[发明专利]用于由纤维增强的塑料制造构件的方法和模具系统

说明书

提出了一种用于由纤维增强的塑料制造构件的方法，其中在第一温度下将具有环绕的轮廓的纤维半成品的至少一个层施加到模具上，使得轮廓位于环绕的边缘之内。沿环绕的边缘布置补偿体，该补偿体所具有的热膨胀系数大于模具的热膨胀系数，使得补偿体从边缘出发朝环绕的轮廓的方向延伸。在密封布置之后，引入树脂并且加热布置。由此，补偿体比模具更剧烈地膨胀并且齐平地包围纤维半成品，使得构件的形状能够对应于所设置的最终形状并且不再需要再加工。

技术领域

本发明涉及一种用于由纤维增强的塑料制造构件的方法以及一种用于制造这种构件的模具系统。

背景技术

对于由纤维复合材料制造大尺寸的构件，已知不同的方法。主要使用注压法或真空灌注法。原则上，在这两种方法中使用模具，这些模具预先给定构件的要制造的形状并且设有由纤维半成品构成的一个或多个层。在封闭模型之后，用树脂浸渍模型中的层并且随后硬化。根据所使用的方法，使用正压或负压。

仅在制造较大的构件时才需要大尺寸的模具。然而，在常见的树脂系统中，取决于应用情况，期望有一定的温度来使得树脂充分地浸透纤维半成品并且随后使树脂交联以实现所得到的构件的所要求的特性。由于一定的热膨胀系数，在常用的用于模具的材料中，模具在加热时不可避免地发生膨胀。由于模具预先给定了所制造的构件的随后的形状并且热膨胀行为可能与模具材料的热膨胀行为不同，因此由于热膨胀可能出现偏差。为了避免这些偏差以及在脱模时由此造成的损坏，构件通常以过量的尺寸制造，以便随后通过切削加工达到期望的尺寸。替代地，可能使用成本高的和/或难以加工的模具材料，这些模具材料具有明显更低的热膨胀行为。此外，可替代地可能使用复杂的、多件式的模具，这些模具部分地配备有昂贵的运动机构或脱模机构。恰好在由碳纤维增强的塑料制造构件时，这不仅增加了耗费而且增加了成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种方法，该方法允许尽可能精确地制造具有规定尺寸的构件，而不需要复杂的再加工。

该目的通过具有独立权利要求1所述特征的方法来实现。有利的实施方式和改进方案自从属权利要求和以下说明书中得出。

提出一种用于由纤维增强的塑料制造构件的方法，所述方法具有以下步骤：提供具有包括环绕的边缘的模具表面的模具；在第一温度下将具有环绕的轮廓的纤维半成品的至少一个层定位在所述模具表面上，所述环绕的轮廓位于所述环绕的边缘之内；沿所述环绕的边缘布置补偿体，所述补偿体所具有的热膨胀系数大于所述模具的热膨胀系数，使得所述补偿体从所述边缘出发朝所述环绕的轮廓的方向延伸；借助于封闭装置密封所述至少一个层和所述补偿体的布置，以形成闭合的模型；加热所述模型，使得所述补偿体比所述模型更剧烈地膨胀；将树脂引入到所述模具中；以及硬化、冷却和取出所述构件。

该方法尤其可以作为树脂注压法(Resin Transfer Molding，RTM)来实现。为此提供纤维半成品的该至少一个层，该至少一个层借助于封闭装置在模具上四周密封。虽然柔性的薄膜是可以考虑的，但是在该方法中尤其提出使用另一硬的模具区段，该模具区段被放到纤维半成品上。目的是，由此将至少一个层气密地且形状可靠地封装在模具上。

在实施RTM方法时，可以紧接着供应压力加载的树脂，以便渗透纤维半成品的该至少一个层。替代于此，模具的抽空也是可能的，通过该抽空，树脂由于负压而被吸入模型中。

纤维半成品的该至少一个层位于模具上并且具有环绕的轮廓，该轮廓从要制造的构件观察，包围与模具表面的环绕的边缘的间隙。该间隙用于容纳补偿体，该补偿体根据本发明具有如下特性：具有的热膨胀系数大于模具的热膨胀系数。膨胀系数应理解为纵向膨胀系数。这意味着，当模型连同包含在其中的纤维半成品的该至少一个层被加热时，模具和补偿体都膨胀。补偿体在此比模具更剧烈地膨胀，以便封闭在补偿体被放置之后仍被包围在环绕的轮廓中的间隙。补偿体优选如下确定尺寸，使得该补偿体在升高的温度下齐平地紧靠纤维半成品并且在轮廓侧完全密封该纤维半成品。特别优选地，补偿体如下确定尺寸，使得其形成与公差相对应的树脂边缘。