Способ изготовления композиционного материала и устройство изготовления композиционного материала
Изобретение относится к способу изготовления композиционного материала. Техническим результатом является уменьшение времени формования и затрат на оборудование. Технический результат достигается способом изготовления композиционного материала 400, содержащего армирующий материал 510 и смолу 600, вводимую в армирующий материал. Способ включает в себя: процесс нанесения для нанесения адгезива 520 на листовой армирующий материал, имеющий первую и вторую области 501 и 502, таким образом, что плотность содержимого адгезива второй области ниже плотности содержимого адгезива первой области. Процесс предварительной формовки для формирования заготовки 500 посредством предварительной формовки армирующего материала. Процесс формования композиционного материала 400 посредством введения смолы 600 в заготовку. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу изготовления композиционного материала и устройству изготовления композиционного материала.
Уровень техники
[0002] В последние годы, чтобы изготавливать легковесное транспортное средство, композиционный материал, полученный посредством введения смолы в армирующий материал, используется в качестве материала для автомобильного компонента. В качестве способа изготовления композиционного материала, подходящего для серийного производства, внимание сфокусировано на способе формования с переносом смолы (RTM).
[0003] В RTM-способе, во-первых, наслаивается армирующий материал, и заготовка, предварительно формованная в предварительно определенной форме, располагается в полости литейной формы. После того, как литейная форма закрыта, смолу впрыскивают из порта для впрыска в полость, чтобы вводить смолу в армирующий материал. Помимо этого, смола, впрыскиваемая в полость, отверждается, чтобы в итоге получать композиционный материал. В середине впрыска смолы, давление зажима формы прикладывается с использованием предварительно определенной прессовочной машины, чтобы предотвращать нежелательное открытие литейной формы, вызываемое посредством увеличения давления в полости (см. патентный документ 1).
Перечень цитируемых документов
Патентные документы
[0004] Патентный документ 1. JP 2005-193587 A
Сущность изобретения
Техническая задача
[0005] В способе формования для композиционного материала, описанном выше, смола, впрыскиваемая в полость, протекает при распространении в полости. Следовательно, смола перемещается из области, в которой смола легко протекает, такой как окрестность порта для впрыска заготовки, размещенной в полости, к области, в которой смола не протекает легко, такой как периферийный край заготовки. Впрыскиваемая смола проходит через армирующий материал посредством введения в то время, когда она протекает внутри полости. Следовательно, необходимо длительное время при впрыске, чтобы обеспечивать возможность смоле достигать области, в которой смола не протекает легко. Это увеличивает время формования. По этой причине, чтобы впрыскивать смолу в течение короткого времени, необходимо задавать давление впрыска равным высокому давлению. Следовательно, должна использоваться крупногабаритная прессовочная машина, допускающая приложение более высокого давления зажима формы. Помимо этого, оборудование для впрыскивания смолы также необходимо для того, чтобы иметь улучшенные рабочие характеристики, чтобы обеспечивать возможность впрыска высокого давления. Следовательно, затраты на оборудование также увеличиваются вследствие использования оборудования для впрыска высокого давления.
[0006] Соответственно, чтобы разрешать вышеуказанные проблемы, цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять способ изготовления композиционного материала, устройство для изготовления композиционного материала и заготовку для композиционного материала, допускающие уменьшение времени формования и затрат на оборудование посредством управления протеканием смолы в полости.
Решение задачи
[0007] Чтобы достигать вышеуказанной цели, изобретение предоставляет способ изготовления композиционного материала, содержащего армирующий материал и смолу, вводимую в армирующий материал. Способ изготовления композиционного материала включает в себя: нанесение адгезива на листовой армирующий материал, имеющий первую и вторую области, таким образом, что плотность содержимого адгезива второй области ниже плотности содержимого адгезива первой области; формирование заготовки посредством предварительной формовки армирующего материала; размещение заготовки в полости литейной формы таким образом, что первая область размещается около порта для впрыска литейной формы относительно второй области; и впрыскивание смолы в полость из порта для впрыска литейной формы, чтобы вводить смолу в заготовку и формовать композиционный материал. Смола, впрыскиваемая в полость, легко протекает в участке полости, в котором расположена вторая область армирующего материала, по сравнению с участком полости, в котором расположена первая область армирующего материала.
[0008] Чтобы достигать вышеуказанной цели, изобретение предоставляет устройство для изготовления композиционного материала, включающее в себя: модуль нанесения, выполненный с возможностью нанесения адгезива на листовой армирующий материал, имеющий первую и вторую области; штамп для предварительной формовки, выполненный с возможностью формования заготовки посредством предварительной формовки армирующего материала; литейную форму, выполненную с возможностью образования полости, в которой располагают заготовку, и содержащую порт для впрыска для впрыскивания смолы в полость; и модуль управления, выполненный с возможностью управления работой модуля нанесения и штампа для предварительной формовки. Модуль управления управляет работой модуля нанесения для нанесения адгезива таким образом, что плотность содержимого адгезива является более низкой во второй области армирующего материала относительно первой области армирующего материала, и первая область расположена около порта для впрыска литейной формы относительно второй области в то время, когда заготовка расположена в полости литейной формы.
Краткое описание чертежей
[0010] Фиг.1 является схемой, иллюстрирующей устройство для изготовления композиционного материала и полную последовательность операций способа изготовления композиционного материала согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.2 является схемой, иллюстрирующей устройство для предварительной формовки для формирования заготовки согласно варианту осуществления изобретения, при этом фиг.2A является схематичным видом в перспективе, иллюстрирующим модуль нанесения, и фиг.2B является схематичным видом в перспективе, иллюстрирующим нагреватель.
Фиг.3 является схемой, иллюстрирующей устройство для предварительной формовки для формирования заготовки согласно варианту осуществления изобретения, при этом фиг.3A является схематичным видом в перспективе, иллюстрирующим режущий модуль, и фиг.3B является схематичным видом в перспективе, иллюстрирующим штамп для предварительной формовки.
Фиг.4 является принципиальной схемой, иллюстрирующей устройство для формования для формования композиционного материала с использованием заготовки согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.5 является схемой, схематично иллюстрирующей состояние, в котором заготовка согласно варианту осуществления изобретения расположена в литейной форме, и смолу впрыскивают.
Фиг.6 является концептуальной схемой для описания принципа изобретения, чтобы иллюстрировать состояние смолы, протекающей между слоями многослойного армирующего материала при просмотре из бокового направления, при этом фиг.6A является схемой, иллюстрирующей состояние заготовки согласно варианту осуществления изобретения, фиг.6B является схемой, иллюстрирующей состояние смолы, вводимой в заготовку согласно варианту осуществления изобретения, и фиг.6C является схемой, иллюстрирующей состояние смолы, вводимой в заготовку сравнительного примера.
