專利名稱：用于制造一體成型的纖維復(fù)合部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造一體成型的纖維復(fù)合部件的方法，特別是一空氣動力的 表面，包含圍繞在一外蒙皮的多個強(qiáng)化件。本發(fā)明也關(guān)于一芯模，其用于同步及彈性制造所述方法中所需要的所述芯部。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化的飛機(jī)構(gòu)造中，現(xiàn)有的鋁質(zhì)材料是漸增通過使用纖維復(fù)合部件而被替 代，其例如是由碳纖維強(qiáng)化(fibre-reinforced)熱固性或熱塑性聚合物所制成?，F(xiàn)今，即 使是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件，如著陸襟翼(landing flaps)或整個方向舵單元(rudder units)經(jīng) 常一般以此種纖維復(fù)合材料來制成，特別是碳纖維強(qiáng)化塑膠(CFRP)材料，如碳纖維強(qiáng)化環(huán) 氧樹月旨(carbon fibre-reinforced epoxy resins)。由于它們的物理尺寸及/或它們的復(fù)雜的幾何形狀，這種結(jié)構(gòu)部件通常是使用所 謂有區(qū)別的結(jié)構(gòu)所制造，其中所述結(jié)構(gòu)部件組裝在最后組裝階段是由多個具有通常是簡單 的幾何形狀的預(yù)制(prefabricated)個別部件所組裝而成。通過這樣的例子，一個飛機(jī)的著陸襟翼可用于這方面，其中著陸襟翼多個橫向肋 附加到多個縱向梁，其是間隔分開但彼此相互平行，以支持蒙皮外殼。橫向肋的外部輪廓 及蒙皮外殼的形狀最終由蒙皮外殼的表面幾何所定義，因而定義了著陸襟翼的空氣動力行 為。所有部件的組裝也必須能夠在沒有應(yīng)力(stress)下組裝，以避免對結(jié)構(gòu)施加額外的負(fù)載。有區(qū)別的結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，在其他事項(xiàng)中，在一個事實(shí)下，即各個部件需要在一個額 外的組裝階段組裝成為成品部件。此外，一般在所述部件加在一起的過程中需要用到重迭 部(overlaps)或凸緣(flanges)，這些總是需要額外的重量。由于優(yōu)選使用鉚釘接合以連接個別部件也產(chǎn)生其他缺點(diǎn)。因?yàn)槔w維復(fù)合部件相較 于金屬材料已大幅降低承載的強(qiáng)度，每一個使用的鉚釘孔構(gòu)成一個靜態(tài)的缺點(diǎn)，其必須在 所述孔的區(qū)域內(nèi)增加材料厚度予以補(bǔ)償。為了在所有纖維復(fù)合材部件中使用這種鉚釘接 合，例如都需要在外殼結(jié)構(gòu)上增加材料厚度及加大凸緣區(qū)域，所以在鉚釘接合失敗時，這的 確是可能以形成另一鉚釘接合來進(jìn)行維修。所有這些限制意指，所述復(fù)合部件不以一最大 預(yù)期機(jī)械負(fù)荷，而是就邊際生產(chǎn)條件或安全有關(guān)的修復(fù)要求來設(shè)計(jì)，這往往增加了不必要 的重量。一般而言，所述各部件也可以粘合劑粘合連接在一起，因此，至少減少了減弱承 載強(qiáng)度的問題。然而，仍有重大問題發(fā)生在飛機(jī)的高度應(yīng)力部件的所謂的“結(jié)構(gòu)性粘結(jié)” (structural bonding)上，而需要表面處理，以及發(fā)生在疲勞安全及承受沖擊負(fù)荷能力 (所謂的耐沖擊性)上，這問題目前意指為安全理由至少在民用航空領(lǐng)域這個解決方案仍 然不能被使用。一個有區(qū)別的結(jié)構(gòu)的可行替代方案是一體成型的結(jié)構(gòu)，即具有復(fù)雜幾何形狀的纖 維復(fù)合部件被生產(chǎn)成單一部件，因此上述由于加入多個各部件以形成復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的缺點(diǎn)將不再出現(xiàn)。一個主要問題是生產(chǎn)這種一體成型部件時，其可能包括完整的降落襟翼，減速 板，副翼(ailerons)，襟翼導(dǎo)軌整流罩(flap track fairings)，板條，發(fā)動機(jī)架，小翼 (Winglets)，機(jī)翼，尾翼單元，方向舵，門，蓋，覆層(claddings)，支持件等，舉例來說，在許 多情況下需要通過底切(undercut)結(jié)構(gòu)在密封的蒙皮內(nèi)創(chuàng)造必要的外部強(qiáng)化件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是描述一種簡單的方法，其用于制造復(fù)雜、一體成型且具有多個底 切(undercut)強(qiáng)化件的纖維復(fù)合部件，底切強(qiáng)化件亦可彈性的改變纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)， 及其可以并入廣泛的自動化及工業(yè)化生產(chǎn)過程中。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一芯模， 其彈性的改變結(jié)構(gòu)要求，以生產(chǎn)所述方法中所需的芯部。這個目的是在第一個實(shí)例中通過根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法以如下步驟達(dá)成
a)在一芯模中生產(chǎn)多個可移除芯部，所述芯部大致上代表纖維復(fù)合部件內(nèi)部的一表面 幾何形狀；
b)將由強(qiáng)化纖維制成的預(yù)制體(performs)施加至芯部，以形成強(qiáng)化件及芯部的配置， 形成一個整體結(jié)構(gòu)；
c)以網(wǎng)狀(web-like)半成品(semi-finished)覆蓋芯部以制造外蒙皮；
d)將整體結(jié)構(gòu)并入一個封閉的模制工具中，及利用一可固化塑膠材料滲透整體結(jié)構(gòu)；
e)通過施加壓力及/或溫度，以固化形成的加工后的纖維復(fù)合部件；以及
