用于生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法以及这种夹层复合构件技术

本发明专利技术涉及一种用于生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法以及这种夹层复合构件，该夹层复合构件具有至少一个由热塑性材料制成的具有两个相反的芯层表面的结构化的芯层，每个芯层表面分别直接或间接粘合到热塑性覆盖层。还描述了一种夹层复合构件。本发明专利技术的特征在于以下方法步骤的组合：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法以及这种夹层复合构件


[0001]本专利技术涉及一种用于生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法，该复合构件具有至少一个由热塑性材料制成的具有两个相反的芯层表面的结构化的芯层，每个芯层表面直接或间接地结合到热塑性覆盖层。

技术介绍

[0002]夹层复合构件广泛用于轻质结构，因为其具有非常高的单位面积载荷特性，同时具有低比重。对于承受重载荷的结构构件，这些夹层构件通常包括结构化的芯层、例如呈蜂窝状结构的芯层，其每一侧都结合纤维增强塑料覆盖层。尽管即使在大规模生产中也可以制造大面积的扁平的夹层复合构件，但仍然没有足够的生产方法可以在几分钟的周期内制造出连续纤维增强的夹层复合构件并具有指定的表面曲率。
[0003]大规模生产的方法、特别是具有均匀泡沫芯结构的连续纤维增强夹层构件的大规模生产方法，是众所周知的，但具有泡沫芯的夹层复合构件比具有结构芯的夹层复合构件具有更低的比机械刚度。此外，在模制在任一侧界定芯的覆盖层的同时使芯发泡的过程难以控制。
[0004]文献DE102011006819 A1公开了一种制造三维轮廓夹层结构的方法，该夹层结构由两个热塑性覆盖层和位于它们之间的具有蜂窝结构的芯层组成。为了实现夹层结构的三维轮廓，蜂窝状芯层通过切割或分离加工方法进行预处理，以获得预期的三维轮廓。然后，通过将热塑性覆盖层热压到加工过的芯材上的过程，将热塑性覆盖层与芯层粘合在一起。很明显，这种方法仅适用于小批量生产或原型构建。
[0005]文献DE4323590 A1公开了一种用于制造三维形状的层状复合构件的方法，该复合构件的芯层由泡沫热塑性材料构成，其在两侧与热塑性覆盖层粘合在一起。在这个过程中，芯层和覆盖层首先以松散的堆叠构造布置，然后在一个单一的热压过程中接合起来。在热压过程期间，两个覆盖层和芯层分别形成有粘合力的复合结合。
[0006]在EP3263321 A1中公开了一种与前述制造方法类似的用于制造具有增强泡沫芯的夹层板的方法。然而，在上述两种情况下，泡沫芯都没有提供与结构化的芯层相关的表面刚度和表面承载能力。
[0007]文献WO2013/143569A1公开了一种夹层复合构件的制造方法，该复合构件由蜂窝芯层和两个纤维增强热塑性覆盖层组成。该文献中公开的夹层构件的特殊特征在于，蜂窝芯层由基于纤维素的材料制成，其在作为变形过程的一部分的压力和热的作用下呈现相应的三维构造的构件形状。
[0008]除上述之外，涉及加工用于生产夹层构件的热固性材料的许多生产方法是已知的，例如真空灌注法、间隙浸渍法或树脂注射法。然而，热固性塑料在加工过程中的固化反应以及一些工艺步骤是手动执行的事实意味着其好处有限，即使不是完全不适合大规模制造。
[0009]文献EP1993808 B1公开了一种用于制造三维形状的夹层结构的方法，该结构被转移到具有压印模的压模中，压印模可以一个接一个地可变地移动以对其进行模制。夹层结构中的内芯层在不同区域受到不同程度的压缩，以至于形成折痕。
[0010]文献EP1626852 B1公开了一种复合构件及其制造方法，其中该构件以深拉法的方式二维成形并且包围其外周的热塑性材料通过压缩与其接合。
[0011]文献DE102012002559 A1公开了一种用于制造不含热塑性材料的夹层复合构件的工具。
[0012]文献EP0894611 B1描述了一种通过压制至少包括第一和第二覆盖层以及位于它们之间的热塑性材料蜂窝芯的面板来生产机动车辆构件的方法，其中两个覆盖层由增强热塑性材料制成。在形状引起的曲率区域中形成附加的材料储存结构，抵消发生在任何地方的局部厚度减小。