Фиг.7 является концептуальной схемой для описания принципа изобретения, чтобы иллюстрировать состояние смолы, протекающей внутри литейной формы, в которой армирующий материал размещен при просмотре сверху, при этом фиг.7A является схемой, иллюстрирующей состояние смолы, вводимой в заготовку согласно варианту осуществления изобретения, и фиг.7B является схемой, иллюстрирующей состояние смолы, впрыскиваемой в заготовку сравнительного примера.
Фиг.8 является фотографией, иллюстрирующей результат оценки для состояния нарушения совмещения ориентации в армирующем материале, вызываемого посредством протекания смолы, при этом фиг.8A иллюстрирует состояние смолы, протекающей в заготовку согласно варианту осуществления изобретения, и фиг.8B иллюстрирует состояние смолы, протекающей в заготовку сравнительного примера.
Фиг.9 является схемой, иллюстрирующей изменение давления полости в зависимости от времени, когда осуществляется способ изготовления композиционного материала согласно варианту осуществления.
Фиг.10 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ формирования заготовки согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.11 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ формования композиционного материала согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг.12 является схемой, иллюстрирующей автомобильный компонент, изготовленный посредством применения способа изготовления композиционного материала согласно варианту осуществления изобретения, при этом фиг.12A является схемой, иллюстрирующей различные автомобильные компоненты, полученные посредством использования композиционного материала, и фиг.12B является схемой, иллюстрирующей кузов автомобиля, сформированный посредством сборки автомобильных компонентов.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
[0011] Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что нижеприведенное описание не имеет намерение ограничивать объем и смысловые значения терминов, описанных в формуле изобретения. Помимо этого, масштабы или размеры на чертежах могут быть чрезмерно увеличены отличающимся образом по сравнению с фактическими масштабами или размерами в зависимости от ситуации в несколько раз.
[0012] Фиг.1 является схемой для описания устройства 100 для изготовления композиционного материала 400 и полной последовательности операций способа изготовления согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.2 и 3 являются схемами для описания устройства 200 для предварительной формовки для формирования заготовки 500 (соответствующей заготовке для композиционного материала) согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.4 является принципиальной схемой, иллюстрирующей устройство 300 для формования для формования композиционного материала 400 с использованием заготовки 500 согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.5 является схемой, схематично иллюстрирующей состояние, в котором заготовка 500 согласно варианту осуществления изобретения расположена в литейной форме 310, и смола 600 впрыскивается. Фиг.6 и 7 являются концептуальными схемами для описания принципа изобретения. Фиг.8 является фотографией, иллюстрирующей результат оценки для состояния ориентации с нарушением совмещения в армирующем материале 510, вызываемого посредством протекания смолы 600. Фиг.9 является схемой, иллюстрирующей изменение давления полости 350 в зависимости от времени, когда осуществляется способ изготовления композиционного материала согласно варианту осуществления 400. Фиг.10 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ формирования заготовки 500 согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.11 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ формования композиционного материала 400 согласно варианту осуществления изобретения. Фиг.12 является видом в перспективе, иллюстрирующим автомобильные компоненты 701-703 и кузов 700 автомобиля, полученные посредством использования композиционного материала 400 согласно варианту осуществления изобретения. Следует отметить, что стрелки на фиг.2 и 3A указывают направление транспортировки (направленное в нижерасположенный процесс) армирующего материала 510 с использованием модуля 210 транспортировки. Помимо этого, стрелки на фиг.3B указывают направление формирования, когда армирующий материал 510 предварительно формуется. Кроме того, стрелки на фиг.5 и 6 указывают направление протекания смолы 600.
[0013] Далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на каждый чертеж.
[0014] Заготовка
Заготовка 500 согласно этому варианту осуществления формируется посредством введения адгезива 520 в армирующий материал 510.
[0015] Армирующий материал 510 может формироваться, например, из углеродного волокна, стекловолокна, органического волокна и т.п. Согласно этому варианту осуществления, ниже описывается пример использования углеродного волокна в качестве армирующего материала 510. Углеродное волокно 510 имеет небольшой коэффициент теплового расширения и превосходную стабильность размеров, так что его механическое свойство легко не ухудшается даже при высокой температуре. Следовательно, углеродное волокно 510 предпочтительно может использоваться в качестве армирующего материала 510 композиционного материала 400 для кузова 700 автомобиля и т.п. Углеродное волокно 510 может использоваться для того, чтобы формировать листовой армирующий материал 510, такой как однонаправленный материал (UD), полученный посредством однонаправленного сплетения волокон, или мультиаксиальная ткань (NCF), интегрированная с использованием вспомогательных волокон посредством многонаправленного наслаивания множества листов, полученных посредством однонаправленного сплетения волокон. В общем, многослойная структура зависит от свойства материала, требуемого для композиционного материала 400, который представляет собой формованный продукт, наслаиваемый с возможностью иметь множество углов ориентации. Согласно этому варианту осуществления, предполагается, что наслаиваются три типа тканых материалов, включающие в себя NCF-материал, имеющий ориентацию волокон в±45°, UD-материал, имеющий ориентацию волокон в 90°, и UD-материал, имеющий ориентацию волокон в 0°.
[0016] Адгезив 520 наносится на углеродные волокна 510, чтобы связывать углеродные волокна 510 друг с другом. Как результат, можно стабильно поддерживать углеродные волокна 510 в листовой форме и подавлять отклонение размещения в углеродном волокне 510. Помимо этого, когда многослойный материал 510b углеродного волокна 510 предварительно формуется в требуемой форме (см. фиг.3B), адгезив 520 сохраняет форму. Как проиллюстрировано на фиг.6A и 7A, адгезив 520 наносится на углеродное волокно 510 таким образом, что формируются первая область 501, содержащая адгезив 520 с высокой плотностью, и вторая область 502, содержащая адгезив 520 с низкой плотностью относительно первой области 501. Поскольку плотность адгезива 520, содержащегося в первой области 501, выше плотности второй области 502, протекание смолы 600, протекающей между углеродными волокнами 510, подавляется посредством адгезива 520. По этой причине, вторая область 502 имеет сопротивление протеканию смолы 600 ниже сопротивления протеканию первой области 501. Таким образом, сопротивление протеканию смолы 600 может управляться посредством регулирования распределения плотности содержимого посредством управления участком для нанесения адгезива 520.
[0017] Материал адгезива 520 не ограничен конкретным образом при условии, что он может размягчаться посредством тепла, и может использоваться любой материал, известный в данной области техники. Например, может использоваться термопластическая смола, такая как полиолефиновая смола, смола на стирольной основе, нейлоновая смола или полиуретановая смола, термореактивная смола, такая как низкомолекулярная эпоксидная смола и т.п. Согласно этому варианту осуществления, используется эпоксидная смола, такая как смола, используемая в композиционном материале 400, описанном ниже, поскольку она представляет собой низкомолекулярную эпоксидную смолу, имеющую высокую текучесть вследствие низкой вязкости плавления, превосходной теплостойкости и превосходной влагостойкости. Любой тип низкомолекулярной эпоксидной смолы может использоваться без конкретного ограничения при условии, что он имеет низкую вязкость таким образом, что он может вводиться в углеродное волокно 510 перед отверждением. Например, может использоваться низкомолекулярная эпоксидная смола, известная в данной области техники.
