用于模制复合材料的方法和装置与流程

1.本发明涉及用于形成复合材料的方法和适用于这种方法的装置的领域。


背景技术：

2.复合材料由一组增强纤维(值得注意地是碳或芳族聚酰胺)与至少部分地提供增强纤维结合在一起的聚合物材料的组合制成。复合材料通常旨在用于生产或多或少复杂形状的复合零件，其尤其用于航空、汽车、体育或能源领域。复合零件或制品的制造可以通过两种类型的方法进行：所谓的“间接”方法和所谓的“直接”或“lcm”(液体复合成型)方法。
3.间接方法使用已知为预浸渍有聚合物树脂的复合材料，借助压缩成型操作将所述复合材料成形以生产期望的复合零件。纤维预浸材料包含用于最终复合零件的期望树脂量。
4.直接方法通过以下事实定义：在“干燥”状态下加工一个或多个纤维增强物(即，没有最终基体)，其中待用作基体的树脂被单独加工，例如，通过注入到含有纤维增强物的模具中(“rtm”(树脂传递模塑)方法)，通过灌注整个纤维增强物的厚度(“lri”(液体树脂灌注)方法或“rfi”(树脂薄膜灌注)方法)，或者通过借助辊或刷子在纤维增强物的每个单独层上手动涂覆/浸渍，依次应用到成型物(form)上。
5.对于rtm、lri或rfi方法，通常必须首先制造呈期望成品形状的预成型物，然后用旨在构成基体的树脂浸渍该预成型物(通常是层片堆叠)。借助压力和温度差将树脂注入或灌注，然后在预成型物中包含所需的全部量的树脂之后，将组装体加热到更高的温度以完成聚合/交联循环并且从而使其硬化。
6.起始复合材料(无论是干燥的还是预浸的)具有扁平的表面并且以平坦结构(也称为板)的形式提供，其必须成形为最终复合零件的期望形状。通常，成形的复合材料由几层材料的堆叠组成，所述材料先前已经组合以形成单个板，所述板也称为预成型物。现有技术中的成型方法主要有两种类型：-使用在底部具有非平面成型表面的开式模具的方法，所述开式模具与隔膜组合来封闭模具，如图1所示，这将被称为单隔膜方法，以及-使用与两个隔膜组合的开式模具的方法，在所述两个隔膜之间放置待成形的复合材料，如图2所示，这将被称为双隔膜方法。
7.单隔膜方法适用于形成凸形单弯曲零件。这些方法允许许多变形的可能性，特别是弯曲和层片间滑动。然而，它们的主要缺点之一与待预成型的平坦复合材料的不平衡有关，所述平坦复合材料简单地放置在凸形形状上，旨在在所述方法的第一步骤期间赋予其形状，如图1所示。此外，隔膜在这种复合材料上的对准也可能影响其在模具形状的底部上的定位。因此，起始材料的定位以及因此其变形不受控制，这降低了所得预成型物的机械性能。此外，在这种方法中，在成型方法中缺少对剩余待形成材料的控制，并且难以获得具有双曲率的形状。最后，在单隔膜方法中，对于给定的起始复合材料和几何结构，在所述方法中没有可调整的参数，这可能是方法优化的潜在来源。
8.为了克服定位问题，已经开发了所谓的双隔膜方法。在使用两个隔膜的减小的压力下，这种成型方法具有确保在整个成型方法中保持且精确定位复合材料的优点。它们还提供了借助在横向应力下的平面剪切变形来形成呈双曲率几何结构的复合材料的可能性。
9.为此，将复合材料放置在两个隔膜之间，并且在所述两个隔膜之间产生减小的压力，以确保复合材料在成型之前保持在适当的位置。双隔膜方法提供：-对层片位置的控制，因为在如图2所示将平面材料定位在下隔膜1上之后，它不会像在单隔膜方法中那样受到重力位移，-实施自动化的能力提高，-通过改变施加在两个隔膜之间的压力来调节方法的可能性，如美国专利9,259,859中提出的，-用于形成具有比单隔膜方法中更复杂的几何结构的材料的可能性，特别是在不对称配置的情况下。确实，弯曲变形始终是主要的，但是变形模式扩展到层片内和层片间滑动以及平面剪切，这使得可以获得双弯曲形状。
10.然而，已经发现，横向应力限制了层片间滑动，即使在简单弯曲的情况下，这也可能在所得成型材料上引起缺陷(例如，折痕)。确实，在两个隔膜之间施加接近真空的压力增加了复合材料的压实并降低了纤维的滑动能力，并且当复合材料呈若干个层片的堆叠的形式时，降低了所述层片之间的滑动能力，这导致在成型过程中出现折痕。为了减少这种现象，美国专利9,259,859提出在所述方法的第一阶段期间改变施加在隔膜间空间中的压力，将其保持在较高的值(在实施例中为500毫巴)，然后在最终成型和压实操作中将其降低到低于10毫巴的值。然而，这种调节并不能完全消除缺陷，但是可以看到减少。根据材料、其厚度和期望的几何结构，缺陷可能持续存在。
11.在该上下文中，本发明提出了新的成型方法和装置，其使得可以解决现有技术中遇到的成型问题。诸位发明人已经开发出的方法和装置提供更大的灵活性并因此使得可以受益于单隔膜和双隔膜方法的优点，同时补偿其缺点。


技术实现要素：

12.本发明涉及一种用于将复合材料预成型为板形式的方法，所述复合材料包括特别是通过塑料聚合物材料粘结在一起的增强纤维，其中将待预成型的复合材料放置在成型装置内，所述成型装置包括形成在具有成型表面的模具与下隔膜之间的第一密封腔室和形成在所述第一隔膜与放置在所述第一隔膜上方的第二隔膜之间的第二密封腔室，所述第一腔室限定第一模块化容积v1，所述第二腔室限定第二模块化容积v2(被称为隔膜间容积)，所述复合材料容纳在该隔膜间容积v2中。根据本发明的方法包括中间成型阶段(b)，在所述阶段期间，当外部压力pext等于大气压力时，气体被引入所述第二腔室中，并且所述上隔膜由此局部地维持与所述下隔膜相距一定距离，同时在成型装置处将所述第二腔室的压力p2维持低于外部压力pext、并且特别是大气压力，并且将下隔膜放置成邻接在所述成型表面上。
13.本发明的目的是一种用于将复合材料预成型为板形式的方法，所述复合材料包括特别是通过塑料聚合物材料粘结在一起的增强纤维，所述方法包括以下连续阶段：(a)使所述复合材料在成型装置内的定位阶段，所述定位阶段包括以下操作：(a1)提供模具，所述模具的非平面底部限定了与待预成型的复合材料被赋予的形
状相对应的成型表面，(a2)在所述模具的底部上方定位被称为下隔膜的第一隔膜以及在所述复合材料上方延伸的被称为上隔膜的第二隔膜，待预成型的所述复合材料沉积在所述第一隔膜上，所述两个隔膜是可弹性变形的且对气体是不可渗透的，并且所述复合材料被放置在所述成型表面上方，(a3)将所述两个隔膜与所述模具定位在一起，以形成：-在所述模具与所述下隔膜之间的第一密封腔室，所述第一腔室限定第一模块化容积v1，以及-在所述两个隔膜之间的第二密封腔室，所述第二腔室限定被称为隔膜间容积的第二可变容积v2，所述复合材料被容纳在该隔膜间容积v2中，(a4)将来自所述第二腔室的气体排出，并且从而减小所述隔膜间容积v2，使得两个隔膜均与所述复合材料接触，(a5)在至少一个接触区中将所述下隔膜局部地贴到所述成型表面上，所述复合材料与所述两个隔膜也在所述接触区处接触，所述定位阶段导致所述复合材料放置在因此获得的所述成型装置内，所述成型装置本身被放置在可以等于大气压力的外部压力pext下，所述复合材料在所述成型装置内的放置对应于所述复合材料被均与其接触的所述两个隔膜保持，其中在至少一个接触区中所述下隔膜在所述成型表面上局部对准，(b)中间成型阶段，其至少包括以下操作：-当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体引入所述第二腔室中，同时将所述压力p2维持低于所述外部压力pext、并且特别是大气压力，并且从而局部地维持所述上隔膜与所述下隔膜相距一定距离，并且同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触，-从所述第一腔室排出气体，以将所述下隔膜压在所述模具的底部处的整个成型表面上，(c)最终成型和压实阶段，其产生所述预成型复合材料的期望最终形状，在所述阶段期间应用加热，在所述阶段期间去除所述第二腔室中包含的气体，以将所述复合材料和所述上隔膜两者都压到所述下隔膜上，所述下隔膜本身被压到所述模具的底部上、特别是被压到所述成型表面上，并且以获得压力p2的减小，以确保压实，(d)所述预成型复合材料的冷却阶段和脱模阶段。
14.因此，根据本发明的方法是使用两个隔膜在减小的压力下形成复合材料的混合方法。它使得现有技术的单隔膜和双隔膜成型的两种方法的杂交成为可能：在开始时，借助于两个隔膜的存在来确保复合材料平面的放置和维护，并且在整个方法中继续这种控制，因为在整个方法中，所述两个隔膜至少在接触区的层级处维持与复合材料接触，其中所述隔膜/复合材料组装体被支撑在成型表面上。在定位阶段(a)结束时，复合材料保持被压缩在两个隔膜之间，在操作(a4)之后，第二隔膜间腔室有利地处于其最小容积，并且下隔膜在至少一个接触区(特别是对应于成型表面的最高区)上邻接在成型表面上。随后，在中间成型(b)期间通过调节两个隔膜之间的、在其中定位复合材料的第二腔室的容积而改变施加到复合材料的机械应力，从而减小在成型期间复合材料所经受的机械应力。在中间成型步骤
(b)中，本发明提供了减小两个隔膜施加在复合材料上的压力，从而降低/消除起皱的风险，并且特别是由于弯曲变形引起的不受控的层片间滑动而导致的起皱。根据本发明的方法提供了中间成型步骤(b)(也称为预成型步骤)，在所述中间成型步骤期间，复合材料重新获得确保最佳(无瑕疵)质量的移动自由。然而，其正确定位是通过上隔膜和支撑件在接触区处施加在成型表面上的压力来确保的。
15.特别地，在中间成型阶段(b)中，当外部压力pext等于大气压力时，气态介质被引入到第二腔室中，导致所述第二腔室的容积增加，同时将压力p2维持低于外部压力pext、并且特别是大气压力。因此，所述上隔膜被局部地保持与所述下隔膜相距一定距离，同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触。通过在中间成型阶段(b)期间添加到第二腔室的气态介质的存在，实现了上膜与下膜在其部分表面上的这种间隔。特别地，所述上膜也与所述复合材料局部地间隔开(同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个膜之间的对准和接触)。
16.根据本发明，所述增强材料在所述成型表面上的接近和定位得到控制。所述增强材料将随着所述第一隔膜的下降而跟随所述第一隔膜的移动，并且或多或少完全地且快速地压在所述成型表面上。另一方面，通过在中间成型(b)期间增加第二腔室的容积，同时当外部压力pext等于大气压力时，将压力p2维持低于外部压力pext、并且特别是大气压力，上隔膜的下降不跟随增强材料和下隔膜，并且其移动与下隔膜具有位移，除了在对应于初始对准的接触区处的或多或少的大面积上之外。在该中间成型阶段(b)期间，两个隔膜之间维持的空间为材料内的纤维提供了更大的移动自由，并且将使应力最小化并避免最终成型材料中存在缺陷。然而，维持在复合材料上的上隔膜的接触区域处的支撑件(所述复合材料本身搁置在下隔膜上，所述下隔膜本身搁置在成型表面上)使得可以定位要固定的复合材料，并防止其在成型表面上滑动，并确保获得正确的形状。
