专利名称：弯曲的蜂窝结构的及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种弯曲的蜂窝结构以及一种制造该蜂窝结构的方法。更具体地说，本发明涉及一种重量轻并由复合材料形成以具有弯曲形状的蜂窝结构以及一种制造该蜂窝结构的方法。
背景技术：
蜂窝结构是一种超轻型材料，并被评为21世纪受关注的最重要的复合材料。尤其是，蜂窝夹层结构在强度重量比方面具有其它材料无法比拟的优异性质。因此，蜂窝结构被广泛地用在航空航天业、造船业、汽车业、建筑业、电子业、运动休闲业等需要重量轻而强度高的材料的各种应用中。
通常，蜂窝结构通过制造蜂窝芯的方块然后利用名称为“用于制造合成薄板材料的设备”的美国专利No.2,518,164公开的所谓褶皱方法或名称为“制造蜂窝结构的方法”的美国专利No.2,983,640公开的所谓膨胀法将该方块切成所需的形状来形成。在这点上，尽管通过水平地切割方形蜂窝芯制造平面蜂窝结构并不困难，但是却难以通过将方形蜂窝切割成弯曲的形状来制造弯曲的蜂窝。
根据用于制造弯曲蜂窝结构的方法之一，平面蜂窝结构被弯曲、被切割或被结合以形成弯曲的形状。例如，在名称为“将蜂窝板形成复合的弯曲形状的方法”的美国专利No.6,272,897公开的方法中，蜂窝夹层板被置于预定的模具上，然后被压力机压制以形成弯曲的蜂窝结构。然而，在此情况下，当蜂窝夹层板被压力机压制时，蜂窝夹层板的面板常常被撕裂。因此，为了解决这个问题，对于公开的这种方法而言，必须在压制之后通过用新面板覆盖破裂部分来加固该部分。另外，在压力机的操作期间，位于被压制部分的六边形单元(cell)被压碎或被拉长，从而进一步使蜂窝结构的强度恶化。
作为另一个例子，在名称为“包括在一边中具有卷曲的蜂窝状心材的弯曲板”的美国专利No.5,126,183公开的方法中，在制造蜂窝夹层结构之前，在蜂窝芯的形成过程中，蜂窝芯被形成以在一边上具有卷曲，而卷曲未被形成在其另一边上，因此蜂窝芯的一边具有不同于另一边的长度。然而，即使在此情况下，由于蜂窝的弯曲方向被限定为仅仅一个方向，因此也存在不能生产各种形状的蜂窝结构的问题。
在使用蜂窝结构的某种部件的制造中，例如，美国的Hexcel公司或Cellbond公司或者欧洲的EURO-合成物公司等这些蜂窝结构制造领域最大的公司，制造该部件的很多步骤如切割、弯曲、结合等都是依赖于熟练的手工来完成，从而导致了较低的制造速度，同时增加了制造成本。另外，在切割或加工蜂窝结构之后，大量的材料作为残余物被去除，因此制造该部件的生产率与为生产该元件所配备的材料数量成比例地降低，从而提高了该部件的价格。
本发明旨在提供一种通过改进用于生产蜂窝结构的方法所形成的弯曲的蜂窝结构，该用于生产蜂窝结构的方法在名称为“用于制造蜂窝结构的方法”的韩国实用新型注册No.0350066中、和在名称为“蜂窝板”的韩国实用新型注册No.0354808中被公开，此两项专利均颁发给了本发明的申请人，并且都包括如下步骤压制或真空模制金属或塑料板以形成六边形单元的上板和下板，每一上板和下板具有形成其上的六边形单元柱；使上板和下板相互咬合并结合；以及将面板附着到上板和下板的相对表面以生产蜂窝结构。
本发明技术问题的公开像这样，通过机械地弯曲、切割或结合平面蜂窝结构来制造弯曲的蜂窝结构的常规技术存在的问题在于蜂窝结构的面板被撕裂；通过使用压力机压制蜂窝夹板来制造弯曲的蜂窝结构的常规技术存在的问题在于六边形单元被压碎，从而降低了蜂窝结构的强度；通过在蜂窝芯的一边形成卷曲随后使蜂窝芯弯曲来制造弯曲的蜂窝结构的常规技术存在的问题在于由于弯曲的方向仅限于一边，难以生产具有各种形状的蜂窝结构；以及通过切割、弯曲、结合来制造弯曲的蜂窝结构的常规技术存在的问题在于生产率降低，导致材料消耗的增加。因此，本发明正是基于上述问题而作出的，本发明的目的在于提供一种能够为了预期的效用易于通过利用特殊的模具被制造成具有各种形状的弯曲的蜂窝结构。