[0018] Композиционный материал
Композиционный материал 400 согласно этому варианту осуществления изготавливается посредством введения смолы 600 в заготовку 500, полученную посредством предварительной формовки углеродного волокна 510 в предварительно определенной форме заранее и отверждения смолы.
[0019] Композиционный материал 400 имеет прочность и жесткость выше прочности и жесткости формованного продукта, сформированного только из смолы 600, поскольку композиционный материал 400 формируется посредством комбинирования углеродного волокна 510 и смолы 600. Помимо этого, если композиционный материал 400 применяется к конструктивному компоненту, такому как передний боковой элемент 701 или стойка 702, или к внешнему компоненту, такому как крыша 703, используемая в кузове 700 автомобиля (см. фиг.12B), проиллюстрированном на фиг.12, можно изготавливать кузов 700 автомобиля с небольшим весом, по сравнению с кузовом автомобиля, сформированным посредством сборки стальных компонентов.
[0020] Композиционный материал 400 согласно этому варианту осуществления формируется посредством введения смолы 600 в заготовку 500. Согласно этому варианту осуществления, чтобы повышать жесткость, материал 530 сердечника по фиг.3B вставляется во внутреннюю часть композиционного материала 400.
[0021] Термореактивная смола, такая как эпоксидная смола или феноловая смола, используется в качестве смолы 600. Согласно этому варианту осуществления, используется эпоксидная смола, поскольку она имеет превосходное механическое свойство и превосходную стабильность размеров. Двухчастная эпоксидная смола преимущественно применяется и используется посредством смешения основного агента и отверждающего агента. Эпоксидная смола на основе бисфенола А используется в качестве основного агента, и эпоксидная смола на основе аминов используется в качестве отверждающего агента. Тем не менее, без ограничения такими смолами, тип смолы может надлежащим образом выбираться в зависимости от требуемого свойства материала. Помимо этого, смола 600 содержит внутренний разделяющий агент таким образом, что композиционный материал 400 может легко высвобождаться после формования. Любой тип внутреннего разделяющего агента, известного в данной области техники, может использоваться без конкретного ограничения.
[0022] Материал 530 сердечника формируется в композиционном материале 400 посредством введения смолы 600 в углеродное волокно 510 в то время, когда он закрыт посредством углеродного волокна 510. В качестве материала для материала 530 сердечника, предпочтительно используется вспененный наполнитель (пенозаполнитель) с точки зрения небольшого веса, но без ограничения означенным. Например, надлежащим образом используется вспененный наполнитель, сформированный из полиуретановой смолы, винилхлоридной смолы, полиолефина, акриловой смолы, полиимидной смолы (например, полиметакрилимида (PMI) или полиэфиримида (PEI)).
[0023] Устройство для изготовления
Ниже описывается устройство 100 для изготовления композиционного материала 400 со ссылкой на фиг.1-4. Устройство 100 для изготовления композиционного материала 400 согласно этому варианту осуществления может классифицироваться на устройство 200 для предварительной формовки для формирования заготовки 500, проиллюстрированное в верхней и средней частях по фиг.1, и устройство 300 для формования для формования композиционного материала 400 с использованием заготовки 500, проиллюстрированное в нижней части по фиг.1. Помимо этого, устройство 100 для изготовления композиционного материала 400 имеет модуль 110 управления для управления работой всего устройства 100 для изготовления.
[0024] Во-первых, описывается устройство 200 для предварительной формовки для формирования заготовки 500.
[0025] В общем, как проиллюстрировано в верхней части по фиг.1, устройство 200 для предварительной формовки включает в себя, модуль 210 транспортировки, выполненный с возможностью непрерывно транспортировать углеродное волокно 510, модуль 220 нанесения, выполненный с возможностью нанесения адгезива 520 на углеродное волокно 510, нагреватель 230, выполненный с возможностью нагревать углеродное волокно 510, на которое наносится адгезив 520, режущий модуль 240, выполненный с возможностью резать углеродное волокно 510, и штамп 260 для предварительной формовки, выполненный с возможностью предварительно формовать углеродное волокно 510.
[0026] Как проиллюстрировано в верхней части по фиг.1, модуль 210 транспортировки непрерывно транспортирует углеродное волокно 510, подаваемое из базового ролика 510a, на который наматывается углеродное волокно 510, в модуль 220 нанесения, нагреватель 230 и режущий модуль 240, включенные в нижерасположенный процесс. Модуль 210 транспортировки представляет собой ременной транспортер. Модуль 220 нанесения, нагреватель 230 и режущий модуль 240 размещены вдоль тракта транспортировки ременного транспортера, чтобы обеспечивать возможность непрерывной работы.
[0027] Как проиллюстрировано на фиг.2A, модуль 220 нанесения выполнен с возможностью перемещаться в направлении на плоскости модуля 210 транспортировки, чтобы наносить адгезив 520 на углеродное волокно 510, транспортированное из впуска модуля 210 транспортировки. Наносимое количество адгезива 520 зависит от типа и физических свойств адгезива 520 и, например, может задаваться равным 10-100 г/м3. Модуль 220 нанесения может быть сконфигурирован, например, на основе способа трафаретной печати с использованием порошкообразного (твердого) адгезива 520, струйного способа с использованием жидкого адгезива 520, способа наслаивания, в котором адгезив 520 обрабатывается в нетканый материал, который наслаивается на углеродное волокно 510, и т.п. Согласно этому варианту осуществления, используется струйный способ, поскольку он предоставляет высокую эффективность серийного производства и высокую точность. В струйном способе, адгезив 520 превращается в тонкие капли и распыляется непосредственно на углеродное волокно 510, и наносимое количество адгезива 520 может регулироваться в зависимости от участка для нанесения.
[0028] Как проиллюстрировано на фиг.2B, нагреватель 230 нагревает углеродное волокно 510, на которое наносится адгезив 520 посредством модуля 220 нанесения. Температура нагрева зависит от температуры плавления адгезива 520, который должен использоваться, например, она может задаваться равной 70-150°C. Как результат, адгезив 520 может размягчаться или расплавляться и вводиться в углеродное волокно 510. В результате введения адгезива 520, определяется содержимое адгезива 520 на единицу площади углеродного волокна 510, т.е. плотность содержимого. Плотность содержимого адгезива 520 зависит от формы композиционного материала 400 или толщины многослойного материала 510b углеродного волокна 510. Например, плотность содержимого может задаваться равной 80г/м3 в участке высокой плотности и 10г/м3 в участке низкой плотности.
[0029] Хотя не ограничено конкретным образом, желательно, чтобы нагреватель 230 был выполнен с возможностью мгновенно и равномерно нагревать углеродное волокно 510. Например, нагреватель 230 может представлять собой печь непрерывного действия, высокочастотную катушку, дальний инфракрасный нагреватель, нагнетатель горячего воздуха и т.п.