17.另外，根据本发明的方法增加了在其实施过程中可被修改的参数的数量，因此特别地使得可以根据材料和期望的最终几何结构来调节成形。所述方法也理想地适合自动化。
18.在根据本发明的方法中，在操作(a4)之后通过将第一腔室中的气体排出而执行操作(a5)，导致第一腔室的容积v1的减小，以便在下隔膜与成型表面之间建立预接触，同时第二腔室的容积v2保持恒定。
19.根据可以与前一实施方案结合的另一个实施方案，在整个中间成型阶段(b)期间，当所述外部压力pext等于大气压力时，气体的一次或多次引入和一次或多次抽取是以这样的方式执行的，即所述第一腔室中的压力p1和所述第二腔室中的压力p2被控制和/或修改，使得所述压力p1保持低于所述压力p2，所述压力p2本身低于所述外部压力pext、并且特别是低于大气压力。
20.根据本发明，在整个中间成型阶段(b)期间，可以提供对复合材料的加热，以获得塑料聚合物材料的软化。根据塑料聚合物材料的一种或多种构成聚合物的性质，本领域技术人员将对这种加热的使用进行调整，所述加热可以起到辅助预成型的作用。典型地，可以提供在40℃至250℃、特别是70℃与200℃之间的范围内的温度下的加热。然而，根据本发明的方法也完全适于进行所谓的冷预成型(室温，约25℃)，这取决于复合材料中存在的聚合物塑料材料。典型地，与现有技术的方法一样，成型和压实的最后阶段是热进行的，特别是
在40℃至250℃的温度范围内，特别是在70℃与200℃之间，这取决于复合材料中存在的聚合物塑料。
21.当在方法的任何阶段应用加热时，温度升高会改变材料的机械性能、气体容积和压力。通过改变隔膜间容积和/或第一腔室的容积，因此可以更好地使第一腔室的容积适应这些修改。
22.根据特定实施方案，根据本发明的方法包括升温步骤，使得在整个中间成型阶段期间，确保复合材料的加热，以便获得塑料聚合物材料的软化，并且其中，在得到期望的加热温度的升温步骤期间，控制第一腔室和第二腔室的容积v1和v2以避免容积增加。
23.按照根据本发明的方法的第一替代实施方案，中间成型阶段(b)是通过抽吸去除第一腔室中包含的气体来进行的，以将下隔膜压在模具底部处存在的整个成型表面上，同时当外部压力pext等于大气压力时，将气体引入第二腔室中并将第二腔室中的压力p2维持在外部压力pext、并且特别是大气压力之下，并且因此增加隔膜间容积v2，并且局部地维持上隔膜与下隔膜之间的距离，同时在接触区处维持复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触。有利地，第一腔室的容积v1的减小等于或基本上等于第二腔室的容积v2的增加。根据本发明，基本上等于的手段等于加减5％或甚至加减2％。
24.按照根据本发明的方法的第二替代实施方案，中间成型阶段(b)包括以下连续操作：(b1)将所述第一腔室中包含的气体排出，导致容积v1减小，以使所述下隔膜下降到中间位置，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体引入所述第二腔室中并将所述第二腔室中的压力p2维持低于所述外部压力pext、并且特别是大气压力，并且因此增加所述隔膜间容积v2，并且局部地维持所述上隔膜与所述下隔膜相距一定距离，同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触，(b2)从所述第一腔室排出气体，以将所述下隔膜压在所述模具底部的整个成型表面上，同时保持所述隔膜间容积v2恒定。
25.特别地，步骤(b2)涉及将第二隔膜延迟但同步地镀到待成型的复合材料、第一隔膜和成型表面上，随后是步骤(c)。
26.有利地，在根据本发明的方法的第二替代实施方案中，同样在步骤(b1)中，第一腔室的容积v1的减小等于或基本上等于第二腔室的容积v2的增加。
27.按照根据本发明的方法的第三替代实施方案，中间成型阶段(b)包括以下连续操作：(b’1)将所述第一腔室中包含的气体排出，导致第一容积v1减小，以使所述下隔膜下降到中间位置，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体引入所述第二腔室中并将所述第二腔室中的压力p2维持低于所述外部压力pext、并且特别是大气压力，并且因此增加所述隔膜间容积v2，并且局部地维持所述上隔膜与所述下隔膜相距一定距离，同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触，(b'2)从所述第二腔室排出气体，并且从而减小所述隔膜间容积v2，以使所述上隔膜下降并将两个隔膜放置成与所述复合材料接触，(b'3)排出所述第一腔室中包含的气体，以将所述下隔膜压在所述模具底部处存在的整个成型表面上，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体引入所述第二腔
室中并将所述第二腔室中的压力p2维持低于所述外部压力pext、并且特别是大气压力，并且因此增加所述隔膜间容积v2，并且局部地维持所述上隔膜与所述下隔膜相距一定距离，同时在所述接触区处维持所述复合材料与所述两个隔膜之间的对准和接触。
28.有利地，在根据本发明的方法的该第三替代实施方案中，同样在操作(b'1)和/或操作(b'3)中，第一腔室的容积v1的减小等于或基本上等于第二腔室的容积v2的增加。
29.在执行根据本发明的方法的第三替代实施方案中，可以特别地将操作(b'1)至(b'2)重复例如一至十次，以逐渐引起下隔膜和上隔膜的下降。
30.在根据本发明的方法中，与实施方案或替代实施方案无关，通常，在步骤(a2)和步骤(a3)中，两个隔膜被水平地布置。这允许在方法开始时更好地控制搁置在下隔膜上的板状复合材料的定位。在步骤(a3)期间维持所述水平定位，其简单地由成型腔室组成，并因此一方面获得隔膜之间的密封，另一方面获得下隔膜与模具之间的密封，这将从下面说明书中的解释中得以理解。
31.在根据本发明的方法中，与实施方案或替代实施方案无关，通常，在步骤(a2)结束时，两个隔膜是平坦的或拉伸的，以最大程度地减少其自身重量引起的弯曲变形(出平面)。然而，为了保持其弹性变形或甚至塑性变形的能力，隔膜被拉伸，避免了太重要的平坦伸长(即，在所述隔膜的平面内)。为此目的，每个隔膜被拉伸，但优选其平面伸长率小于5％。
32.根据与根据本发明的方法的所有实施方案和替代实施方案相容的一个实施方案，在冷却阶段期间，第一腔室中的压力可以增加，特别地用于减少与模具的摩擦。然后，当外部压力pext等于大气压力(1.013巴)时，第二腔室中的压力p2将低于第一腔室中的压力p1，所述第一腔室的压力本身低于或等于外部压力pext(并且特别是大气压力)。特别地，在冷却阶段期间，当外部压力pext等于大气压力时，在第一腔室中可以获得从850毫巴到大气压力(1.013巴)范围内的压力p1。这种压力的增加可以通过向第一腔室添加气体来实现，特别是通过添加空气来实现。然而，两个隔膜都将保持压在复合材料和成型表面上，并且因此容积v1和v2将保持恒定。
33.根据本发明的方法适用于形成所谓的干复合材料，所述干复合材料旨在用于复合零件的直接制造方法。特别地，塑料聚合物材料占复合材料的总重量的最多10％，优选地占板形式的复合材料的总重量的0.5％至10％，并且优选地占复合材料的总重量的2％至6％。根据本发明的方法也可用于形成预浸料复合材料，所述预浸料复合材料包括大于10％的较大塑性含量。特别地，在这种情况下，塑料聚合物材料可以占板形式的复合材料的总重量的至少20％且占板形式的复合材料的总重量的高达60％，并且优选地占板形式的复合材料的总重量的20％至40％。
34.与以板形式存在的复合材料无关，塑料聚合物材料特别地选自热塑性聚合物、热固性聚合物、包含热塑性部分和热固性或交联部分的聚合物、及其混合物。
35.另外，常规地，复合材料由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维或本领域技术人员已知的任何其他增强纤维形成，特别优选碳纤维和玻璃纤维。
36.根据某些实施方案，如实施例中明显的情况，板形式的复合材料包括纤维增强层的堆叠，所述纤维增强层明显地选自增强纤维的织物和单向片材。这种纤维增强层的堆叠具有均匀的特性，通过聚合物塑料材料和/或通过缝合或编织类型的任何其他手段获得。
37.本发明还涉及一种用于将复合材料预成型为板形式的装置，所述装置包括：-模具，所述模具的非平面底部限定了待预成型的复合材料的成型表面，-被称为下隔膜的第一隔膜和被称为上隔膜的第二隔膜，所述两个隔膜是可弹性变形的且对气体是不可渗透的，并且被放置成一个在另一个上方并在所述模具的底部上方延伸，-定位装置，其使得可以用所述两个隔膜和所述模具形成：-在所述模具与所述下隔膜之间的第一密封腔室，所述第一腔室限定第一可变容积v1，以及-在所述两个隔膜之间的第二密封腔室，所述第二腔室限定被称为隔膜间容积的第二可变容积v2，所述第二可变容积旨在接收待预成型的所述复合材料，-所述第一腔室和第二腔室各自配备有出口阀，使得可以确保所述腔室中包含的气态介质的离开，所述出口阀各自连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，使得可以从相关腔室中排出所述气态介质，其特征在于，所述第二腔室配备有入口阀，使得可以确保气态介质进入所述第二腔室中，所述入口阀连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，使得可以确保将气态介质引入到所述第二腔室中。
38.根据优选实施方案，所述第一腔室配备有入口阀，从而允许气态介质进入所述第一腔室中，所述入口阀连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，从而允许将气态介质引入到所述第一腔室中。特别地，这种装置使得可以增加所述第一腔室中的压力，特别是用于在所述冷却阶段期间减小与所述模具的摩擦。
39.在现有技术中提出的所述成型装置中，所述出口阀仅存在于所述两个腔室的层级处，并且具有从所述隔膜间空间和从所述下隔膜与所述模具之间的空间去除空气的功能。因此，两个腔室中的压力和容积只能在成形期间减小。根据本发明，已经在所述第二腔室(隔膜间腔室)的层级处，或甚至在所述第一腔室(位于所述下隔膜与所述模具之间的腔室)的层级处添加了入口阀，从而使得可以增加相关腔室中的容积和/或压力，从而调节所述方法并减小在中间成型阶段或甚至在冷却期间施加在材料上的应力。