f)去除芯部。在所述方法的第一步驟a)中，執(zhí)行方法所需的所有芯部已被制造。一個單獨(dú)的， 封閉的芯模，其具有至少一個頂部的及底部的一個模具部，用于鑄造芯部。多個至少部分交 叉(intersecting)分隔物在芯模中用以造成模室(cells)。為了讓分隔物被定位，例如創(chuàng) 造交叉區(qū)域，分隔物各具有縱向狹縫橫越它們的長度，其延長大約到分隔板的中間。因此所 述分隔物可以由任一側(cè)插入到彼此內(nèi)。在交叉區(qū)域內(nèi)，縱向狹縫組裝到相對的交叉板內(nèi)。使 用這種方法在所述芯模內(nèi)形成的每個模室表示一個封閉的鑄造室，以便芯部被制造，及可 通過在下模及/或上模內(nèi)的至少有一個洞來填充有芯部材料。在一些個案中可能會設(shè)置通 風(fēng)孔，以促進(jìn)快速的，更重要的是，無氣泡的鑄造芯部。芯模的這兩個部分定義纖維復(fù)合部件被制造的一個“內(nèi)部”表面幾何形狀的一個 形象，其例如為一著陸襟翼。當(dāng)制造一著陸襟翼時，模室之間的分隔可能，例如為翼梁板及 肋板的形式。用于強(qiáng)化件的翼梁板及肋板代表占位(placeholders)，在某些情況下則為底 切(undercut)，這在稍后將為以(縱向)梁及(橫向)肋骨形式呈現(xiàn)的纖維復(fù)合部件。為了生產(chǎn)芯部，翼梁板及肋板的優(yōu)選插入下模部，其為此配有溝槽，及通過采用頂 模部封閉整個結(jié)構(gòu)。然后芯部材料通過模具部內(nèi)的孔插入封閉芯模內(nèi)，并加以固化。一低熔點(diǎn)的材料，例如蠟、金屬合金或相似物，可作為芯部材料?；蛘?，一最初即凝 固的物質(zhì)也可以用來為芯部材料，其物質(zhì)隨后可由適當(dāng)?shù)娜軇├缢⑾♂寗┗蝾愃莆飦?完全溶解，然后在這一程序的最后一步驟被沖洗退出了芯模。不論使用何芯部材料，芯部 材料于隨后的滲透過程(“RTM過程”)必須有至少8巴(bar)的足夠抗壓強(qiáng)度。模具是分 別通過外蒙皮形成的洞來去除，溶劑通過這些洞被施加而用于溶解芯部，使芯部材料通過孔流出來。用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的工業(yè)環(huán)氧樹脂系(systems)目前通常仍具有如此高的固化溫 度( 180°C)，但未指出使用可溶芯部。矩陣式(matrix-like)的整體結(jié)構(gòu)具有所有芯部 (即所謂的“芯部”的復(fù)合形式)代表將隨之產(chǎn)生的纖維復(fù)合部件所需的內(nèi)表面幾何形狀構(gòu) 件。對纖維復(fù)合部件的結(jié)構(gòu)變化，例如材料厚度的翼梁及/或肋的變化，可通過交換相關(guān)的 分隔物而快速及簡易的實(shí)現(xiàn)，而不需要復(fù)雜的改變用于最后滲透過程的(RTM)模制工具。 為此，芯模優(yōu)選由可以很容易處理的材料制成，例如鋁合金。在第二步驟b)中，由強(qiáng)化纖維制成的預(yù)制體(所謂具粘合劑的干預(yù)制體)是適用 于芯部的所有側(cè)邊，特別是形成翼梁、肋及外蒙皮的纖維增強(qiáng)。如有必要，多個預(yù)制體可以 放在另一個上面。然后這些芯部的相對彼此定位，以創(chuàng)造出纖維復(fù)合部件所需的形狀。當(dāng) 制造一著陸襟翼，這些芯部是首先定位在著陸襟翼的縱向延伸方向上，及接著附加一系列 的芯部在其橫向上。由于預(yù)制體已經(jīng)有粘結(jié)劑，這些都具有某一程度的形式穩(wěn)定性。在第三步驟C)中，所述芯部是定位及導(dǎo)向相對于彼此且都設(shè)有一個由強(qiáng)化纖維 形成的網(wǎng)狀半成品，以創(chuàng)造外蒙皮，其優(yōu)選是自我向上密封的。所述半制成品優(yōu)選是一織物 (fabric)，其具有高度可懸垂性(drapable)/回彈性(resilient)，及理想上適合于受芯部 規(guī)范的一般二維曲面幾何形成而不需任何折迭。纖維預(yù)制體(fibre preforms)及網(wǎng)狀的 半成品兩者都優(yōu)選是由碳纖維(carbon fibres)制成。一般而言，所有纖維是適合用做強(qiáng) 化纖維，如玻璃纖維(glass fibres)，陶瓷纖維(ceramic fibres)，天然纖維(麻)等也都 可使用。預(yù)制體及網(wǎng)狀半成品產(chǎn)品可能是以隨后的“粘合劑”(binders)(例如使用一種熱 塑性合成材料)及例如使用粉末狀噴涂來固定在定位?；蛘撸m當(dāng)?shù)臒崴苄哉辰Y(jié)劑也已并 入預(yù)制體或帶狀(strip-like)的半成品中，因此僅需施加熱能即足以將預(yù)制體或半成品 固定在芯部上。為了填補(bǔ)任何不必要的空洞，特別是在墊有預(yù)制體的數(shù)芯部之間，但一般都 需要在多個芯部之間插入附加的角板(gussets)及/或個別強(qiáng)化纖維束(紗)或數(shù)個強(qiáng)化 織物層。在第四步驟d)中，由此產(chǎn)生的整體結(jié)構(gòu)是插入到一個至少由兩部分組成且優(yōu)選 是金屬模制工具內(nèi)，其內(nèi)部表面幾何形狀是由模具的半體來定義，且準(zhǔn)確的體現(xiàn)了欲制造 的纖維復(fù)合部件所需的表面幾何。在封閉所述模具的至少兩半體后，在已知樹脂滲透法 (RTM工藝ε樹脂傳遞模塑工藝)中整體結(jié)構(gòu)可在某些情況下于超高大氣壓力下浸泡或浸 漬于一種可固化的塑料材料，特別是可固化環(huán)氧樹脂。金屬模制工具是一 RTM的模制工具， 其由高強(qiáng)度及耐高溫鋼制造且具有高精度。通過同步施加一低壓到RTM模制工具上，滲透 過程或注射過程可以加快，及內(nèi)含空氣及形成氣室的風(fēng)險(xiǎn)將可被解決。在RTM模制工具可 被直接及/或間接的加熱。在間接加熱時，整個RTM模制工具放在烤爐內(nèi)，而在直接加熱時， 加熱手段是直接并入于模制工具內(nèi)部。這些加熱手段可能包括電加熱件或孔洞(一可溫度 控制的液體，特別是油，可通過所述孔洞)。在第五步驟e)中，成品纖維復(fù)合部件是通過使用壓力及/或溫度而加以固化，且 在第六及最后步驟f)中，最后通過加熱及/或施加溶劑而由纖維復(fù)合部件中去除了芯部。 為了達(dá)此目的，一般都需要在密封的外蒙皮內(nèi)插入小孔，以使溶解或液化的芯部材料可流 出。或者，定位在橫向肋的角隅區(qū)域內(nèi)的孔洞，也可用于此目的，這些孔洞用以將加工后的 部件內(nèi)的冷凝水排出。
根據(jù)本發(fā)明的所述方法因此通過使用一個可溶性(可熔)或隨后可移除的芯部的 二維矩陣(two-dimensional matrix)配置，從而以一個簡單的方式將具有復(fù)雜的內(nèi)部底切 強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的一體成型的纖維復(fù)合部件制造為成品。所述方法的一個有利的改進(jìn)是在鑄造及固化后對芯部提供一個不透水的涂層。這 避免了塑料材料在最后的滲入過程期間不受控制的被擠壓到芯部中，導(dǎo)致纖維復(fù)合部件在 固化及去除的芯部之后有一個未定義的內(nèi)表面(“鑄造樹，casting trees”)。所述涂層也 可能有不具粘性(non-stick)的特性，使所述涂層可由成品部件中被移除/拆除。另提供，強(qiáng)化件將被特別設(shè)計(jì)為在外蒙皮內(nèi)的一體成型肋及梁。然而，整體而言， 所述方法不局限于現(xiàn)有具外蒙皮的翼梁-肋結(jié)構(gòu)，例如做為傳統(tǒng)上飛機(jī)的機(jī)翼、水平穩(wěn)定 器、方向舵單元及著陸襟翼。通過在芯模內(nèi)的定位及配置相應(yīng)的分隔物，另一情況是，具有 幾乎任何形式的內(nèi)部強(qiáng)化件及密封外蒙皮的中空結(jié)構(gòu)可以制作成纖維復(fù)合部件。此外， 不需使用分隔物，其在著陸襟翼的實(shí)例中設(shè)計(jì)為翼梁板及肋板，且在交叉區(qū)域內(nèi)相交于有 90°角。原則上，當(dāng)是一個直線以外的形狀時(例如分隔物可以在芯模內(nèi)依循一條彎曲的 方向)時，任何角度都是可能的。