纤维复合半成品、纤维复合构件、转子叶片元件、转子叶片和风能设施以及用于制造纤维复合半成品的方法和用于制造纤维复合构件的方法

摘要

本发明涉及一种用于纤维复合构件、特别是用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品(210)，包括：层构造，所述层构造具有：型芯(220)，所述型芯由型芯材料组成或包括型芯材料；和与型芯(220)邻接的纤维层(230a，b)，所述纤维层由纤维层材料组成或包括纤维层材料；以及引入到型芯(220)中的多个增强杆(240)，所述增强杆由增强材料组成或包括增强材料，其中增强材料的刚性比型芯材料更高。在此，多个增强杆(240)关于型芯平面成角度地引入到型芯(220)中。此外，多个增强杆(240)中的至少一个增强杆关于型芯平面的正交线成角度地引入到型芯(220)中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于纤维复合构件、尤其用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品，包括层构造和多个增强杆；一种纤维复合构件，包括纤维复合半成品和基体材料；一种用于转子叶片的转子叶片元件，尤其用于风能设施；一种转子叶片和一种风能设施，包括塔、吊舱和具有转子毂和多个转子叶片的转子。

本发明还涉及一种用于制造纤维复合半成品的方法和一种用于制造纤维复合构件的方法。

背景技术

纤维复合构件是由两个或更多个彼此连接的组件构成的构件，由纤维复合材料组成或包括纤维复合材料，所述纤维复合材料通常具有功能性特性。纤维复合材料包括纤维和纤维嵌入的基体或者主要由其组成。由于出现纤维和基体的相对于彼此的相互作用，纤维复合材料具有分别比纤维或基体本身更高价值的特性。

原则上，已知纤维复合构件、用于制造纤维复合构件和纤维复合构件的组成部分的纤维复合半成品或不同实施方式的纤维复合半成品及其制造方法。

在DE 10 2013 215 384 A1中例如描述复合成型件和复合成型件的制造方法，其尤其用于风能设施，所述复合成型件具有热塑性塑料和纤维复合半成品，所述制造方法具有如下步骤：提供热塑性塑料和具有柔性的、编织物式的纤维系统的纤维复合半成品；将热塑性塑料作为成型芯材在纤维复合半成品的柔性的、编织物式的纤维系统中分配并且与编织物式的纤维系统连接。

DE 10 2013 215 381 A1例如公开一种制造方法和一种复合构件，尤其用于风能设施的复合构件，其具有多个至少两组件的复合成型件，其中第一组件由成型芯材构成并且第二组件形成为接合层的一部分。

在DE 10 2009 044 834 B4中描述一种纺织半成品和一种用于制造纤维复合构件的预制品的方法。在此形成纤维增强层，将在室温下以固态存在的基于长链反应树脂的粘合剂通过将粘合剂作为细丝喷出来施加，冷成型设有粘合剂细丝的纤维增强层，将改型的、设有粘合剂的纤维增强层加热并且随后冷却。

文献DE 10 2016 106 402 A1涉及一种构件，其在构件的表面上借助增强纤维增强。此外，该文献涉及一种用于用增强纤维增强构件的方法。在此，将增强纤维用树脂浸渍，将阻挡在正常压力或两侧相同的压力下至少99重量％的未硬化的且液态的树脂的膜在构件和增强纤维之间定位并且附加地将压力施加到由树脂浸渍的增强纤维上，使得树脂渗透膜并且增强纤维与构件粘接。

原则上已知的是，纤维复合半成品的各个组成部分通过基体材料彼此连接，以便制造纤维复合构件。此外，也已知如下方式，所述方式提出各个组成部分的附加的连接。

从US 8,709,584 B2中例如已知复合板，包括：具有多个销和多个竖直销的芯层，其中多个销分别在芯层之内和跨过芯层延伸，并且其中多个竖直销分别在芯层之内延伸，而不跨过芯层延伸；互锁内层，其具有至少一个子层，该子层借助多个销机械锁紧；内层，其与互锁内层连接，其中内层具有第一数量的子层；互锁外层，其具有至少一个子层，所述子层借助多个销机械锁紧；和外层，其与互锁外层连接，其中外层具有第二数量的第一类型的和第二类型的子层，其中第一类型与第二类型不同，其中子层的第二数量大于子层的第一数量。