40.在根据本发明的任何装置中，入口阀和出口阀中的一些或全部可对应于各种阀或龙头。也可能的是，装配到同一腔室的入口阀和出口阀实际上可以是包括入口和出口的单个阀，所述单个阀连接到气动系统，以在腔室/外部回路的方向上以入口模式或出口模式来调节阀。
41.在一些实施方案中，可以预见的是，所述装置包括用于将气体从第一腔室循环到第二腔室的外部回路。这种配置便于同时修改两个腔室的容积。
附图说明
42.[图1]图1是现有技术中使用的装置的截面图，所述装置用于使用单个隔膜的成型方法(所谓的单隔膜方法)中。
[0043]
[图2]图2是现有技术中使用的装置的截面图，所述装置用于使用两个叠加的隔膜的成型方法(双隔膜方法)中。
[0044]
[图3a]图3a是根据本发明的装置的截面图，其适于实施根据本发明的成型方法。
[0045]
[图3b]图3b是根据本发明的适于执行根据本发明的成型方法的另一装置的截面图，其中第一腔室配备有针对气体入口的阀。
[0046]
[图4]图4是根据本发明的成型装置的透视图，示出了用于形成两个腔室并将两个隔膜保持在模具上的连接装置。
[0047]
[图5]图5是示出图4所示的连接装置的各个部分的局部透视图。
[0048]
[图6]图6是根据第一替代实施方案的根据本发明的方法的各个步骤的图。
[0049]
[图7]图7是根据第二替代实施方案的根据本发明的方法的各个步骤的图。
[0050]
[图8]图8是根据第三替代实施方案的根据本发明的方法的各个步骤的图。
[0051]
[图9]图9是根据本发明的装置的截面图，所述装置包括用于将气体从第一腔室循环到第二腔室的外部回路。
[0052]
[图10]图10是在实施例1a至3中使用的模具的成型区域处存在的突起的透视图。
[0053]
[图11]图11示出了在对比实施例1b中获得的预成型材料，并且示出了构成缺陷的折痕的存在。
具体实施方式
[0054]
在描述本发明的各实施方案之前，将定义一些概念和术语。
[0055]
以板的形式存在的复合材料可以由基于增强纤维和塑料聚合物材料的单一材料组成，或者对应于这种材料的堆叠。复合起始材料是平面的，并且被称为板以反映其宽度和长度远大于其厚度的事实，但是它可以具有一定的厚度。特别地，板形式的材料可以具有宽度和长度，每一个都是起始复合材料的厚度的至少10倍或甚至至少10至1000倍。在本发明的范围内，板形式的复合起始材料特别地具有0.2mm至50mm、优选地0.5mm至20mm的厚度。
[0056]
在本发明的范围内，可以使用现有技术中用于成型操作的任何复合起始材料。这种材料包括一个或多个纤维增强层，特别是选自玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维中的一个或多个增强纤维层，特别优选碳纤维和玻璃纤维。
[0057]
这种板形式的复合材料可以通过由塑料聚合物材料结合在一起的增强纤维的组装体或由包括塑料聚合物材料的纤维增强层的堆叠形成，所述层通过塑料聚合物材料和/或通过任何其他合适的手段结合在一起，特别是通过缝合或编织。
[0058]
特别地，所述纤维复合材料包括纤维增强层或纤维增强层的堆叠，并且特别地选自：-具有通过聚合物粘合剂、通过缝合或通过编织提供的结构支撑的单向片材；-具有不同取向的叠加单向层的组装体，构成多轴向增强物，通常称为非卷曲织物(ncf)，通过缝合或编织固定在一起；-具有交织线或股结构的织物(或织造织物)，在它们穿过的线(被称为经线)之间插入线(被称为纬线)，特别地具有塔夫绸、斜纹布或缎面增强物或交织类型的那些，如在第21届congr
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canique[french congress of mechanics]中由c.dufour,f.boussu,p.wang,d.soulat和x.legrand:"analyse du comportement de renforts tiss
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[0059]
特别地，复合材料i包括如前定义的纤维增强层的堆叠和至少一个塑料聚合物材料多孔层。这种多孔聚合物层特别可以是多孔膜、网格、粉末涂层、织物的形式，或者优选地，非织造物或面纱(veil)的形式。
[0060]
特别地，所述复合材料可以由在其每个面上具有多孔塑料聚合物层的纤维增强层组成，或者由若干个纤维增强层的堆叠组成，在所述纤维增强层之间插入一个或多个多孔塑料聚合物层。在将复合材料放置在根据本发明的装置中之前，通过层之间的相互关联来确保为复合材料提供均匀的特性，从而确保其形状。纤维或甚至所述层彼此之间的先前结合可以仅通过存在的塑料聚合物材料的热结合特性来获得，或者可以通过使用其他类型的结合(诸如缝合或编织)来获得或完成。
[0061]
复合材料的例子包括：-由增强纤维的单向片材及其堆叠组成的复合材料，所述增强纤维在其每个面上与一个或多个多孔塑料聚合物层(并且特别是非织造物)相关联，-在至少两个不同方向上取向的增强纤维的若干个单向片材的组装体，其中在所述单向片材之间和在表面上存在一个或多个多孔塑料聚合物材料层，所述组装体通过缝合或编织而结合。
[0062]
这些可以是干燥材料(即，塑料聚合物材料最多占复合材料总重量的10％，优选地占复合材料总重量的0.5％至10％，并且优选地占板形式的复合材料的总重量的2％至6％)或预浸料。
[0063]
这类材料特别地在专利申请或专利ep 1125728、us 6,828,016、wo 00/58083、wo 2007/015706、wo 2006/121961、us 6,503,856、us 2008/7435693、wo 2010/046609、wo 2010/061114和ep 2 547 816、us 2008/0289743、us 2007/8361262、us 2011/9371604、wo 2011/048340、ep 2547816、wo 2010/067003、us 8,361,262、us 9,371,604、wo 2011/113751和ep 2491175、或在美国专利9,259,859中进行了描述。
[0064]“塑料聚合物材料”是指在加热或不加热的情况下能够变形的任何聚合物或聚合物的混合物。因此，通过应用根据本发明的方法，可以使包含这种塑料聚合物材料的板形式的复合材料变形并模制成期望的形状。因此，它可以是热塑性、热固性聚合物、包含热塑性
部分和热固性或交联部分的聚合物、或这些聚合物的混合物。常规用于制造复合材料、旨在用于生产复合零件的任何塑料聚合物材料都是合适的。热固性聚合物的例子是环氧树脂、酚醛、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂和这些树脂的混合物。合适的热塑性聚合物的例子包括：聚酰胺(pa：pa6、pa12、pa11、pa6,6、pa6,10、pa6,12等)、聚酰胺(pa：pa6、pa12、pa11、pa6,6、pa6,10、pa6,12、
……
)、共聚酰胺(copa)、聚酰胺-醚或酯嵌段(pebax、peba)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯-pet-、聚对苯二甲酸丁二醇酯-pbt-、
……
)、共聚酯(cope)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚缩醛(pom
……
)、聚烯烃(pp、hdpe、ldpe、lldpe
……
)、聚醚砜(pes)、聚砜(psu
……
)、聚苯砜(ppsu
……
)、聚烯烃(pp、hdpe、ldpe、lldpe)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚苯硫醚(pps)、聚醚酰亚胺(pei)、热塑性聚酰亚胺、液晶聚合物(lcp)、苯氧基、诸如苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯(sbm)等嵌段共聚物、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯(mam)共聚物及其混合物。复合材料也可以是板的形式，所述板包含作为塑料聚合物材料的部分交联或部分可交联的热塑性聚合物，如在申请wo 2019/102136中描述的。根据一些实施方案，板形式的复合材料的塑料聚合物材料由热塑性聚合物或包括热塑性部分的聚合物或此类聚合物的混合物组成。
[0065]“隔膜”是指薄且柔性的分隔层，或者换句话说是柔性膜。常规的成型方法使用开式模具，所述开式模具通过使用一个隔膜(单隔膜方法)或两个叠加的隔膜(双隔膜方法)来封闭，所述一个或多个隔膜能够经历弹性变形。隔膜可以经历弹性变形的事实并不是排他性的，它不排除也存在塑性变形的事实。在可重复使用的隔膜的情况下，变形完全是弹性的。在一次性、单次使用的隔膜的情况下，变形可以是弹塑性的(一部分是弹性的，一部分是塑性的)。因此，这种隔膜不一定由弹性体材料制成，而是可以由弹性体材料制成，如代表cytec提交的美国专利9,259,859中所述。隔膜可以特别地由橡胶、尼龙或硅树脂制成。表1中列出了可用于本发明的方法和装置中的隔膜的一些例子。
[0066]
表1
[0067]
断裂伸长率和拉伸强度的百分比按照astm d882中规定的进行测量。
[0068]
通常，应使用厚度为10μm至3000μm、典型地为50μm至100μm的隔膜。
[0069]
在本发明的范围内使用的隔膜被描述为对气体是不可渗透的，因为它们提供了对气体的屏障。换句话说，它们是无孔的并且不允许气体穿过其厚度，这使得可以获得密封的腔室。
[0070]
根据本发明的装置在图3a、图3b和图9中示出。图4和图5更详细地示出了这种装置的例子。
[0071]
图3a示出了根据本发明的、在起始复合材料i已经被放置到位并且两个隔膜1和2被定位在模具20上以形成两个密封腔室3和4之后的装置。模具20限定了箱体或空腔并且在其底部21具有成形的表面，所述成形的表面将构成复合材料i的成型表面22。与初始复合材
料i相反，成型表面22的形状是非平面的和三维的，所述初始复合材料是平面的并且通常被本领域技术人员描述为二维的，但是其具有一定的厚度。在所示的例子中，该成型表面22对应于延伸到模具20的底部21的中间中的凸形突起23。在所示的例子中，模具的形状是方形的，并且该突起23是对称的并且具有平行于模具的两个相对的周壁25的轴线，如图4所示。在图10中示出了这种突起23的透视图，但是具有锥形截面。还可以为成型表面22提供其他形状，诸如在复合材料已经形成之后赋予其u形、c形、l形或v形的形状。也可以提供具有若干压纹的其它更复杂的形状作为成型表面22。
