用于生產結構部件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種特別在航天部門用于生產結構部件的方法。
【背景技術】
[0002]雖然本發明可應用到任何結構部件，但是本發明和其所基于的問題的詳細說明涉及飛行器T形縱梁加強蒙皮的生產。
[0003]從本領域規定中已知用于生產T形縱梁加強蒙皮的多種方法。
[0004]這些方法之一提供布置在未硬化的蒙皮上的未硬化的T形縱梁。在這種情況下，T形縱梁和蒙皮每個都由碳纖維塑料(CFC)預浸漬材料形成。在進一步的步驟中，在隨后的硬化步驟之前和硬化步驟期間提供工具，用于將T形縱梁保持在蒙皮上的適當位置中，并且特別地用于防止縱梁腹板的“坍陷”。
[0005]因為CFC-預浸漬材料的長度由于其較低的熱膨脹系統而在用于高強度的T形縱梁加強蒙皮所需的在大約125°C到180°C的范圍內變化的硬化溫度下幾乎沒有任何變化，因此工具也必須由具有如此低的熱膨脹系數并且也抵抗硬化溫度的材料形成。
[0006]因此，目前工具由特殊鋼制造而成，這涉及到較高的成本。這里成本一方面來自特殊鋼本身的高材料價格，和另一方面來自為生產工具而對材料進行機加工所花費的高費用。
[0007]此外，這種工具相對來說不易彎曲，S卩，例如只要縱梁形狀變化時，工具需要昂貴的再加工費用。
[0008]特別是用于生產達到大約35米長的飛行器的機翼部分時，這種工具的另一個群點在于工具相當大的重量，這致使難以操作這些工具。
【發明內容】
[0009]因而，本發明的目的是提供用于生產結構部件的方法，所述結構部件在不需要上述工具的情況下由特殊鋼形成。
[0010]根據本發明，此目的通過具有下述技術方案來實現。
[0011]根據本發明的一個方面，提供了一種用于生產尤其用在航天領域中的結構部件的方法，具有以下方法步驟:
[0012]將由復合纖維材料制成的未硬化的預浸漬織物形成為預定形狀，所述未硬化的預浸漬織物能夠在第一硬化溫度下硬化；
[0013]將未硬化的預浸漬織物連接到由復合纖維材料制成的至少一個保持部分，所述至少一個保持部分在第二硬化溫度下被至少部分地硬化并因此尺寸穩定，其中所述第二硬化溫度低于所述第一硬化溫度；和
[0014]在所述第一硬化溫度下硬化連接到所述至少一個保持部分的未硬化的預浸漬織物，以用于形成所述結構部件。
[0015]因此，提供一種用于生產尤其在航天部門中的結構部件的方法，具有以下方法步驟。首先，將在第一硬化溫度下由可硬化的復合纖維材料制成的未硬化的預浸漬織物形成為預定形狀。在進一步的方法步驟中，將未硬化的預浸漬織物連接到至少一個保持部分，所述至少一個保持部分在第二硬化溫度下被至少部分地硬化，用于將為硬化的預浸漬織物保持在預定形狀下。在這種情況下，第二硬化溫度低于第一硬化溫度。在進一步方法步驟中，在第一硬化溫度下硬化連接到至少一個保持部分的未硬化的預浸漬織物以形成結構部件。
[0016]本發明所基于的構思在于，代替昂貴的特殊鋼工具，提供低成本的、至少部分被硬化的復合纖維材料的保持部分，用于在復合纖維材料的硬化期間保持預浸漬織物。
[0017]出于此目的，至少一個至少部分被硬化的保持部分由在相當地低的硬化溫度下已經被硬化的復合纖維材料夠構成。因此，也可以提供工具，用于由具有相當高的熱膨脹系數的材料生產至少一個保持部分。材料選擇方面的靈活性的結果使被簡單地進行機械機加工并且相對較低成本的材料(例如，鋁)用于生產至少一個保持部分的工具，且在生在至少一個保持部分中產生僅低成本的結果。以此方式在低成本下產生的至少一個保持部分然后以一定形式連接到未固化并因此尺寸不穩定的預浸漬織物，用于保持所述預浸漬織物。
[0018]復合纖維材料的至少一個保持部分還具有的優點在于至少一個保持部分具有與未硬化的預浸漬織物的復合纖維材料非常相似的熱膨脹系數。因此，在高硬化溫度下的硬化期間，在預浸漬織物與至少一個保持部分之間沒有有害的應力。
[0019]上述方法的進一步的實施例體現了本發明方法的有利改善和改進。