技术方案根据本发明的一个方面，上述的和其它的目的能通过提供一种弯曲的蜂窝结构来实现，该蜂窝结构包括上板和下板，由金属或塑料材料构成并具有由模具形成的弯曲形状；六边形单元柱，通过模具分别从所述上板和所述下板的表面向下和向上突出，所述模具具有形成于其表面的六边形单元柱形状的突起和凹陷，以便所述上板和下板的所述六边形单元柱彼此相互咬合并结合以构成蜂窝形状；以及弯曲的上面板和下面板，由各种材料构成并附着到所述上板和下板未形成所述六边形单元柱的相对表面。
根据本发明的另一方面，提供一种用于生产弯曲的蜂窝结构的方法，包括以下步骤将由金属或塑料构成的各平板置于具有弯曲形状的模具中，然后通过压制所述平板以形成各曲板；将所述曲板置于具有六边形单元柱形状的突起和凹陷的模具中，随后通过使用压力机或真空模制机压制所述曲板，以在每个所述曲板的表面形成六边形单元柱；布置所述曲板以作为六边形单元上板和六边形单元下板彼此相互面对，随后使所述六边形单元上板和下板的六边形单元柱彼此相互咬合并结合以形成弯曲的蜂窝块；将由各种材料构成的弯曲的上面板和下面板附着到所述上板和下板未形成所述六边形单元柱的其他表面。
有益效果从上述描述可以明显看出，根据本发明，由金属或塑料材料构成的各平板置于具有六角形单元柱形状的突起和凹槽的模具之间，并采用压力机或真空压制机压制曲板以在每一曲板的表面形成蜂窝形的六边形单元柱，随后通过使六边形单元上板和下板的六边形单元柱彼此相互咬合并结合，从而易于形成弯曲的蜂窝结构。结果，六边形单元未被压碎或延伸，而且蜂窝结构的强度基本与平板的相同。另外，还能形成具有各种形状的曲板并在不增加材料消耗的情况下提高生产率。
附图简述本发明上述的和其它的目的、特征和其它优点将从下面结合附图的详细描述中将被更清楚地理解，其中
图1是根据本发明的弯曲蜂窝结构的分解透视图；图2是表示即将被形成为曲板的平板置于凹上模和凸下模之间的状态的侧视图；图3是由图2的模具形成的曲板的透视图，图中标示了向下形成的六边形单元柱的位置；图4是由图2的模具形成的曲板的透视图，图中标示了向上形成的六边形单元柱的位置；图5是当假定图3的曲板和图4的曲板接合时由六边形单元的连续连接所构成的蜂窝结构的透视图；图6是用于形成具有六边形单元柱的上板和下板的模具的侧视图；图7是由图6的模具形成的、具有从其表面向下突出的六边形单元柱的上板的透视图；图8是由图6的模具形成的、具有从其表面向上突出的六边形单元柱的下板的透视图；图9是通过在六边形单元柱的方向上使图7和图8的上板和下板相咬合所形成的蜂窝块的透视图；图10是具有附着到图9的蜂窝块的上板和下板相对侧的面板的弯曲的蜂窝结构的组装透视图；图11是曲板的平面图，其中在蜂窝结构中标示了改进的六边形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；图12是曲板的平面图，其中标示了改进的八边形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；