[0072]
由模具20限定的空腔由第一隔膜1封闭，所述第一隔膜在模具上方延伸并固定到模具的周边边缘26，如图5中所示，其是根据本发明的装置的局部透视图。布置装置使得可以在第一隔膜1与模具20之间创建被称为第一腔室3的密封腔室。所述密封是通过任何合适的手段提供的。在图4和图5所示的例子中，在模具的周边边缘26与隔膜1之间设置垫圈16，并且框架11定位在隔膜1上以便搁置在模具的周边边缘26上并夹紧下隔膜1。在所示的例子中，夹紧钩系统17a(包括框架11上的钩18a和模具20的周壁25的外表面上的紧固件19a)用于将隔膜1夹紧和紧固到模具20。在所示的例子中，在模具的周边边缘26上设置凹槽15以允许插入垫圈16。在所示的实施例中，还沿着模具的周边边缘26设置止挡件，以便于定位和对准框架11。因此，框架11的厚度将限定两个隔膜之间的空间，并且可以根据待成形的复合材料i的厚度进行调节。
[0073]
第一隔膜1水平地延伸并且使得可以支撑和保持复合材料i就位，所述复合材料将沉积在该第一隔膜1的上表面1a上。
[0074]
第二隔膜2在第一隔膜1上方延伸，复合材料i位于这两个隔膜之间。因此，第一隔膜1被称为下隔膜，而第二隔膜2被称为上隔膜。在所示的例子中，上隔膜2平行于下隔膜1延伸，尽管可以预期从水平面偏移的延伸，特别是对于上隔膜2而言。两个隔膜1和2因此被放置成一个在另一个上方，并且在模具20的底部21上方(并且具体地，在成型表面22上方)延伸。
[0075]
以与第一隔膜1相同的方式，定位装置使得可以在下隔膜1与上隔膜2之间创建密封腔室。该腔室被称为第二腔室4或隔膜间腔室。密封是通过任何合适的手段提供的。在所示的例子中，在框架11的上侧与上隔膜2之间设置垫圈16，并且框架12被放置在上隔膜2上以支撑框架11并夹紧上隔膜2。包括框架12上的钩18b和模具20的周壁25的外侧上的紧固件19b的夹紧系统17b用于夹紧上隔膜2并固定框架12。在所示的例子中，在框架11的顶面上设置凹槽15，以允许插入垫圈16。框架11上还设置有支座，以使框架12能够被定位和调节。也可以使用任何其它夹紧系统(诸如螺栓或系带夹紧)来代替紧固件17a和/或17b。框架将隔膜保持在模具上。
[0076]
在所示的例子中，框架11和12以及垫圈16和夹紧系统17a和17b形成定位装置9以形成两个密封腔室3和4。
[0077]
框架11的厚度限定了两个隔膜之间的空间，并且从而影响第二腔室4的初始容积v2。该框架11的厚度可根据待成形的复合材料i的厚度和最终期望零件的大小而变化。例如，对于最大尺寸为50cm的件，厚度可以仅为几厘米或甚至更小。对于大于2m的零件，厚度增加，以便于处理，并防止框架变形(在其自身重量下弯曲或翘曲)。
[0078]
在图3a中所示的例子中，其示出了在任一腔室中的任何压力变化之前以及因此在
组装所述装置的各个元件之后的方法开始(操作a3结束)时的装置，下隔膜1被放置在距突起23的顶部27一定距离处，所述顶部可能已经接触。类似地，上隔膜2被放置距离复合材料i一定距离处，其可能也已经接触。有利地，一方面上隔膜2与增强材料i之间的最大距离、以及另一方面下隔膜1与模具20的底部21的最高部分(在所示例子中，突起23的顶部27)之间的最大距离将优选地为至多20cm，并且优选地将对应于0.5cm至15cm的距离。
[0079]
模具20配备有出口阀32，其允许在由模具20和下隔膜1形成的第一腔室3内包含的空气或气态介质iii(也被称为气体iii)的全部或部分被去除。因此，考虑到下隔膜1的柔性和弹性性质，当已经达到该腔室的最小容积时，该阀32将使得可以减小第一腔室3的容积v1，或者甚至减小其压力p1。
[0080]
相反，隔膜间腔室4配备有出口阀30，所述出口阀允许去除其内包含的全部或部分空气或气态介质iii，而且还配备有入口阀31，所述入口阀允许在隔膜间腔室4内添加空气或另一气态介质iii。因此，考虑到两个隔膜1和2的柔性和弹性特性，这些阀将使得可以改变第二隔膜间腔室4的容积v2和/或其压力p2。特别地，在本发明的范围内，将有可能在方法的某些阶段增加容积v2，以便通过控制接触区、特别是通过补偿容积v1的减小来减小施加到复合材料i的机械应力，并且在中间成型阶段期间为复合材料i提供额外的变形程度。
[0081]
这两个隔膜1和2是可弹性变形的，或者甚至是可塑性变形的，但对气体iii是不可渗透的，并且当阀处于关闭位置时所形成的腔室是防气体扩散的，从而防止气体通过隔膜或由于存在泄漏而转移，特别是在气体抽取或注入操作期间，并且因此借助阀实现对腔室3和4的容积v1和v2的充分控制。
[0082]
在所示的例子中，用于所述阀30和31的通道被布置在框架11中，所述框架定位在两个隔膜1与2之间。
[0083]
通过比较，图1和图2分别示出了现有技术的单隔膜装置和双隔膜装置，对于装置中与本发明相同的零件使用相同的附图标记。
[0084]
按照根据本发明的装置的一个实施方案，如图3b所示，第一腔室3还可以配备有入口阀33，从而允许气态介质进入所述腔室3。
[0085]
在所示的例子中，在第一腔室3的层级处，针对气体iii的出口阀32和入口阀33定位在模具20的底部21中并且在突起23的两侧上。然而，它们的定位没有作用，因为在第一腔室3中建立了平衡。因此，它们可以定位在突起23的同一侧上。类似地，一个和/或另一个可以被定位成不是在底部21上、而是在模具20的周壁25上。
[0086]
入口阀和出口阀使得可以调节第一隔膜1和第二隔膜2的位移，并且从而改变第一腔室3和第二腔室4的容积和/或压力。
[0087]
第一隔膜1最初控制复合材料i的定位，并且有助于在其重力位移期间维持其位置，并且影响成型操作的进展程度。当隔膜间压力p2足够低时，在获得第一腔室3的最小容积v1之后，第一隔膜1有助于复合材料i的压实。第二隔膜2有助于在整个成型方法中将复合材料i引导和保持就位，并且在成型和控制其进度中起作用。当隔膜间压力p2足够低时，在获得第一腔室3的容积v1之后，上隔膜2也有助于复合材料i的压实。
[0088]
应当注意的是，向第一腔室1和第二腔室2添加气体以及从所述第一腔室和第二腔室去除气体可导致这些腔室的容积变化或压力变化。这些变化将对压力具有影响，并且从而对施加到隔膜和复合材料的机械力和应力具有影响，并且从而对所得的预成型复合材料
的最终性能具有影响。应当强调的是，如果在该腔室中包含的空间的容积难以减小(变形材料之间的接触、变形材料与刚性材料之间的接触、变形材料的低伸长的张力响应)，则腔室内的压力将主要相对于容积减小。相反，如果隔膜下方存在一个或多个可压缩空间，或者如果材料的张力响应较弱或具有很大的伸长潜力，则腔室的容积主要相对于压力而发展。
[0089]
在根据本发明的装置中，当第二腔室4中的进气阀31允许压力p2的增加发生时，这将使得可以机械地释放复合材料i的纤维和/或层片；当其允许容积v2的减小发生时，还将使得可以给予复合材料i和隔膜1和2一定的自由度，并且调节各种元件之间的接触相互作用(并且特别是减小摩擦)。
[0090]
当来自第二腔室4的气体出口阀30导致压力p2减小时，这使得可以机械地约束复合材料i(根据常规的双隔膜操作)，当其导致容积v2减小时，这使得可以有助于形成复合材料i。
[0091]
在第一腔室3的层级处，来自第一腔室3的气体出口阀32具有减小第一腔室3的容积v1的主要功能，从而使得可以继续进行成型方法，直到最终压在成型表面22上。
[0092]
第一腔室3中的气体入口阀33主要用于减小压力并释放下隔膜1，并且从而减少摩擦，特别是在冷却期间。
[0093]
相比之下，图9示出了根据本发明的装置的情况，所述装置包括用于将气体iii从第一腔室3循环到第二腔室4的外部回路34。特别地，该回路将第一腔室3的出口阀32连接到第二腔室4的入口阀31。这具有如下优点：将从第一腔室3排出的气体再注入第二腔室4中，并且从而在所述方法的某些阶段期间(如将解释的，在中间成型阶段)保持两个腔室的总容积基本恒定。
[0094]
典型地，阀连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，并且特别是空气压力调节器(未示出)，其使得可以根据相关腔室中的阀(出口或入口)的性质来抽取或注入气态介质。所述回路可因此包括连接到相关阀的气体注入泵或气体压力减小泵、或者当相关阀处于打开位置时适于注入或抽吸的任何其它装置。
[0095]
根据本发明的装置适于按照根据本发明的方法将复合材料成形(或预成型)为板形式。
[0096]
根据本发明的方法(其一些替代实施方案的步骤在图6至图8中示出)首先包括定位阶段(a)，所述定位阶段包括以下操作(步骤(a1)和(a2)未示出)：(a1)提供模具20，所述模具的非平面底部限定了与待预成型的复合材料i被赋予的形状相对应的成型表面22，(a2)提供在模具底部21上方的第一隔膜(被称为下隔膜1)和在复合材料i上方延伸的第二隔膜(被称为上隔膜2)，待预成型的复合材料i沉积在所述第一隔膜上，所述两个隔膜1和2是可弹性变形的且对气体iii是不可渗透的，并且所述复合材料i被放置在成型表面22上方，(a3)将两个隔膜1和2与模具20定位在一起，以形成：-在模具20与下隔膜1之间的第一密封腔室3，所述第一腔室3限定第一模块化容积v1，以及-在两个隔膜1与2之间的第二密封腔室4，所述第二腔室4限定第二模块化容积v2(被称为隔膜间容积)，复合材料i被容纳在该容积v2中。
[0097]
通常，在步骤(a2)中，首先将上隔膜1放置在模具20上方，然后将复合材料i放置在相对于成型表面22的期望位置(特别是通过使用对准标记)，并且最后定位上隔膜2。还可以根据任何适当的保持或夹紧系统，预先布置两个隔膜1和2以形成复合材料定位在其中的第二腔室4，并将组装体放置在模具20上以形成第一腔室3，并将整个组装体保持在一起。理解的是，在被放置在第一隔膜1上之前，复合材料i应该具有期望的尺寸，这可能需要预先切割。
[0098]
在阶段(a3)结束时，获得其中放置了复合材料的装置，如图3a或图3b所示。在所示的例子中，在步骤(a3)之后，上隔膜2与复合材料i之间没有接触，下隔膜1与成型表面22之间也没有接触，但是由于各个元件的初始定位和所述装置的尺寸，这些位置中的任何一个处的接触都可以从一开始就发生。
[0099]
在根据本发明的方法中，为了有利于复合材料i的重力下降，同时避免其在下隔膜1上的滑动，特别是在定位阶段的步骤(a2)和(a3)期间，下隔膜1、或甚至隔膜1和2两者在步骤(a3)结束时或甚至在步骤(a2)和(a3)期间被水平地定位。
[0100]