技术实现思路

[0013]本专利技术所解决的问题是进一步开发一种用于制造具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法，该复合构件具有至少一个由热塑性材料制成的结构化的芯层，该结构化的芯层具有两个相反的芯层表面，每个芯层表面分别为其直接或间接地粘合到热塑性覆盖层，以这样的方式使得工业规模的大规模制造成为可能，并且还能够在构件的特定预定义的区域生产扁平和/或轻微至适度弯曲的夹层复合构件，每个区域都具有限定的芯层高度。还应该有可能生产这种具有密封的构件外周的夹层复合构件，由此保护内部结构化的芯层免受外部环境影响。以这种方式，应该可以在不超过几分钟的时间内生产出即用型的夹层复合构件，从而可以大量供应并具有很长的使用寿命。
[0014]本专利技术解决的问题的解决方案在权利要求1中陈述。权利要求14的主题是根据该解决方案设计的夹层复合构件。有利地改进本专利技术思想的特征是各个从属权利要求的主题或者可以从以下描述中看出、特别是参考示例性实施例可以看出。
[0015]根据上述解决方案，根据权利要求1的前序部分的特征生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件的方法的特征在于以下方法步骤：
[0016]第一步是加热包含至少一个结构化的芯层的扁平的夹层半成品，其中覆盖层通过红外辐射、优选无接触地在其芯层表面接合，以便在待形成结构化的芯层的区域具有低于与芯层的热塑性材料相关的熔点的温度，并且两个覆盖层中的每一个的至少部分具有等于或高于与覆盖层的热塑性材料相关的熔点的温度。以这种方式，确保芯层的结构可以模制并在模制压缩期间保持其结构，并且两个覆盖层在模塑结束时参与与芯层表面的粘合。覆盖层分别由热塑性材料制成，该热塑性材料优选地由与结构化的芯层的热塑性材料相同的热塑性材料或相同类型的热塑性材料组成。这种热塑性材料有利地由部分结晶的热塑性塑料组成，其熔化温度构成结晶熔化温度。此外，覆盖层优选包含结构增强的连续纤维组分，其纤维长度应大于2cm，其中各个纤维随意布置或理想情况下完全穿过半成品一次并且大致单向布置或被实施为至少一层的编织结构。将覆盖层加热到热塑性基质的软化或熔化温度以上还允许纤维组分在软化的覆盖层内和芯层表面上滑动。在不打算进行成形的平坦半成品区域中，不熔化覆盖层可能进一步有利。
[0017]在一个优选的变型中，除了热塑性塑料之外，芯层还包含来自以下材料的至少一
种填充材料：滑石颗粒、白垩颗粒、玻璃粉或粉末以及由前面列出的纤维材料制成的短纤维，其中每一种都包含在覆盖层中。
[0018]然后，将加热的、目前为止扁平的夹层半成品转移到压制工具中，该压制工具包括至少两个压模半部，这些压模半部以沿空间轴线相对于彼此可线性移动的方式安装，其中至少第一压模半部具有至少两个压模段，该至少两个压模段沿空间方向相对于彼此可线性移动地安装。加热的夹层半成品被转移并插入压制工具中，使得夹层半成品与两个压模半部中的至少一个的至少部分区域形成表面接触。夹层半成品优选地贴靠或搁置在与具有至少两个压模段的压模半部相对的压模半部上，其中至少两个压模段被安装成沿空间方向相对于彼此可线性移动。在下文中，为了区分的目的，该压模半部将被称为第二压模半部。
[0019]加热的夹层半成品不一定但有利地通过负压定位和固定在第二压模半部的表面上。为此，第二压模半部的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件(4)的方法，所述夹层复合构件具有至少一个由热塑性材料制成的具有两个相反的芯层表面的结构化的芯层(8)，并且具有分别与两个芯层表面中的每一个直接或间接地粘合在一起的热塑性覆盖层(9、10)，其特征在于以下方法步骤：
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加热扁平形状的夹层半成品(4')，所述夹层半成品(4')包括所述至少一个结构化的芯层(8)，所述覆盖层(9、10)通过红外辐射加热分别结合到芯层表面的每一侧，使得结构化的芯层(8)具有低于与所述芯层(8)的热塑性材料相关的熔化温度的温度，并且两个覆盖层(9、10)的至少部分具有等于或高于与所述覆盖层(9、10)的热塑性材料相关的熔化温度的温度，