纤维复合半成品的各个组成部分的这种连接通常以技术耗费的生产步骤进行。例如也已知缝纫材料，所述缝纫材料例如由多个碳纤维垫组成，借助于盲缝设备缝纫。这种盲缝设备从DE 100 40 807 A1中已知。

此外，WO 98/29243公开一种超声连接系统，其中使用超声转换器，以便将由可压缩的元件承载的多个连接元件插入两个要连接的组件或复合件中。

用于连接组件的耗费的技术生产步骤需要特殊的生产设施，其购置与高成本关联。

此外，借助已知的生产方法可以将连接元件仅引入到几何结构简单构造的组件中。由此显著地限制所述这样制造的纤维复合构件的使用领域。

对于在纤维复合构件的领域中的生产技术的挑战尤其也在于生产具有不同几何结构的纤维复合构件。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 10 2016 121554A1。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是，解决至少一个所述问题。尤其在制造方法方面，应当提供简单的且低成本的解决方案来制造纤维复合构件或纤维复合半成品。尤其，本发明的一个目的是，提供一种解决方案，该解决方案在源自负载作用的要求方面引起至少一个优化的特性。尤其，本发明应提供一种解决方案，所述解决方案可实现剪切刚度和弯曲刚度的提高。至少应当针对至今已知的解决方案找到一种替选的解决方案。

根据本发明的第一方面，开头提到的目的通过用于纤维复合构件，尤其用于风能设施的纤维复合构件的纤维复合半成品实现，所述纤维复合半成品包括：层构造，其具有由型芯材料组成或包括型芯材料的型芯，和与型芯邻接的、由纤维层材料组成或包括纤维层材料的纤维层；以及多个引入到型芯中的增强杆，其由增强材料组成或包括增强材料，其中增强材料的刚性比型芯材料更高，其中多个增强杆关于型芯平面成角度地引入到型芯中，并且其中多个增强杆中的至少一个增强杆关于型芯平面的正交线成角度地引入到型芯中。

本发明尤其基于在下文中示出的关于用于纤维复合构件的现有的纤维复合半成品的知识。

用于纤维复合构件的纤维复合半成品可以包括不同的组成部分。对于要由纤维复合半成品制造的纤维复合构件的特性，通常各个组成部分的材料的和可能还有几何的特性是重要的。这可实现，在纤维复合构件中将不同组成部分的特性彼此结合，进而尤其地，优选地通过组成部分的选择，尤其优选与关于其使用领域专用地设定纤维复合构件的特性。

尤其在优选承受特别的负载的大型构件中、诸如在例如转子叶片和风能设施的其他构件中，出现高的和大幅改变的负载作用，尤其静态的和动态的负载，所述负载随着风能设施的构件的尺寸增加而进一步增加。风能设施的转子叶片通常发展为，使得其具有在结构强度相对高的情况下的小的重量，以及不同的硬度和取决于负载作用的拉伸强度。尤其，转子叶片应发展为，使得其可以尤其也常年地承受高的静态的和动态的负载。由于尤其关于所出现的负载作用的所述要求，转子叶片尤其包括纤维复合构件或由纤维复合构件组成。

本发明尤其基于如下认识，即尤其有利的是，包括至少两个层的纤维复合半成品沿厚度方向增强，以便尤其实现纤维复合构件的剪切刚度和弯曲刚度的提高。此外，尤其应当改善剪切力在层之间的传递。现有解决方案为此提出，将纤维复合半成品的各个组成部分，尤其至少两个层，通过多个相同定向的连接元件来连接，所述连接元件延伸穿过各个组成部分。在此，连接元件通常——与实际出现的负载作用无关地——在整个表面延伸之上沿厚度方向引入到纤维复合半成品中。这然而伴随着材料成本升高并且尤其也伴随着纤维复合半成品进而还有纤维复合构件的重量增加。

