[发明专利]用于制造由纤维复合材料制成的部件的系统和方法

说明书

一种用于制造由纤维复合材料制成的部件的系统(2)，所述系统具有模具(4)、控制单元(6)和多个彼此独立的材料施加单元(18)，所述材料施加单元具有用于提供纤维的材料储存器、用于输出来自所述材料储存器的纤维的材料输出设备、以及推进装置，并且设计成用于借助所述推进装置遵循在所述模具(4)上的预先确定的轨迹(22)并且在此根据需要来输出纤维。所述控制单元(6)通过预先确定多个独立的轨迹(22)来操控所述材料施加单元(18)，从而使得这些材料施加单元自动沿着所述轨迹移动。所述操控尤其能够通过向所述模具上的光学投射来进行。

技术领域

本发明涉及一种用于制造由纤维复合材料制成的部件的系统和方法。

背景技术

为了制造由纤维复合材料制成的部件，已知许多不同的技术，根据待生产的部件的尺寸、根据纤维材料和基质材料来选择和使用这些技术。例如已知如下方法，在这些方法中，将纤维以带或者织物的形式通过预浸渍手动地铺放在模具上。由此能够制造具有多层纤维材料的层结构，其中各个层能够具有不同的纤维取向。这些取向尤其是与负载相适应地选择的。

另外，已知自动化的设备，所述设备能够执行这样的过程。已知例如用于自动铺设纤维带(ATL，“Automatic Tape Laying”)和用于自动铺设纤维(AFP，“Automatic FiberPlacement”)的设备，利用这些设备能够在非常大的模具表面上制造大尺寸的部件。在使用这样的设备时，待制造的部件的尺寸能够非任意地增加。为了获得足够的准确性，需要特别大的导向设备结构，从而使得即使在行进轨迹较大时，所述准确性也不降低。待制造的部件越大，用以保持所述准确性的机械上的耗费也就越高。从经济学的观点来看，能够利用这种设备有效地制造的部件尺寸是有限的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于制造由纤维复合材料制成的部件的系统，所述系统可以尽可能容易地缩放并且允许在无需进行基本的修改的情况下加工较大的部件。

这个目的通过具有独立权利要求1所述特征的系统来实现。有利的改进方案和实施方式可以自从属权利要求和下文的描述中得知。

提出一种用于制造由纤维复合材料制成的部件的系统，所述系统具有模具、控制单元和多个彼此独立的材料施加单元，其中每个材料施加单元具有用于提供纤维的材料储存器、用于输出来自所述材料储存器的纤维的材料输出设备、以及推进装置，并且设计成用于借助所述推进装置遵循在所述模具上的预先确定的轨迹并且在此根据需要来输出纤维，其中所述控制单元设计成用于通过预先确定多个独立的轨迹来操控材料施加单元，并且其中所述控制单元设计成用于通过操控所述材料施加单元来在所述模具上生产至少一层纤维基底。

所述模具为这样的设备，所述设备具有放置面，所期望的部件能够分层地(即以纤维基底的形式)放置在所述放置面上。在随后进行固化之后，存在有所述部件。因此，所述放置面具有如下结构或形式，所述结构或形式优选地对应于待制造的部件的外表面。因此，所述模具至少在所述待制造的部件的整个表面上延伸。

所述材料施加单元为独立的、多层地存在的设备，其能够在模具上独立地移动。这意味着，所述材料施加单元设计成用于在所述模具上沿着预先确定的轨迹行进。尤其，所述材料施加单元不依赖于其他外部设备来实施其移动。然而，可以设想的是，所述控制单元设计成用于预先确定位置参考，所述材料施加单元在所述位置参考处定向。

由于材料储存器，每个材料施加单元设计成用于在移动过程中将纤维材料铺设在模具上。如果在过程开始时在模具上仍然没有材料存在，则材料施加单元可以在所述模具的自由表面沿预先确定的轨迹行进，其中在移动过程中可以输出材料。并非强制必需的是，每个材料施加单元都在其移动过程中始终输出材料。相反，应彼此独立地考虑移动功能和输出功能，因为材料施加单元还应该能够例如从一个特定的表面区段行进到另一表面区段，而不在这两个表面区段之间持续地输出材料。