使用預制微桁架插入件來增強和/或強化結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及一種用于在殼體內(nèi)制造微桁架結(jié)構(gòu)的方法，并且更具體地涉及一種用于在薄支撐殼體內(nèi)制造微桁架結(jié)構(gòu)的方法，該薄支撐殼體包括通過形成殼體的至少一部分的UV透明壁將UV光照射到殼體中，并且然后將該支撐殼體插入到外結(jié)構(gòu)殼體中。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代車輛裝配有許多撞擊梁，其針對與諸如其它車輛的對象的碰撞和撞擊提供結(jié)構(gòu)完整性。更特別地，傳統(tǒng)上在車輛設計中使用撞擊梁來通過在車輛損毀的情況下經(jīng)過變形而吸收能量并且將施加的動態(tài)載荷分布到車輛上的其它能量吸收子系統(tǒng)來保護乘坐者免于來自前面、側(cè)面和/或后面的撞擊。例如，在車輛上的前能量管理或保險桿組件、后能量管理或保險桿組件和側(cè)面撞擊組件中提供撞擊梁是已知的。在車輛的前面和后面處的撞擊梁通常稱為保險杠梁，并且在車輛的側(cè)面上的撞擊梁有時稱為防入侵桿。在所有情況中，可以期望提供具有低質(zhì)量、高彎曲剛度和強度以及每單位質(zhì)量的高能量吸收的撞擊梁。輕質(zhì)要求由燃料經(jīng)濟性標準和撞擊梁位于非常接近于和非常遠離車輛的質(zhì)量中心兩者處的事實決定。如果梁要在沒有損壞的情況下幸免于低速撞擊并在高速撞擊事件的整個持續(xù)時間內(nèi)傳遞撞擊載荷，則使彎曲剛度和強度最大化是必須的。此外，高水平能量吸收轉(zhuǎn)化為對車輛乘坐者的減少的載荷傳遞，因此增加安全性。
[0003]在一個已知車輛前能量管理系統(tǒng)中，撞擊梁由與內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯材組合的頂部和底部面板組成，以便以輕質(zhì)且成本有效的方式提供高能量撞擊阻力。通常，用于此類系統(tǒng)的撞擊梁包括被擠壓、滾壓成型等的鋁、鋼、碳纖維等層?？稍谧矒袅荷闲纬捎材芰课諏樱湓诟咏趦x表板的一側(cè)具有外儀表板裝飾面板的一般形狀，并且在更接近于撞擊梁的一側(cè)具有撞擊梁的前面的一般形狀。然后在硬能量吸收層上形成軟能量吸收層，并且然后在軟能量吸收層上提供前儀表盤面板。硬能量吸收層和軟能量吸收層的組合提供撞擊梁與前儀表盤面板之間的過渡，從而允許系統(tǒng)符合前儀表盤面板的期望形狀，其可能具有車輛式樣所需要的顯著角度和形式。硬能量吸收層和軟能量吸收層還提供儀表盤面板與撞擊梁之間的過渡，以有效地吸收低速撞擊而不損害系統(tǒng)完整性。
[0004]在本領域中已知的是提供具有夾層結(jié)構(gòu)的車輛撞擊梁。一般地可將這些現(xiàn)有技術(shù)撞擊梁分類成三個設計，即完全或部分地用聚合物或金屬泡沫加強的空心梁、用蜂巢狀蜂窩式芯材加強的單或雙側(cè)表板以及形成的復合材料撞擊梁。針對完全或部分地用輕質(zhì)泡沫芯材加強的空心金屬或聚合基質(zhì)復合管結(jié)構(gòu)，被用于芯材的材料可以是被結(jié)合、機械地附接或過盈配合到管結(jié)構(gòu)中的金屬或聚合物泡沫。芯材的目的是承載夾層結(jié)構(gòu)中的剪切載荷，并在低或高速撞擊的情況下吸收能量，這是取決于泡沫的密度和組成的區(qū)別。使用蜂巢或蜂巢狀有序蜂窩式芯材來向一個或兩個平坦表板提供加強具有開放側(cè)的夾層設計，并且具有蜂巢、離散增強或酒箱結(jié)構(gòu)，其從撞擊梁的前面向后朝著車輛的乘客車廂延伸。如果在芯材與乘客車廂之間不包括第二表板，則芯材材料必須是相對致密的，因為其向鄰近剪切載荷傳遞的結(jié)構(gòu)提供大部分彎曲剛度。
[0005]對于連續(xù)或不連續(xù)纖維加強聚合基質(zhì)復合材料撞擊梁而言，基質(zhì)材料可以是經(jīng)由樹脂傳遞模塑、壓縮模塑、吹塑或其它類似制造工藝而引入的熱塑塑料或熱固性聚合物。
[0006]在本領域還已知制造一種光聚合物波導的三維網(wǎng)絡，其包括在下文中等價地稱為微桁架或微框格的單桁架或框格架構(gòu)。例如，美國專利號7，653，279和7，382，959公開了一種用于制造此類微桁架結(jié)構(gòu)的過程。一般地，該過程包括提供用一定體積的可硬化單體填充并被包括戰(zhàn)略定位孔口的掩蔽件覆蓋的儲器或模具。UV光源被相對于該掩蔽件定位，并且通過掩蔽件孔口暴露于校準UV光形成一系列互連自傳播光聚合物波導(在本文中稱為支柱)，而形成桁架或框格架構(gòu)。一旦形成光聚合物波導，則儲器排空未聚合單體，其未被暴露于UV光。微桁架結(jié)構(gòu)然后可經(jīng)歷后續(xù)硬化操作，以增加光聚合物波導中的交聯(lián)密度。此后續(xù)硬化可經(jīng)由熱硬化、對UV光的附加暴露、等效方法或其組合來實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開描述了一種用于制造微桁架結(jié)構(gòu)的方法，該微桁架結(jié)構(gòu)具有用于車輛撞擊結(jié)構(gòu)的特定應用。該方法包括提供一種具有多個壁的薄的支撐殼體，其中，壁的至少一個對于紫外線(UV)光而言是透明的。用液體光單體樹脂來填充該支撐殼體，并且通過掩蔽件中的孔口且通過所述至少一個透明壁將來自至少一個UV源的光指引到殼體中，從而使其中的樹脂柱聚合并至少部分地硬化，以形成聚合支柱，其將微桁架芯材限定在被固定于壁的殼體中。然后將支撐殼體插入到外結(jié)構(gòu)殼體中。