在本发明的范围内，与现有技术的方法(被称为双隔膜方法)中的情况一样，该定位阶段(a)通过以下操作完成：(a4)将第二腔室4中包含的气体iii排出，从而减小隔膜间容积v2，使得两个隔膜1和2均与复合材料i接触，(a5)在至少一个接触区5中对成型表面22上的下隔膜1进行局部对准，复合材料i与隔膜1和2两者也在所述接触区5处接触。
[0101]
这种对准可以对应于单独的操作并且可以通过以下方式获得：排出第一腔室3中包含的气体，这导致容积v1的减小以及上隔膜2和携带与其一起的增强材料的下隔膜1的下降，假定操作(a4)已经根据图6中所示的连续步骤(a3)至(a5)被预先执行。而且，根据优选实施方案，在操作(a4)之后通过将气体iii排出到第一腔室3中而执行操作(a5)，导致容积v1的减小，以便在下隔膜1与成型表面22之间建立预接触，同时第二腔室4的容积v2保持恒定。从第二腔室4排出气体是通过打开出口阀30来完成的，而从第一腔室3排出气体是通过打开出口阀32来完成的。在复合材料i已经被压缩在两个隔膜之间之后，如果在容积v1减小(如果这种减小对于局部对准是必需的)时尚未达到期望的压力水平，则出口阀30可被关闭或保持打开。
[0102]
下隔膜1也可以从一开始就与成型表面22接触。可以在操作结束时(a3)获得初始对准，并在操作(a4)结束时维持所述初始对准。也可能的是，即使在操作(a3)之后，隔膜1与成型表面22接触，在操作(a4)期间，隔膜也可以稍微从成型表面抬起，在这种情况下，随后的对准步骤(a5)将是必需的。
[0103]
与实施方案无关，所述对准对应于下隔膜1之间的预接触，所述下隔膜将邻接在成型表面22的最高部分上。它是局部接触而不是压在整个成型表面上，这与在中间成型阶段结束时将获得的情况相反。如果在成型表面22上有若干个凸起，则有可能在若干个接触区域5上发生对准。
[0104]
在步骤(a5)结束时，当外部压力pext等于大气压力时，第二腔室4的压力p2低于第一腔室3的压力p1，所述第一腔室的压力本身低于外部压力pext，并且特别是大气压力。
[0105]
相反，操作(a4)在于减小隔膜间腔室的容积v2，特别是减小到其最小容积，以将复
合材料紧紧地保持在两个隔膜1与2之间。因此，在操作(a4)结束并且从而在阶段(a)结束时，复合材料i被压缩在两个隔膜1与2之间，具有与后者的最大接触表面。
[0106]
在步骤(a)结束时，在接触区5处建立下隔膜1与成型表面22的最高部分27之间的接触。然而，在该接触区5处，作为步骤(a4)的结果，被定位成与成型表面22的最高部分27接触的是下隔膜1/复合材料i/上隔膜2组装体。
[0107]
步骤(a4)可导致隔膜间腔室4中的压力p2或多或少地减小。在步骤(a4)结束时以及在步骤(a5)结束时，并且因此在定位阶段(a)结束时，复合材料i被牢固地保持在两个隔膜1与2之间，从而确保在成型表面22上的良好定位。然而，在步骤(a4)结束时以及在步骤(a5)结束时，并且因此在定位(a)结束时，优选的是，隔膜间腔室4内的压力p2是中等的，以免对复合材料的应力过大。特别地，如果外部压力等于大气压力，则压力p2优选地在600毫巴与950毫巴之间。这样的压力使得可以限制复合材料i内的机械应力，特别是在复合材料是若干个增强片材的堆叠的最常见情况下的夹层层级上。然而，如果外部压力等于大气压力，也可以提供2毫巴至1000毫巴范围内的压力p2。
[0108]
在定位阶段(a)结束时，成型装置由此构成并且材料在其中就位，并且然后可以开始成型。成型装置/复合材料i组装体可以被放置在环境大气中，使得装置外部的压力(被称为pext)等于大气压力(或1.013巴)。也可能的是，成型装置/复合材料i组装体可以被放置在可变压力外壳(诸如高压灭菌器)中。在说明书的其余部分中给出的压力特别适合于成型装置/复合材料i组装体被置于大气压力下的情况，但是如果需要的话，本领域技术人员可以根据外部压力容易地修改这些压力。
[0109]
在定位阶段(a)之后，根据本发明的方法包括中间成型阶段(b)，在所述中间成型阶段期间至少执行以下操作：-当外部压力pext等于大气压力时，将气体iii引入第二腔室4中，同时将压力p2维持低于外部压力pext(并且特别是大气压力)，从而局部地维持上隔膜2与下隔膜1和复合材料i相距一定距离，同时在接触区5中维持复合材料i与两个隔膜1与2之间的对准和接触，-排出第一腔室3中包含的气体iii，以将下隔膜1压在模具20的底部21处存在的整个成型表面22上。
[0110]
在本发明的范围内，控制压力以及将气体引入第二腔室4中(这允许腔室的容积4增加)使得可以给予复合材料和隔膜一定的自由度并且可以机械地释放构成复合材料的纤维或甚至是层片。因此，与现有技术的双隔膜方法相比，可以减少最终形式的材料上的缺陷。
[0111]
然而，通过维持第一隔膜1/复合材料i/第二隔膜2至少在接触区5接触，可以控制复合材料的定位并实现期望的形状，与现有技术的双隔膜的情况一样。在整个方法中，并且特别是在整个中间成型阶段(b)中，至少在接触区5中，两个隔膜1和2维持与复合材料i接触，其中隔膜/复合材料组装体搁置在成型表面22上。在成型表面的最高区域处，维持复合材料i与两个隔膜1和2之间的对准和接触，这固定了材料在模具上以及在成型表面上的定位并防止了由于复合材料i的重量而引起的偏移。
[0112]
通常，当外部压力pext等于大气压力时，气体iii的一次或多次引入和一次或多次抽取是以这样的方式执行的，即第一腔室3中的压力p1和第二腔室4中的压力p2被控制和/或修改，并且压力p1保持低于压力p2，所述压力p2本身低于外部压力pext(并且特别是大气
压力)。
[0113]
当使用加热时，它将对腔室中的气体容积和/或气体压力具有影响，或者甚至对复合材料占据的容积具有影响。通常，将逐渐达到最终加热温度，并且在该温度升高期间将调节第一腔室或甚至第二腔室的容积，直到达到期望的最终温度，以避免相关腔室的容积的增加。而且，当温度升高到期望的加热温度时，出口阀32可以被开启并且可以从第一腔室3中抽取气体以控制容积v1并防止其增加，从而保持其基本恒定。同样地，出口阀30可以被开启并且可以从隔膜间腔室4中抽取气体以控制容积v2并防止其增加，从而保持其基本恒定。
[0114]
当应用加热时，它对腔室中的气体容积和/或气体压力具有影响，或者甚至对复合材料占据的容积具有影响。通常，将逐渐达到最终加热温度，并且在该温度升高期间调节第一腔室的容积或甚至第二腔室的容积，直到达到期望的最终温度，以避免相关腔室的容积的增加。而且，当温度升高到期望的加热温度时，出口阀32可以被开启并且可以从第一腔室3中抽取气体以控制容积v1并防止其增加，从而保持其基本恒定。类似地，出口阀30可以被开启并且可以从隔膜间腔室4中抽取气体以控制容积v2并防止其增加，从而保持其基本恒定。
[0115]
根据图6所示的本发明的一个实施方案，将气体iii引入第二腔室4中，局部地维持上隔膜2和下隔膜1在一定距离处，并将第一腔室3中包含的气体iii排出，使下隔膜1压在模具21的底部上，可以同时进行。在这种情况下，通过排出第一腔室3中包含的气体iii来执行中间成型阶段，以将下隔膜1压在位于模具的底部21处的成型表面22上，同时当外部压力pext等于大气压力时，将气体iii引入第二腔室4中并将第二腔室4中的压力p2维持低于外部压力pext(并且特别是大气压力)，并且因此增加隔膜间容积v2，并且局部地维持上隔膜2与下隔膜1和复合材料i相距一定距离，同时在接触区5中维持复合材料i与隔膜1和2两者之间的对准和接触。实际上，在重力的作用下，复合材料i根据其弯曲性能以及根据接触区5的几何结构和表面而变形。结果，在上隔膜2与复合材料i之间发生分离，其中复合材料i的端部移动远离上隔膜2，如图6所示。通过同时保持隔膜间腔室4处的入口阀31和第一腔室3处的出口阀32打开，在最终成型和压实步骤期间，在将复合材料i放置在下隔膜1上并且因此放置在成型表面上之前，可以允许复合材料i具有一定的自由度。另外，在阶段(b)已经开始之后，在大多数情况下，压力p2将在该预成型阶段(b)期间保持基本恒定，以防止上隔膜2的位移。
[0116]
通常，在根据本发明的方法中，本领域技术人员将根据各种参数(特别是所选择的阀、气体循环回路中的管道的直径、模具的大小、回路中的任何压力下降等等)来改变腔室中的气体注入或抽吸流速率。
[0117]
在预成型阶段(b)期间并且因此也在该阶段结束时，第一腔室3中的压力p1低于第二腔室4中的压力p2。在预成型阶段(b)结束时，预成型压力p1(b)通常在2毫巴至50毫巴的范围内。
[0118]
在该实施方案中，第一腔室3的容积v1的减小可以等于或近似等于第二腔室4的容积v2的增加。如图6所示，也可能的是，与第一腔室3的容积v1的减小相比，第二腔室4的容积v2的增加要低(特别是低5％至10％)，这将导致上隔膜2朝向模具的底部的或多或少的明显运动，但是所述上隔膜与成型表面的某些区域保持一定距离。
[0119]
根据图7所示的第二替代实施方案，中间成型阶段(b)包括或甚至仅包括以下连续
操作：(b1)将第一腔室3中包含的气体iii排出，导致容积v1减小，并且导致下隔膜1下降在中间位置，同时当外部压力pext等于大气压力时，将气体iii引入第二腔室4中并将第二腔室4中的压力p2维持低于外部压力pext(并且特别是大气压力)，从而增加隔膜间容积v2，并且局部地维持上隔膜2与下隔膜1和复合材料i相距一定距离，同时在接触区5中维持复合材料i与隔膜1和2两者之间的对准和接触，(b2)将第一腔室3中包含的气体iii排出，并且从而将下隔膜1压在模具20的底部21处存在的整个成型表面22上，同时保持隔膜间容积v2恒定。
[0120]
这里再次，在步骤(b1)中，第一腔室3的容积v1的减小可以等于或近似等于第二腔室4的容积v2的增加，如图7所示。也可能的是，与第一腔室3的容积v1的减小相比，第二腔室4的容积v2的增加可能要低(特别是低5％至10％)，这将导致上隔膜2朝向模具的底部的或多或少的明显运动，但是所述上隔膜与成型表面的某些区域维持一定距离。上隔膜2的位移还将取决于腔室3与4之间的压力平衡。步骤(b1)是通过同时保持隔膜间腔室4的层级处的入口阀31和第一腔室3的层级处的出口阀32打开来执行的，并且在步骤(b2)中，入口阀31关闭而出口阀保持打开以获得下隔膜1在成型表面上的按压。
[0121]
因此，在图7所示的方法的情况下，上隔膜2根据下隔膜1的移动(所述下隔膜已经从步骤(a5)到步骤(b1)向前移动)而移动。在这种情况下，上隔膜2在步骤(b)、并且特别是步骤(b2)的进展过程中变形并且越来越紧，这导致第二腔室4的压力p2的变化。有利地，容积v2在整个阶段(b)中保持基本恒定或甚至恒定。
[0122]
