[发明专利]纤维增强复合材料结构制造方法

说明书

本发明涉及一种制造具有内部空间的三维结构的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将纤维增强材料的预成型件按照第一配置布置，其中预成型件由支撑结构支撑；(b)当预成型件布置在支撑结构时，选择性地固化预成型件，以生产中间预成型件,中间预成型件包括至少两个选择性固化部分,选择性固化部分由至少一个非选择性固化部分互连；和(c)相对于彼此移动两个选择性固化部分以形成三维复合结构，其中两个部分至少部分围绕结构的内部空间。一种制造具有内部空间的三维结构方法中使用的纤维增强复合结构的中间预成型件同样形成了本发明的一部分。本发明还涉及一种用于制造纤维增强复合结构的装置和中间预成型件。

技术领域

本发明涉及一种三维复杂产品的制造方法。特别涉及纤维增强复合材料结构的制造方法、包括纤维增强复合材料结构的车辆的制造方法、用于制造纤维增强复合结构的装置和用于制造纤维增强复合结构的中间预成型件。

发明内容

复杂的三维结构可以用多种不同的方法制造，对于较大的结构，如车辆，通过粘合、焊接或其他方式将多块预制板固定在一起来生产车身是标准的做法。然后，车身可以安装到单独的底盘上，或者如果是单体车身，将执行底盘的功能。一旦车身成型，车辆的内部零件(如导线和座椅)就安装到车身中。这可能是一个困难的过程，需要通过车身上的小孔进入，同时在不同高处工作作为加工的一些步骤。

类似的方法也被应用于许多其他大型复杂结构的制造中，如公共汽车和火车，甚至预制建筑。

车身面板通常由钢或铝制成，非常适合由多块平板制成多块面板。在可替换方式中，同样公知的是使用纤维增强材料制造车身。在这种情况下，要么形成面板，然后将其黏合或粘合在一起形成车身的三维形状，要么用未固化的材料将车身铺成三维形状，然后进行固化。

对于较小的复杂结构，已知将一个或多个预成型件放入(或置于)模具中。预成型件可以由干纤维板材料形成，也可以由已经含有大量基质物质(例如树脂)的“预浸料”形成。单个纤维板可以在模具内分层或编织在一起以形成所需形状。对于干纤维预成型件的情况，一旦将纤维放置在模具中，就可以使用基体物质。一旦由模具形成所需的结构形状，结构就可以被固化，使基体和纤维硬化在一起。如果要制造大型复杂的结构，独立的部件可以在粘合或黏合在一起之前被单独成型和固化。

复合结构可以是由纤维(例如碳纤维或玻璃纤维等)增强的载聚合物制成的任何纤维增强复合材料。

在第一方面，本发明提供一种制造具有内部空间的三维结构的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将纤维增强材料的预成型件按照第一配置布置，其中预成型件由支撑结构支撑；

(b)当预成型件布置在支撑结构时，选择性地固化预成型件，以生产中间预成型件,中间预成型件包括至少两个选择性固化部分,选择性固化部分由至少一个非选择性固化部分互连；及

(c)相对于彼此移动两个选择性固化部分以形成三维复合结构，其中两个部分至少部分围绕结构的内部空间。

本发明提供了一种制造三维复合结构的方法，其中在第一配置里预成型件被选择性地固化，按照第一配置，预成型件通常是二维的，并布置在支撑结构上，以形成中间预成型件，所述中间预成型件具有通过多个非选择性固化柔性截面连接的多个选择性固化刚性截面。然后，可通过将选择性固化部分中的一个从支架上抬起，以将其移动到与复合结构的最终所需三维形状相对应的第二配置处，来控制中间预成型件的形状。

可以有多个选择性固化部分，每个部分通过一个非选择性固化部分连接到至少一个相邻的选择性固化部分。这使得复杂的三维形状可以由一个通常是平的和单一的预成型件形成。