现有解决方案构成为，可以将连接元件精确地引入到不弯曲的表面中。通常，纤维复合构件然而也具有强烈弯曲的区域，所述区域尤其与功能相关地弯曲。在此需要的是，纤维复合构件的和尤其强烈弯曲的区域的可变形性和刚性匹配于与纤维复合构件的使用领域相关地源于负载作用的要求。

在这里所描述的解决方案中，以层状布置提供具有型芯和纤维层的纤维复合半成品。此外，增强杆关于型芯平面以大于0°的角度，优选大于30°的角度引入到型芯中。在此，至少一个增强杆关于型芯平面以不等于90°的角度引入到型芯中。由此，增强杆以不同角度引入到型芯中并且在此包括增强材料或由增强材料组成，所述增强材料具有比型芯材料更高的刚性，以便可以在没有长度和形状变化的条件下引入到型芯中，用于增强所述型芯。

在本文中所描述的型芯优选是三维元件和/或在型芯平面中优选具有面状的延伸，其中型芯平面在至少一个平面中可以是弯曲的，例如是柱形的或罩形的，和/或优选具有沿正交于型芯平面的方向的厚度。优选地，厚度比沿型芯平面的方向的延伸小数倍。正交于型芯平面的方向也可以称作为厚度方向。

通过纤维复合半成品的所述设计方案可以优化要求的特性，例如在强度、刚性或伸展性方面的特性，以便在负载作用下实现要由纤维复合半成品制造的纤维复合构件的优化性能。尤其，通过增强杆可以提高型芯沿厚度方向的弹性模量。

此外，由纤维复合半成品的设计方案得出的更高的弯曲刚度和剪切刚度确保了抵抗负载作用的长时间的刚性和/或强度。尤其，提高剪切模量并且经由所引入的增强杆的数量和角度来影响剪切模量变化的程度进而将其局部最优地调整。

有利的还有，通过特定地引入增强杆，尤其关于增强杆延伸的方向引入，通过关于型芯平面的角度以及关于型芯平面的正交线的角度，可以提供纤维复合半成品，所述纤维复合半成品的特性匹配于局部负载，以便由此可实现在轻型构造的意义上的最优的材料充分利用。

此外，尤其可以使用更薄的型芯和/或纤维层和/或使用较小密度的且较轻的型芯材料。伴随于此地可以节约重量和成本。

根据本发明的解决方案所描述的纤维复合半成品基本上以夹层构造方式制造。在此，具有不同特性的组成部分在层中组合。组成部分是型芯和至少一个，优选吸收力的纤维层，所述纤维层优选沿厚度方向邻接于型芯。

优选地，可以设有第二纤维层，其中纤维层可以通过型芯保持间距。在此，层构造优选包括上侧的纤维层和下侧的纤维层，其中型芯设置在上侧的纤维层和下侧的纤维层之间并且优选用作为间距保持件。型芯优选可以在上侧的纤维层和下侧的纤维层之间传递剪切力。

只要涉及纤维层在层构造中的布置，那么方向说明，例如上侧和下侧，优选涉及层构造，优选涉及型芯或纤维层，在用于制造纤维复合构件或纤维复合半成品的布置中具有以如下顺序的从下向上的层状布置：可能的纤维层-型芯-可能的纤维层。

型芯优选具有在型芯平面中的尤其面状的延伸和正交于型芯平面的厚度。优选地，型芯在此可以用于成型。型芯材料尤其可以具有低密度。尤其优选的在此是结构式的型芯材料。优选地，型芯材料可以具有高的机械稳定性和尤其具有低的重量。