[0008]本發(fā)明還公開了如下方案。
[0009]方案1.一種用于制造微桁架結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:
提供包括多個壁的薄的支撐殼體，其中，所述壁中的至少一個對于紫外線(UV)光而言是透明的；
用液體光單體樹脂來填充所述支撐殼體；
通過掩蔽件中的孔口且通過所述至少一個透明的壁將來自至少一個UV源的光指引到所述支撐殼體中，從而使其中的所述樹脂聚合并至少部分地硬化，以形成聚合支柱，其將微桁架芯材限定在被固定到所述壁的所述支撐殼體中；
提供外結(jié)構(gòu)殼體；以及
將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中，并將其固定在那里。
[0010]方案2.根據(jù)方案I所述的方法，還包括在所述微桁架芯材已被至少部分地硬化之后從所述支撐殼體排出未硬化液體樹脂。
[0011]方案3.根據(jù)方案2所述的方法，還包括在所述支撐殼體已被排出之后使所述微桁架芯材完全硬化。
[0012]方案4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中包括在所述微桁架芯材處于部分硬化狀態(tài)中的同時將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中。
[0013]方案5.根據(jù)方案4所述的方法，還包括在將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中之后使所述微桁架芯材完全硬化。
[0014]方案6.根據(jù)方案3所述的方法，其中，使所述微桁架芯材完全硬化包括在將所述支撐殼體被插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中之前使所述微桁架芯材完全硬化。
[0015]方案7.根據(jù)方案6所述的方法，還包括將所述支撐殼體和所述完全硬化微桁架芯材加熱到所述支撐殼體和所述微桁架芯材變得能夠彎曲且柔軟但未被損壞的溫度，然后將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中，并且然后允許所述支撐殼體和所述微桁架芯材冷卻并變成剛性的。
[0016]方案8.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述支撐殼體和所述結(jié)構(gòu)殼體具有不同的形狀。
[0017]方案9.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述結(jié)構(gòu)殼體是單件式殼體。
[0018]方案10.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述結(jié)構(gòu)殼體是多件式殼體，其中，所述支撐殼體位于所述結(jié)構(gòu)殼體的一件中，并且然后所述結(jié)構(gòu)殼體的另一件位于所述支撐殼體之上。
[0019]方案11.根據(jù)方案I所述的方法，其中，提供包括多個壁的支撐殼體包括提供包括對UV光透明的僅一個壁的支撐殼體。
[0020]方案12.根據(jù)方案I所述的方法，其中，提供包括多個壁的支撐殼體包括提供包括對UV光透明的其所有壁的支撐殼體。
[0021]方案13.根據(jù)方案I所述的方法，其中，提供包括多個壁的支撐殼體包括提供包括六個壁的支撐殼體。
[0022]方案14.根據(jù)方案I所述的方法，還包括在將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中之前在所述支撐殼體中切割分段槽縫以使得所述支撐殼體更加能夠彎曲。
[0023]方案15.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述微桁架結(jié)構(gòu)是車輛結(jié)構(gòu)。
[0024]方案16.根據(jù)方案15所述的方法，其中，所述車輛結(jié)構(gòu)是撞擊梁。
[0025]方案17.—種用于制造用于車輛的微桁架結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括:
提供包括多個壁的薄的支撐殼體，其中，所述壁中的至少一個對于紫外線(UV)光而言是透明的；
用液體光單體樹脂來填充所述支撐殼體；
通過掩蔽件中的孔口且通過所述至少一個透明的壁將來自至少一個UV源的光指引到所述支撐殼體中，從而使其中的所述樹脂聚合并部分地硬化，以形成聚合支柱，其將微桁架芯材限定在被固定到所述壁的所述支撐殼體中；
在所述微桁架芯材已被至少部分地硬化之后從所述支撐殼體排出未硬化液體樹脂；
提供外結(jié)構(gòu)殼體；
將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中，并將其固定在那里；以及在將所述支撐殼體插入到所述結(jié)構(gòu)殼體中之后使所述微桁架芯材完全硬化。
[0026]方案18.根據(jù)方案17所述的方法，其中，提供包括多個壁的殼體包括提供包括對UV光透明的僅一個壁的殼體。
[0027]方案19.根據(jù)方案17所述的方法，還包括在將所述殼體插入到所述外部殼體中之前在所述殼體中切割分段槽縫，以使得所述支撐殼體更加能夠彎曲。
[0028]方案20