此外，舉例來說從機(jī)翼剖面幾何形成偏離，分隔物可能有 任何高度的輪廓，以制造具有雙曲面的纖維復(fù)合部件，其雙曲面在廣大邊界內(nèi)是可變的以 及具有也是一體成型密封狀的表面幾何。所述方法特別適合客運(yùn)航空業(yè)的纖維復(fù)合部件的自動化工業(yè)大量生產(chǎn)，其中現(xiàn)有 的單件方法生產(chǎn)具有翼梁_肋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)纖維復(fù)合部件是目前主要應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的方法的另一發(fā)展，在網(wǎng)狀半成品前，其提供一個縱梁預(yù)制體將可安 裝在至少一個芯部中的至少一個縱向凹槽內(nèi)(特別是一個溝槽)，以通過隨后插入的至少 一支持件形成支撐。如此除了梁及肋形式的強(qiáng)化件之外，例如可能創(chuàng)造縱向強(qiáng)化件(例如帽狀縱梁或 Ω形縱梁的形狀)，以作為圍繞纖維復(fù)合部件的外蒙皮的一體成型部件。可膨脹塑料材料 軟管(管狀薄膜)優(yōu)選用于做為支持件，及這些可以留在復(fù)合部件成品內(nèi)或必要的話由側(cè) 面拉出?；蛘撸扇苄曰蚩扇坌孕静靠勺鳛橹С旨?，這些也可以用于具底切的其余芯部根據(jù)本發(fā)明的目的也通過具有權(quán)利要求14說明的特征的芯模來達(dá)成。事實(shí)上，在芯模有多個模室，這些模室是被圍繞在上、下模部之間，以定義外蒙皮 的內(nèi)表面幾何形狀，且模室由多個分隔物相互隔開，分隔物特別是至少一部分相交的肋板 及翼梁板，每個模室至少有一孔洞用于供應(yīng)芯部材料，以便在同一時間生產(chǎn)實(shí)施方法所需 要的所有芯部。此外，分隔物及芯模的至少兩半體優(yōu)選是由易于加工的金屬合金制成的，例如鋁 合金。纖維復(fù)合部件的結(jié)構(gòu)變化因此可以通過在某些區(qū)域內(nèi)移除分隔物及/或交換分隔來 實(shí)施。如果例如由于靜態(tài)考慮而要改變成品纖維復(fù)合部件的一強(qiáng)化件的材料厚度，則以具 所要求的材料厚度的另一分隔物取代相關(guān)分隔物即足夠。本方法及芯模的其他有利實(shí)施例是描述在其他的權(quán)利要求中。


附圖是如下所示。圖1 是用于生產(chǎn)芯部的芯模的等距示意圖。
圖2 是通過三個具預(yù)制體及半成品的對位芯部的剖視圖。圖3 是通過著陸襟翼的完整強(qiáng)化纖維配置的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖4 是圖3在前翼梁預(yù)制體與具RTM工藝的模制工具的網(wǎng)狀半成品之間的連接區(qū)域的細(xì)部圖。圖5 是圖3在縱梁預(yù)制體的區(qū)域內(nèi)的另一的細(xì)部圖。圖6 是在設(shè)計(jì)做為(橫)肋的一體成型部的負(fù)載施加點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)沿圖3的VI — VI線所作的剖視圖。圖7 是具有用于芯部的定位工具的芯模的變化例。圖8 是圖7的放大細(xì)部圖。圖9 是施加網(wǎng)狀半成品以形成外蒙皮的示意圖。圖10 是胚料(blank)及由此胚料形成的角隅預(yù)制體的示意圖。圖11 是胚料及由此胚料形成的肋預(yù)制體的示意圖。圖12 是以著陸襟翼為例，具有內(nèi)部、底切強(qiáng)化件且根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的一體成型 纖維復(fù)合部件的等距示意圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中，相同結(jié)構(gòu)部件在每個實(shí)施例中具有相同的元件符號。方法及用于執(zhí)行 方法的裝置，特別是用于生產(chǎn)所有的芯部的芯模，是并行描述在其余的描述中。圖1顯示了用于生產(chǎn)執(zhí)行本方法的芯部的模具的等距示意圖，使用一飛機(jī)的著陸 襟翼為例。一芯模1包括一個下(lower)及上模部(upper mould part) 2，3。多個分隔物 (其未個別標(biāo)示)被配置在模制工具內(nèi)，并在此特殊例中被設(shè)計(jì)成翼梁板(spar plates)并 具有肋板(rib plates)在其橫方向延伸，以用于生產(chǎn)著陸襟翼。在翼梁及肋板中，只有一個前翼梁板4及一前肋板5具有元件符號。在此區(qū)域內(nèi) 所述肋板5的剖面幾何依循著陸襟翼的剖面幾何。所述翼梁板4插入在下模部及/或上模 部2、3中的狹縫(其未有元件符號)內(nèi)，因而可被引導(dǎo)。在此繪示的實(shí)施例中，所述肋板5， 總共有三狹縫，其中只有前狹縫有一個元件符號6，每一所述狹縫從肋板5的上緣延伸至約 肋板的中間。所述翼梁板4也有三個狹縫或縱向凹槽，其中只有前狹縫7有一個元件符號。 不同于肋板5的狹縫6的是，所述翼梁4的狹縫7各從底部大約延伸到相關(guān)的翼梁板4的 中間。由于上述狹縫的配置，翼梁板4可以插入肋板5內(nèi)，而形成交叉區(qū)域(未繪示)，及在 箭頭方向上的多個模室(在另一側(cè))。一個模室(具有元件符號8)代表其他類似的構(gòu)造單 元。在圖1中共有8個模室代表實(shí)際用于生產(chǎn)芯部的鑄造模具。模具部2的底側(cè)在模室8 的區(qū)域內(nèi)及在其他的模室內(nèi)有一小洞9，一適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)芯部材料可通過小洞9。另外，小洞 也可以設(shè)在上模部3內(nèi)。也可以提供附加通氣孔9a。在澆灌芯部材料以同步生產(chǎn)所有8個 芯部之前，所述分隔物需先插入/組裝，及兩個模具部2，3是封閉以創(chuàng)造所述芯模1。用于底切(undercut)的芯部材料，可溶性芯部是指一可熔材料，具有基材的熔 點(diǎn)在固化溫度以上；或一種可固化的物質(zhì)，其可通過適當(dāng)溶劑(例如水，化學(xué)溶劑或相似 物)隨后加以溶解，并可例如將隨后的部件沖洗出來。溶解過程可由物理或化學(xué)手段來進(jìn) 行。當(dāng)使用環(huán)氧樹脂，由于高達(dá)200° C的高固化溫度用以做為熔化芯部所需的溫度可能會損害環(huán)氧樹脂基材，故優(yōu)選使用可溶性芯部。然而，當(dāng)熔融可溶性芯部時，因熱固性塑料材 料可在較低溫度下固化，故優(yōu)選可使用熱固性塑料材料。上述在外蒙皮內(nèi)形成的孔洞及/ 或橫向肋的角隅區(qū)域內(nèi)形成的孔洞被用來移除所述芯部，這些隨后用來做為冷凝水的排水 孔。根據(jù)使用的芯部材料，它可能需要提供芯部一釋放膜或涂層，亦即浸漬其中以防止樹脂 滲透步驟中用來生產(chǎn)纖維復(fù)合部件成品的塑料材料(特別是環(huán)氧樹脂系)發(fā)生滲透。所述下模具部2也具有三個縱向肋條，每一個具有一微呈梯形剖面的幾何形狀， 其中間的肋條(web)具有元件符號10。