(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された複合材料を製造するための製造モールド（１）であって、
少なくとも、複合材料の成形のために設けられた第１の面部分（１０）と、本質的に当該第１の面部分（１０）に対向して配置され、上記複合材料の成形のために設けられているのではない第２の面部分（２０）と、第１の面部分（１０）と第２の面部分（２０）との間に配置された加熱装置（３０）とを備え、
少なくとも１つの第１の面部分（１０）と熱的に接触する平面状の金属構造（４０）が、
第１の面部分（１０）と第２の面部分（２０）との間、または、第１の面部分（１０）上に配置され、
当該平面状の金属構造（４０）が、上記加熱装置（３０）から供給された熱を面内に分配させるように形成されていることを特徴とする製造モールド。
【請求項２】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、金属ネットおよび／または金属不織布、特に、銅ネットおよび／または銅不織布を含むことを特徴とする、請求項１に記載の製造モールド。
【請求項３】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、上記第１の面部分（１０）と、上記加熱装置（３０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造モールド。
【請求項４】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、製造モールド（１）に積層により埋め込まれ、特に、全面が積層により埋め込まれていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項５】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、少なくとも部分的に空所（４１）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項６】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、少なくとも部分的に、特に、規則的に、面内に亘って分布された隙間（４１）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項７】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、少なくとも５００ｇ／ｍ２および／または高くても２０００ｇ／ｍ２、好ましくは１７００ｇ／ｍ２の単位面積当たりの重量を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項８】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、上記第１の面部分（１０）の境界面（１１）から、最大で２５ｍｍ隔てられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項９】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、ランダム不織布として形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１０】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、少なくとも部分的に、多くの、重ねて相互に配置された金属線（４５）の層を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１１】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、熱伝導率が少なくとも１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、好ましくは３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）との間であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１２】
上記第１の面部分（１０）および／または上記第２の面部分（２０）は、ガラス繊維強化複合材料および／または炭素繊維強化複合材料を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１３】
