用于根據(jù)rtm法制造構件的方法和工具系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及用于根據(jù)RTM法制造構件的方法和工具系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]通過樹脂傳遞模塑(RTM)法能夠制造出復雜地成形的纖維復合材料部件。在這里存在兩種方法方案。在第一種變型方案中，將熱固性的基質(zhì)材料快速地施布到位于打開的工具模具中的纖維預成形件的表面上并隨后閉合工具模具并且纖維預成形件基于由液壓機的閉合力所產(chǎn)生的工具內(nèi)部壓力同時被壓縮和加固。在第二種變型方案中，熱固性的基質(zhì)材料以極高的注射壓力引入閉合的、在其中存在有纖維預成形件的工具模具中。高的注射壓力導致在確保纖維強化結(jié)構完全浸漬的情況下在時間上縮短加固過程。
[0003]針對兩種上述的方法方案通常使用層壓壓合機。壓合機由壓合機下部和壓合機上部構成，它們在閉合的狀態(tài)下形成用于構件的壓力密封的處理室。擠壓機下部和/或擠壓機上部相對于相應另外的擠壓機部件是可軸向運動的，以便打開和閉合層壓壓合機。此外還可以整合有用于抽真空和/或用于加載壓力的元件。
[0004]DE 10 2005 008 479 B4的主題是一種工具系統(tǒng)，其中，工具部件具有盆狀的框架結(jié)構，用于制造構件的原材料引入到框架結(jié)構中。蓋子安置到盆內(nèi)，從而使得用于制造構件的原材料被封閉在盆和蓋子之間，并且利用密封件將這兩個部件相互密封。在這里，蓋子通過沉邊安置到盆中。不利的是，利用該文獻中介紹的工具不能制造出側(cè)切的輪廓，這是因為工具的脫?？偸潜仨毾鄬τ诿芊饷孑S向地進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務在于克服現(xiàn)有技術的缺點，并且提供一種工具系統(tǒng)和一種方法，其允許簡單且低成本地制造復雜的、尤其是具有側(cè)切的輪廓的纖維復合材料部件。同樣地，方法和設備應該適合于批量制造。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的任務通過獨立權利要求以及權利要求9和10的特征解決。本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案在相關的從屬權利要求中示出。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的工具系統(tǒng)具有成形工具和包覆工具。多件式的成形工具在閉合狀態(tài)下包圍待制造的構件的空腔。成形工具的部件的數(shù)量在這里與待制造的構件的復雜性有關，尤其是與側(cè)切部的數(shù)量有關。
[0008]成形工具在閉合狀態(tài)下的外部輪廓如下地構造，S卩，使得成形工具能夠放入包覆工具的空腔中。包覆工具的空腔盡可能相應于成形工具的外部形狀。在任何情況下，包覆工具的空腔必須大于成形工具在閉合狀態(tài)下的外部形狀，這是因為否則該外部形狀將不再能夠放入包覆工具中。而包覆工具的空腔比成形工具的外部形狀大很多也是不利的，這是因為所有的中間空間以待引入的熱固性的基質(zhì)材料填充并因此意味著材料損耗。
[0009]成形工具也可以通過包覆工具完全閉合。為此，閉合的、具有部分仍舊敞開的空腔的成形工具引入相應地構造的包覆工具中，從而使得用于工件的空腔隨后由成形工具和包覆工具限界。在此有利的是，用于將成形工具和包覆工具引導到一起的脫模方向相應于包覆工具的脫模方向。
[0010]替選地，成形工具的一個部件也可以位于包覆工具內(nèi)，而成形工具的其他部件閉合地且包圍工件空腔地引入包覆工具內(nèi)。因此，成形工具只有伴隨著引入包覆工具內(nèi)才閉入口 ο
[0011]工具的具體構造與待制造的工件的形狀有關，從而在本發(fā)明的說明書的范圍內(nèi)能夠不提供通常優(yōu)選的形狀。