图13是曲板的平面图，其中标示了改进的矩形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；图14是曲板的平面图，其中标示了改进的八边形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；图15是曲板的平面图，其中标示了改进的圆形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；图16是曲板的平面图，其中标示了组合的多边形单元柱的位置，代替图5的六边形单元柱；图17和18分别是形成于具有图7和8的六边形单元柱的上板和下板上的孔的例子的透视图；图19是通过使图17和18的上板和下板接合所形成的、并具有穿于其中的孔的蜂窝块的透视图；图20和22分别是曲板的平面图，其中切割线在使用压力机形成六边形单元柱之前被画出；图21和23分别是通过压制形成六边形单元柱后的曲板的平面图；图24是曲板的平面图，其中双重切割线在通过压力机形成六边形单元柱之前被形成。
实现本发明的最佳方式下面将结合附图详细描述本发明的优选实施方案。
图1是根据本发明的弯曲蜂窝结构的分解透视图。参见图1，本发明的弯曲蜂窝结构包括弯曲的上面板12；弯曲的上板18，具有从其表面向下突出的六边形单元柱；弯曲的下板10，具有从其表面向上突出的六边形单元柱；以及弯曲的下面板14。当这些板彼此相互接合(couple)时，就形成了如图10所示的弯曲的蜂窝结构。
图2是表示状态的侧视图，其中示出了即将被形成为曲板4或6并由金属或塑料材料构成的平板2置于凹上模23和凸下模24之间的状态。根据平板的材料，平板2由模具23和24通过压制或真空成型(vacuum molding)被形成为曲板4或6。
图3是由图2的模具23和24形成的金属或塑料材料的曲板4的透视图，其中标示了向下形成六边形单元柱的位置16。同时，图4是由图2的模具23和24形成的金属或塑料材料的曲板6的透视图，其中标示了向上形成六边形单元柱的位置18。图5是当假定图3的曲板4被接合到图4的曲板6时的蜂窝结构的透视图。在图5中，由附图标记“a”和“b”表示的六边形单元连续地彼此相互连接以形成蜂窝结构，而且附图标记20表示由附图标记“a”和“b”表示的六边形单元之间的连接部分所形成的六边形单元的位置。
根据本发明，在通过图2的模具23和24形成曲板4和6之后，曲板4和6通过模具26和28形成如图7所示的弯曲的上板8和图8所示的弯曲的下板10。弯曲的上板8具有从其表面向下突出的六边形单元柱22，弯曲的下板10具有从其表面向上突出的六边形单元柱22。模具26和28每一个均具有如图6所示的用于形成六边形单元柱的凸起和凹陷。
图6是用于形成具有六边形单元柱的弯曲上板8和下板10的模具26和28的侧视图。如图6的左侧所示，图7所示的具有从其表面向下突出的六边形单元柱22的弯曲上板8是利用包括凹上模和凸下模的模具26来形成的，以及如图6的右侧所示，图8所示的具有从其表面向上突出的六边形单元柱22的弯曲下板10是利用包括的凸上模和凹下模的模具28来形成的。因此，当上板8和下板10被彼此相互接合时，就能够形成弯曲的蜂窝结构，其中从弯曲的上板8和下板10突出的六边形单元柱22彼此相互咬合。
在图9的弯曲的蜂窝结构中，粘结剂被应用到六边形单元柱22的外表面，或粘性的熔料被插入在六边形单元柱22之间，而且，当使上板8和下板10接合时，弯曲的上板8的六边形单元柱22被装配到弯曲的下板10的六边形单元柱22之间的间隔中；或者与弯曲的下板10的六边形单元柱22咬合，以便所有的六边形单元柱都被彼此相互结合，从而形成蜂窝形状。
也可以在弯曲的上板8和下板10被彼此相互接合后通过热结合使二者彼此相互结合，以代替粘结剂和粘性熔料。
