[发明专利]稳定的干预型件和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及复合材料，尤其是涉及用于形成预型件的系统和方法，其中预型件可被用于制造复合材料制品。

背景技术

当形成复合材料制品时，需要在特定部位并且以特定的纤维取向在工具上放置多个复合材料层片。在这方面，通常需要将层片放置成使得每个层片内的纤维相对于堆垛内余下的层片并且相对于工具以特定的角度取向。当形成具有相对简单的几何外形（例如平面几何外形）的复合材料制品时，在没有过度困难的情况下，即可实现以所需纤维取向在工具上放置每个层片。

然而，当在具有复杂三维几何外形的工具上铺设复合材料层片时，由于在铺设每个层片时沿着工具三维几何外形将纤维维持在所需角度的困难性，所以复合材料层片的放置将是具有挑战性且是劳动密集型的过程。此外，在将基体材料注入铺层堆垛的过程期间且在施加热和压力时纤维必须被维持在所需的取向，这将增加了形成复合材料制品的复杂性。在这方面，可采用工具辅助以助于在工具上对准和放置复合材料层片。不幸地，这样的工具辅助增加了与形成复合材料制品相关的时间、成本以及复杂性。

能够看出，本领域需要这样的系统和方法，即用于将复合材料层放置在工具上，以便在无需工具辅助的情况下，可以将复合材料层放置在工具上所需的位置和部位。进一步在这方面，本领域需要这样的用于将复合材料层放置在工具上的系统和方法，其可以减少用于放置复合材料层以便每个层片中的纤维被维持在所需取向所需的触摸劳动量。

发明内容

通过本公开解决并且缓解了关于形成复合材料制品的上述需要，其中在实施例中，本公开提供形成预型件的方法，该方法可包括提供含有结构纤维和树脂的增粘的纤维材料层。本方法可还包括使所述层通过具有模具横截面形状的成型模具组。本方法可包括加热树脂。本方法可额外地包括使所述层形成模具横截面形状，并且允许树脂以形成具有模具横截面形状的预型件的方式固化。

在其他实施例中，公开了形成复合材料制品的方法，其包括提供至少一层纤维材料，其含有结构纤维以及体积高达大约百分之10的树脂，例如树脂体积占大约百分之1至10之间。本方法可还包括使所述层通过具有模具横截面形状的成型模具组，并且使用加热装置加热树脂。本方法可额外地包括使所述层形成模具横截面形状，并且允许树脂以形成具有模具横截面形状的预型件的方式固化。本方法可还包括定位带有额外的纤维材料的预型件、将基体材料注入预型件和额外的纤维材料以及固化基体材料从而形成复合材料制品。

同样公开了用于形成预型件的系统，其可包括具有模具横截面形状的成型模具组。成型模具组可经配置接收包括树脂的增粘的纤维材料层。本系统可包括：拔取机构，其经配置拉拔所述层经过成型模具组；以及加热装置，其经配置以使得当树脂固化时所述层形成保持模具横截面形状的预型件的方式来加热树脂。

总之，根据本发明的一个方面，提供了形成预型件的方法，其包括步骤：提供含有结构纤维和树脂的增粘纤维材料层；使所述层通过具有模具横截面形状的成型模具组；加热树脂；使所述层形成模具横截面形状；以及允许树脂以形成具有模具横截面形状的预型件的方式固化。

优选地，在所述方法中树脂为热塑性树脂，允许树脂固化的步骤包括：允许热塑性树脂冷却，以便热塑性树脂固化。

优选地，在所述方法中增粘纤维材料层含有体积占大约百分之1至10的树脂。

优选地，在所述方法中增粘纤维材料层含有体积占大约百分之2至4的树脂。

优选地，在所述方法中成型模具组包括静止模具组，使所述层通过成型模具组的步骤包括使用拔取机构连续地拉拔所述层通过静止模具组。

优选地，在所述方法中成型模具组包括可移动模具组，使所述层通过成型模具组的步骤包括通过在可移动模具组之间连续地夹紧所述层的截面，使所述层相继形成模具横截面形状。

优选所述方法，其中加热树脂的步骤包括下列中的至少一个：

传导加热；

辐射加热；以及

感应加热。

优选地，在所述方法中加热所述层的步骤包括下列中的至少一个：

加热纤维材料层构成的材料卷；

响应从那里通过的所述层而加热成型模具组和所述层。

优选地，在所述方法中提供增粘纤维材料层的步骤包括提供来自冷藏材料卷的纤维材料层；以及加热纤维材料层，从而给所述层增粘。