[0020]根據上述方法的一個實施例，在所述連接步驟期間中，所述至少一個保持部分特別是在同一平面內以牢固結合的方式連接到未硬化的預浸漬織物，以形成整體式結構部件。
[0021]根據上述方法的一個實施例，未硬化的預浸漬織物和所述至少一個保持部分擠壓在一起以便連接。
[0022]根據上述方法的一個實施例，在所述連接步驟之前，所述至少一個保持部分形成內輪廓，所述內輪廓與所述預浸漬織物形成的預定形狀的外輪廓相對應。
[0023]根據上述方法的一個實施例，在所述連接步驟之前，所述至少一個保持部分以彎曲的方式形成有半徑，其中，在所述至少一個保持部分上切出適當的凹入部以補償由相對于中間彎曲線被縮短的區域產生的剩余材料。
[0024]根據上述方法的一個實施例，在所述連接步驟之前或者在所述連接步驟期間，所述預浸漬織物被特別地設計成為T形型材，所述T形型材包括兩個L形型材，且片狀部布置在兩個L形型材之間，和/或所述至少一個保持部分被特別地設計為L形型材。
[0025]根據上述方法的一個實施例，提供兩個保持部分以用于所述連接，其中所述兩個保持部分將所述預浸漬織物容納在該兩個保持部分之間。
[0026]根據上述方法的一個實施例，在所述連接期間中，所述兩個保持部分至少部分地相互接觸。
[0027]根據上述方法的一個實施例，在硬化之前，連接到所述至少一個保持部分的未硬化的預浸漬織物被布置在特別是由復合纖維材料制成的蒙皮上，其中，所述預浸漬織物和/或所述至少一個保持部分與所述蒙皮接觸。
[0028]根據上述方法的一個實施例，所述預浸漬織物的基質設置有熱硬化劑，所述熱硬化劑具體地為二氨基二苯砜，所述熱硬化劑具體地在110度和200度之間的溫度范圍內硬化，和/或所述至少一個保持部分的基質設置有冷硬化劑，所述冷硬化劑具體地為異佛爾酮二胺或基于硬石膏的硬化劑，所述冷硬化劑具體地在20度和100度之間的溫度范圍內硬化。
[0029]根據上述方法的一個實施例，所述預浸漬織物的所述復合纖維材料由碳纖維形成，和/或所述至少一個保持部分的所述復合纖維材料由玻璃纖維和/或碳纖維和/或自然纖維形成。
[0030]根據上述方法的一個實施例，所述結構部件被設計為縱梁、肋或具有至少一個縱梁或至少一個肋的蒙皮。
[0031]如上文所述，第一和第二硬化溫度每個都涉及預浸漬織物的復合纖維材料的基質或至少一個保持部分的復合纖維材料的基質被活化(即，在各自基質發生的高分子主鏈之間發生交聯)的溫度。
[0032]復合纖維材料的預浸漬織物和復合纖維材料的保持部分在上下文中被理解為由具體地為帶狀纖維的纖維結構構成，所述纖維結構優選地具有層壓結構。根據被生產的結構部件的載荷，帶狀織物中的纖維優選地以優化的方式被設計。纖維結構和/或纖維織物浸漬有具體地為環氧樹脂基質的基質。
[0033]未硬化的預浸漬織物“形成”預定形狀優選地被理解為未硬化的預浸漬織物的熱成型。然而，也可以通過在預定幾何形狀上(例如，工具或在至少一個保持部分本身上)沉積預浸漬織物而執行“形成”為特定形狀。
[0034]“未硬化的預浸漬織物”被理解為表示未硬化的，甚至濕的預浸漬織物或者還是僅部分地被硬化的預浸漬織物。
[0035]根據本發明的改進，至少一個保持部分在連接過程期間以牢固結合的方式具體地在同一平面內連接到未硬化的預浸漬織物，以形成一體式結構部件。原則上，可以考慮僅僅通過合適的固定裝置(例如，銷)將保持部分連接到未硬化的預浸漬織物，并且在此條件下硬化所述保持部分和所述未硬化的預浸漬織物。然而，當至少一個保持部分以牢固結合的方式連接到未硬化的預浸漬織物時，可以實現非常更加穩定的結構部件。在本發明的實施例中，通過將未硬化的預浸漬織物和至少一個保持部分擠壓在一起而將所述未硬化的預浸漬織物連接到至少一個保持部分。具體地由于如此實現的預浸漬織物的基質流動，這導致保持部分有利地嵌入預浸漬織物內。基本上可實現將被生成的高強度的結構部件。
[0036]在本發明的實施例中，至少一個保持部分形成有內輪廓，所述內輪廓與連