所述肋條10平行于翼梁板4，導(dǎo)致芯部的底部上形 成縱向凹槽，特別是梯形溝槽，其隨后用于生產(chǎn)縱向加強(qiáng)件，特別是具有帽狀縱梁的形狀。所述芯模1，包括分隔物，優(yōu)選是由一易于加工的材料，例如鋁合金或類似物，所制 成。這意指纖維復(fù)合部件隨后的結(jié)構(gòu)變化，例如在翼梁增加或減少材料厚度的形式下，可以 通過交換相關(guān)翼梁板或通過移除相關(guān)翼梁板的材料來快速實(shí)施。特別是，用于后續(xù)樹脂滲 透工藝(RTM工藝)的極復(fù)雜及難加工型工藝的模具的改變，其中不再需要使用高強(qiáng)度鋼模 具，只有外模制工具是由高強(qiáng)度鋼(高溫鉻鎳合金)所制成，其幾何形狀是固定在早期階 段。第一步驟a)是通過同步生產(chǎn)上述裝置內(nèi)所有需要的芯部來完成的。圖2是通過具多個預(yù)制體及二層網(wǎng)狀的半成品的芯部的上部的剖視的高度示意 圖，其代表了用于隨后的纖維復(fù)合部件的整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化纖維配置的細(xì)部。在第二步驟b)期間，多個不同的預(yù)制體放置在芯部上。所述芯部接著組合在一 起，形成一個整體結(jié)構(gòu)，其大體上反映了欲生產(chǎn)的纖維復(fù)合部件的內(nèi)表面幾何形狀(見圖 1)。所述芯部12，13鄰接一中間芯部11的兩邊。所述堆層結(jié)構(gòu)將使用這個中間芯部11 為例來解釋。一個預(yù)制角隅預(yù)制體14首先放在到所述芯部11上。一預(yù)制體，例如角隅預(yù)制體14，舉例來說是一個平坦的胚料(blank)并具有由多 軸纖維織造布(multiaxial fibre-woven fabric)(所謂的“NCF” =非-卷曲纖維)或紡 織品制成的任何外部輪廓，如特別是由碳纖維制成的網(wǎng)狀半成品，其如果適用的話，是可折 疊至少一次及/或可懸掛在某一區(qū)域內(nèi)，以創(chuàng)造一個三維結(jié)構(gòu)。一般而言，一預(yù)制體可以折 迭、懸掛及切割形成任何可能的幾何形狀。最后，每一個預(yù)制體是以適當(dāng)方向延伸的強(qiáng)化纖 維來進(jìn)行生產(chǎn)，如特別是考慮到發(fā)生作用力通量及負(fù)載的方向。例如，預(yù)制體是以由強(qiáng)化纖 維在士 45 °及0° /90°的位置相交制造的紡織品及/或織物(“多軸布”)來進(jìn)行生產(chǎn) 的。接著，具有蒙皮預(yù)制體15。翼梁或肋預(yù)制體16，17接著依所需數(shù)量施加到芯部 11的相對表面18，19上，以生產(chǎn)個別加強(qiáng)件。必要的話，也可以在芯部之間提供選擇性的 中間預(yù)制體20。關(guān)鍵的方面是角隅預(yù)制體14及蒙皮預(yù)制體15被定位，使它們在所述邊 緣21，22的區(qū)域內(nèi)重迭。這同樣適用于在下層蒙皮預(yù)制體15上的翼梁預(yù)制體及肋預(yù)制體 16，17的配置。事實(shí)上，這些相互鳩尾狀銜接或重迭的預(yù)制體是指預(yù)制體通過機(jī)械手段共 同支撐在隨后的纖維復(fù)合部件內(nèi)。因此，為了避免在隨后的復(fù)合元件內(nèi)發(fā)生不必要的增厚，所有芯部的周圍邊緣21、 22具有多個平坦、相互漸變的凹槽(未標(biāo)示)，其確切的深度對應(yīng)到預(yù)制體在彼此的頂部上 的各自材料厚度。這導(dǎo)致了按體積計(jì)的纖維內(nèi)含物具有一個較窄的公差，也就是說，在完成 的部件內(nèi)60%的間隔為士4%。根據(jù)重迭層的數(shù)量，可設(shè)置對應(yīng)的漸變、偏 移(offset)階狀 部的數(shù)量。所述預(yù)制體有一個凸耳(凸緣)在其至少一側(cè)的至少一部分，及所述凸耳沿芯部11的邊緣21、22的其中一個來轉(zhuǎn)動，也就是說，它是放置在芯部11的側(cè)面表面18，19的 其中一個上。在這種情況下，凸耳位在芯部11內(nèi)的凹陷部中，以便在頂部提供一平滑的加 工。所述凹陷部可能被設(shè)計(jì)為在多個階狀部內(nèi)漸變，以解決偶發(fā)的多個凸耳必須放在另一 個的頂部上的情況(特別見圖4)?；蛘?，凸耳可以被設(shè)計(jì)成狹縫，使它們能夠依循芯部的彎 曲邊緣。預(yù)制體優(yōu)選具有一致設(shè)計(jì)的凸耳在其所有側(cè)邊上。所述芯部11至13接著相互配 置成矩陣形式，因此它們對應(yīng)于隨后的纖維復(fù)合部件的內(nèi)部輪廓，即設(shè)有預(yù)制體的芯部11 至13再次配置形成一個整體結(jié)構(gòu)23，例如在鑄造工藝后原來由芯模移除者(見圖1)。只 有芯部11至13的上層區(qū)域揭示在圖2中，但相同上述的程序是用來在芯部11至13的下 層區(qū)域配置預(yù)制體。預(yù)制體的生產(chǎn)優(yōu)選是利用一個夾層、紡織物或以多個不連續(xù)碳纖維或碳纖維粗 紗。角板24是插在芯部12至13之間的區(qū)域內(nèi)，以完成整體結(jié)構(gòu)23，其形成復(fù)合部件的隨 后強(qiáng)化纖維配置。 最后，在第三步驟c)中，芯部的整體結(jié)構(gòu)23涂布有至少一層網(wǎng)狀的半成品25，以 生產(chǎn)纖維復(fù)合部件的外蒙皮隨后的強(qiáng)化構(gòu)造。所述網(wǎng)狀半成品25優(yōu)選是一個高度可懸垂(drapable)的紡織物或由碳纖維制成 的夾層，其是能夠依循著所述芯部11至13的概呈雙曲面幾何形狀而不需任何折疊。上述 施加預(yù)制體或網(wǎng)狀的半成品25的順序是適用于所有的芯部。此外，它可能需要將由碳纖維 粗紗制成的各個碳纖維角板24插入到整體結(jié)構(gòu)23，以便必要時填入任何空穴中。半制成品 25符合RTM模制工具的上部的上方，其是以背景線繪示，但未有元件符號。為了固定這個預(yù)制體及網(wǎng)狀半成品25的位置于芯部11至13上，較有利的也可能 例如施加熱塑性粘結(jié)劑(thermoplastic bonding agent)?；蛘?，預(yù)制體或網(wǎng)狀半制成品可 以使用這些由制造商預(yù)備好具有熱塑性粘結(jié)劑(“pre-bonded”，預(yù)粘結(jié))者，因而使產(chǎn)品 僅需要被加熱固定在定位。圖3揭示了通過干燥的強(qiáng)化纖維配置的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖，同時圖4代表在形成 外蒙皮的翼梁預(yù)制體及網(wǎng)狀半成品之間的區(qū)域的放大細(xì)部圖。在下文的提到的參考圖號同 時用于圖3及4。在其他事件中，干燥(強(qiáng)化纖維)的整體結(jié)構(gòu)23包括四個芯部26至29，其是以 三個翼梁預(yù)制體30至32加以分隔，幷受一個網(wǎng)狀半成品33所包圍，而形成了后來的外蒙 皮。此外，6個對應(yīng)預(yù)制的縱梁預(yù)制體，其中只有一個縱梁預(yù)制體34有元件符號，其設(shè)于芯 部27至29中，這些是用來在隨后的纖維復(fù)合部件內(nèi)創(chuàng)建一體成型的縱向強(qiáng)化構(gòu)型，特別是 縱梁、Ω形縱梁或帽狀縱梁(hat stringers)。