[0012]例如對于旋轉(zhuǎn)對稱的工具來說證實有利的是，通過成形工具的四個元件來表示周邊。有利地，纖維預成形件因此在閉合工具時不被卡夾或推移。
[0013]包覆工具多件式地構建，然而特別優(yōu)選地兩件式地構建，這是因為待密封的縫隙的數(shù)量因此是最少的。這些部件在閉合狀態(tài)下形成密封地封閉的處理室。有利地，具有隨著待復制的空腔的復雜程度提升的部件數(shù)量的成形工具不必被密封。當然，成形工具的縫隙尺寸在閉合狀態(tài)下應該是很小的，以便確保待制造的構件的高品質(zhì)。然而，在根據(jù)本發(fā)明的設備中，壓力密封的、用于構建用以加固的壓力的處理室由包覆工具形成。因此，成形工具的所有縫隙在加固期間以基質(zhì)材料填充。由于縫隙尺寸優(yōu)選很小，所以基質(zhì)材料在成形工具脫模時有利地從構件上剝離。
[0014]在此，在成形工具的單個部件的表面上部分或者全面地、間隔開地布置有間距保持件。通過間距保持件顯著簡化在使用后對成形工具的清潔。通過間距保持件來調(diào)節(jié)基質(zhì)材料的能良好地取出的或良好地待清洗的厚度。因此，與略微厚一些的、能夠簡單地取下的層相比，從成形工具上清潔非常薄的基質(zhì)材料層是非常耗費的。此外有利的是，通過用于產(chǎn)生成形工具的閉合力的傾斜面上的間距保持件來減少摩擦，由此需要較小的閉合力。
[0015]特別有利的是，包覆工具的空腔和成形工具的外部形狀相互協(xié)調(diào)，從而包覆工具在閉合狀態(tài)下使成形工具在其空腔中保持閉合。
[0016]特別優(yōu)選地，包覆工具在閉合狀態(tài)下向成形工具施加閉合力。為此，在成形工具外部且相對應地在包覆工具中之內(nèi)布置有傾斜面，通過傾斜面將包覆工具的閉合力轉(zhuǎn)化為用于成形工具的閉合力。
[0017]用于包覆工具的閉合力能夠經(jīng)由上擠壓臺和/或下擠壓臺導入。
[0018]特別有利的是，成形工具的相鄰的部件通過形狀鎖合如下地連接，S卩，使得僅可能還朝成形工具的閉合方向運動。因此有利的是，可以特別有效地同時利用包覆工具的閉合力來閉合成形工具，這是因為通過傾斜面導入的力僅能導致朝成形工具的閉合方向的運動。
[0019]此外優(yōu)選的是，成形工具在閉合狀態(tài)下僅在直接靠近空腔處具有優(yōu)選小于1mm的盡可能小的縫隙尺寸，特別優(yōu)選地在0.05mm到0.2mm之間。所有其他的縫隙都實施得更寬，優(yōu)選大于0.2mm，特別優(yōu)選地在0.2mm到3mm之間。因此有利的是，在用于清潔工具的耗費同時很小的情況下實現(xiàn)待制造的工件的尚品質(zhì)。
[0020]原則上，在同時期望的很小的材料損耗的情況下，用于簡單清潔的最佳的縫隙尺寸依賴于所使用的基質(zhì)材料地變化。間距保持件優(yōu)選構造成或凸點。優(yōu)選地，間距保持件具有0.5mm到3mm的高度，特別優(yōu)選地為1mm。
[0021]此外優(yōu)選地，間距保持件具有與成形工具或包覆工具的相鄰部分的線形或點形的，也就是盡可能小的接觸面。特別有利地，貼靠面是彎曲的，優(yōu)選地具有1mm到100mm的半徑。因此有利地實現(xiàn)在工具處于閉合狀態(tài)時，間距保持件與相鄰構件的觸碰點上的赫茲應力，由此能夠簡單地、無殘留地取出多余的基質(zhì)材料。間距保持件的橫截面形狀因此優(yōu)選地是具有凸狀地隆起的尖部的圓形或者正弦形或拋物線形。
[0022]此外優(yōu)選地，在兩個包覆工具部件的接觸面內(nèi)并且在上包覆工具和成形工具的上部件之間分別布置有密封件，從而使得兩個包覆工具部件在閉合狀態(tài)下形成壓力密封的處理室。
[0023]此外優(yōu)選地，工具系統(tǒng)裝配有用于輸送基質(zhì)材料的混合頭，基質(zhì)材料的輸送管路側(cè)向地從其中一個包覆工具部件導出。