[0030] Как проиллюстрировано на фиг.3A, режущий модуль 240 реже углеродное волокно 510, в которое вводится адгезив 520, вдоль предварительно определенной линии L резки. Режущий модуль 240 может включать в себя различные режущие механизмы, такие как ультразвуковой режущий инструмент, лазерный режущий инструмент, режущий инструмент в виде циркулярной пилы, резательная прессмашина и режущий инструмент в виде ножниц. Согласно этому варианту осуществления, используется ультразвуковой режущий инструмент, поскольку он может точно резать углеродное волокно 510 в течение относительно короткого времени.
[0031] Штамп 260 для предварительной формовки используется для того, чтобы предварительно формовать углеродное волокно 510 в предварительно определенной трехмерной форме. Как проиллюстрировано в средней части по фиг.1, штамп 260 для предварительной формовки имеет нижний штамп 261, в котором размещено углеродное волокно 510 в качестве цели заготовки 500, и верхний штамп 262, который является подвижным в/из нижнего штампа 261. Формующая поверхность, совпадающая с формой заготовки 500 углеродного волокна 510, формируется на поверхности верхнего штампа 262, обращенной к нижнему штампу 261. Посредством приложения прижимающей силы к углеродному волокну 510 посредством перемещения верхнего штампа 262 к нижнему штампу 261 в то время, когда углеродное волокно 510 размещено на нижнем штампе 261, углеродное волокно 510 может формироваться в заготовку 500.
[0032] Далее описывается устройство 300 для формования для формования композиционного материала 400 с использованием заготовки 500.
[0033] Ссылаясь на фиг.4, устройство 300 для формования согласно этому варианту осуществления, в общем, включает в себя открываемую/закрываемую литейную форму 310 для формирования полости 350, в которой располагают заготовку 500, пресс-модуль 320, который прикладывает давление зажима формы к литейной форме 310, модуль 330 впрыска смолы, который впрыскивает расплавленную смолу 600 в полость 350, и модуль 340 регулирования температуры литейной формы, который регулирует температуру литейной формы 310.
[0034] Литейная форма 310 имеет открываемую/закрываемую пару из верхнего (подвижного) штампа 311 и нижнего (неподвижного) штампа 312. Верхний штамп 311 и нижний штамп 312 формируют полость 350, герметично уплотненную между ними. Заготовка 500 расположена в полости 350.
[0035] Литейная форма 310 дополнительно имеет порт 313 для впрыска для впрыскивания смолы 600 в полость 350. Порт 313 для впрыска сообщается с полостью 350 и модулем 330 впрыска смолы. Как проиллюстрировано на фиг.6A, поверхности литейной формы 310, обращенные к полости 350, имеют поверхность 310a первой стенки стороны порта 313 для впрыска и поверхность 310b второй стенки стороны, расположенной напротив порта 313 для впрыска. Поверхность 310b второй стенки представляет собой поверхность, размещенную в самом дальнем местоположении относительно порта 313 для впрыска из поверхностей литейной формы 310, бывшей обращенных к полости 350.
[0036] Согласно этому варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг.4, порт 313 для впрыска размещен в боковом участке заготовки 500, размещенной в полости 350. Следовательно, поверхность, размещенная в боковом участке (в левой стороне на фиг.4), представляет собой поверхность 310a первой стенки, и концевой участок заготовки 500, размещенный противоположно относительно этого бокового участка (в правой стороне на фиг.4), представляет собой поверхность 310b второй стенки. Следует отметить, что порт 313 для впрыска может предоставляться в верхней части литейной формы 310. В этом случае, смола 600 вводится из верхней части в нижнюю часть заготовки 500. Помимо этого, всасывающее отверстие для всасывания воздуха посредством вакуумной откачки внутри полости 350 может предоставляться в нижнем штампе 312. Кроме того, чтобы герметично уплотнять полость 350, уплотняющий элемент и т.п. может предоставляться на сопряженных поверхностях между верхним и нижним штампами 311 и 312.
[0037] Пресс-модуль 320 может представлять собой прессовочную машину, которая имеет цилиндр 321, приводимый в действие посредством давления жидкости, к примеру, гидравлического давления, чтобы регулировать давление зажима формы посредством управления гидравлическим давлением.
[0038] Модуль 330 впрыска смолы может содержать известный циркуляционный насосный механизм, допускающий подачу, в литейную форму 310, основного агента, подаваемого из бака 331 с основным агентом, и отверждающего агента, подаваемого из бака 332 с отверждающим агентом, при одновременной их циркуляции. Модуль 330 впрыска смолы сообщается с портом 313 для впрыска, чтобы впрыскивать смолу 600 в полость 350.
[0039] Модуль 340 регулирования температуры литейной формы регулирует температуру литейной формы 310 таким образом, что температура полости 350 становится равной или меньшей температуры плавления адгезива 520 на начальной стадии впрыска смолы 600. После размещения заготовки 500 в полости 350, смола 600, впрыскиваемая в полость, 350, отверждается посредством медленного нагрева смолы 600 до температуры отверждения. Модуль 340 регулирования температуры литейной формы представляет собой нагревательное устройство и может включать в себя, например, электронагреватель для непосредственного нагрева литейной формы 310, механизм регулирования температуры для регулирования температуры посредством циркуляции теплоносителя, такого как масло.
[0040] Модуль 110 управления управляет работой всего устройства 100 для изготовления. В частности, ссылаясь на фиг.4, модуль 110 управления включает в себя запоминающее устройство 111, вычислительный модуль 112 и модуль 113 ввода-вывода, который передает и принимает различные данные или команды управления. Модуль 113 ввода-вывода электрически соединяется с модулем 220 нанесения, нагревателем 230, режущим модулем 240, штампом 260 для предварительной формовки, пресс-модулем 320, модулем 330 впрыска смолы и модулем 340 регулирования температуры литейной формы.
[0041] Запоминающее устройство 111 включает в себя ROM или RAM, чтобы сохранять данные, такие как наносимое количество адгезива 520, распределения первой и второй областей 501 и 502 и формы заготовки 500 и композиционного материала 400, который должен формоваться. Вычислительный модуль 112 имеет центральный процессор (CPU) в качестве основного компонента и принимает данные, такие как скорость транспортировки углеродного волокна 510 в модуле 210 транспортировки, через модуль 113 ввода-вывода. Вычислительный модуль 112 вычисляет временной интервал нанесения или наносимое количество адгезива 520, температуру нагрева литейной формы 310 в модуле 340 регулирования температуры литейной формы и т.п. на основе считывания данных из запоминающего устройства 111 и данных, принимаемых из модуля 113 ввода-вывода. Управляющий сигнал на основе вычисленных данных передается в модуль 220 нанесения, нагреватель 230, режущий модуль 240, штамп 260 для предварительной формовки, пресс-модуль 320, модуль 330 впрыска смолы и модуль 340 регулирования температуры литейной формы через модуль 113 ввода-вывода. Таким образом, модуль 110 управления управляет наносимым количеством и местоположением адгезива 520, работой штампа 260 для предварительной формовки, давлением зажима формы литейной формы 310, объемом впрыска смолы 600, температурой литейной формы 310 и т.п.