在步骤(b1)期间，腔室中的压力特别取决于隔膜的机械性能。在步骤(b2)中，当下隔膜1与成型表面22接触时，第一腔室3中的压力p1可以在2毫巴与50毫巴之间。在步骤(c)中，当上隔膜2与复合材料i接触时，所述复合材料本身被压在下隔膜1上，所述下隔膜本身被压在成型表面22上，第二腔室4中的压力p2可以在2毫巴与50毫巴之间。
[0123]
根据图8所示的第三替代实施方案，中间成型阶段(b)包括或甚至仅包括以下连续操作：(b'1)将第一腔室3中包含的气体iii排出，导致第一容积v1减小，并且导致下隔膜1下降在中间位置，同时当外部压力pext等于大气压力时，将气体iii引入第二腔室4中并将第二腔室4中的压力p2维持低于外部压力pext(并且特别是大气压力)，并因此增加隔膜间容积v2，并且局部地维持上隔膜2与下隔膜1和复合材料i相距一定距离，同时在接触区5中维持复合材料i与隔膜1和2两者之间的对准和接触，(b'2)将第二腔室4中包含的气体iii排出，并因此减小隔膜间容积v2，并且导致上隔膜2下降以及两个隔膜1和2都被放置成与复合材料i接触，(b'3)将第一腔室3中包含的气体iii排出，并且从而将下隔膜1压在模具20的底部21处存在的整个成型表面22上，同时当外部压力pext等于大气压力时，将气体iii引入第二腔室4中并将第二腔室4中的压力p2维持低于外部压力pext(并且特别是大气压力)，并且因此增加隔膜间容积v2，并且局部地维持上隔膜2与下隔膜1相距一定距离，同时在接触区5中维持复合材料i与隔膜1和2两者之间的对准和接触。
[0124]
这里再次，在操作(b'1)和/或操作(b'3)中，第一腔室3中的容积v1的减小可以等于或基本上等于第二腔室4中的容积v2的减小，如图8所示。也可能的是，与第一腔室3的容
积v1的减小相比，第二腔室4的容积v2的减小可能要低(特别是低5％至10％)，这将导致上隔膜2朝向模具的底部的或多或少的明显运动，但是所述上隔膜与成型表面的某些区域上维持一定距离。上隔膜2的位移还将取决于腔室3与4之间的压力平衡。步骤(b'1)是通过同时将隔膜间腔室4的层级处的入口阀31和第一腔室3的层级处的出口阀32维持在打开位置来执行的。然后，在步骤(b'2)中，关闭这两个阀，并且打开第二腔室4的层级处的出口阀30，从而允许上隔膜2下降到复合材料i上。在步骤(b'3)中，关闭出口阀30，并且再次打开阀31和32，如在步骤(b'1)中一样。
[0125]
如在图8的图示中可见的，在步骤(b'2)与(b'3)之间，上隔膜2不移动，但随后在步骤(b'3)中向下移动，并且可能在步骤(b'1)和(b'2)的重复中向上游移动，直到步骤(c)中复合材料的最终压缩。
[0126]
可以重复步骤(b'1)至(b'2)例如一至十次，并且从而逐渐引起下隔膜1的下降，并且然后引起上隔膜2的下降，直到下隔膜1被压在成型表面22上。根据第三替代实施方案，中间成型阶段(b)可以仅由操作(b'1)至(b'2)的重复组成，接着是最终操作(b'3)。重复次数将取决于在每个步骤(b'1)结束时获得的容积v1的减小。在步骤(b'1)期间，第一隔膜1逐渐下降，除了已经在(多个)接触区5处的成型区域上的部分之外并且该接触区逐渐延伸。步骤(b'2)要求上隔膜2和复合材料i跟随下隔膜1的移动，尽管步骤(b'1)中下隔膜1的下降通常伴随着增强材料的下降，如图8所示。
[0127]
特别地在图8中示出的该第三替代实施方案中，通常，在步骤(b'1)期间，p1《p2《p
大气
，其中特别地，50毫巴《p1《950毫巴且50毫巴《p2《p
大气
，并且在步骤(b'2)期间，50毫巴《p1《950毫巴且50毫巴《p2《950毫巴。在步骤(b'3)中，腔室中的压力可以特别地使得2毫巴《p1《50毫巴且50毫巴《p2《950毫巴。
[0128]
通常，在根据本发明的方法中，两个隔膜在整个方法中仅向下移动。然而，不排除上隔膜2可能略微上升，特别是当气体被添加到隔膜间空间时。
[0129]
类似地，在根据本发明的方法中，在接触区5中，维持下隔膜1与成型区22之间的接触6，维持下隔膜1与复合材料i之间的接触7，并且维持复合材料i与上隔膜2之间的接触8。随着方法进展，各个元件之间的该接触区域扩大，直到下隔膜1/复合材料i/上隔膜2组装体完全压在整个成型区域22(或甚至更多)上。
[0130]
在中间成型阶段(b)结束时，与替代实施方案无关，第一腔室3中的压力p1将有利地在2毫巴至50毫巴的范围内，典型地为2毫巴至5毫巴。
[0131]
根据本发明的方法，与所使用的中间成型阶段(b)无关，所述方法包括以下步骤：-最终成型和压实阶段(c)，其产生预成型复合材料ii的期望最终形状，在所述阶段期间应用加热，在所述阶段期间去除第二腔室4中包含的气体iii，以将复合材料i和上隔膜2两者都压到下隔膜1上，所述下隔膜本身被压到模具21的底部上、特别是被压到成型表面22上，并且以获得压力p2的减小，以确保压实，-预成型复合材料ii的冷却和脱模阶段(d)。
[0132]
在阶段(c)时，开启出口阀30以排出隔膜间腔室4中包含的气体iii，并且从而达到最小容积v2。在实现该容积之后，压力p2也减小。在最终成型和压实期间，隔膜间腔室4中的压力p2典型地在2毫巴至50毫巴的范围内，典型地为2毫巴至5毫巴。在已经达到这样的压力之后，可以关闭出口阀30。通常，维持抽吸以确保操作安全。
[0133]
作为成型表面22的和中间材料i的尺寸的函数，当在步骤(c)中获得按压时，下隔膜1/复合材料i/上隔膜2组装体可以仅覆盖成型表面22或其一部分，如图6和图7的最后步骤所示，或者也可以覆盖模具底部的平坦部分或甚至模具20的整个底部21，这降低了隔膜破裂的风险。
[0134]
在步骤(c)期间，第一腔室3的出口阀32可以关闭或保持打开。在最终成型和压实期间，第一腔室3中的压力p1通常在2毫巴至50毫巴的范围内，典型地为5毫巴。
[0135]
为了实现零件的固结，在复合材料保持压缩在两个隔膜之间以实现期望的最终形状的阶段(c)中，在减小的压力下维持加热所需的时间特别地取决于复合材料的厚度和聚合物热塑性材料的性质。通常，阶段(c)将持续2分钟至5小时。之后，可以在脱模之前进行冷却，以便冻结在阶段(c)中获得的形状。为此目的，只需关闭加热，即可自然恢复到室温。
[0136]
与根据本发明的方法(并且特别是所实施的中间成型阶段)无关，在冷却阶段期间，可以使用诸如图3b所示的装置、通过开启第一腔室3的层级处的入口阀33来增加第一腔室3中的压力。这种压力的增加(特别是在大气压力下从850毫巴的范围内的值)减小了下隔膜1与模具20之间的摩擦，从而促进隔膜/复合材料组装体与模具之间的滑动，并且进一步降低了缺陷的风险。这种滑动是由于模具与隔膜/材料组装体之间的热膨胀差异而发生的。
[0137]
在冷却和冻结所获得的形状之后，在装置已经恢复到外部压力(特别是大气压力)之后，可以从模具中取出预成型的复合材料ii。如果隔膜的性质允许，则可以再次使用所述装置。
[0138]
外部压力pext可以改变。如果外部压力pext在方法过程中改变，特别是如果装置被放置在高压灭菌器中，则外部压力pext的增加可以在阶段(b)和/或阶段(c)的实施之前实现。另一方面，通常，外部压力pext在整个阶段(b)和整个阶段(c)中保持恒定，即使外部压力在这些阶段中的任何一个之前增加。举例来说，如果将装置被放置在高压灭菌器中，则外部压力pext可以增加到从1巴至20巴的范围内的值，并在阶段(b)和(c)期间或甚至在冷却阶段期间保持在该值处。以上给出的压力p1和p2例如将相应地改变。
[0139]
根据前面的描述，根据本发明的方法和装置提供了很大的灵活性。它们使得可以在整个方法中既保证要模制的复合材料i的控制和定位，又导致根据期望的形状成型而没有位移。相反，在下隔膜1下降期间，在一个或若干个预成型(b)阶段期间，增加隔膜间腔室4的容积的可能性使得可以给予复合材料的纤维或甚至给予复合材料的层片(如果复合材料是叠层形式的话)一定的自由度，并且可以在复合材料i成型期间在其被施加了过大的机械应力的情况下避免所引起的层片或其他缺陷。因此，本发明通过调整这些参数提供了许多可能的优化路径。
[0140]
此外，考虑到复合材料i的放置的可靠性，通过使用两个隔膜1和2以及控制可完全计算机化的方法的各种参数，根据本发明的方法和装置的实施可以完全自动化。通常，在不加热的情况下，使用根据本发明的方法的成型周期为5分钟至15分钟的量级，并且当使用加热时可以达到1小时至12小时。在使用复合材料i预浸料的情况下，根据本发明的方法可以产生最终零件。在复合材料被认为是“干燥”的情况下，通过实施本领域技术人员熟知的直接方法，根据本发明的方法将产生预成型物，所述预成型物然后将与聚合物基体结合，以便获得期望的最终零件。
[0141]
以下实施例说明了本发明，但绝不是限制性的。
实施例
[0142]
在实施例中，使用了复合材料的堆叠，每个堆叠由hexcel公司销售的ima 12k碳纤维的单向网组成，并且在每一侧与protechnic的4g/m2共聚酰胺1r8纤维网结合。根据申请wo 2010/046609将聚合物面纱与单向碳网组合。
[0143]
用16个这种材料的叠加层片进行对比测试1a、1b和1c以及实施例1和2，所述叠加层片是通过自动afp无需加热而连结在一起的，以形成呈尺寸为750mm*450mm*3.1mm的板形式的堆叠i。基于堆叠的重量，最终堆叠i中的塑料(共聚酰胺)的重量％为3.6％。
[0144]
在所有情况下，与使用的隔膜是一个还是多个无关，它们都是由英国airtech分发的75μm厚的ipplon dp1000尼龙隔膜。
[0145]
用于中间和最终成型和压实操作的温度为170℃，并且脱模温度为25℃。以1.5℃/min的速率将温度升至170℃并花费6小时。
[0146]
所使用的模具20呈具有尺寸为2000mm*1000mm*320mm的箱体的形式。在模具的底部21，在其中间并平行于其长边延伸，存在对应于成型表面22的突起23。该突起的形状和尺寸在图10中给出。通过使用两个垫圈16以及通过框架11和12与夹紧系统17a和17b的叠加来确保模具20与隔膜之间的密封以及当使用两个隔膜1和2时两个隔膜1与2之间的用于形成封闭隔膜间空间(被称为第二腔室4)的密封，如图4和图5所示。在使用单个隔膜的情况下，仅使用一个密封垫圈16，所述密封垫圈沿着模具20的周边边缘26延伸，该垫圈被定位在模具的边缘与隔膜之间。然后将相当于图5中的框架11的框架定位并且拧紧在隔膜上。
[0147]
在对比实施例中并且根据本发明，成型装置处于环境大气中，使得成型装置外部的压力等于大气压力，即1.013巴或1013hpa。
[0148]
通过使用cr
é
aform技术的3d扫描仪进行表面分析以证明缺陷的存在或不存在。
[0149]
对比实施例1a
[0150]