這個整體結(jié)構(gòu)23是在步驟d)時插入一個封閉的模制工具35內(nèi)，以進(jìn)行滲 透工藝或RTM工藝。所述模制工具35是由一高強(qiáng)度(high-tensile)及耐熱鋼合金 (heat-resistant steel alloy)。所述復(fù)合部件的外表面的幾何形狀是僅通過所述模制工 具35所定義形成。接著通過一種可固化的塑膠材料完成滲透整體結(jié)構(gòu)23，其特別是環(huán)氧樹 脂系或類似物，在步驟e)中所述結(jié)構(gòu)是完全固化，以形成加工后的纖維復(fù)合部件。RTM工具 可依需求通過直接或間接加熱來進(jìn)行加熱。所述芯部26至29在最后加工步驟f)中通過 熔化或沖洗出來而被移除或溶解。通過兩肋及翼梁來定義形成的每個模室(cell)中的孔 洞是用于此目的，其孔洞隨后形成在外蒙皮內(nèi)，并稍后可能用于排水目的，以進(jìn)行材料測試及維修與檢測工作。
必要時，可進(jìn)行一個加工后的一體成型復(fù)合部件關(guān)于氣體內(nèi)含物(air inclusions)、剝離(delaminations)、異物(foreign bodies)、厚度變動(fluctuations in thickness)等的可靠性測試(reliable test)。圖4揭示了在強(qiáng)化纖維配置的整體結(jié)構(gòu)的23內(nèi)的前翼梁26連接到外蒙皮33的區(qū) 域內(nèi)的詳細(xì)積層結(jié)構(gòu)。兩個芯部26、27都再次襯套有角隅預(yù)制體36、37。蒙皮預(yù)制體38、 39以重迭的方式放置在角隅預(yù)制體36、37上。接著，有兩個翼梁預(yù)制體40、41以中間預(yù)制 體42相隔開。還有一個(強(qiáng)化纖維)角板43具有概呈三角形剖面(cross-sectional)幾 何形狀并形成于芯部26、27之間，以達(dá)到足夠的平坦表面。再者，兩層的網(wǎng)狀半成品44隨 后形成整體結(jié)構(gòu)23的頂部加工。由于在所述預(yù)制體的邊緣區(qū)域有重迭的層體，因此達(dá)成一 個非常緊密的接合，造成了非常堅(jiān)固的纖維復(fù)合部件。圖5揭示了圖3的另一細(xì)部圖，繪示了用以形成縱向加強(qiáng)件的縱梁預(yù)制體配置，特 別是在細(xì)剖圖內(nèi)的Ω形縱梁或帽狀縱梁形式。如圖5實(shí)施例所示，帽狀縱梁34由兩個縱梁預(yù)制體45、46所形成，其中彼此嵌套 且各有一個梯形剖面的幾何形狀。外縱梁預(yù)制體45每側(cè)各有一凸耳47，48，其中凸耳位于 所述芯部27上的漸變凹槽49、50內(nèi)，以確保一個平坦的頂部加工。所述凸耳47，48是彼此 遠(yuǎn)離及指向外部。所述內(nèi)縱梁46有兩個凸耳預(yù)制體51、52指向彼此。這兩個縱梁預(yù)制體 45、46插入在芯部27中的一個縱向的凹陷53內(nèi)，這在繪示的實(shí)施例中，是一個具有梯形剖 面幾何形狀的溝槽形式。為了在最后滲透工藝中支持縱梁預(yù)制體45、46，有一中空支持件 (member) 54，例如其可能由具部分彈性、可膨脹的管膜制成者，及其在滲透及固化工藝之后 是再由縱向加強(qiáng)構(gòu)型34中移除。上述結(jié)構(gòu)是通過兩層網(wǎng)狀半成品44(紡織物)來密封頂 部。所述支持件可交替的由相同的可移除(可熔或可溶性)材料作為芯部11至13而加以 形成。圖6是沿圖3的Vl-Vl線所述的剖視圖，其繪示包含了根據(jù)本方法在隨后的復(fù)合 材料部件內(nèi)的負(fù)載施加點(diǎn)。在芯部27及相鄰芯部56之間的區(qū)域內(nèi)的一個負(fù)載施加點(diǎn)55(如圖3所示)相對 于投影平面是落在芯部27后方的位置，是設(shè)計(jì)作為一個(橫向)肋57—體成型的部份且 形成有至少一干燥預(yù)制體。所述芯部27包含一個角隅預(yù)制體58、一蒙皮預(yù)制體59及三個肋預(yù)制體60。在 第二芯部56上的預(yù)制體的配置是一在芯部27上的預(yù)制體的配置的鏡像(mirror image)。 不同于具干燥預(yù)制體的翼梁/肋骨的“正?！苯Y(jié)構(gòu)，當(dāng)創(chuàng)造負(fù)載施加點(diǎn)55時，總共提供有五 個額外的負(fù)載施加預(yù)制體61，這些被定位在肋預(yù)制體60之間，因而確保了在纖維復(fù)合部件 的整體結(jié)構(gòu)的大表面積上的最佳力量傳送。所述負(fù)載施加預(yù)制體61具有一凹槽62在其底 端(未繪示)，所述凹槽用以取出一圓柱芯部63或螺栓，以在隨后的復(fù)合部件上形成連接孔 眼。或者，負(fù)載施加預(yù)制體61的底端也可以簡單的被放置在芯部63周圍。所述63芯 部可由相同于其他芯部11至13的可移除或可溶性芯部材料來制成。所述芯部63還被夾 持在兩件式模具64內(nèi)，兩件式模具64是依序位于一模制工具35的一個對應(yīng)形狀腔室65 內(nèi)。將兩個確保件由模具中移除以分開模具64。為了使負(fù)載施加預(yù)制體61穿過隨后的外蒙皮，一凹槽67或具邊緣強(qiáng)化的貫穿部，特別是狹縫，是導(dǎo)引形成在這網(wǎng)狀半成品66的兩 個層內(nèi)。另外，所述孔眼也可以通過在完成滲透及固化時鉆鑿上述負(fù)載施加預(yù)制體61而加 以形成。在這種情況下，不再需要圓柱芯部63、所述兩件式模具64及模具35的腔室65。圖7是圖1所示的芯模的另一替代實(shí)施例的示意圖，特別是為了在生產(chǎn)后便于準(zhǔn) 確定位芯部。一芯模68除其他事項(xiàng)外包括三個翼梁板69至71及三個肋板72至74以做為在 隨后的纖維復(fù)合部件內(nèi)的翼梁及肋的空間支持件(分隔物)。在被翼梁板69至71及肋板 72至74個別定義的模室中，總共有八個芯部是如上所述通過填充固化芯部材質(zhì)而制成的， 其中一個芯部75具有元件符號。在芯模68內(nèi)的其他部件為了清晰目的而不繪示(特別見 圖1)。
