴线旋转和/或者使用于敷设纤维材料的敷设设备围绕至少一片壳的中心轴线旋转来敷设纤维材料。可选地或附加地，至少一片壳或敷设设备可以沿中心轴线朝着彼此移动。纤维材料，例如沿着内部轮廓的周边，因而可容易地在内部轮廓的纵向(也就是平行于内部轮廓的中心轴线)或沿内部轮廓的螺旋被敷设。

根据本发明方法的进一步方案，至少一片壳在其端面以耐压密闭的方式闭合，并且利用流体对敷设在其内部轮廓上的纤维材料加压来压缩纤维材料中的基质。这意味着，一方面获得了高质量的纤维复合材料，也就是说特别地基质在纤维材料中同质地分布。另一方面，在所形成的构件的内部轮廓上，因此也可以更好地控制公差。

根据本发明方法的进一步方案，在至少一片壳的端面被封闭之前，纤维材料的内部面上覆盖薄膜。该薄膜可以防止流体与纤维材料接触和破坏它。

根据本发明方法的进一步方案，首先将至少另一片壳引入到前述的至少一片壳内，此后利用流体对在另一片壳和薄膜之间形成的间隙加压。要填充流体的空间可借助另一片壳而最小化。这样所需的流体减少了。另一片或多片壳优选地形成内部衬套。

根据本发明方法的进一步方案，纤维材料在敷设之前浸透了基质。这样，纤维材料是例如预浸材料。进一步地，该纤维材料可以形成为带。优选地，可将该纤维材料作为连续性材料提供。基质可以是环氧树脂或热塑基质，或两者的混合物。

根据本发明设备的进一步优选方案，在至少一片壳的内部面处形成内部轮廓。与此相关的优点已在上文中阐述。

根据本发明设备的进一步优选方案，至少一片壳可围绕其中心轴线旋转。例如，至少一片壳可以利用相应的盖子在其一个端面或两个端面处封闭。借助这些盖子中的至少一个，至少一片壳可以连接到使壳旋转的设备。

根据本发明设备的进一步优选方案，敷设设备围绕壳的中心轴线可旋转地安装在壳内部。敷设设备优选为可旋转地，特别是在轴向上可移动地，安装到与中心轴线同轴设置的轴上。轴可以连接到一个或两个盖子，盖子在壳的端面处封闭至少一片壳。