[发明专利]用于由纤维复合材料制造成形杆件的方法

说明书

本发明涉及一种使用连接工具由纤维复合材料制造成形杆件的方法，所述连接工具具有加热区段，该方法至少包括如下步骤：将多个配置有热塑性基质的纤维带并行地供应给连接工具，使这些纤维带组合在一起以及在所述加热区段中受到加热并连接成纤维绳，其中，该纤维绳接着从所述连接工具直接码放到加工模具或者码放设备中，该码放设备构造为用于将纤维绳放入加工模具中，所述连接工具由多轴的工业机器人构成或者由该工业机器人所携带，并且使所述连接工具在码放纤维绳期间运动，所述加工模具是注塑模具，将多根纤维绳以格栅结构并且以其相应的最终形状码放到注塑模具中，所述多根纤维绳共同构成待制作之构件的构件结构并且直接利用塑料进行注塑包封。

本发明涉及一种优选使用工业机器人由纤维复合材料制造成形杆件的方法。

纤维增强塑料具备很高的轻质结构潜力并且与其他材料(诸如金属或者非增强塑料)相比由于添加了纤维而能够吸收/承受大的拉力。其中，在如下情况下，纤维增强塑料在单位重量方面的优点可以得到最佳利用，即纤维在基质材料中是符合负载路径地布设的，这以材料的适合承载的结构设计为前提条件。然而在汽车制造中迄今为止只是初步实现了这一点。

从现有技术已知的是，例如借助热塑性拉挤工艺(Pultrusion)由纤维复合材料制造直的杆件。然而该方法却是难以掌控的。此外，这种系统非常大型、昂贵并且针对可制作的构件形状来说是不灵活(非柔性)的。

因此，本发明的目的是：提供一种方法，借其可以由纤维复合材料更加经济地且在造型方面具有更大可变性地制造杆件。

此目的通过使用连接工具由纤维复合材料制造成形杆件的方法得以实现，所述连接工具具有加热区段，该方法至少包括如下步骤：将多个配置有热塑性基质的纤维带并行地供应给所述连接工具，使这些纤维带组合在一起以及在所述加热区段中受到加热并连接成纤维绳，其中，该纤维绳接着由所述连接工具直接码放到加工模具或者码放设备中，所述码放设备构造为用于将纤维绳放入所述加工模具中。

根据本发明，提出了一种使用连接工具由纤维复合材料制造成形杆件的方法。该方法至少包括如下步骤：将多个配置有热塑性基质的纤维带并行地供应给连接工具，使这些纤维带组合在一起以及在所述连接工具的加热区段中受到加热并连接成纤维绳，其中，纤维绳接着由连接工具直接且不进行冷却地码放到加工模具或者码放设备中，该码放设备构造为用于将纤维绳放入所述加工模具中，所述连接工具由多轴的工业机器人构成或者由该工业机器人所携带，并且使所述连接工具在码放纤维绳期间运动，所述加工模具是注塑模具，将多根纤维绳以格栅结构并且以其相应的最终形状码放到注塑模具中，其中，所述多根纤维绳共同构成待制作之构件的构件结构并且直接利用塑料进行注塑包封。

优选地，所述连接工具由工业机器人构成或者由该工业机器人所携带。

在一种有益的实施方式中，采用多轴机器人作为工业机器人，该多轴机器人可以配备有机器人头部。实施本方法所需的设备部分可以集成在机器人头部中，其中与此相关地特别是包含用于供应和输送具有热塑性基质的纤维带的推进装置(Vortrieb)、用于将纤维带组合在一起并集束的装置、在加热区段中对组合在一起的纤维带进行加热的热力区和用以码放制成的纤维绳的推出装置(Austrieb)。不论是推进装置还是用于将纤维带组合在一起并集束的装置，都可以通过配合作用的辊子或者滚筒提供。经浸渍的纤维带作为原始材料被卷绕在辊子或者筒管上提供给工业机器人使用。

通过使用多轴工业机器人，可以将纤维绳以任意的形状以及在任意的位置上码放。还实现了：可变地调定纤维带和纤维绳的数量并因此调定增强特性。优选并行地供应多个纤维带。

在一种有利的实施方案中，纤维带由碳素纤维构成。它们具有0.1mm至0.3mm的厚度。优选纤维带构造为单向性的。

另外，在按照本发明的方法中可以实现：通过工业机器人依次将多根纤维绳彼此相叠地码放。通过纤维绳的数量可以控制待制造之杆件的材料强度。在此，可以对工业机器人进行编程，将多根相同的纤维绳沿着预定的延伸方式彼此相叠码放，以调定杆件粗细。各纤维绳经由其相应的热塑性基质彼此相靠地附着或者说连接。