[发明专利]用于放置形状填充的粗纱的设施

说明书

本发明涉及用于沉积旨在用于制造复合部件的成形的填充粗纱(2)的设施(1)，该设施(1)包括：用于供应浸渍有包括粘合剂和陶瓷或碳填料的组合物(16)的纤维粗纱的设备(10)；由至少一个多孔面(24)限定的用于成形和用于排出粘合剂的模具(20)，该模具在入口横截面和出口横截面之间变化的横截面，入口横截面大于出口横截面；与模具的出口连通的支承件(30)，在其上支承有用于沉积的成形的粗纱；以及第一输送设备，第一输送设备构造成将来自供应设备的粗纱运送通过模具并到达支承件。本发明还涉及使用这种设施的方法。

技术领域

本发明涉及用于放置旨在用于制造复合材料部件的形状填充的粗纱的设施的一般领域。本发明还涉及一种使用这种设施制造复合材料部件的方法。

背景技术

已知通过以预浸渍的纤维增强层的形式覆盖来生产复合材料部件。在一些当前技术中，覆盖由操作人员手动进行。这些技术会导致相对较高的部件生产成本，并且会导致层定位错误的风险。这导致获得的部件的机械性能中的某些变化，并导致其机械性能可以改善的部件。

已经开发了其它解决方案，比如自动纤维放置(AFP)。这种机械化技术对于降低复合材料的部件的生产成本有益处。在现有技术中，将纤维层覆盖在表面上以获得所要获得的部件的预成型件，然后将包含陶瓷或碳颗粒的砂浆注入覆盖的预成型件的孔隙中，最后烧结颗粒以形成基质。尽管有效，这种方法的时间和成本可以进一步减少。

发明内容

为此，根据第一方面，本发明提供一种用于沉积成形的填充的粗砂的装置，该粗纱旨在用于制造复合材料部件，该装置至少包括：

用于馈送浸渍有包括粘合剂和陶瓷或碳填料的组合物的纤维粗纱的设备，

由至少一个多孔表面限定的用于成形和排出粘合剂的模具，该模具在入口截面和出口截面之间具有逐渐演变的截面，入口截面大于出口截面，

与模具的出口连通的支承件，成形的粗纱将沉积在该支承件上，以及

第一输送设备，该第一输送设备构造成将来自馈送设备的粗纱运送通过模具并到达支承件。

“粗纱”是指基本上彼此平行行进并连结在一起以形成非织造网状物的一组纤维或长丝。入口或出口横截面是由喷丝头的入口或出口开口限定的区域。

通过这种装置，可以制造成形的填充的粗纱，即，其浸渍有包括粘合剂和填料的组合物并且具有预定的尺寸，其可以用于使用AFP技术的制造方法中。根据本发明的装置的粘合剂成形和排出的模具因此使得能够将粗纱压延至预定尺寸，同时消除粘合剂的一部分并将填料捕获在粗纱中，以便在粗纱中获得较高填料比率。通过排出部分粘合剂来减少由粗纱所占据的体积，从而提高填料比率，但通过多孔表面的过滤又不允许填料逸出。

借助这种装置，通过充分增加粗纱中的填料的速率，不再需要执行砂浆(barbotine)注射步骤，或更一般地将附加填料引入沉积的粗纱的孔隙中以形成预成型件。换言之，通过增加如装置允许的粗纱中的填料的比率，并通过使用可移除的粘合剂(例如在热的作用下)，能够直接烧结包括离开装置的粗纱的覆盖物的预成型件，并获得期望的孔隙率，而无需首先执行将填料引入预成型件的步骤。

通常，应当选择多孔表面的孔隙尺寸以确保粘合剂排出，同时将填料捕获在粗纱中。多孔表面的孔隙尺寸可以严格小于填料的尺寸。在一个示例中，孔隙的孔隙尺寸D90可以严格小于填料尺寸D10。例如，孔隙尺寸D90可以小于或等于10μm，或小于或等于5μm，或小于或等于0.3μm。注意到，多孔表面的孔隙尺寸不一定必须小于填料的尺寸。实际上，填料通常部分地阻挡比填料的尺寸更大的孔隙，从而减小了有效孔隙尺寸并且仍然提供过滤功能。

在示例实施例中，多孔表面的材料可以是具有开放孔隙率的多孔材料，以确保粘合剂的排出。多孔材料可以是多微孔的或纳米多孔的，例如纳米多孔的陶瓷材料，其可以通过部分烧结陶瓷粉末、陶瓷或金属泡沫而获得，或者多微孔的有机材料。