[0042] Способ изготовления
Ниже описывается способ изготовления композиционного материала 400 согласно варианту осуществления.
[0043] Способ изготовления композиционного материала 400, в общем, включает в себя два процесса, т.е. процесс формования заготовки 500 по фиг.10 и процесс формования композиционного материала 400 с использованием заготовки 500 по фиг.11.
[0044] Во-первых, описывается процесс формирования заготовки 500.
[0045] Как проиллюстрировано на фиг.10, процесс формирования заготовки 500 включает в себя процесс подачи для подачи материала углеродного волокна 510 (этап S11), процесс нанесения для нанесения адгезива 520 на листовое углеродное волокно 510, имеющее первую и вторую области 501 и 502, таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 во второй области 502 ниже плотности содержимого адгезива 520 первой области 501 (этап S12), процесс нагрева для нагрева углеродного волокна 510 (этап S13), процесс резки для резки углеродного волокна 510 (этап S14), процесс наслаивания для формирования многослойного материала 510b (этап S15), процесс транспортировки для транспортировки многослойного материала 510b (этап S16), процесс предварительной формовки для формирования заготовки 500 посредством предварительной формовки углеродного волокна 510 (этап S17) и процесс высвобождения сформированной заготовки 500 из штампа 260 для предварительной формовки (этап S18).
[0046] Ниже описывается каждый процесс.
[0047] Во-первых, на этапе S11, как проиллюстрировано в верхней части по фиг.1, углеродное волокно 510 извлекается из базового ролика 510a, на который наматывается углеродное волокно 510, и непрерывно подается в модуль 210 транспортировки.
[0048] Затем на этапе S12, как проиллюстрировано на фиг.2A, модуль 220 нанесения наносит адгезив 520 на углеродное волокно 510, непрерывно доставляемое из модуля 210 транспортировки. В этом случае, наносимое количество регулируется в зависимости от предварительно определенного распределения плотности содержимого. Таким образом, адгезив 520 наносится так, что вторая область 502 углеродного волокна 510 имеет плотность содержимого адгезива 520 ниже плотности содержимого адгезива 520 первой области 501 углеродного волокна 510.
[0049] Затем на этапе S13, как проиллюстрировано на фиг.2B, наносимый адгезив 520 размягчается или расплавляется посредством нагрева углеродного волокна 510 с использованием нагревателя 230, и адгезив 520 вводится между слоями углеродного волокна 510. Посредством введения адгезива 520, распределение плотности содержимого адгезива 520 предоставляется в углеродном волокне 510.
[0050] Затем на этапе S14, как проиллюстрировано на фиг.3A, углеродное волокно 510 режется вдоль линии L резки в то время, когда адгезив 520 расплавляется. Покомпонентая форма композиционного материала 400 в качестве формованного продукта задается заранее, и линия L резки определяется в зависимости от покомпонентой формы.
[0051] Затем на этапе S15, как проиллюстрировано в процессе наслаивания средней части по фиг.1, предварительно определенное число листов отрезанных углеродных волокон 510 наслаивается с использованием робота-каретки 250. Согласно этому варианту осуществления, углеродные волокна 510 наслаиваются в различных ориентациях наслаивания в предварительно определенной структуре наслаивания. В частности, используются три типа материалов, включающие в себя NCF-материал, имеющий ориентацию волокон в±45°, UD-материал, имеющий ориентацию волокон в 90°, и UD-материал, имеющий ориентацию волокон в 0°. По этой причине, процесс подачи, процесс нанесения, процесс нагрева и процесс резки выполняются на дорожках технологических линий, отличающихся друг от друга, так что углеродные волока 510, отрезанные при соответствующих углах ориентации, наслаиваются в предварительно определенном совмещении с возможностью формировать многослойный материал 510b.
[0052] Затем на этапе S16, как проиллюстрировано на фиг.3B, многослойный материал 510b транспортируется и размещается на нижнем штампе 261 для штампа 260 для предварительной формовки. В этом случае, поскольку слои углеродных волокон 510 связываются с использованием адгезива 520, можно подавлять отклонение углеродного волокна 510 во время транспортировки. Температура во время транспортировки предпочтительно управляется таким образом, что температура углеродного волокна 510 уменьшается, например, до 50-70°C. Если температура управляется таким образом, адгезив 520 может иметь полуотвержденное состояние или отвержденное состояние, когда углеродное волокно 510 транспортируется в штамп 260 для предварительной формовки. Как результат, адгезив 520 может отверждаться в течение короткого времени во время предварительной формовки. Следовательно, можно сокращать время для предварительной формовки.
[0053] Затем на этапе S17, как указано посредством стрелки по фиг.3B, многослойный материал 510b углеродного волокна 510, размещенный в нижнем штампе 261 для штампа 260 для предварительной формовки, предварительно формуется, чтобы предварительно формовать заготовку 500. В этом случае, материал 530 сердечника располагается таким образом, что он закрыт посредством углеродного волокна 510. Верхний штамп 262 может иметь множество разделенных штампов, как проиллюстрировано в процессе предварительной формовки в средней части по фиг.1, или может иметь один штамп. Штамп 260 для предварительной формовки предпочтительно охлаждается, например, до температуры 20-40°C. Как результат, охлаждение адгезива 520 начинается, как только литейная форма закрывается, так что адгезив 520 затвердевает, и предварительная формовка завершается.
[0054] Затем на этапе S18, штамп 260 для предварительной формовки открывается, и заготовка 500 высвобождается, так что предварительная формовка заготовки 500 завершается.
[0055] Далее описывается процесс формования композиционного материала 400 с использованием заготовки 500.
[0056] Как проиллюстрировано на фиг.11, процесс формования композиционного материала 400 включает в себя процесс размещения заготовки 500 в полости 350 литейной формы 310 (этап S21), процесс впрыскивания смолы 600 в полость 350 (этап S22), процесс отверждения смолы 600 (этап S23) и процесс высвобождения формованного композиционного материала 400 из литейной формы 310 (этап S24).
[0057] Ниже описывается каждый процесс.
[0058] Во-первых, на этапе S21, заготовка 500 расположена в полости 350 литейной формы 310 (см. фиг.4). В этом случае, первая область 501 углеродного волокна 510 расположена в участке 351 полости 350, в котором смола 600 легко протекает, и вторая область 502 углеродного волокна 510 расположена в участке 352 полости 350, в котором смола 600 не протекает легко. Температура литейной формы 310 регулируется посредством модуля 340 регулирования температуры литейной формы таким образом, что температура полости 350 равна или меньше температуры плавления адгезива 520. Следует отметить, что участок 351, в котором смола 600 легко протекает, и участок 352, в котором смола 600 не протекает легко, получаются заранее посредством моделирования на основе формы композиционного материала 400 и т.п.