上記製造モールド（１）は、風力発電システムの回転羽根の結合部材の製造のための製造モールドのハーフシェルであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、上記製造モールド（１）から分解可能なモールド部分（５０）によって囲まれていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１５】
上記モールド部分（５０）は、結合部材の変形部の成形、特に、風力発電システムの回転羽根の結合部材の接着接合板の少なくとも部分的な成形のために備えられていることを特徴とする、請求項１４に記載の製造モールド。
【請求項１６】
上記少なくとも１つの平面状の金属構造（４０）は、銅不織布を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１７】
前記加熱装置（３０）は加熱管を有し、該加熱管は、平面状の金属構造（４０）と接触していることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１８】
前記平面状の金属構造（４０）は、前記加熱装置（３０）と直接接触するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項１９】
前記平面状の金属構造（４０）は、多数の無秩序な金属線を有する金属不織布を含むことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の製造モールド。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の製造モールドを使用して、風力発電システムの回転羽根の結合部材を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも、複合材料の成形のために設けられた第１の面部分と、本質的に当該第１の面部分に対向して配置され、上記複合材料の成形のために設けられているのではない第２の面部分と、その間に配置された加熱装置とを備えた、成形された複合材料を製造するための製造モールドに関する。
【０００２】
かかる複合材料は特に繊維強化複合材料、特に、炭素繊維強化複合材料および／またはガラス繊維強化複合材料である。さらに好ましくは、本発明は、大面積の複合材料またはそのような複合材料からなる部材のための製造モールドに関する。大面積とは、ここで、および以下において、少なくとも１ｍ２の表面の面積を示すものと理解される。大面積の複合材料には、特に、風力発電システムの構成材の製造の分野における複合材料および当該複合材料からなる部材が含まれる。
【０００３】
複合材料の製造のための製造モールドは、複合材料構造、特に軽量構造の分野における成形のための基盤となる。製造モールドは、所望の形状を保証するのみならず、同時に複合材料の加工、特にその中に含まれるマトリックス形成材料を硬化する機能を果たす。それゆえ、場合によっては、繊維複合材料構造の分野においては、製造モールド内に繊維材料が加えられ、当該繊維材料はその後、例えば、真空注入工程で樹脂に含浸され、加熱により硬化される。含浸の工程は予備含浸された材料（プレプレグ）の使用によって容易化することもできる。
【０００４】
製造する複合材料、または、樹脂に含浸された繊維材料に、十分な熱を加えるかまたは導入するために、製造モールドには、通常加熱装置が備えられ、かかる加熱装置は、運転時に、複合材料またはその中に含まれるマトリックス形成材料を硬化するために十分に加熱することができる。しかし、特に大面積の製造モールドでは、製造モールド内の十分に均一な熱分布が保証されるように、加熱装置の配置を選択する必要があることが分かっている。
【０００５】
例えば風力発電用羽根の製造の分野において使用される製造モールドの中には、時として加熱装置が備えられ、かかる加熱装置は、加熱用流体を通すための加熱路、または抵抗加熱用電熱線として製造モールド内に導入される。この種の加熱装置は、典型的には、ガラス繊維積層品または炭素繊維積層品を含む製造モールド内に強固に積層により埋め込まれ、もはや製造モールドの結合を破壊しないで、製造モールドの結合から取り除いたり、またはその結合内に新たに配置したりすることができない。ここで、加熱装置が稼働されると、局部的に熱が極大となる点が、複合材料の成形のために設けられた面部分上に発生する。この熱が極大となる点は、成形および硬化すべき複合材料への不均一な熱の供給の一因となる。ここで、熱が極大となる点は通常、加熱路が延びる方向、または抵抗加熱用電熱線が延びる方向と一致する。