不同于根據(jù)圖1的芯模1的實(shí)施例的是所述芯模68內(nèi)提供了多個定位輔助件， 兩個定位工具是標(biāo)示了元件符號76、77及代表所有其他的定位工具。定位工具76、77只包 含在鑄造工藝中，及在硬化/固化后是由芯部中移除。定位工具76、77優(yōu)選由特氟龍涂布 (Teflon-coated)的線材或管體來制成，使它們更容易從芯部中移除。所述定位工具76、77是通過肋板72、73內(nèi)的孔洞(未繪示)，且大約依循翼梁板 69至71的邊緣的各上部及下部輪廓，同時與其維持?jǐn)?shù)個毫米(millimetres)的小距離。然 而，由于翼梁板69至71的邊緣的曲線及定位工具76、77的直線，這個距離可能會有所改 變。定位工具76、77可使用拉緊工具(未繪示)進(jìn)行機(jī)械拉緊，以確保一定義的路徑。所述定位工具76、77的目的如下一旦鑄造的芯部已在加工步驟a)中固化，定位 工具76、77將由芯部中移除。所有的芯部接著襯套有預(yù)制體，其說明于圖2至6的描述中 (方法步驟b)。然后，芯部是彼此相鄰定位，以形成一行(其最初平行于翼梁預(yù)制體)，接 著通過重新插入定位工具及支撐在一起而相對彼此準(zhǔn)確的配置。在肋方向上額外的芯部接 著群聚在一起，以形成一個完整的行，其次是隨后的其他行，直至整體結(jié)構(gòu)完成為止。一旦 所有的行排列與對位，所有的芯部在步驟c)中都均勻的涂有網(wǎng)狀的半成品，以強(qiáng)化外部蒙 皮，因而創(chuàng)造了生產(chǎn)一體成型的纖維復(fù)合部件所需的完整強(qiáng)化纖維配置的整體結(jié)構(gòu)。所述 翼梁預(yù)制體、肋預(yù)制體的材料厚度以及被包覆的網(wǎng)狀半成品的層數(shù)應(yīng)特別加以計(jì)算，如此 整體結(jié)構(gòu)可在步驟d)中將盡可能準(zhǔn)確安裝在RTM工藝的至少兩件式模制工具內(nèi)，而不扭 曲。如果適用的話，強(qiáng)化纖維的選擇性層體必須附加到整體結(jié)構(gòu)，以做為公差補(bǔ)償。定位工 具也防止芯部在RTM工具內(nèi)移動，及確保所述纖維復(fù)合部件的尺寸精度在一高度及可重現(xiàn) 性的程度。最后兩個步驟e)及f)在RTM工藝后只需要固化纖維復(fù)合部件，并隨后由中空 復(fù)合材料元件移除芯部。圖8揭示了介于芯部的75及三個另相鄰接但未標(biāo)示的芯部之間的交叉區(qū)域78。在 預(yù)制體之間的芯部的空間范圍是以虛線圖案表示。兩個連續(xù)的翼梁預(yù)制體79、80及四個肋 預(yù)制體83至86位于相交區(qū)域78。在某些情況下，平面狀垂直刀片可插入連續(xù)翼梁預(yù)制體 79、80之間，以提高翼梁的材料厚度。所述單件式(single-piece)翼梁預(yù)制體79及80延 伸超過部件的總長度，且對于隨后的一體成型纖維復(fù)合部件的潛在強(qiáng)度是至關(guān)重要的。相 較之下，所述肋預(yù)制體83至86是次分隔(sub-divided)，亦即他們只在兩個相鄰的翼梁之 間延伸。在每個情況中，在預(yù)制體79至86上的上凸耳(未繪示)沿?cái)?shù)個相似但未標(biāo)號的 芯部的邊緣的方向折迭于其上。四分之一圓形的板體(Quadrant-shaped plates)87、88裝配在所述相交區(qū)域78內(nèi)的定位工具76、77上，這些都是用于在隨后的復(fù)合部件中創(chuàng)造四分 之一圓形的排水孑L (quadrant-shaped drainage apertures)。所述板體87、88優(yōu)選是由 與芯部相同的可移除材料所制成。根據(jù)圖8中的實(shí)施例，這種板體是用在所有其他相交的 區(qū)域內(nèi)，以便創(chuàng)造排水孔。四個肋預(yù)制體83至86為此目的具有切角，其形狀大約對應(yīng)于板 體87、88的幾何形狀。因此，四分之一圓形的排水孔可能免除在隨后所述纖維復(fù)合部件的 外蒙皮鉆洞，以創(chuàng)造排水工具，這在靜力及空氣動力學(xué)的觀點(diǎn)上來看亦是有優(yōu)點(diǎn)的，并且亦 可簡化生產(chǎn)工藝。然而，當(dāng)翼梁沒有排水孔時，任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷凝水只能沿翼梁流動。作為位于模室的角隅區(qū)域內(nèi)的板87、88的替代方案，肋板72至74(見圖7)可以提 供相應(yīng)的定位凹槽或凹陷部，其可能例如是四分之一圓形的，且其在芯部鑄造工藝期間填 充有芯部材料，并也在隨后的復(fù)合部件內(nèi)形成對應(yīng)的排水孔，以便保證由著陸襟翼沿(縱) 翼梁來排除冷凝水。
圖9是步驟c)的程序的示意圖，其中網(wǎng)狀半成品放置在設(shè)有預(yù)制體的已定位芯 部上。一個網(wǎng)狀半成品89，特別是一可懸垂的碳纖維織物，是供應(yīng)到以兩個卷軸90、91 為例的裝置。由于兩個卷軸90、91沿箭頭方向指向下方的向下移動，網(wǎng)狀半成品89均勻 的被拉出所述卷軸90、91及放置到預(yù)備結(jié)構(gòu)92上，并加以裁剪成尺寸。每個卷軸90、91 在向下移動期間優(yōu)選靠近所述預(yù)備結(jié)構(gòu)92，以及可在垂直方向上重新定位，以支持無折迭 (fold-free)的供應(yīng)過程。如有必要，所述過程可以重復(fù)至少一次，以便在預(yù)備結(jié)構(gòu)92上達(dá)成增加網(wǎng)狀半成 品89的材料厚度，因此形成隨后的外蒙皮。這些未被繪示的額外壓力輥輪可設(shè)置用以穩(wěn)固 的將半成品89，最重要的是以無折疊方式，壓迫至所述結(jié)構(gòu)92上，如果適用的話，可通過施 加熱能及/或添加粘結(jié)劑，以將其同時固定在其末端位置內(nèi)。一旦網(wǎng)狀半成品89被施加到 結(jié)構(gòu)92上，結(jié)構(gòu)92接著將完成一個完整的強(qiáng)化纖維配置的整體結(jié)構(gòu)93，以用于生產(chǎn)纖維 復(fù)合部件。圖10及11是揭示用于襯套在芯部的兩種預(yù)制的預(yù)制體的示意圖，即最終用以建 立內(nèi)部強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。這兩個預(yù)制體已通過切割及折疊平板狀胚料而加以形成?？墒褂玫呐?料，例如可以由一個多軸纖維織物(fibre-woven)或碳纖維制成的可懸垂紡織物來加以創(chuàng) 造。在圖10、11中的虛線代表折迭線，粗黑線條象征切割線，及點(diǎn)線代表原來的胚料輪廓或 在等距示意圖中的隱蔽邊緣。切角區(qū)域則以陰影線進(jìn)一步的表明。圖10的左半部揭示了一個胚料的示意實(shí)例，胚料是用來生產(chǎn)右手側(cè)繪示的角隅 預(yù)制體94。所述角隅預(yù)制體94用來加強(qiáng)纖維復(fù)合部件內(nèi)的模室的邊緣，及通過創(chuàng)造重迭在 外蒙皮及翼梁或肋預(yù)制體之間形成一個機(jī)械連接。角隅預(yù)制體94有四個凸耳95至98是 通過沿粗黑線(胚料的四方形部分)來切割，并接著通過折疊約90°而形成的，這些凸耳被 插入在環(huán)繞芯部的邊緣的漸變凹陷內(nèi)(特別見圖3)。圖11的左半部揭示一個肋預(yù)制體99的胚料的實(shí)例，由此，需要在隨后的復(fù)合部件 內(nèi)創(chuàng)造一體成型的肋的肋預(yù)制體99可通過沿粗黑線(大體上具有內(nèi)圓角的四方形角隅部 分)切割及通過折疊凸耳100至103而形成的。外圍的輪廓為簡化目的而在圖11的示意 圖中顯示為一個矩形，但在實(shí)際實(shí)施例它是依循纖維復(fù)合部件的外蒙皮的內(nèi)部表面幾何形 狀。
通過使用圖11所示的肋預(yù)制體99，可能在復(fù)合部件的每個肋的角隅區(qū)域內(nèi)創(chuàng)造 大約四分之一圓形的排水孔，其排水孔可用于排出復(fù)合部件。這些肋預(yù)制體99的切角狀角 隅區(qū)域在鑄造芯部工藝期間通過具有相同幾何形狀的板體(特別見圖7、8)來保持干凈。翼梁預(yù)制體的幾何形狀(未繪示在附圖中)，除了在中心省略凹槽及有相當(dāng)大的 縱向延伸(在水平方向)之外，是對應(yīng)于如圖10所示的角隅預(yù)制體94的形狀。