[0059] Как проиллюстрировано на фиг.6C, текучесть смолы 600 изменяется в направлении наслаивания многослойного материала 510b углеродного волокна 510 в качестве заготовки 500, включающей в себя многослойный материал 510b углеродного волокна 510, размещенного в полости 350, при просмотре в боковом направлении. В частности, участок литейной формы 310, близкий к поверхности 310a первой стенки на стороне порта 313 для впрыска представляет собой участок 351, в котором смола 600 легко протекает, и участок, близкий к поверхности 310b второй стенки на стороне, расположенной напротив порта 313 для впрыска, представляет собой участок 352, в котором смола 600 не протекает легко. Таким образом, текучесть смолы 600 уменьшается от поверхности 310a первой стенки, близкой к порту 313 для впрыска, к поверхности 310b второй стенки, дальней от порта 313 для впрыска. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг.6A, первая и вторая области 501 и 502 углеродного волокна 510 размещены в полости 350 таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 уменьшается от поверхности 310a первой стенки стороны порта 313 для впрыска к поверхности 310b второй стенки на стороне, расположенной напротив порта 313 для впрыска.
[0060] Как проиллюстрировано на фиг.7B, смола 600 протекает с возможностью распространяться из порта 313 для впрыска концентрическим способом при просмотре многослойного материала 510b углеродного волокна 510 сверху. Следовательно, окрестность порта 313 для впрыска соответствует участку 351, в котором смола 600 легко протекает, и периферийный край заготовки 500, дальний от порта 313 для впрыска, соответствует участку 352, в котором смола 600 не протекает легко.
[0061] Согласно этому варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг.5, смола 600 вводится в веерообразной форме из поперечной стороны заготовки 500 к концам. Таким образом, участок 351, в котором смола 600 легко протекает, представляет собой поперечную сторону заготовки 500, близкую к порту 313 для впрыска, и участок 352, в котором смола 600 не протекает легко, представляет собой концевые участки заготовки 500. Следовательно, первая и вторая области 501 и 502 углеродного волокна 510 размещены в полости 350 таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 является высокой на поперечной стороне заготовки 500 и уменьшается к концевым участкам.
[0062] Затем на этапе S22, смола 600 впрыскивается в полость 350.
[0063] Как проиллюстрировано на фиг.6C, текучесть смолы 600 уменьшается от поверхности 310a первой стенки, близкой к порту 313 для впрыска, к поверхности 310b второй стенки, дальней от порта 313 для впрыска. Следовательно, когда адгезив 520 наносится равномерно между слоями многослойного материала 510b, разность формируется в скорости протекания смолы 600. В участке, в котором разность скорости протекания является большой, слой углеродного волокна 510 может отклоняться или скручиваться в некоторых случаях. Если отклонение или скручивание формируется в слое углеродного волокна 510, обогащенный смолой участок или участок, заполненный только смолой 600, может формироваться между слоями. Это может невыгодно ухудшать прочность композиционного материала 400 в качестве формованного продукта.
[0064] Согласно этому варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг.6A, первая и вторая области 501 и 502 углеродного волокна 510 размещены в полости 350 таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 уменьшается от поверхности 310a первой стенки стороны порта 313 для впрыска к поверхности 310b второй стенки на стороне, расположенной напротив порта 313 для впрыска. Посредством изменения плотности содержимого адгезива 520, можно регулировать сопротивление протеканию смолы 600 таким образом, что оно постепенно снижается от поверхности 310a первой стенки к поверхности 310b второй стенки. Таким образом, скорость протекания смолы 600, протекающей между слоями углеродных волокон 510 на стороне поверхности 310a первой стенки, которая представляет собой участок 351, в котором смола 600 легко протекает, может задаваться небольшой, и скорость протекания смолы 600, протекающей между слоями углеродных волокон 510 к поверхности 310b второй стенки, которая представляет собой участок 352, в котором смола 600 не протекает легко, может задаваться постепенно большой. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг.6B, можно почти равномерно задавать текучесть смолы 600 между слоями углеродных волокон 510. Как результат, можно уменьшать разность скорости протекания смолы 600 между слоями углеродных волокон 510 и подавлять складку или скручивание в углеродном волокне 510.
[0065] Как проиллюстрировано на фиг.8B, ориентация углеродного волокна 510 может иметь нарушенное совмещение в крайнем внешнем слое заготовки 500, размещенной около порта 313 для впрыска, вследствие силы удара углеродного волокна 510, вызываемой посредством протекания смолы 600 при просмотре многослойного материала 510b углеродного волокна 510 сверху. В частности, на начальной стадии впрыска смолы 600, скорость протекания является, в общем, большой. Следовательно, сила удара, вызываемая посредством протекания смолы 600, легко увеличивается, и ориентация углеродного волокна 510 легко имеет нарушенное совмещение. Обогащенный смолой участок или участок, заполненный только смолой 600, может формироваться в участке, в котором ориентация углеродного волокна 510 имеет нарушенное совмещение таким образом. Это может ухудшать прочность или конструктивное исполнение композиционного материала 400 в качестве формованного продукта.
[0066] Как проиллюстрировано на фиг.7B, смола 600 легко не достигает периферийного края полости 350, дальнего от порта 313 для впрыска. Следовательно, периферийный край полости 350 соответствует участку 352, в котором смола 600 не протекает легко. По этой причине, чтобы обеспечивать возможность смоле 600 достигать участка 352, в котором смола 600 не протекает легко, необходимо задавать максимальное давление P2 впрыска равным высокому давлению при операции впрыска смолы 600, как указано посредством пунктирной линии по фиг.9. Если максимальное давление P2 впрыска для заполнения смолы 600 задается равным высокому давлению, давление в полости 350 также увеличивается, соответственно. Следовательно, необходимо использовать крупногабаритную прессовочную машину, допускающую приложение более высокого давления зажима формы, чтобы предотвращать нежелательное открытие литейной формы 310 в ходе операции впрыска.
[0067] Согласно этому варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг.7A, первая область 501 расположена в участке 351, в котором смола 600 легко протекает, например, около порта 313 для впрыска, и вторая область 502 расположена в участке 352, в котором смола 600 не протекает легко, например, в периферийном краю полости 350. Поскольку смола 600 не протекает легко в первой области 501, размещенной в участке 351, в котором смола 600 легко протекает, смола 600 легко протекает в других участках. Как результат, текучесть может управляться таким образом, что смола 600 относительно легко протекает во второй области 502, размещенной в участке 352, в котором смола 600 не протекает легко. Как результат, смола 600 может достигать всего углеродного волокна в течение короткого времени без увеличения давления впрыска смолы 600. Следовательно, можно уменьшать максимальное давление P1 впрыска смолы 600, как указано посредством сплошной линии по фиг.9. Поскольку давление в полости 350 может подавляться до относительно небольшого значения, можно сокращать время формования и уменьшать затраты на оборудование. Кроме того, можно понижать скорость протекания смолы 600 посредством увеличения сопротивления протеканию смолы 600 около порта 313 для впрыска. Как результат, как проиллюстрировано на фиг.8A, можно подавлять нарушение совмещения ориентации волокон около порта 313 для впрыска и повышать прочность и улучшать конструктивное оформление композиционного материала 400 в качестве формованного продукта.