【０００６】
複合材料への不均一な熱の供給により、複合材料の特定の部分はすでに硬化または安定化されているのに、他の領域はまだ十分に硬化または安定化されていないという事態、すなわち、製造すべき複合材料の品質または当該複合材料からなる部材の品質が不十分であるという事態が起こる。加えて、強すぎる熱の供給は、複合材料に損傷を与えるか、破壊することすらありうる。過度の高温が発生する場合も、マトリックス形成材料の局部的な分解または破壊は排除されない。この分解または破壊は勿論回避すべきである。
【０００７】
局部的に熱が極大となる点の発生を回避するために、従来、製造モールド内に、好適な熱分布を達成することができる炭素繊維の網を積層して埋め込むことが知られている。かかる製造モールドは、例えば、ＤＫ２０１０７００３８Ａにより知られている。炭素繊維は、優れた導電性に加えて、特に繊維長方向に優れた熱移動を保証することができる満足な熱伝導性を有する。ここで、上記炭素繊維からなる網は、長く延びる炭素繊維の規則的な網状構造から形成されうる。かかる炭素繊維は、全て所定の方向に延び、適合する配置、例えば織物の形で、相互に機械的に平面状の網目構造に結合されている。
【０００８】
しかし、この炭素繊維の網目構造の不利な点は、一方では、かかる炭素繊維の網目構造がその製造において引き起こす高いコストである。他方では、繊維長方向の熱伝導率が、繊維長方向の延びに対して垂直な方向よりも顕著に高いので、炭素繊維の熱伝導率が異方性を有することもある。このことは、ときには、製造モールドの形状が一定の隅や稜を有する場合の比較的遅い熱分布、または、異なる方向における異なる熱伝導および不均一な熱分布を引き起こす。したがって、炭素繊維の網目構造の機能は、より複雑な部材形状に対しては十分適していない。
【０００９】
従来技術のこの欠点を回避するために、ここでは、低コストで、成形および熱供給のために複合材料に接して設けられた面部分内の十分均一な熱分布を結果として生じるように、加熱装置の熱の良好な熱分布を可能とすることができる、成形された複合材料または成形された複合材料からなる部材の製造のための製造モールドが提案される。さらに、より複雑な部材形状においても十分に均一で速い熱伝導を可能にすることができる、上記面内での可能な限り等方性の熱伝導も可能とされるべきである。加えて、加熱装置の構成を変更する必要なしに、モジュール式に拡張することができる製造モールドが提案される。
【００１０】
上記本発明の課題は、請求項１に係る製造モールドにより解決される。
【００１１】
特に、上記課題は、成形された複合材料を製造するための製造モールドであって、少なくとも、複合材料の成形のために設けられた第１の面部分と、本質的に当該第１の面部分に対向して配置され、上記複合材料の成形のために設けられているのではない第２の面部分と、その間に配置された加熱装置とを備え、少なくとも１つの第１の面部分と熱的に接触する平面状の金属構造が、第１の面部分と第２の面部分との間、または、第１の面部分上に配置され、当該平面状の金属構造が、上記加熱装置から供給された熱を面内に分配させるように形成されている製造モールドにより解決される。
【００１２】
平面状とは、ここで、および以下において、本発明の金属構造が、当該金属構造の高さ方向の大きさよりも大きい、縦方向の大きさまたは幅方向の大きさを有することをいうと理解される。ここで、平面状の金属構造は、しかし、必ずしも平面状の単一部分からなる必要はなく、単に、金属構造の全体としての形状が平面形状を有する。金属構造は、当該金属構造が部分的に平面状であるときも、平面状であるとする。
【００１３】
さらに、上記第２の面部分は、上記第１の面部分とその面積または形状が一致する必要はない。むしろ、第１の面部分に本質的対向して配置された境界が、第２の面部分として形成されていれば十分である。当該境界は、さらに、より複雑な構造のために、さらなる部材または装置と結合していてもよい。第２の面部分は、また、部分的にのみ面状に形成されていてもよい。
【００１４】