同时，如图10所示，由各种材料构成的弯曲上面板12和下面板14被附着到弯曲的蜂窝结构的弯曲上板8和弯曲下板10的相对表面，在此处未形成六边形单元柱22。在此情况下，面板12和14的附着可通过在该表面上应用粘结剂或粘性熔料、或通过热结合来实现。根据常规技术，蜂窝芯和面板之间的结合是以线和面之间的接触来实现的，这种方式不可避免地在二者之间具有很少的接触区域、以及不足的结合强度，因而导致蜂窝芯和面板容易分离。然而，根据本发明，蜂窝结构和面板之间的结合是以如图9所示的面之间的接触来实现的，因而具有更高的结合强度，因此它们之间的结合基本不会被外界自然力破坏。
图11至15示出了具有各种形状的六边形单元柱的位置，其与图5所示的六边形单元柱的位置相对应。在制造模具以形成具有图11至15所示的六边形单元柱的弯曲的上板和下板后，弯曲的上板和下板被彼此相互接合，从而形成弯曲的蜂窝结构。在图11至15中，附图标记“a”表示从弯曲上板表面向下突出的具有各种形状的六边形单元柱的位置，附图标记“b”表示从弯曲下板表面向上突出的具有各种形状的六边形单元柱的位置。另外，图16示出了能够由非对称的多边形柱或各种形状的柱实现的单元柱，例如，矩形柱和八边形柱的组合或圆柱、四边形柱、八边形柱等的组合。换言之，弯曲的上板的单元柱可以具有与下板的单元柱不同的形状和尺寸，并且弯曲的上板或下板的单元柱可以具有彼此不同的形状和尺寸。
图17和18是在具有从其表面向下突出的六边形单元柱的上板8和具有从其表面向上突出的六边形单元柱的下板10形成之后，在上板8和下板10的每一六边形单元柱周围形成的孔30的例子的透视图。由于在该孔的周围穿有孔30，当通过使上板和下板的六边形单元柱彼此相互结合来形成蜂窝结构时，粘结剂不仅可以应用到上板和下板的表面，而且可以导入各孔30中，以便通过粘结剂实现水平结合和垂直结合，从而提高结合强度，同时降低蜂窝结构的重量。另外，孔30能够部分地防止粘结剂或树脂的聚集。
图20、22和24是曲板的平面图，其中在曲板上预先形成有切割线32，以通过压力机提高金属板上六边形单元柱的可成形性。在这些图中，附图标记34表示六边形单元柱的位置，附图标记36表示在其上形成有六边形单元柱的曲板。通常，通过压制在金属板向上形成多个六边形单元柱是不容易的。另外，在金属板上深深地压制出六边形单元柱是更加困难的。因此，通过在金属板上形成切割线32能够实现深拉(deep-drawing)的效果，以便六边形单元柱通过压制能够更深地形成于金属板上。另外，如图24所示，当两重或多重切割线22交替地形成于金属板上时，在成形过程中，交替连接的部分被延伸，每一六边形柱的周边被进一步拉伸成通过压制所形成的部分。因此，两重或多重切割线32能够应用到具有低拉伸性的金属材料上。图21和23分别示出了通过压制图20和22的曲板而形成有六边形单元柱的曲板的例子，并且示出了通过压制在曲板上延伸的切割线的变形形状。在图21和23中，附图标记38表示通过压制在曲板上形成的六边形单元柱，附图标记40表示通过压制而延伸的切割线，附图标记36表示形成有六边形单元柱的曲板。
根据蜂窝结构的效用，具有形成于其上的六边形单元柱的弯曲的上板8和下板10能够由各种材料形成。根据该材料，能够使用各种模制方法如片状模制料(SMC)、块状模制料(BMC)、浆模制(PulpMolding)、反应注射模制(RIM)、树脂传递模制(RTM)等以形成如图7和8所示的具有形成于其上的六边形单元柱的曲板，并被接合以形成蜂窝结构。根据一种用于形成具有形成于其上的六边形单元柱的曲板的方法，将包含具有优秀拉伸性的织物或非织物的树脂置于模具中，压制并固化(cured)以形成如图7或8所示的六边形单元柱，以形成蜂窝结构。
