[发明专利]用于制造部件的设备和方法以及飞机结构部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于部件，特别是纤维复合部件的制造和质量保证的设备和方法。本发明进一步涉及一种适于用作飞机中的承载部件的飞机结构部件，特别是纤维增强的飞机结构部件。

背景技术

正在致力于在飞机构造中更多地将完全或部分由纤维增强复合材料，例如碳纤维增强塑料(CFRP)构成的部件用作承载部件。例如，DE10 2007 062 111A1描述了一种由碳纤维增强塑料构成的横向构件(transverse-member)结构，用于支撑飞机地板系统的单独的面板，该飞机地板系统用于分隔客舱与布置在客舱之下的货舱。此外，同样由DE10 2007 062 111A1可知，例如采用由纤维增强塑料材料构成的具有芯部并且还具有覆在芯部上的顶层的被实现为夹层构造的部件作为飞机中的地板面板或天花板面板。

为了用纤维增强复合材料制造部件，通常首先将增强纤维引入模制工具中。随后用通常呈液体形式的基质材料浸渍纤维。最后，适当地控制温度和/或压力来实现基质材料的固化。已知的用纤维增强复合材料制造部件的方法包括注射法，其中液态基质材料在6bar以上的高压下被注入到闭合的模制工具中。此外，浸入方法(infusion methods)是已知的，其中增强纤维被插入到打开的模制工具中并被气体能透过但基质材料不能透过的半透膜覆盖。半透膜由不透气薄膜覆盖，从而在半透膜与不透气薄膜之间可施加有负压力，并且由此液态基质材料可被吸入模制工具中。

无论是否采用注射法或浸入法来用纤维增强复合材料制造部件，对基质材料进入到模制工具中以及通过模制工具的流动的控制对于部件的质量来说具有特别的重要性。因此，在用打开的模制工具通过浸入法制造部件的情况下，通常通过CCD照相机监控基质材料的流动。另一方面，在用闭合的模制工具通过注射法制造部件的情况下，无法视觉监控基质材料的流动，从而在此使用传感器，例如超声传感器、电容操作的线性传感器、温度传感器或压力传感器。然而，通常这种类型的基于传感器的测量方法不能实时地使用，这是因为传感器仅可以检测与基质材料的前部的实际发展相关的相应物理测定量的变化。

发明内容

本发明致力于详细说明能够容易且可靠地监控材料进入并通过模制工具的流动的用于制造部件的设备和工艺的目的。此外，本发明致力于为飞机提供一种结构部件，特别是适合于用作飞机中的承载部件的用于飞机的纤维增强结构部件的目的。

该目的通过具有权利要求1的特征的设备、具有权利要求6的特征的方法并通过具有权利要求13的特征的飞机结构部件而实现。

根据本发明的用于制造部件的设备包括用于容纳液态材料的材料储箱。材料储箱中容纳的材料优选为适于作为纤维复合材料的基质材料的材料，例如塑料材料。例如，材料储箱中容纳的材料可为能固化的树脂，特别是环氧树脂或环氧-胺树脂(epoxy-amine resin)。例如，材料储箱可用由赫氏公司制造的RTM6树脂填充。根据本发明的设备进一步包括模制工具，其中形成有待被来自所述材料储箱的材料填充的填充区域。此外，具有将所述材料储箱连接到所述模制工具的所述填充区域的材料供应管线。

可在所述模制工具中形成待被来自于所述材料储箱的材料填充的仅一个连续的填充区域。然而，可替换地，所述模制工具还可以呈现为待被来自所述材料储箱的材料填充的多个彼此分离的填充区域。在所述模制工具的这种构造下，优选同样具有将所述模制工具的彼此分离的单个填充区域连接到所述材料储箱的多条材料供应管线。此外，如果需要通过不同材料入口或从不同方向尽快地用来自所述材料储箱的材料填充形成在所述模制工具中的填充区域，连续的填充区域当然也可以通过多条材料供应管线连接到所述材料储箱。

在利用根据本发明的设备制造部件的过程中，液态材料被输送离开材料储箱，通过材料供应管线进入模制工具，并且最终通过模制工具的填充区域，优选直到模制工具的填充区域完全被来自材料储箱的材料填充。为了将材料输送离开材料储箱进入模制工具的填充区域中，可具有合适的输送装置，例如泵。所述泵可被提供为使材料储箱中的液态材料承受例如超过6bar的高压。然而，可替换地，输送装置也可以适于在模制工具的填充区域中产生负压力，并因此使材料被吸出材料储箱并进入模制工具的填充区域中。