このような製造モールドにおいて、有利には、一方では、平面状の金属構造は、例えば、網、平面状の発泡体、フィルムまたは不織布の形で、比較的低コストで製造することができる。さらに、そのような金属構造の熱伝導性は、比較的等方性で、すなわち、一の面方向の熱伝導性は、任意の他に延びる方向の熱伝導性と変わらない。これにより、比較的複雑な製造モールド形状を実現することができ、そのとき同時に効率のよい熱分配が保証される。加えて、金属の選択または金属構造の組成および形状の選択は、熱伝導性自体の大きさの適切な調節を可能にする。この調節は、金属構造の構造によっても補助的に行われうる。さらに、このような平面状の金属構造は、例えば炭素繊維の網目構造よりも低コストで製造することができる。
【００１５】
第１の好ましい実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、金属ネットおよび／または金属不織布、特に、銅ネットおよび／または銅不織布を含む。ここで、金属ネットは、相互に機械的に結合されたばらばらの金属線から形成されるものであってもよい。そのような結合は、例えば、織り合わせるか、または編み合わせることによって実現され得る。同様に、金属線は、はんだ付けにより相互に結合されてもよい。金属ネットは、金属線の少なくともいくつかが、相互に前もって定められた秩序を取ることにより優れている。これは、多数の無秩序な金属線を有する金属不織布の場合には当てはまらない。この金属不織布中の無秩序な金属線は、金属構造の、幅方向の長さ、および／または縦方向の長さに比べて相対的に短くてもよく、すなわち、これらの長さの５％より短く、好ましくはこれらの長さの２％より短く、特に好ましくはこれらの長さの１％より短くてもよいか、或いは、また、比較的長い線の部分、すなわちこれらの長さの５％より長い線の部分を有していてもよい。
【００１６】
この種の金属ネットおよび金属不織布は、これらが容易に製造され得ること、および、必要な金属のコストが比較的低いことから、特に安価である。ここで、特に銅は、３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）との間の熱伝導度を有するので、熱伝導に非常に好適である。さらに、銅は他のよりもろい金属と比べて、その相対的なやわらかさにより、良好に加工および成形される。
【００１７】
さらなる一実地形態においては、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、上記第１の面部分と、上記加熱装置との間に配置されていてもよい。これにより、上記加熱装置から供給される熱は、特に効率的に上記第１の面部分に伝達され、当該第１の面部分内に分配される。金属の比較的小さい熱抵抗により、熱も特に低損失、且つ、比較的速く上記第１の面部分に伝達されるので、成形されるべき複合材料に、熱エネルギーをさらに効率的に与えることができる。
【００１８】
本発明のさらなる一実施形態によれば、少なくとも１つの平面状の金属構造は、少なくとも上記加熱装置と直接接触するように配置されている。これにより、上記加熱装置から上記金属構造への特に効率的な熱伝達、および、これに伴う上記加熱装置から上記金属構造への熱伝導における小さい全熱抵抗が保証される。さらに、全熱エネルギーがより効率的に面内に分配され、それゆえ、熱が極大となる点の発生が適切に回避される。
【００１９】
本発明のさらなる一実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、製造モールドに積層により埋め込まれ、特に、全面が積層により埋め込まれている。積層による埋め込みは、気泡、および空気で満たされた領域の封入を減少させる。そのような気泡および領域は、比較的低い熱伝導度、すなわち、比較的大きい熱抵抗を有し、これにより、上記加熱装置から製造モールドの上記第１の面部分への熱伝達を低下させる。積層による埋め込みは、典型的には、積層工程の間に脱気の工程を伴うので、積層による埋め込み後、製造モールド内の空気の比率は明らかに減少する。積層による埋め込みにより、金属構造、特に、金属ネットまたは金属不織布の機械的な安定化も実現される。
【００２０】
本発明のさらなる一局面によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、少なくとも部分的に空所を有する。かかる空所は、一方では、均一な熱分布を妨げないために、上記第１の面部分の全面積に比べて相対的に小さくなければならない。他方では、上記空所の大きさは、例えば製造モールド内への固定を可能とするために十分大きくなければならない。従って、積層プロセスにおいては、上記空所に積層マトリックスがはまり込み、またはその上浸透し、これによって、製造モールド内への強固な固定が実現するように、例えば、金属からなる打ち抜かれた格子または網の格子が、製造モールド内へ積層により埋め込まれる。