圖12最后揭示由下方觀看具有多個內(nèi)部及底切的強(qiáng)化件的已加工一體成型纖維 復(fù)合部件。按照這種方法生產(chǎn)的一纖維復(fù)合部件104，其在關(guān)于著陸襟翼105的繪示實(shí)施例 中，具有多個內(nèi)部、底切的強(qiáng)化件107形成做為一外蒙皮106的一體成型部，舉例來說，強(qiáng)化 組件107是設(shè)計(jì)做為(縱向)翼梁108至110及(橫向)肋111至113(其相對翼梁108 至110形成約90°的角度)?！跋嘟弧痹谙嘟粎^(qū)域內(nèi)的翼梁108至110及肋111至113形成 一個具有八個大致上緊鄰的模室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中之一是具有一個元件符號114，以代表所 有其余列舉的模室。設(shè)在所述底側(cè)115的區(qū)域內(nèi)的外蒙皮106內(nèi)的孔洞，每個約位在模室 的中間內(nèi)，其中一個孔洞具有元件符號116。所述孔洞是用來對模室排水，及也作為檢測或 維修的孔洞。所述孔洞也可能配置有在(橫向)肋的四分之一圓形的凹槽，至少配置有可 用于排放任何滲透水者，但仍可能有利于檢測及維護(hù)的作業(yè)。纖維復(fù)合部件104的也有一負(fù)載施加點(diǎn)117形成做為肋112的一體成型部，例如 在底側(cè)區(qū)域115內(nèi)的孔眼118形式。所述肋111至113的角隅區(qū)域各具有多個四分之一圓形的孔洞，一個孔洞或凹槽 具有元件符號119且其代表所有其他孔洞或凹槽。所述孔洞是用來在RTM工藝末段后沖洗 出所述芯部，及做為在加工后的纖維復(fù)合部件104內(nèi)的排水孔，以排出在部件內(nèi)產(chǎn)生的任 何冷凝水。不同于四分之一圓形的模具，所述凹槽119可具有任何可以想到的幾何形狀。所述纖維復(fù)合部件104優(yōu)選是使用碳纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹脂來生產(chǎn)。在具較低結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度及/或沖擊強(qiáng)度要求的一體成型纖維復(fù)合部件的案例中，其他熱固性塑膠材料 (thermosetting plastics),如聚酉旨樹月旨(polyester resins)、酷酸樹月旨(phenol resins) 等，也可替換使用。若其機(jī)械性能相較于熱固性塑膠材料有關(guān)應(yīng)用仍適當(dāng)?shù)脑挘瑒t熱塑性聚 合物(Thermoplastics polymers)也可用于例外情況中。根據(jù)本發(fā)明的方法來生產(chǎn)的所述纖維復(fù)合部件的104或著陸襟翼105，由于是充 分一體成型的建構(gòu)方法，因而具有良好的強(qiáng)度性質(zhì)及較輕的重量。此外，所述部件可以在一 工業(yè)規(guī)模的大致完全自動化工藝中加以生產(chǎn)，且具有高度的尺寸精度及良好的幾何尺寸可 重復(fù)性，并且組裝成本可大為降低。只有在稍后階段需要附加的設(shè)備部件(如密封件、金屬襯套等)仍需被手動安裝。 避雷(Lightning protection)織物及/或線材總是需要用于確保有足夠的雷擊保護(hù)于纖 維復(fù)合材料部件，避雷織物及/或線材可在RTM工藝末段之前通過嵌入銅質(zhì)織物、銅線材或 導(dǎo)電金屬穿孔板或類似物來加以創(chuàng)造于外蒙皮內(nèi)。如果欲生產(chǎn)的纖維復(fù)合部件例如是方向舵單元(rudder unit)、水平安定器 (horizontal stabiliser)或完整飛機(jī)機(jī)翼，則也必需額外組裝必要的電動、氣動及液壓系統(tǒng)。元件符號列表1芯模 2下模部 3上模部 4翼梁板 5肋板
6狹縫(肋板)
7狹縫(翼梁板)
8模室(芯部鑄造模具)
9孔洞(用于供應(yīng)芯部材料或通風(fēng))
9a排水孔 10肋條
11芯部
12芯部
13芯部
14角隅預(yù)制體
15蒙皮預(yù)制體
16翼梁預(yù)制體(肋預(yù)制體)
17翼梁預(yù)制體(肋預(yù)制體)
18側(cè)表面(芯部)
19側(cè)表面(芯部)
20中間預(yù)制體
21邊緣
22 邊緣
23整體結(jié)構(gòu)(纖維強(qiáng)化配置復(fù)合部件) 24 角板(gusset)
25網(wǎng)狀半成品(垂懸的紡織，外蒙皮)
26芯部
27芯部
28芯部
29芯部
30翼梁預(yù)制體
31翼梁預(yù)制體
32翼梁預(yù)制體
33網(wǎng)狀半成品(外蒙皮)
34縱梁預(yù)制體(縱向強(qiáng)化構(gòu)形)
35模制工具
36角隅預(yù)制體
37角隅預(yù)制體
38蒙皮預(yù)制體39蒙皮預(yù)制體 40翼梁預(yù)制體 41翼梁預(yù)制體 421中間預(yù)制體 43角板
44網(wǎng)狀半成品(外蒙皮) 45縱梁預(yù)制體(外) 46縱梁預(yù)制體(內(nèi))
47凸耳
48凸耳
49凹陷部(芯部) 50凹陷部(芯部) 51凸耳 52凸耳
53縱向凹陷部(芯部) 54支持件
55負(fù)載施力口(load application)點(diǎn) 56芯部(可移除)
57(橫向)肋 58角隅預(yù)制體
59蒙皮預(yù)制體(連接角隅預(yù)制體 < 一 > 外蒙皮之間)
60肋預(yù)制體
61負(fù)載施加預(yù)制體
62凹槽(負(fù)載施加預(yù)制體)
63圓柱芯部(孔眼)
64兩件式模具
65腔室(模制工具)
66網(wǎng)狀半成品(外蒙皮)
67凹槽(網(wǎng)狀半成品)
68芯模(變化例)
69翼梁板
70翼梁板
71翼梁板
72肋板
73肋板
74肋板
75芯部
76定位輔助件(聚四氟乙烯涂布線) 77定位輔助件(聚四氟乙烯涂布線)78相交區(qū)域 79翼梁預(yù)制體 80翼梁預(yù)制體 83肋預(yù)制體 84肋預(yù)制體 85肋預(yù)制體 86肋預(yù)制體 87板體 88 板體
89網(wǎng)狀半成品(外蒙皮) 90卷軸 91卷軸
92結(jié)構(gòu)(具預(yù)制體的芯部)
93整體結(jié)構(gòu)(具預(yù)制體的芯部及外蒙皮層)
94角隅預(yù)制體
95凸耳
96凸耳 97凸耳 98 凸耳
99肋預(yù)制體
100凸耳
101凸耳
102凸耳
103凸耳
104纖維復(fù)合部件 105著陸襟翼
106外蒙皮(纖維復(fù)合部件)
107強(qiáng)化件
108翼梁
109翼梁
110翼梁
111肋
112肋
113肋
114模室
115底側(cè)(纖維復(fù)合部件) 116孔洞(排水孔) 117負(fù)載施加點(diǎn) 118孔眼119凹槽(排 水孔)
權(quán)利要求
