[發明專利]用于制造具有局部適配的機械性能的纖維復合構件用的纖維預成形坯的方法

有效

• 申請號: 201480034034.0
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN105283284B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: D·貝赫勒;T·米亞多維茨;F·拉普;B·法伊赫爾曼
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧斐

本發明涉及一種用于制造纖維復合構件用的纖維預成形坯(1)的方法，其中，在編織過程中在所要生產的纖維預成形坯的整個長度上編織至少一個第一纖維結構(10)并且在纏繞過程中在所要生產的纖維預成形坯的一部分長度上纏繞至少一個第二纖維結構(11)。

技術領域

本發明涉及一種用于制造纖維復合構件用的纖維預成形坯的方法，特別是制造空心型材，其中，在編織過程中編織第一纖維結構并且在纏繞過程中纏繞第二纖維結構。

背景技術

由現有技術已知用于制造二軸向和三軸向編織物的編織及編繞過程，以采用不同的纖維種類(特別是玻璃纖維、碳素纖維、芳族聚酰胺纖維以及它們的組合)來生產纖維預成形坯。即使對于復雜的構件幾何結構，編織過程也特別有利于構成0°取向，也就是說沿著所要制作的構件的縱軸線的取向，因為通過與編織纖維的橫向接合減少了纖維的滑脫或者偏移。纏繞纖維用以生產構件原則上由現有技術也是已知的。然而，纏繞過程主要是用于旋轉對稱的構件，其構件幾何結構簡單，因為與編織過程相比，通過纏繞可以很好地實現相對于0°取向非常大的角度，亦即特別是沿周向方向。而只是通過纏繞過程幾乎不能或僅僅非常有限地能夠產生0°纖維取向。編織方法在變化性方面同樣受到限制，因為特別是在三軸向結構中只有利用很大的橫截面才能實現相對于0°取向的大的角度。此外，在大角度情況下，編織過程中的生產速度明顯下降。可使用的纖維材料也由于編織纖維的卷筒大小和纖維的波狀起伏而受到限制。不得不使用纖維細度很小的纖維，由此明顯提高了成本，特別是在使用碳素纖維的情況下。

發明內容

在此背景下，本發明的目的便是提供一種方法，利用該方法可以制造纖維預成形坯，在整個制造過程中可以調整纖維預成形坯的局部機械性能。

上述目的通過一種用于制造纖維復合構件用的纖維預成形坯的方法得以實現，其中，在編織過程中在所要生產的纖維預成形坯的整個長度上編織至少一個第一纖維結構并且在纏繞過程中在所要生產的纖維預成形坯的一部分長度上纏繞至少一個第二纖維結構。在此，按一種有利的實施方式，同時進行纏繞過程和編織過程。纖維預成形坯構成所要制作的纖維復合構件的基礎，其中，例如利用RTM(樹脂傳遞模塑成型)方法實施對纖維預成形坯的繼續加工。通過編織的纖維結構決定了沿縱向、亦即沿著0°取向的機械性能，其中，在局部特定的區域上可以通過纏繞的第二纖維結構確定機械橫向性能。由此，通過這種方式制造的構件可以滿足各種不同的要求。在沿著0°取向的縱向上的力承受和力傳遞得到了局部在纏繞的纖維結構區域內提高的在橫向上的力承受能力的補充，例如用以提高構件在橫向上的碰撞穩定性。為了不過度提高構件的重量和成本，根據本發明規定：在編織過程中已經在預定的長度上編織了第一纖維結構之后才開始第二纖維結構的纏繞過程，從而只有所要制作的纖維預成形坯的實際上必要的區域才設置纏繞的纖維結構，并且只是在該區域內實現在橫向上局部提高的力承受能力。對纖維材料的這種有效的利用限制了所要制作的纖維預成形坯的由材料決定的成本并降低了重量。

另外有利地規定：往進行中的編織過程插入以及從進行中的編織過程中斷(absetzen)纏繞過程。為此，可以將纏繞單元整合/集成在編織機上并設計為：能夠將纖維局部地在所要制作的纖維預成形坯上接續或中斷。為此加工設備有益地具有專用的壓緊輥，利用這些壓緊輥將要纏繞的纖維結構壓緊到纖維預成形坯上，直至相互間的纖維摩擦足以使它們自行固定。為了中斷纏繞的纖維結構，利用切割刀具將纖維切斷并通過壓緊輥將其固定在纖維預成形坯上。為此，在本發明的一個實施方式中規定：通過熱作用和通過一種粘合材料(例如噴膠、膠粘帶等)將纖維端部固定在所要制作的構件上。例如，為此可以相應地加熱壓緊輥并且配備一個噴膠設備。由此，通過使提前置入纖維中的粘合劑活化來實現固定。另外可以采用所謂的Fiber-Placement-方法(纖維鋪放法)。