【００２１】
金属ネットの場合、上記空所は基本的には均一である。これに対して、金属不織布の場合、これらの空所は相対的に不均一でありうる。それでも、両方の種類の空所が、金属構造のためのアンカーとして、または、固定用貫通孔として機能するために適している。しかし、これらの空所は、その空所の最も一般的な形状が貫通孔として形成される必要はなく、同様に固定用の構造として機能することができる穴または凹部としても形成され得る。
【００２２】
さらなる一形態によれば、上記空所は、少なくとも部分的に、少なくとも1つの平面状の金属構造を突き抜けて通る隙間であってもよい。かかる場合には、特に、上記金属構造の製造モールド内での確実、且つ安定な固定が可能となる。さらに、このようにして、質量低減を実現することができる。かかる質量低減は、とりわけ、例えば風力発電用羽根の製造の分野のような非常に面積が大きい製造モールドの場合に、全重量の顕著な低減に寄与することができる。かかる貫通孔は、一般的な空所のように、熱分布のための面内伝導度および製造モールド内の固定が的確に調節され得るように、適切に金属構造内に分配されうる。
【００２３】
本発明のさらなる一実施形態によれば、少なくとも1つの平面状の金属構造は、規則的な表面構造を有する。これにより、大幅に均一な熱分布、および金属構造の工業的に低コストでの製造が可能となる。特に、あまり複雑でない製造モールドでは、規則的な表面構造は、製造モールド内における金属構造の十分に均一な固定も可能とする。
【００２４】
本発明のさらなる一実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、少なくとも部分的に、特に、規則的に、面内に亘って分布された隙間を有する。これによっても、的確な熱分布の調節および製造モールド内における上記金属構造の的確な固定が可能となる。
【００２５】
さらなる一局面では、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、少なくとも５００ｇ／ｍ２および／または高くても２０００ｇ／ｍ２、好ましくは１７００ｇ／ｍ２の単位面積当たりの重量を有する。上記単位面積当たりの重量は、通常の製造モールドにおいて適切な熱分布をもたらすために十分であり、しかし、製造モールドを過度に重く形成しないように十分軽い。５００ｇ／ｍ２よりも大きい熱伝導率を有する金属を使用する場合に、まさに上記単位面積当たりの重量が、製造モールド内の効率的な熱分布を達成するために好適である。
【００２６】
本発明のさらなる一実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、上記第１の面部分の上記境界面から、最大で２５ｍｍ隔てられている。これにより、上記金属構造と、そこに熱エネルギーを伝導すべき上記第１の面部分との間の比較的小さい熱伝導抵抗が保証される。比較的狭い中間層を用意することにより、特に、ガラス繊維製造モールド、または炭素繊維製造モールド、或いはこれらの混合製造モールドとして形成された、積層された製造モールドにおいて、不必要に高い熱抵抗を回避することができる。これは、特に、風力発電システム部品の製造のための製造モールドに当てはまる。
【００２７】
本発明の非常に好ましい一実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、ランダム不織布として形成されている。ランダム不織布は、一方では、比較的簡単に、且つ低コストで製造することができるとともに、比較的均一な面内伝導率も保証することができる。加えて、ランダム不織布は、非常に良好にひだをつけることができる。非常に良好にひだをつけることは、特に、ランダム不織布が、製造モールド内に、より複雑な形状で導入または積層により埋め込まれる場合に有効である。さらに、ランダム不織布は金属線から作られ、当該金属線は、市販の切断装置により制御下に切断するために十分に細い。
【００２８】
本発明またはその一実施形態のさらなる一局面によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、少なくとも部分的に、多くの、重ねて相互に配置された金属線の層を有する。かかる層は、典型的には、任意の数で相互に結合できるかまたは任意の数で相互に重ねることができる、独立した機械的に安定な構造であると理解される。ここで、上記層は、典型的には、前もって個々に製造され、続いてさらなる製造工程において、相互に結合されるか、または相互に重ねられる。ここで、上記結合は、分離可能に、または、永久的に形成される。