一種用于制造一體成型的纖維復(fù)合部件(104)的方法，所述纖維復(fù)合部件(104)特別是一空氣動力學(xué)表面，具有受一外蒙皮(106)圍繞的多個強(qiáng)化件(107)，其特征在于包括以下步驟a)在一芯模(1, 68)中生產(chǎn)多個可移除芯部(11 13, 26 29, 56, 75)，所述芯部(11 13, 26 29, 56, 75)大致形成所述纖維復(fù)合部件(104)內(nèi)部的一表面幾何形狀，其具有一體成型的翼梁(108 110)及肋(111 113)以形成所述外蒙皮(106)；b)將由強(qiáng)化纖維預(yù)制體施加至所述芯部(11 13, 26 29, 56, 75)，以形成所述強(qiáng)化件(107)及所述芯部(11 13, 26 29, 56, 75)的配置，以形成一個整體結(jié)構(gòu)(23, 93)；c)將網(wǎng)狀半成品(25, 33, 44, 66, 89)覆蓋于所述芯部(11 13, 26 29, 56, 75)，以制造所述外蒙皮(106)；d)將所述整體結(jié)構(gòu)(23, 93)幷入一個封閉的模制工具(35)中，及利用一可固化塑膠材料滲透所述整體結(jié)構(gòu)(23, 93)；e)通過施加壓力及/或溫度，以固化形成的所述加工后的纖維復(fù)合部件(104)；以及f)去除所述芯部 (11 13, 26 29, 56, 75)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述芯部(11-13，26-29，56，75)提供 一個不透水涂層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述芯部的生產(chǎn)是通過在所述芯模(1， 68)填充一可溶性及/或可熔的芯部材料然后加以固化。
4.如權(quán)利要求1至3的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于定位工具(76，77)，特別 是無粘性涂布線，是鑄造在所述芯部(11-13，26-29，56，75)內(nèi)，然后移除以使所述芯部 (11-13，26-29，56，75)相互對位。
5.如權(quán)利要求1至4的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于一縱梁預(yù)制體(34，45， 46)在施加所述網(wǎng)狀半成品(25，33，44，66，89)之前被導(dǎo)入到至少一芯部(11_13， 26-29，56，75)中的至少一個縱向凹陷部(53)內(nèi)，特別是一凹槽，以使通過至少一個隨后 插入的支持部件(54)來作支撐。
6.如權(quán)利要求1至5的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于至少一負(fù)載施加預(yù)制件 (61)被導(dǎo)入到兩個芯部(11-13，26-29，56，75)之間，以提供一個一體成型的負(fù)載施加 點(diǎn)(55，117)的連接，特別是一孔眼(18)，其具有至少一負(fù)載施加預(yù)制體(61)是通過在所 述網(wǎng)狀半成品(25，33，44，66，89)內(nèi)的一凹槽(62)進(jìn)入所述模制工具(35)中。
7.如權(quán)利要求1至6的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于角隅預(yù)制體(14，36，37， 58，94)首先放在所述芯部(11-13，26-29，56，75)上，以加強(qiáng)所述角隅，及接著施加 蒙皮預(yù)制體(15，38，39，59)，隨后則為肋預(yù)制體(60，83-86)及翼梁預(yù)制體(16，17’ 30-32，40，41，79-82)，之后角板(24，42)插入相鄰的芯部(11-13，26-29，56，75)之 間，最后所述芯部(11-13，26-29，56，75)被包覆有所述網(wǎng)狀半成品產(chǎn)品(25，33，44，66， 89)。
8.如權(quán)利要求1至7的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于至少所述肋預(yù)制體(60， 83-86)具有凹槽，以形成排水孔用以排水。
9.如權(quán)利要求1至8的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于定位工具(76，77)，特別是 無粘性涂布線，是在施加所述預(yù)制體后，通過所述加工后的芯部(11-13，26-29，56，75)，以確保精確對位。
10.如權(quán)利要求1至9的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于預(yù)制體是使用黏結(jié)劑固定 在定位，及/或預(yù)制體已通過制造商預(yù)設(shè)有粘結(jié)劑。
11.如權(quán)利要求1至10的其中一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述預(yù)制體及網(wǎng)狀半成 品都是由強(qiáng)化纖維，特別是碳纖維，所制成。
12.—種芯模(1，68)，特別用于實(shí)施如權(quán)利要求1至11的其中一項(xiàng)所述的方法，其特 征在于所述芯模(1，68)有多個模室(8)，其包含于一上模部及一下模部(2，3)之間，以 定義的一外蒙皮(106)的內(nèi)表面幾何形狀，所述模室(8)具有多個分隔物，其是相互分隔及 至少部分相交，并具有多個孔洞穿過定位工具，及每個模室具有至少一孔洞(9)，以供應(yīng)芯 部材料。
13.如權(quán)利要求12所述的芯模(1，68)，其特征在于所述定位工具(76，77)是無粘 性涂布線的形式。
14.如權(quán)利要求12或13所述的芯模(1，68)，其特征在于在所述分隔物是翼梁板(4， 69-71)及肋板(5，72-74)的形式。
15.如權(quán)利要求12至14的其中一項(xiàng)所述的芯模(1，68)，其特征在于所述模具部(2， 3)及分隔物是由一個易于加工的金屬合金，特別是鋁合金，所制成。
16.如權(quán)利要求12至15的其中一項(xiàng)所述的芯模(1，68)，其特征在于所述翼梁板(4， 69-71)及所述肋板(5，72-74)有狹縫(6，7)，使其可使肋板(5，72-74)及翼梁板(4， 69-71)相互插入。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的方法使用可移除的芯部(11-13,26-29,56,75)可生產(chǎn)一個復(fù)雜的、一體成型的(一體式)纖維復(fù)合部件且具有多個內(nèi)部及底切強(qiáng)化件(107)。由于不再需要連接部件，因此造成可節(jié)省許多重量的潛力，例如，在現(xiàn)有由個別部件(不同結(jié)構(gòu))進(jìn)行組裝的情況下，為達(dá)此目的所需要的鉚釘及鉚釘凸緣便成為多余。
文檔編號B29C70/48GK101970215SQ200980108382
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者托比亞斯·安德 申請人:空中客車營運(yùn)有限公司