[0068] В качестве способа разрешения вышеуказанных проблем, например, также предполагается способ, в котором смола 600 впрыскивается из множества участков с использованием литейной формы, имеющей множество портов для впрыска (многоточечного затвора), чтобы заставлять смолу 600 легко протекать в участок 352, в котором смола 600 не протекает легко, и уменьшать максимальное давление впрыска смолы 600. Тем не менее, поскольку требуется литейная форма, содержащая множество портов для впрыска, затраты на оборудование могут невыгодно увеличиваться. Помимо этого, поскольку предусмотрено множество портов для впрыска, затраты на оборудование или время изготовления может увеличиваться, чтобы выполнять техобслуживание, такое как очистка смолы 600, прилипающей к отверстию порта для впрыска.
[0069] Согласно этому варианту осуществления, даже когда используется литейная форма 310, имеющая один порт 313 для впрыска, можно уменьшать максимальное давление P1 впрыска смолы 600 за счет принудительного обеспечения возможности смоле 600 легко протекать в участок 352, в котором смола 600 не протекает легко. Как результат, по сравнению со случаем, в котором используется литейная форма, имеющая множество портов для впрыска, можно значительно уменьшать затраты на оборудование, затраты на техническое обслуживание и время изготовления.
[0070] Как проиллюстрировано на фиг.7A, посредством управления скоростью протекания таким образом, что смола 600 легко протекает в участок 352, в котором смола 600 не протекает легко, можно обеспечивать возможность смоле 600 достигать всего углеродного волокна в течение короткого времени. Как результат, можно уменьшать время формования и уменьшать затраты на оборудование посредством исключения необходимости значительного увеличения максимального давления P1 впрыска.
[0071] Как описано выше, на начальной стадии впрыска смолы 600, температура литейной формы 310 регулируется заранее таким образом, что температура полости 350 становится равной или меньшей температуры плавления адгезива 520. Как результат, можно поддерживать адгезив 520 в твердом состоянии. Следовательно, можно управлять протеканием смолы 600 посредством дополнительного улучшения эффекта фиксации впрыскиваемой смолы 600.
[0072] Затем на этапе S23, смола 600, вводимая в углеродное волокно 510, отверждается посредством медленного нагрева литейной формы 310 до температуры отверждения смолы 600. Посредством медленного увеличения температуры литейной формы 310, температура полости 350 увеличивается вследствие реактивного тепла, вызываемого посредством отверждения смолы 600 и тепла литейной формы 310, так что адгезив 520 размягчается из твердого состояния в полутвердое или жидкое состояние. Соответственно, эффект фиксации смолы 600 с использованием адгезива 520 постепенно снижается. Как результат, смола 600 вводится в углеродное волокно 510 участка, в котором адгезив 520 размягчается в ходе формования композиционного материала 400. Следовательно, можно формовать высококачественный композиционный материал 400, в котором смола 600 почти равномерно вводится во все углеродное волокно 510.
[0073] Согласно этому варианту осуществления, смола 600 формируется из эпоксидной смолы, и адгезив 520 формируется из низкомолекулярной эпоксидной смолы. Как результат, смола 600 и адгезив 520 формируются из аналогичного материала для формования композиционного материала 400. Следовательно, можно формовать более однородный композиционный материал 400 посредством интегрирования смолы 600 и адгезива 520 при подавлении образования поверхности раздела между ними. Как результат, на начальной стадии впрыска смолы 600, адгезив 520 имеет эффект фиксации смолы 600. Следовательно, можно управлять протеканием смолы 600. По мере того, как впрыск смолы 600 продолжается, адгезив 520 размягчается, и смола 600 медленно распространяется во всю полость 350. Следовательно, можно более однородно смешивать смолу 600 и адгезив 520.
[0074] Затем на этапе S24, после того, как смола 600 отверждается, литейная форма 310 открывается, и композиционный материал 400, полученный посредством интегрирования углеродного волокна 510, смолы 600 и материала 530 сердечника, высвобождается, так что формование завершается.
[0075] Как описано выше, в способе изготовления и устройстве 100 для изготовления композиционного материала 400 согласно этому варианту осуществления, адгезив 520 наносится на листовое углеродное волокно 510, содержащее первую область 501 и вторую область 502, таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 второй области 502 ниже плотности содержимого адгезива 520 первой области 501. Затем заготовка 500 формируется посредством предварительной формовки углеродного волокна 510, заготовка 500 расположена в полости 350 литейной формы 310, и смола 600 вводится в заготовку 500, так что формуется композиционный материал 400. Смола 600, впрыскиваемая в полость, 350, легко протекает в участок полости 350, в котором расположена вторая область 502 углеродного волокна 510, по сравнению с участком, в котором расположена первая область 501 углеродного волокна 510.
[0076] В способе изготовления и устройстве 100 для изготовления композиционного материала 400, описанных выше, вторая область 502 расположена в участке 352 полости 350, в котором смола 600 не протекает легко. Следовательно, по сравнению со случаем, в котором адгезив 520 равномерно наносится на углеродное волокно 510, можно обеспечивать возможность смоле 600 легко протекать в участок 352, в котором смола 600 не протекает легко. Как результат, по сравнению со случаем, в котором адгезив 520 равномерно наносится на углеродное волокно 510, можно обеспечивать возможность смоле 600 достигать всего углеродного волокна 510 в полости 350 в течение короткого времени. Как результат, можно сокращать время формования и исключать необходимость значительного увеличения максимального давления P1 впрыска. Следовательно, можно уменьшать затраты на оборудование.
[0077] Адгезив 520 наносится таким образом, что плотность содержимого адгезива 520 уменьшается от поверхности 310a первой стенки стороны порта 313 для впрыска полости 350 к поверхности 310b второй стенки стороны, расположенной напротив порта 313 для впрыска. Как результат, скорость протекания смолы 600 может задерживаться посредством увеличения сопротивления протеканию смолы 600 около порта 313 для впрыска. Следовательно, можно подавлять нарушение совмещения ориентации углеродного волокна 510 около порта 313 для впрыска. Помимо этого, можно подавлять складку или скручивание углеродного волокна 510 посредством уменьшения разности скорости протекания смолы 600 между слоями углеродных волокон 510. Следовательно, можно повышать прочность и улучшать конструктивное оформление композиционного материала 400.