通常，型芯材料可以具有非常小的强度并且通过与基体材料接触，尤其通过用基体材料浸渍和基体材料的硬化才实现最终强度。与基体材料接触的，尤其用基体材料浸渍的型芯材料，尤其在硬化之后，优选可以构成用于，传递出现的剪切力和优选拉力，并且支撑一个或可能多个纤维层。

纤维层的纤维层材料包括各个纤维或由各个纤维组成，所述纤维优选是纤维条。优选地，纤维层材料可以包括嵌入到基体材料中的纤维，并且尤其是纤维增强塑料。

基体材料在此形成基体，所述基体通常用作为纤维之间的填充料和粘合料。由此纤维在纤维复合材料中保持位置并且应力在纤维之间传递和分配。此外，基体可以用作为抵抗从外部作用的机械的和/或化学的影响的保护。作为基体材料优选可以使用可硬化的聚合物材料。

在这里所描述的解决方案中，型芯，尤其层构造用增强杆增强。增强杆可以理解为尤其形状稳定的，优选刚性的且尤其基本上直的体部。增强杆在此具有沿纵向方向的延伸，沿纵向方向的延伸比沿宽度方向的延伸和由此得出的横截面大数倍。

增强杆的形状稳定性的特征尤其在于，增强杆基本上长度稳定地且横截面稳定地构成。为了保证长度和横截面稳定性，本发明的解决方案提出，增强材料具有比型芯材料更高的刚性，尤其也具有更高的强度。尤其优选地，增强材料也可以具有比纤维层更高的刚性和/或强度。由此，增强杆可以没有几何形状改变地引入到型芯中。尤其，增强杆可以可封闭地构成。在此，增强材料具有高度为至少8GPa的弹性模量。优选地，增强杆可以具有尤其平滑的表面并且尤其包括拉挤的或其他预硬化的纤维复合材料，例如GFK或CFK、玻璃纤维、木材、钛、铝或类似材料或由上述纤维复合材料组成。

与型芯材料相比，增强杆在引入到型芯中时具有最终强度，其通过与基体材料接触优选不会明显地进一步提高。在此可以将最终强度理解为适合用于尤其在屈曲临界部位处增强纤维复合半成品的强度。

增强杆优选可以具有在型芯中的如下定向，所述定向尤其是取决于功能的。优选地，增强杆可以关于型芯平面以30°至小于90°的角度，优选以40°至80°的角度，更优选以45°的角度引入到型芯中。将在此给出的角度尤其可以理解为交角(Schnittwinkel)，所述交角限定为在型芯平面和增强杆之间的最小角度。

原则上可以将纤维复合半成品理解为半制成品或预制原材料模。纤维复合半成品据此不是完全制成的产品并且之后才继续加工为成品，即纤维复合构件。纤维复合半成品包括如下组成部分或由如下组成部分组成，所述组成部分优选相应地设置并且已置于基础的几何形状。此外，纤维复合半成品优选设计为，使得所述纤维复合半成品尽可能精确地具有要制造的纤维复合构件的形状和尺寸，以便可实现纤维复合构件的低成本的生产。

只要提到纤维复合半成品和/或纤维复合构件的特性、要求、负载、负载作用等，这些说明涉及成品，所述成品包括具有纤维复合半成品的纤维复合构件或由具有纤维复合半成品的纤维复合构件组成。尤其对特性的要求例如从作用到成品的、尤其预期的负载和负载作用中得出并且在构造和制造纤维复合半成品和纤维复合构件时应考虑。

在纤维复合半成品的一个优选的改进方案中提出，增强杆完全地或部分地延伸穿过型芯。根据本设计方案，纤维复合半成品的特性可以进一步匹配于尤其关于要由纤维复合半成品制造的纤维复合构件的使用领域限定的要求。