【００２９】
本発明のさらなる一局面によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、熱伝導率が少なくとも１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、好ましくは３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）との間である。これにより、典型的には、上記第１の面部分への熱伝達を十分に効率的に行うために乗り越えなければならない製造モールド内の熱抵抗が十分に小さいことが保証される。上記熱伝導率は、温度プロフィールが変化する間、すなわち、加熱装置による熱供給が局部的または時間的に変化するときにも、製造モールド内の十分に速い熱分布を保証する。
【００３０】
実施形態によれば、上記第１の面部分および／または上記第２の面部分は、ガラス繊維強化複合材料および／または炭素繊維強化複合材料を含む。かかる複合材料は、積層プロセスによる上記平面状の金属構造の製造モールドへの特に好適な組み入れを可能にする。同様に、かかるモールドは、大面積の複合材料の製造、例えば風力発電システムの分野における使用にも適している。実施形態によれば、上記製造モールドは、風力発電システムの回転羽根の結合部材の製造のための製造モールドのハーフシェルであってもよい。
【００３１】
本発明の特に好ましい一実施形態によれば、上記少なくとも1つの平面状の金属構造は、上記製造モールドから分解可能なモールド部分によって囲まれている。ここで、上記モールド部分は、分解の意味で、モールド部分から分離可能に取り除かれ、特に、可逆的に分離可能に取り除かれる。これにより、上記製造モールドは、加熱装置のさらなる変更を行う必要なく、モジュール式に組み立てられたものであってもよい。比較的小さい温度差においても、熱分布を達成することができる平面状の金属構造の能力により、上記製造モールドは、その中またはその上に上記平面状の金属構造が導入または取り付けられる上載せ部材またはモールド部分を備えていてもよい。さらに、金属は、伝達された熱を蓄えることを可能とする有利な熱容量を有する。したがって、製造モールドと強固に結合されているのではなく、製造モールドと単に分離可能に熱的に接触するように配置されているモールド部分も、熱分布に適している。
【００３２】
上記実施形態のさらなる一実施形態によれば、モールド部分は、結合部材の変形部の成形、特に、風力発電システムの回転羽根の結合部材の接着接合板の少なくとも部分的な成形のために備えられている。これにより、上記モールド部分は、熱分布の機能のみならず、成形の機能も有している。上記配置の分離可能性により、形状特異的な調節がさらなる問題なく可能となる。
【００３３】
以下に本発明を図に基づき例として説明する。図においては、同様に作用する部材には同一の符号を付す。図に示されている特徴は、ここで、それ自体単独で、および、それぞれの他の構成において他の特徴とともに、本発明として請求される。以下の図からの単一の特徴の取出し、およびその本発明の一実施形態との組み合わせは、当業者の可能な範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】模式的な側面断面図により、従来の製造モールドの一実施形態である。
【図２ａ】本発明の一実施形態に基づく製造モールドの模式的な側面断面図を、部分詳細図である。
【図２ｂ】本発明のさらなる実施形態に基づく製造モールドの模式的な側面断面図を、部分詳細図である。
【図３ａ】平面状の金属構造としての本発明のランダム不織布の一実施形態の模式的な平面図である。
【図３ｂ】平面状の金属構造としての本発明の金属ネットの一実施形態の模式的な平面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態に基づく、２つの独立したモールド部分を有する製造モールドの模式的な側面断面図である。
【００３５】
図１は、模式的な側面断面図により、従来の製造モールド１の一実施形態を示す。製造モールド１は、さらには図示しない結合部材に向かう境界面１１を有する第１の面部分１０を有する。境界面１１は、凹面状に形成され、場合によっては、風力発電システムの羽根を製造するための製造モールド１の収容領域を示す。第１の面部分１０は、繊維複合材料の第１層１２により形成され、当該第１層１２は、繊維複合材料の第２層１３と結合、特に、積層または接着されている。第２層１３の内部には、熱流体の導通のための加熱管システムとして形成された加熱装置３０が配置されている。加熱管システムも、製造モールド１に積層により埋め込まれていてもよい。