尽管为了举例说明的目的本发明的优选实施方案已经被公开，但本领域技术人员应当理解，在不脱离如附属的权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种变形、增加和替换都是可能的。
工业实用性根据本发明用于生产弯曲蜂窝结构的方法能够应用于流线型结构的大规模生产，例如汽车或飞机的框架等。
权利要求
1.一种弯曲的蜂窝结构，包括上板和下板，由金属或塑料材料构成并具有由模具形成的弯曲形状；多边形或柱状的单元柱，通过模具分别从所述上板和所述下板的表面向下和向上突出，所述模具具有形成于其表面的六边形单元柱形状的突起和凹陷，以便所述上板和下板的所述多边形或柱状的单元柱彼此相互咬合并结合以构成蜂窝形状；以及弯曲的上面板和下面板，由各种材料构成并附着到所述上板和下板未形成所述单元柱的相对表面。
2.根据权利要求1所述的弯曲的蜂窝结构，其中所述多边形单元柱包括六边形单元柱、三角形单元柱、矩形单元柱或八边形单元柱。
3.根据权利要求1所述的弯曲的蜂窝结构，其中具有单元柱的每一所述上板和下板具有穿于每一所述单元柱周围的孔。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述上板和下板由其它材料和金属或塑料材料通过注射模制、SMC、BMC、浆模制、RIM或RTM形成。
5.一种用于生产弯曲的蜂窝结构的方法，包括以下步骤将由金属或塑料构成的各平板置于具有弯曲形状的模具中，然后通过压制所述平板以形成各曲板；将所述曲板置于具有多边形或柱状单元柱形状的突起和凹陷的模具中，随后通过使用压力机或真空模制机压制所述曲板，以在每个所述曲板的表面形成多边形或柱状单元柱；布置具有单元柱的曲板以分别作为上板和下板彼此相互面对，随后使所述上板和下板的六边形单元柱彼此相互咬合并结合以形成弯曲的蜂窝块；以及将由各种材料构成的弯曲的上面板和下面板附着到所述上板和下板未形成所述单元柱的相对表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述多边形单元柱包括六边形单元柱、三角形单元柱、矩形单元柱或八边形单元柱。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括预先在每个所述曲板将形成单元柱的位置形成切割线以提高可成形性。
8.根据权利要求5所述的方法，其中通过应用到每一单元柱的外表面的粘结剂、插在所述单元柱之间的粘性熔料、或者在使所述弯曲的上板和下板接合之后进行的热结合来实现所述单元柱的结合。
9.根据权利要求5所述的方法，其中具有单元柱的每一所述上板和下板具有穿于每一所述单元柱周围的孔。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述上板和下板由其它材料和金属或塑料材料通过注射模制、SMC、BMC、浆模制、RIM或RTM形成。
全文摘要
在此所公开的是一种弯曲的蜂窝结构。该蜂窝结构易于通过以下方式生产将由金属或塑料构成的各平板置于压力机或真空模制机的模具中用于形成弯曲的形状，形成蜂窝形的六边形单元柱以从每个曲板的表面突出，随后使具有六边形单元柱的上板和下板相互咬合并使其彼此相互结合。在形成蜂窝结构期间，六边形单元柱未被压碎或延伸，并且该蜂窝结构的强度基本与平板的相同。另外，曲板可具有各形状，并且可提高生产率而不增加材料消耗。
文档编号B21D47/00GK101052486SQ200580037435
公开日2007年10月10日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年11月3日
发明者朴基镐 申请人:梁会正, 李奉雨