[0078] Адгезив 520 формируется из терморазмягчающего материала. Следовательно, адгезив 520 размягчается посредством реактивного тепла, вызываемого посредством отверждения смолы 600 и/или тепла литейной формы 310 посредством нагрева литейной формы 310 после впрыскивания смолы 600 в полость 350. Как результат, смола 600 вводится в углеродное волокно 510 участка, в котором адгезив 520 размягчается в ходе формования композиционного материала 400. Следовательно, можно формовать высококачественный композиционный материал 400, в котором смола 600 почти равномерно вводится во все углеродное волокно 510.
[0079] Процесс наслаивания для формирования многослойного материала 510b посредством наслаивания углеродных волокон 510, на которые наносится адгезив 520, дополнительно предоставляется между процессом нанесения и процессом предварительной формовки. Как результат, углеродные волокна 510 могут доставляться в процесс предварительной формовки в то время, когда они связываются с адгезивом 520. Следовательно, можно подавлять отклонение размещения углеродных волокон 510.
[0080] Смола 600 формируется из эпоксидной смолы, и адгезив 520 формируется из низкомолекулярной эпоксидной смолы. Как результат, поскольку смола 600 и адгезив 520 формируются из аналогичного материала для формования композиционного материала 400, можно подавлять формирование поверхности раздела между смолой 600 и адгезивом 520 и формовать более однородный композиционный материал 400.
[0081] В заготовке 500 согласно этому варианту осуществления, вторая область 502 углеродного волокна 510 формируется с возможностью иметь плотность содержимого адгезива 520 ниже плотности содержимого адгезива 520 первой области 501 углеродного волокна 510. Посредством размещения второй области 502 в участке 352 полости 350, в котором смола 600 не протекает легко, когда заготовка 500 расположена в полости 350, можно уменьшать сопротивление протеканию смолы 600 и обеспечивать возможность смоле 600 легко протекать в участке 352, в котором смола 600 не протекает легко. Следовательно, можно сокращать время формования композиционного материала 400.
[0082] Адгезив 520 формируется из терморазмягчающего материала. Как результат, можно вводить смолу 600 в углеродное волокно 510 в участке, в котором адгезив 520 размягчается, когда композиционный материал 400 формуется с использованием заготовки 500. Следовательно, можно формовать высококачественный композиционный материал 400, в котором смола 600 почти равномерно вводится во все углеродное волокно 510.
[0083] Хотя способ изготовления композиционного материала, устройство для изготовления и композиционный материал описываются в вышеприведенных вариантах осуществления, изобретение не ограничено конфигурациями, описанными в вариантах осуществления, и может надлежащим образом изменяться на основе формулы изобретения.
[0084] Например, хотя процесс нагрева выполняется перед процессом резки, он также может выполняться после процесса резки или процесса наслаивания.
[0085] Хотя многослойный материал образуют посредством наслаивания множества слоев армирующих материалов, композиционный материал может формироваться из одного армирующего материала.
[0086] Хотя композиционный материал имеет материал сердечника, композиционный материал может не иметь материала сердечника.
Перечень ссылочных позиций
[0087] 100 - устройство для изготовления
110 - модуль управления
200 - устройство для предварительной формовки
220 - модуль нанесения
260 - штамп для предварительной формовки
300 - устройство для формования
310 - литейная форма
310a - поверхность первой стенки
310b - поверхность второй стенки
313 - порт для впрыска
340 - модуль регулирования температуры литейной формы
350 - полость
400 - композиционный материал
500 - заготовка (заготовка для композиционного материала)
501 - первая область
502 - вторая область
510 - углеродное волокно (армирующий материал)
510b - многослойный материал
520 - адгезив
530 - материал сердечника
600 - смола
1. Способ изготовления композиционного материала, содержащего армирующий материал и смолу, вводимую в армирующий материал, включающий этапы, на которых:
наносят адгезив на листовой армирующий материал, имеющий первую и вторую области, таким образом, что плотность содержимого адгезива второй области ниже плотности содержимого адгезива первой области;
формируют заготовку посредством предварительной формовки армирующего материала;
располагают заготовку в полости литейной формы таким образом, что первая область расположена около порта для впрыска литейной формы относительно второй области; и
впрыскивают смолу в полость из порта для впрыска литейной формы, чтобы вводить смолу в заготовку и формовать композиционный материал.
2. Способ изготовления композиционного материала по п. 1, в котором адгезив наносят таким образом, что плотность содержимого адгезива уменьшается от поверхности первой стенки стороны порта для впрыска литейной формы к поверхности второй стенки, расположенной напротив порта для впрыска.
3. Способ изготовления композиционного материала по п. 1 или 2, в котором адгезив образован из терморазмягчающего материала,
литейную форму нагревают после того, как смолу впрыскивают в полость, и
адгезив размягчают посредством реактивного тепла, вызываемого посредством отверждения смолы и/или тепла литейной формы.
4. Способ изготовления композиционного материала по п. 1, в котором многослойный материал образуют посредством наслаивания армирующего материала, на который наносят адгезив, до того, как заготовку формуют после нанесения адгезива.
5. Способ изготовления композиционного материала по п. 1, в котором смола образована из эпоксидной смолы, а
адгезив образован из низкомолекулярной эпоксидной смолы.
6. Устройство для изготовления композиционного материала, содержащее:
модуль нанесения, выполненный с возможностью нанесения адгезива на листовой армирующий материал, имеющий первую и вторую области;
штамп для предварительной формовки, выполненный с возможностью формования заготовки посредством предварительной формовки армирующего материала;
литейную форму, выполненную с возможностью образования полости, в которой располагают заготовку, и содержащую порт для впрыска для впрыскивания смолы в полость; и
модуль управления, выполненный с возможностью управления работой модуля нанесения и штампа для предварительной формовки,
при этом модуль управления управляет работой модуля нанесения для нанесения адгезива таким образом, что плотность содержимого адгезива является более низкой во второй области армирующего материала относительно первой области армирующего материала, и первая область расположена около порта для впрыска литейной формы относительно второй области в то время, когда заготовка расположена в полости литейной формы.
7. Устройство для изготовления композиционного материала по п. 6, в котором литейная форма имеет поверхность первой стенки на стороне порта для впрыска и поверхность второй стенки на стороне, расположенной напротив порта для впрыска, и
модуль управления управляет модулем нанесения для нанесения адгезива таким образом, что плотность содержимого адгезива уменьшается от поверхности первой стенки к поверхности второй стенки.
8. Устройство для изготовления композиционного материала по п. 6 или 7, дополнительно содержащее модуль регулирования температуры литейной формы, выполненный с возможностью регулирования температуры литейной формы,
при этом модуль управления управляет работой модуля регулирования температуры литейной формы таким образом, что литейная форма нагревается,
адгезив образован из терморазмягчающего материала, и адгезив размягчен посредством реактивного тепла, вызываемого посредством отверждения смолы и/или тепла литейной формы.
9. Устройство для изготовления композиционного материала по п. 6, в котором смола образована из эпоксидной смолы, а адгезив образован из низкомолекулярной эпоксидной смолы.