【００３６】
製造モールド１の、第１の面部分１０に対向して配置される側には、第２の面部分２０が備えられ、第２の面部分２０は、繊維複合材料の第３層１４の境界面として形成される。この繊維複合材料の第３層１４は、さらに、繊維複合材料の第２層１３と積層または接着されている。３つのすべての層１２、１３および１４は、その内部に加熱装置３０を備えた、安定した製造モールド１を形成する。層１２、１３および１４は、典型的には、炭素繊維複合材料またはガラス繊維複合材料として、或いは、炭素繊維とガラス繊維との両繊維の混合複合材料として実現される。加えて、ここで、層１２、１３および１４は、単に模式的に理解される。個々の層はその構造において、区別される必要はなく、製造モールド１の完成後には、もはや区別できない場合があるからである。
【００３７】
ここで、加熱装置３０が稼働されると、まず加熱管が加熱され、続いて繊維複合材料の第２層１３の加熱管を直接取り囲む領域、および、繊維複合材料の第３層１４の加熱管に隣接する領域が加熱される。当該熱伝導の後に、初めて繊維複合材料の第１層１２のさらに距離が離れた領域が加熱され、これに伴い第１の面部分１０が加熱される。
【００３８】
層１２、１３および１４はすべて、繊維複合材料において比較的大きい熱抵抗を示すことがあるので、加熱管内にすでに用意された熱が、第１の面部分１０に亘って面状に十分に分配されない。そのため、第１の面部分１０上に、熱が極大となる点または温度が極大となる点が発生する。この温度が極大となる点は、それぞれ、第１の面部分１０において、第１の面部分１０の表面領域と、加熱管の断面の中心点との距離が最も小さい箇所、すなわち加熱管の直接上方に位置する箇所に存在する。
【００３９】
それゆえ、第１の面部分１０を介する、図示されない複合材料への熱放射は、すなわち特定の領域に、高温により他の領域よりも明らかに多くの熱エネルギーが供給されることによって、不均一であり、複合材料の欠陥のある硬化の一因となりうる。これは、熱エネルギーが過度に供給された領域で破壊または望まない変化が起こるか、または、熱エネルギーの供給が比較的不足する他の領域が十分に硬化されないことの原因となる。
【００４０】
これらの望まない結果を防止するために、本発明の製造モールドは、図２ａの実施形態において、繊維複合材料の第１層１２と第２層１３との間に、平面状の金属構造４０を備え、当該金属構造４０は、ここで、断面において複数の下部構造からなる。これらの下部構造は、例えば、相互に結合された金属片である。示された図は分解部品配置図であり、個々の部材をよりよく描写することが許される。特に、金属構造４０が、製造モールド１に導入される前には、平面状に形成されていることを容易に認識することができる。金属構造４０の製造モールド１への導入は、平面状の金属構造４０が、加熱装置３０の管の周りを覆い、繊維複合材料の第２層を第１層１２と積層することにより行われる。
【００４１】
図２ａが示すように、加熱装置３０の各管は、平面状の金属構造４０と接触しており、それゆえ、熱エネルギーを金属構造４０にさらに続けて伝えることができる。金属構造４０の内部で熱の再分配が行われるので、熱エネルギーは、最初熱伝導により、平面状の金属構造４０の広い領域に亘って分布し、その後、繊維複合材料の第１層１２に導入される。これにより、図示されない複合材料への熱伝達のための、第１の面部分１０からの熱エネルギーの放出時に、面内の熱分布が均質化される。それゆえ、熱が極大となる点または温度が極大となる点を、十分に回避することができるか、または、明らかにその相対的な強度を減少させることができる。
【００４２】
図２ｂは、本発明のさらなる実施形態を、模式的な側面断面図に示す。図２ｂに示される実施形態は、図２ａに示される実施形態と、繊維複合材料の第１層１２と第２層１３との間に備えられた、繊維複合材料のさらなる層１５が設けられている点で相違する。このさらなる繊維複合材料の層１５の上に、複数の抵抗加熱用電熱線または抵抗加熱ヒーターバンドからなる電気加熱装置３０が配置されている。加熱装置３０と繊維複合材料の第１層１２との間には、平面状の金属構造４０の機能を果たす、すなわち、加熱装置３０の運転時に面内の熱分布のために機能する、金属不織布、特に、銅不織布が配置されている。
【００４３】