[0024]在一種特別優(yōu)選的實施方案中，成形工具的外表面具有用于與承載元件連接的止擋面，承載元件優(yōu)選以磁的方式緊固。用于形狀鎖合連接的元件在使用基質(zhì)材料以后被不利地包圍，并且必須耗費地被清潔。在此，使用以磁的方式緊固是有利的。作為替選也可以通過吸盤實現(xiàn)緊固。
[0025]此外，本發(fā)明的主題是一種借助所描述的工具系統(tǒng)對纖維復合構件進行加固的方法。
[0026]在第一方法步驟a)中，將纖維預成形件引入打開的成形工具的空腔中并將其閉合。替選地，可以在制造纖維預成形件時就已經(jīng)使用成形工具的元件。在這個方法步驟之后，纖維預成形件在成形工具的空腔中并由該空腔包圍。成形工具不必完全包圍用于工件的空腔，正如之前在工具系統(tǒng)中所闡述的那樣，這也可以通過隨后傳輸?shù)桨补ぞ咧谢蛟陔S后傳輸?shù)桨补ぞ咧械那闆r下實現(xiàn)。因此，成形工具也可以通過包覆工具的區(qū)域或者也可以通過成形工具的位于包覆工具內(nèi)的部件完全閉合。
[0027]在方法的一種優(yōu)選設計方案中，在使用前尤其是將防粘劑引入到成形工具的空腔內(nèi)。這使得加固后的構件能夠更容易地脫模。為了能夠更容易地清潔基質(zhì)材料，也有意義的是，將防粘劑涂覆到成形工具的其他表面上和/或包覆工具的空腔內(nèi)。特氟龍例如適用作防粘劑。
[0028]然后，在第二方法步驟b)中，成形工具優(yōu)選地借助升降裝置置入到包覆工具的下半部中。優(yōu)選地，為此在成形工具上設置有止擋機構，特別優(yōu)選地通過磁力或吸盤來實現(xiàn)止擋機構和升降裝置之間的連接。
[0029]現(xiàn)在，成形工具中的工件的空腔完全閉合。
[0030]隨后，放置包覆工具的上半部并閉合包覆工具。優(yōu)選通過壓合機向包覆工具施加閉合力。
[0031]現(xiàn)在，在第三方法步驟c)中，將基質(zhì)材料引入包覆工具的壓力密封的空腔中并且/或者直接引入成形工具的空腔中。通過施加壓力和選擇溫度使成形工具的空腔內(nèi)的構件加固。在加固時待實際應用的壓力和溫度參數(shù)與所使用的材料有關，并且通過所使用的材料所公知。優(yōu)選地經(jīng)由一個或者多個注入口來實現(xiàn)基質(zhì)材料的注入，注入口優(yōu)選點形、線形或者通道形地布置在成形工具中。
[0032]在加固之后，在方法步驟d)中打開包覆工具。隨后，優(yōu)選又借助升降裝置從包覆工具的下半部取走成形工具。
[0033]現(xiàn)在，可以在最后的方法步驟e)中打開成形工具并取出制成的構件。
[0034]在包覆工具和成形工具之間的中間空間中硬化的基質(zhì)材料作為基質(zhì)材料主體保留，直至在成形工具上脫模。在為了使構件脫模而打開成形工具的情況下，基質(zhì)材料主體優(yōu)選地在通過間距保持件形成的預定斷開部位的區(qū)域中被部分地損毀并因此能夠容易地去除。因此支持構件的脫模并減少用于清潔工具的耗費。
[0035]在清潔工具之后可以將新的纖維預成形件引入成形工具中并重復該方法。
[0036]在該方法的一種優(yōu)選的設計方案中，在執(zhí)行步驟c)之前將空腔抽真空，也就是抽走其中的空氣。因此有利地可以加速加固過程，并且可以省去包覆工具上的排氣閥。
【附圖說明】
[0037]下面借助實施例闡述本發(fā)明。圖中示意性地示出:
[0038]圖1:待制造的工件，
[0039]圖2:多件式的成形工具的分解圖，
[0040]圖3:帶有放入的工件的脫模的、多件式的成形工具的剖面圖，
[0041 ]圖4:成形工具的細節(jié)圖，
[0042]圖5:閉合的成形工具的等距視圖，
[0043]圖6:將多件式的成形工具安置到下包覆工具中，
[0044]圖7:閉合的包覆工具，
[0045]圖8:穿過閉合的工具系統(tǒng)的中間平面的剖面圖，工具系統(tǒng)帶有下擠壓臺和上擠壓臺，以及
[0046]圖9