使用先前的简单隔膜技术并因此使用如图1中描述的装置来执行该对比实施例。将堆叠直接定位在模具底部处存在的突起的顶部处。它相对于所述突起对称地定位，使得所述突起的形成一条线的顶部平行于其两个大侧面并在它们中间延伸。然而，很难维持堆叠的平衡。然后将隔膜定位在顶部上方，以将堆叠保持为抵靠突起的顶部。
[0151]
然后将温度升高到170℃，随后排出模具与隔膜之间包含的空气。通过维持5毫巴的压力和170℃的温度达30分钟来进行压实操作。然后，停止加热，并且在温度恢复到室温之后，从模具中取出所得到的成形堆叠。
[0152]
分析所得预成型物的对应于284750mm2的总表面积(即，内侧和外侧)，并展示了完全没有缺陷。
[0153]
对比实施例1b
[0154]
该对比实施例是使用现有技术的双隔膜并因此使用图2中所述的装置进行的。与对比实施例1a相反，下隔膜1然后被定位在模具20上方，以将其封闭并形成第一腔室3。它被放置在距模具底部处的突起的顶部2cm的距离处。堆叠i被直接定位在突起的顶部上方的该下隔膜1上，使得下隔膜1与模具底部处存在的突起的顶部接触。它相对于突起23对称地定位，使得所述突起的形成一条线的顶部平行于其两个大侧面并在它们中间延伸。它由下隔膜1保持就位。然后将上隔膜2定位在其上方，以将堆叠i捕获在形成第二腔室4的两个隔膜之间，隔膜1与2之间具有40mm的空间。然后使用图4和图5中所示的夹紧系统17a和17b将整
个装置锁定就位。所述方法然后如下继续：加热至170℃的温度，保持至压实步骤结束，借助于连接到隔膜间空间的出口阀30来排出隔膜间腔室4中包含的空气，直到在隔膜间腔室4中获得5毫巴的压力：堆叠的定位由此被固定并从突起23脱离。该阀30然后保持打开以维持压力调节。
[0155]
借助于连接至第一腔室3的、抽吸速率为7.5m3/h的出口阀32排出模具与下隔膜1之间包含的空气，直到获得5毫巴的压力。因此，隔膜/堆叠组装体适合突起23的形状。然后进行最终成型和压实阶段，同时维持该5毫巴压力和170℃的温度达30分钟。之后，停止加热，并且在温度恢复到室温之后，从模具中取出成形的叠层ii。
[0156]
在所述方法的各个阶段期间，两个腔室3和4中的容积和压力总结在下面的表2中。
[0157]
表2
[0158]
在实施例的表中，p
大气
＝大气压力，v
模具
＝在方法开始时下隔膜与模具之间的空间中的空气容积，vx＝与第一腔室(位于模具与下隔膜之间)相关联的进料容积，v1
min
＝容积v1最小值，v2
min
＝容积v2最小值。
[0159]
分析了所获得的预成型物的对应于285943mm2的总表面积(即，外表面101和内表面102)，并揭示了预成型物ii的对应于32812mm2面积(即，表面积的11.5％)的内表面和外表两者的缺陷。图11示出了存在于预成型物ii的外表面102上的层片200。
[0160]
对比实施例1c
[0161]
该对比实施例与对比实施例1b相当，其区别在于：首先，空气被排出到隔膜间空间中以达到850毫巴而不是5毫巴的压力。因此，该修改符合美国专利9,259,859的建议，并且旨在限制中间成形期间堆叠的压实，并且从而促进层片相对于彼此的滑动。
[0162]
在所述方法的各个阶段期间，两个腔室3和4中的容积和压力总结在下面的表3中。
[0163]
表3
[0164]
在这种情况下，所分析的预成型物的总表面积是284247mm2，并且缺陷占14178mm2面积(或总表面积的5％)。
[0165]
实施例1
[0166]
实施例1是根据图6所示的方法进行的。
[0167]
在将隔膜1和2以及堆叠i定位之后，与对比实施例1b中的一样，通过打开出口阀30，同时关闭入口阀31，空气被排出到隔膜间空间(第二腔室4)中以达到850毫巴的压力，与对比实施例1c中的一样。然后，关闭出口阀30。然后，通过排出由模具20与下隔膜1形成的第
一腔室3中包含的空气(持续时间小于10秒)，在突起23的顶部27上执行隔膜1和2/堆叠i组装体的局部对准。通过开启出口阀32获得该抽吸。然后，继续抽吸直到下隔膜1被压在突起23和模具21的底部上，同时由于入口阀31将空气注入到第二隔膜间腔室4中，从而维持腔室3和4的总容积基本恒定(注入时间为5分钟，注入流速率为7.5m3/h。在达到第一腔室3的最小容积之后，该第一腔室3中的压力等于5毫巴。出口阀32关闭，并且入口阀31也关闭。然后借助于出口阀30将第二隔膜间腔室4中包含的空气排出，直到达到该腔室的最小容积并在其中获得5毫巴的压力。因此，在第一腔室3和第二腔室4中都以5毫巴的压力进行最终成型和压实阶段。其持续时间为30分钟。
[0168]
与对比实施例1a中的一样进行冷却和脱模。
[0169]
在所述方法的各个阶段期间，两个腔室3和4中的容积和压力总结在下面的表4中。
[0170]
表4
[0171]
分析了所得预成型物的对应于284750mm2的总表面积(即，外侧和内侧)，并揭示了完全没有缺陷。
[0172]
实施例2
[0173]
实施例2是根据图7所示的方法进行的。
[0174]
所述方法与实施例1的方法相同，直到隔膜1和2/堆叠i被定位在突起23的顶部27上。然后，继续排出由模具20与下隔膜1形成的第一腔室3中包含的空气，直到在第一腔室3中获得850毫巴的中间压力和中间容积，同时通过入口阀31将空气注入第二隔膜间腔室4中，以通过增加第二腔室4的容积来补偿第一腔室3的容积的减小。因此，压力p2保持在850毫巴的基本恒定值，并且将两个隔膜在它们最远区域中保持彼此相距约15cm的距离。然后关闭入口阀31，并继续通过出口阀32排出空气，直到下隔膜1被压在模具21的底部和突起23两者上。在达到第一腔室3的最小容积之后，该第一腔室3中的压力等于5毫巴。将出口阀32关闭。然后通过出口阀30将第二隔膜间腔室4中包含的空气排出，直到达到该腔室的最小容积并在该后一个腔室中获得5毫巴的压力。因此，与实施例1中的一样，在第一腔室3和第二腔室4中都以5毫巴的压力进行最终成型和压实操作。
[0175]
如对比实施例1a中那样进行冷却和脱模。
[0176]
在所述方法的各个阶段期间，两个腔室3和4中的容积和压力总结在下面的表5中。
[0177]
表5
[0178]
在实施例的表中，δvx＝与第二腔室4(隔膜间空间)相关联的推进容积。
[0179]
分析所获得的预成型物的对应于284750mm2的总表面积(即，外侧和内侧)，并揭示了完全没有缺陷。
[0180]
实施例3
[0181]
根据与实施例2相同的方法和在相同的条件下、但是在不同的堆叠上执行实施例3。堆叠不是由16个层片组成的，而是由96个层片组成，从而产生20mm厚板。
[0182]
这里再次，在由此生产的预成型物上不存在缺陷。
[0183]
实施例4
[0184]
以与实施例1和2相同的堆叠执行实施例4，但堆叠相对于具有不同形状的突起的顶部的定位发生位移。突起的顶部形成90
°
的角度。在这种情况下，300mm*180mm的板被定位成使得形成一条线的突起顶部将所述板分成两个平行的条带：一个120mm宽，而另一个60mm宽。现有技术的简单隔膜方法的实施导致了位移的预成型物，其中堆叠与其初始位置相比已经移动47mm，但是没有缺陷。使用根据对比实施例1b或1c的双隔膜方法使得可以进行适当的定位，并且从而避免了位移。然而，此方法导致存在缺陷。
[0185]
实施例2中所述的方法的实施导致既不存在位移又不存在缺陷。

技术特征：
1.一种用于将复合材料(i)预成型为板形式的方法，所述复合材料(i)包含特别是通过塑料聚合物材料粘结在一起的增强纤维，所述方法包括以下连续阶段：(a)将复合材料(i)定位在成型装置内的阶段，所述阶段包括以下操作：(a1)提供模具(20)，所述模具的非平面底部限定了与待预成型的所述复合材料i被赋予的形状相对应的成型表面(22)，(a2)在所述模具的底部(21)上方定位被称为下隔膜(1)的第一隔膜以及在所述复合材料(i)上方延伸的被称为上隔膜(2)的第二隔膜，待预成型的所述复合材料(i)沉积在所述第一隔膜上，所述两个隔膜(1和2)是可弹性变形的且对气体(iii)是不可渗透的，并且所述复合材料(i)被放置在所述成型表面(22)上方，(a3)将所述两个隔膜(1和2)与所述模具(20)定位在一起，以形成：-在所述模具(20)与所述下隔膜(1)之间的第一密封腔室(3)，所述第一腔室(3)限定第一可变容积(v1)，以及-在所述两个隔膜(1和2)之间的第二密封腔室(4)，所述第二腔室(4)限定被称为隔膜间容积的第二可变容积(v2)，所述复合材料(i)被容纳在该隔膜间容积(v2)中，(a4)将来自所述第二腔室(4)的气体(iii)排出，并且从而减小所述隔膜间容积(v2)，使得两个隔膜(1和2)均与所述复合材料(i)接触，(a5)在至少一个接触区(5)中对所述成型表面(22)上的所述下隔膜(1)进行局部对准，所述复合材料与所述两个隔膜也在所述接触区(5)处接触，所述定位阶段(a)导致所述复合材料(i)放置在由此获得的成型装置内，所述成型装置本身被放置在可以等于大气压力的外部压力pext下，所述复合材料在所述成型装置内的放置对应于所述复合材料被均与所述复合材料接触的所述两个隔膜保持，其中在至少一个接触区中所述下隔膜在所述成型表面上局部对准，(b)中间成型阶段，其至少包括以下操作：-当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体(iii)引入所述第二腔室(4)中，同时将所述第二腔室(4)的压力p2维持低于所述外部压力pext并且特别是大气压力，并且从而局部地维持所述上隔膜(2)与所述下隔膜(1)和所述复合材料(i)相距一定距离，并且同时在所述接触区(5)处维持所述复合材料(i)与所述两个隔膜(1和2)之间的对准和接触，-排出所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)，以将所述下隔膜(1)压在所述模具(20)的底部(21)处存在的整个成型表面(22)上，(c)最终成型和压实阶段，其产生预成型复合材料(ii)的期望最终形状，在所述阶段期间应用加热并且去除所述第二腔室(4)中包含的气体(iii)，以将所述复合材料(i)和所述上隔膜(2)两者都压到所述下隔膜(1)上，所述下隔膜本身被压到所述模具(21)的底部上、特别是被压到所述成型表面(22)上，并且以获得所述第二腔室(4)的压力p2的减小，以确保压实，(d)所述预成型复合材料(ii)的冷却阶段和脱模阶段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在整个所述方法中，至少在所述接触区(5)中维持所述两个隔膜(1和2)与所述增强材料(i)的接触，其中所述隔膜/复合材料组装体搁置在所述成型表面(22)上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在操作(a4)之后通过将气体(iii)排出