図２ａによる実施形態におけるように、図２ｂによる実施形態においても、金属構造４０内に、樹脂または接着剤が浸入および通り抜けることすら可能とする空所が存在する。これにより、第１層１２と、さらなる層１５または第２層１３との間に、直接樹脂の橋かけを形成することができる。この直接の結合が、一方では、平面状の金属構造４０の製造モールド１への強固な組み込みを、また、例えば、望まない気泡を回避するために、平面状の金属構造４０の良好な浸透を可能とする。同時に、熱分布容量が十分に減少していないときに、平面状の金属構造４０の全重量が低減される。
【００４４】
接着剤または樹脂による、平面状の金属構造４０の組み込みは、金属不織布の場合、樹脂または接着剤が、個々の銅線の間の隙間に入り込み、且つ通り抜けることによっても実現される。それゆえ、金属不織布の目が詰まりすぎていない場合は、空所４１を設ける必要は全くない。流通している金属不織布の場合、積層工程において、不織布に業界で標準の接着剤または樹脂を浸透させるためには、浸透性は十分である。
【００４５】
この種の金属不織布を、図３ａの平面図に示す。金属不織布は、示された不織布の幅方向の長さまたは縦方向の長さと比べて短い、多数の個々の金属線４５を含む。図３ｂに示される、直線状に延び、幅方向の広がりにおいて、規則的な間隔で相互に隔たる複数の金属線４５から構成される金属格子は、金属不織布とは異なる状態である。示された縦方向の広がりでも、複数の同様の金属線４５が、同様の間隔で相互に配置され、これらの線は、これらの線に対して、幅方向の広がりの方向に間隔を保っている金属線４５と結合されている。かかる結合は、例えば、交わる点ではんだ付けにより実現される。
【００４６】
図３ａおよび３ｂに示された両方の構造において、個々の金属線４５の接触点は、熱エネルギーが一つの金属線４５から次の金属線４５に、非常に効率的に伝達されるのに十分である。これにより、これらの平面状の金属構造４０のうちの1つの限られた領域に熱エネルギーを供給するときに、均一な熱分布が達成される。いずれの平面状の金属構造４０も、複数の隙間４１を有しているので、これらの金属構造４０は、本発明の製造モールド１の一実施形態における積層による埋め込みに特に好適である。
【００４７】
図４ａは、本発明の一実施形態に基づく、２つの独立したモールド部分５０を有する製造モールド１の模式的な側面断面図を示す。ここで、図４ａに示す実施形態は、第１の面部分１０上に、角のある断面形状を有する、２つのモールド部分５０が備えられていることによってのみ、図１に示す従来公知の実施形態と相違する。ここで、モールド部分５０の、角を挟む辺の１つは、それぞれ、形状がかみ合って第１の面部分１０に面が密着するように成形されている。これに対して他の辺は、図示された配置では上方に向かっている垂直の面を示すように、成形され、且つ配置されている。２つのモールド部分５０は、それぞれ、例えば、当該モールド部分５０に積層により埋め込まれている、少なくとも２つの平面状の金属構造４０を有する。ここでは、平面状の金属構造は、一体構造の角を有する形状で、モールド部分５０に積層により埋め込まれている。
【００４８】
ここで、製造モールド１の加熱装置３０が稼働されると、平面状の金属構造４０が、加熱装置３０との間接的な熱的接触により加熱される。そのとき、最初に平面状の金属構造４０の、第１の面部分１０上に面が配置されている部分が加熱される。その後、平面状の金属構造４０内での熱伝導により、平面状の金属構造４０の、図示された構成では上方に向かっている部分も加熱される。第１の面部分１０と形状がかみ合っていない２つのモールド部分５０の辺の間に、成形または加熱すべき複合材料が配置されると、これらの２つの辺を介して、当該複合材料を例えば硬化するために十分な熱が供給される。これにより、これらの辺によるだけでなく、第１の面部分１０の部分にもよる成形が実現される。
【符号の説明】
【００４９】
１  製造モールド
１０  第１の面部分
１１  境界面
１２  第１層
１３  第２層
１４  第３層
１５  第４層
２０  第２の面部分
３０  加熱装置
４０  金属構造
４１  空所／隙間
４５  金属線
５０  モールド部分
１００  複合材料
【図１】
0005762635.tif 000002
【図２ａ】
0005762635.tif 000003
【図２ｂ】
0005762635.tif 000004
【図３ａ】
0005762635.tif 000005
【図３ｂ】
0005762635.tif 000006
【図４ａ】
0005762635.tif 000007