[发明专利]用于制造用作夹层构造中的芯部结构的三维框架结构的方法和由此制造的框架结构

说明书

相关申请的参照

本申请要求2006年2月24日提交的德国专利申请No.102006008728.3和2006年2月24日提交的美国临时专利申请No.60/776,524的优先权，上述申请的公开在此以参引的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及复合材料的技术领域。具体地，本发明涉及一种用于制造用作夹层构造中的芯部结构的三维框架结构的方法。此外，本发明涉及一种用于夹层构造的框架结构，所述框架结构按照根据本发明的方法制造，并且涉及一种包括夹层构造形式的结构部件的飞行器，所述夹层构造的芯部结构利用根据本发明的方法制成。

背景技术

由于复合材料的刚度或强度与密度的良好比率，尤其是夹层构造，复合材料在飞行器构造领域中具有广泛的应用范围。一般来说，夹层构造由顶覆盖层和底覆盖层以及为了增强刚性而位于顶覆盖层和底覆盖层之间的例如由垂直延伸的六边形横截面的单元所组成的蜂巢状的芯部结构形成。

作为包括蜂巢结构的设计的一种替代方式，可以使用刚性多孔材料。但是，当与具有蜂巢芯部结构和类似密度的夹层构造相比时，包括刚性多孔材料芯部的夹层构造在一定程度上具有缺陷，即它们的机械性能较差。为了弥补这一缺点，纤维、细丝或拉挤成型的半成品框架可以以限定的角度以及限定的密度结合在刚性多孔材料中。在结合纤维或细丝以及随后的树脂浸渍程序的情况下，纤维便有助于多孔材料的机械强度。在这种情况下，多孔材料不仅充当载体用于将以树脂增强纤维或细丝形式出现的针状物保持在适当的位置，还用来稳固针状物以防止或至少推迟当所述针状物处于载荷下的任何翘曲或断裂。

但是，由于这种增强的刚性多孔材料的载荷承受能力主要是由所引入的针状物或所引入的拉挤成型的半成品框架所决定，因此现有的多孔芯部以不期望的方式倾向于导致芯部结构的密度的增加。另外通常地，增加强度的多孔材料结构仅包括在载荷下具有弹性的很小的区域，这样通常倾向于对复合材料造成塑性的且永久的损坏。最后，具有增加刚性的多孔材料的夹层构造无法通风和排水，因为覆盖层之间的空间完全被刚性多孔材料填满。

例如从WO 2004/022869A2和WO 03/101721A1中，已知用于制连三维网格结构的方法，在所述方法中，首先生成金属网格结构，借助于下模具和相应的上模具将金属网格结构向第三维弯曲，从而产生三维的网格结构。在这种弯曲的期间，金属网格栅网的横向边界没有保持在原位，因为这将阻止任何进入第三维的弯曲。但是，这种利用下模具和相应的上模具的弯曲是相当不灵活的，因为改变网格结构的角度和改变网格结构的高度需要更换下模具和相应的上模具。

US 3,884,646也描述了一种在夹层构造中作为芯部结构使用的三维网格结构的制造方法。在该方法中，首先从金属板上形成平面的网格结构，接下来弯曲所述网格结构，再次通过一个成形步骤，借助于下模具和相应的上模具使所述平坦网格结构具有三维形状。

但是根据上述印刷出版物制造的三维网格结构与上述的多孔材料增强芯部结构的缺点并不相关，所述的用来制造三维网格结构的制造方法由于使用了下模具和上模具而相对不灵活。

发明内容

其中，需要指出一种在不使用例如刚性多孔材料的载体材料的情况下来制造三维框架结构的方法，其中所述框架结构在关于生产各种网格几何形状的方面比所述的使用下模具和上模具的成形方法更具有灵活性。

如果在本发明的上下文中使用术语“条形线性半成品”，其指的是拉挤成型、挤压成型或拉拔成型的具有限定横截面的条形几何形状，所述横截面可以例如是圆形、三角形、矩形、六边形、管状或一些类似的几何形状。半成品可以在有或没有用于增强的增强纤维的情况下制成。半成品可以例如包括：挤压成型的热塑性塑料；拉挤成型的(部分交联的)聚合体，尤其是热固塑料材料或硬质体(duromer)；挤压成型的金属或陶瓷，尤其是前体陶瓷，其中热塑性和热固性塑料材料(硬质体)可以额外地包括增强纤维。