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将加热的扁平的夹层半成品(4')转移到包括至少两个压模半部(2、3)的压制工具(1)中，所述至少两个压模半部沿空间方向(R)以相对于彼此能够线性移动的方式安装，其中，至少一个第一压模半部(2)包括至少两个压模段(5、6)，所述至少两个压模段沿空间方向(R)以相对于彼此能够线性移动的方式安装，使得所述夹层半成品(4')的至少部分区域与所述两个压模半部(2、3)中的至少一个形成表面接触，
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将所述两个压模半部(2、3)沿空间方向(R)朝向彼此移动，使得所述夹层半成品(4')的至少部分区域与所述两个压模半部(2、3)形成表面接触，使得第一压模段(6)在移动方向上移动到第一压模半部(2)的相应的另一压模段(5)之前，所述第一压模段(6)的部分区域与所述两个覆盖层(9、10)之一接触，并与另一压模半部(3)一起在二维或三维上预压制所述夹层半成品(4')，直到所述第一压模段(6)和所述另一压模半部(3)之间达到对应于能够分配给预压制的夹层半成品(4”)的最大厚度的第一最小间距(11)，
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通过接触冷却过程在由所述第一压模段(6)和/或所述另一压模半部(3)接触的区域内稳定预成形的夹层半成品(4”)，以及
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将所述第一压模半部(2)的相应的另一压模段(5)在空间方向(R)上向所述另一压模半部(3)移动，而所述第一压模段(6)相对于所述另一压模半部静止，所述另一压模段(5)接触预压制的夹层半成品(4”)的部分区域并完全模制成形，直到相应的另一压模段(5)和所述另一压模半部(3)之间达到第二最小间距(14)，所述第二最小间距选择为小于第一最小间距，以获得具有压制的二维或三维形状的夹层复合构件(4)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，扁平的夹层半成品(4')具有蜂窝状或圆柱形结构的芯层(8)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(9、10)均由热塑性材料制成，所述芯层(8)也由相同的热塑性材料制成，并且所述热塑性材料还添加了结构增强纤维组分。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结构增强纤维组分实施为连续纤维，其中，各个纤维完全穿过所述夹层半成品一次并且大致单向地以至少一层布置或具有编织结构的形式。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，扁平的夹层半成品(4')的加热是通过红外辐射加热过程非接触地进行的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述夹层半成品(4')与所述至少一个压模半部(2、3)和/或所述第一压模段(6)的接触是通过在所述夹层半成品(4')和所述至少一个压模半部(2、3)之间的接触区域施加负压来进行的，并且所述夹层半成品在与所述压模工具的接触区域中通过接触冷却过程冷却。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述两个压模半部(2、3)朝向彼此的移动和与之相关的为了获得预压制的夹层半成品(4”)的二维或三维压制进行为使得将结构化的芯层(8)保留在预成形的夹层半成品(4”)中，同时保留所述芯层的结构。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述两个压模半部(2、3)朝向彼此的移动和为了获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：