[發明專利]用于制造增強的纖維復合構件的方法

在審

• 申請號: 201480040897.9
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN105377536A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: A·貝爾;T·施瑙費爾;S·施皮策
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B29C70/86
• 分類號: B29C70/86;B29C70/02;B29C70/22;D04C1/00;B29C70/48;B29L31/30
• 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

技術領域

本發明涉及一種用于制造增強的纖維復合構件的方法以及一種增強的纖維復合構件。

背景技術

纖維復合構件由于其與純金屬材料制成的相應構件比較在重量輕的同時具備高的剛性而越來越多地應用于機動車中。

為了實現特別高的形狀穩定性和同時非常輕的重量，已知包括一個支撐芯的纖維復合構件，所述支撐芯由碳纖維或玻璃纖維組成的纖維結構通過纏繞或編繞包裹。通過這種方式提供了一種空心型材狀的纖維結構，該纖維結構的形狀穩定性得到設置在所構成的空心型材內部的支撐芯的支撐并由此得到加固。尤其是由塑料泡沫、蠟、木材或由金屬制成的支撐芯得到應用。

然而，這種構件由于碳纖維和/或玻璃纖維組成的承載纖維結構之故而沒有延展的材料特性或者說具有很小的斷裂延伸率。在構件變形時這一點導致小的結構整體性。因此，在變形度大的情況下存在著纖維結構斷裂、乃至整個纖維復合構件折斷的危險。

例如由DE102004017311A1已知一種用于制造纖維復合材料半成品的可能方法，其中，利用編織線編結成一個編織芯。

發明內容

本發明的目的是，提供一種在重量盡可能輕的同時又特別穩定且抗折斷的纖維復合構件。

此目的借助如權利要求1所述的方法以及利用具有權利要求7的特征的纖維復合構件得以實現。由各從屬權利要求可得到一些有益的實施方式。

據此而提出一種用于制造增強的纖維復合構件的方法，其包括下列步驟：

a.制備增強型材，

b.用芯部元件包圍增強型材，

c.借助編繞連續纖維(Endlosfaser)而產生芯部元件的外套，

d.以基質浸漬被編繞的芯部元件。

也就是說，首先設置一個增強型材并且用一個芯部元件將該增強型材包圍。這意味著：將芯部元件例如敷設在增強型材的外表面上并且由此將增強型材至少在該增強型材的周向上包圍。

通過這種方式實現了：芯部元件通過增強型材得以增強并且根據材料選擇造成整個纖維復合構件的材料特性的改變，從而防止在高負荷時折斷。

例如，增強型材可以包括由塑料和/或金屬和/或纖維增強的材料(特別是纖維增強的塑料或纖維增強的金屬)構成的棒狀或管狀型材。

原則上，型材可以具有任意的橫截面形狀，該橫截面形狀沿著型材的縱長方向延伸。最簡單的例子是圓形的橫截面，其沿著縱長方向延伸形成空心圓柱體或者說呈管狀延伸。不言而喻，同樣還可以選擇其他的橫截面形狀，特別是可以采用橢圓或多角的橫截面。總之，增強型材可以設計成空心型材(例如呈管狀)或由實心材料構成的實心型材(例如呈棒狀)。

纖維復合構件的構造允許與外套的或者說纖維復合構件外輪廓的幾何特征無關地設計增強型材的橫截面。例如，增強型材的橫截面可以設計為重量優化的、負荷優化的和/或力優化的。同樣也可以將橫截面形狀構造為沿著增強型材的縱向延伸恒定不變的或者變化的。芯部元件可以敷設在增強型材的外表面上并且依循其外輪廓，但是芯部元件的外表面或者說輪廓也可以具有與增強型材不同的橫截面形狀。該橫截面形狀例如可以根據整個纖維復合構件的輪廓而定，從而在產生外套或浸漬之后提供所期望的構件輪廓。換言之，芯部元件由此跨越/克服了在增強部件與外套或構件輪廓之間可能的幾何結構躍變或幾何結構差異。在圖2中示出了一種示例性的實施方式。

浸漬步驟特別是可以包括借助于Resin-Transfer-Moulding-方法(樹脂傳遞模塑成型法)(縮寫：RTM)的浸漬。同樣也可以實施借助其他已知浸漬方法的浸漬步驟。一般而言適當的浸漬方法是已知的，因此可以免去對其贅述。

而外套則例如可以包括由玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維和/或碳纖維構成的連續纖維。所述外套應理解為纖維結構，該纖維結構特別是通過編繞產生并且以基質浸漬。在此，所述連續纖維的材料可以任意地與芯部元件的不同材料相組合。

對于芯部元件的選擇來說，一方面與增強型材以及另一方面與外套的適當的可結合性是十分重要的。此外，芯部元件優選還應該具有足夠的壓力穩定性，以便例如在浸漬步驟期間承受得住基質注射。

此外，芯部元件例如可以構造為塑料元件、木材元件或者構造為由金屬泡沫或塑料泡沫構成的泡沫元件。例如可以借助已知的注射成型法制造該塑料元件。作為可選方案，還可以利用纖維(諸如碳纖維，玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維)對塑料元件進行增強。同樣，塑料元件可以設計成SMC(SheetMoldingCompound(片狀模塑料))等。