到所述第一腔室(3)中来执行操作(a5)，导致其容积(v1)的减小，以便在所述下隔膜(1)与所述成型表面(22)之间建立预接触，同时所述第二腔室(4)的容积(v2)保持恒定。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在整个所述中间成型阶段中，当所述外部压力pext等于大气压力时，执行气体(iii)的一次或多次引入和一次或多次抽取，其方式使得所述第一腔室(3)中的压力p1和所述第二腔室(4)中的压力p2被控制和/或修改，使得所述压力p1保持低于所述压力p2，所述压力p2本身低于所述外部压力pext并且特别是低于大气压力。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在整个所述中间成型阶段(b)中，将所述复合材料(i)加热以获得所述塑料聚合物材料的软化。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括升温步骤，使得在整个所述中间成型阶段中，提供对所述复合材料(i)的加热，以便获得所述塑料聚合物材料的软化，并且其特征在于，在所述升温步骤期间，控制所述第一腔室(3)和所述第二腔室(4)的容积(v1和v2)以防止它们增加。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述中间成型阶段(b)通过以下方式进行：排出所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)，以将所述下隔膜(1)压在所述模具(20)的底部(21)处存在的整个成型表面(22)上，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体(iii)引入所述第二腔室(4)中并将所述第二腔室(4)中的压力p2维持低于所述外部压力pext并且特别是大气压力，并且从而增加所述隔膜间容积(v2)，并且局部地维持所述上隔膜(2)与所述下隔膜(1)相距一定距离，同时在所述接触区(5))处维持所述复合材料(i)与所述两个隔膜(1和2)之间的对准和接触。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一腔室(3)的容积(v1)的减小基本上等于所述第二腔室(4)的容积(v2)的增加。9.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述中间成型步骤(b)包括以下连续步骤：(b1)将所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)排出，导致所述容积(v1)减小，以使所述下隔膜(1)下降到中间位置，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体(iii)引入所述第二腔室(4)中并将所述第二腔室(4)中的压力p2维持低于所述外部压力pext并且特别是大气压力，并且从而增加所述隔膜间容积(v2)，并且局部地维持所述上隔膜(2)与所述下隔膜(1)相距一定距离，同时在所述接触区(5)处维持所述复合材料(i)与所述两个隔膜(1和2)之间的对准和接触，(b2)将所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)排出，以将所述下隔膜(1)压在所述模具(20)的底部(21)处存在的整个成型表面(22)上，同时维持所述隔膜间容积(v2)恒定。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(b1)中，所述第一腔室(3)的容积(v1)的减小基本上等于所述第二腔室(4)的容积(v2)的增加。11.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述中间成型步骤(b)包括以下连续步骤：(b’1)将所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)排出，导致其容积(v1)减小，以使所述下隔膜(1)下降到中间位置，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体(iii)引入所述第二腔室(4)中并将所述第二腔室(4)中的压力p2维持低于所述外部压力pext并且特别
是大气压力，并且从而增加所述隔膜间容积(v2)，并且局部地维持所述上隔膜(2)与所述下隔膜(1)相距一定距离，同时在所述接触区(5)处维持所述复合材料(i)与所述两个隔膜(1和2)之间的对准和接触，(b'2)从所述第二腔室(4)排出气体(iii)，并且从而减小所述隔膜间容积(v2)，以使所述上隔膜(2)下降并将两个隔膜(1和2)放置成与所述复合材料(i)接触，(b'3)将所述第一腔室(3)中包含的气体(iii)排出，以将所述下隔膜(1)压在所述模具(20)的底部(21)处存在的整个成型表面(22)上，同时当所述外部压力pext等于大气压力时，将气体(iii)引入所述第二腔室(4)中并将所述第二腔室(4)中的压力p2维持低于所述外部压力pext并且特别是大气压力，并且从而增加所述隔膜间容积(v2)，并且局部地维持所述上隔膜(2)与所述下隔膜(1)相距一定距离，同时在所述接触区(5)处维持所述复合材料(i)与所述两个隔膜(1和2)之间的对准和接触。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在操作(b'1)中和/或在操作(b'3)中，所述第一腔室(3)的容积(v1)的减小基本上等于所述第二腔室(4)的容积(v2)的增加。13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，重复所述操作(b'1)至(b'2)，特别是重复一至十次，以引起所述下隔膜(1)和所述上隔膜(2)的逐渐下降。14.根据权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，在步骤(a2)和(a3)中，将两个隔膜(1和2)水平地定位。15.根据权利要求1至14所述的方法，其特征在于，在所述冷却阶段期间，增加所述第一腔室(3)中的压力，以减少与所述模具(20)的摩擦。16.根据权利要求1至15之一所述的方法，其特征在于，所述塑料聚合物材料占所述复合材料(i)的总重量的至多10％，优选地占所述复合材料(i)的总重量的0.5％至10％，并且优选地占所述复合材料(i)的总重量的2％至6％。17.根据权利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，所述塑料聚合物材料选自热塑性聚合物、热固性聚合物、包含热塑性部分和热固性或热交联部分的聚合物、及其混合物。18.根据权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，所述复合材料(i)包括纤维增强层的堆叠，所述纤维增强层特别地选自增强纤维的织物和单向片材。19.根据权利要求1至18之一所述的方法，其特征在于，所述增强纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，特别优选碳纤维。20.一种用于将复合材料(i)预成型为板形式的装置，所述装置包括：-具有非平面底部(21)的模具(20)，所述非平面底部限定了用于预成型复合材料(i)的成型表面(22)，-被称为下隔膜(1)的第一隔膜和被称为上隔膜(2)的第二隔膜，所述两个隔膜(1和2)是可弹性变形的且对气体(iii)是不可渗透的，并且被放置成一个在另一个上方并在所述模具的底部(21)上方延伸，-定位装置(9)，其使得可以用所述两个隔膜(1和2)和所述模具(20)形成：-在所述模具(20)与所述下隔膜(1)之间的第一密封腔室(3)，所述第一腔室(3)限定第一可变容积(v1)，以及-在所述两个隔膜(1和2)之间的第二密封腔室(4)，所述第二腔室(4)限定被称为隔膜间容积的第二可变容积(v2)，旨在接收待预成型的所述复合材料(i)，
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所述第一腔室和第二腔室(3和4)各自配备有出口阀(30和32)，使得可以提供所述腔室中包含的气态介质的离开，所述出口阀(30和32)各自连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，使得可以从相关腔室中排出所述气态介质，其特征在于，所述第二腔室(4)配备有入口阀(31)，使得可以提供气态介质到所述第二腔室(4)中的进入，所述入口阀(31)连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，使得可以提供气态介质到所述第二腔室(4)中的引入。21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第一腔室(3)配备有入口阀(33)，使得可以提供气态介质到所述第一腔室(3)中的进入，所述入口阀(33)连接到配备有气态介质流和压力调节器的回路，使得可以提供气态介质到所述第一腔室(3)中的引入。22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于将气体(iii)从所述第一腔室(3)循环到所述第二腔室的外部回路(34)。

技术总结
本发明涉及一种用于将复合材料(I)预成型为具有板形状的方法，所述复合材料包含特别是通过塑料聚合物材料粘结在一起的增强纤维。特别地，这种方法包括中间模制阶段(b)，所述中间模制阶段至少包括以下操作：-当外部压力Pext等于大气压力时，将气体(III)引入第二腔室(4)中，同时将第二腔室(4)的压力P2维持低于外部压力Pext并且特别是大气压力，并且因此局部地维持上膜(2)与下膜(1)相距一定距离，并且同时在接触区(5)中维持复合材料(I)与两个膜(1和2)之间的定位和接触两者，-抽吸第一腔室(3)中包含的气体(III)，以将下膜(1)压在模具(20)的底部(21)处存在的整个模制表面(22)上。本发明还涉及一种适于实施这种方法的装置。还涉及一种适于实施这种方法的装置。还涉及一种适于实施这种方法的装置。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：赫克赛尔加固材料公司
技术研发日：2022.01.10
技术公布日：2023/9/13