优选地，增强杆可以至少延伸穿过型芯的一部分，优选至少穿过型芯的直至1/2的厚度，或更优选地穿过型芯的直至2/3的厚度或3/4的厚度或4/5的厚度。

尤其优选地，多个增强杆的数量的至少3/4或2/3或1/2可以延伸穿过型芯的一部分，优选至少直至型芯的1/2的厚度或更优选直至型芯的2/3的厚度或3/4的厚度或4/5的厚度。由此，纤维复合半成品在匹配于局部负载的特性和材料利用方面的特别有利的设计方案能够以轻型构造的形式实现。

优选地，增强杆可以延伸穿过型芯并且在纤维层处具有连接区域，其中增强杆在连接区域中至少碰触纤维层。尤其优选地，增强杆可以延伸穿过连接区域，其中增强杆优选延伸穿过型芯并且延伸到纤维层中，更优选延伸穿过纤维层。由此，在随后制造纤维复合构件时可以将增强杆连接于纤维层和连接于型芯。由此，尤其可以补偿在制造纤维复合构件时在型芯和纤维层之间的接触区域中的缺陷。此外，由此可以保证剪力在型芯和纤维层之间的改善的传递。

此外优选提出，增强杆沿从层构造的第一端面至层构造的第二端面的方向延伸，其中第一端面与第二端面相对置。所述方向在此描述层构造的厚度方向，其中优选层构造的厚度包括由型芯的厚度和纤维层的厚度构成的总和。层构造的端面优选可以是型芯的表面或纤维层的表面。

尤其优选地，增强杆可以完全地或部分地延伸穿过纤维层。由此尤其可以在制造纤维复合构件时补偿在型芯和纤维层之间的接触区域中的缺陷。此外，由此可以保证剪力在型芯和纤维层之间的改善的传递。

优选地，增强杆可以至少延伸穿过纤维层的一部分，优选至少直至纤维层的1/2的厚度或更优选直至纤维层的2/3的厚度或3/4的厚度或4/5的厚度。

尤其优选地，至少3/4或2/3或1/2的数量的增强杆可以延伸穿过纤维层的一部分，优选至少直至纤维层的1/2的厚度或更优选直至纤维层的2/3的厚度或3/4的厚度或4/5的厚度。

尤其优选地，增强杆完全地或部分地延伸穿过型芯并且完全地或部分地延伸穿过纤维层。由此，型芯可以连接于纤维层进而尤其纤维层与型芯连接。由此可以进一步优化纤维复合半成品的增强。

优选提出，增强杆完全地或部分地延伸穿过型芯，优选沿从层构造的第一端面至层构造的第二端面的方向延伸，其中第一端面与第二端面相对置，并且其中优选增强杆完全地或部分地延伸穿过纤维层。通过所述设计方案，可以在屈曲临界部位处进行增强并且可以局部地调整剪切模量。尤其，当关于使用领域预期相应较低的负载时，可以选择较短的增强杆，以便节省重量和成本，所述较短的增强杆部分地延伸穿过型芯。

根据本实施方式，增强杆可以基本上在型芯中设置。在此，增强杆可以挤压型芯材料，所述型芯材料尤其优选可以置于增强杆周围。

纤维复合半成品的另一优选的改进方案的特征在于，增强杆具有5mm的最大直径，优选1mm至5mm的最大直径，更优选2mm至5mm的最大直径。

在此可以将最大直径理解为垂直于增强杆的旋转轴线的最长弦。通过增强杆的这种设计方案可以将所述增强杆引入到型芯中，而不显著地削弱型芯材料，尤其不将型芯材料折断。

尤其优选的是，将具有不同最大直径的增强杆引入到型芯中。由此可以实现要制造的纤维复合构件的刚性和/或强度，尤其剪切刚性的最大可能的匹配。

还优选的是，增强杆具有圆的和/或有角的几何形状。特别优选地，增强杆可以具有多角的几何形状，尤其具有星形的几何形状。由此尤其可以实现将增强杆更好地连接于在要制造的纤维复合构件中的模材料。

尤其优选地，增强杆具有大于1mm的长度，优选大于5mm或10mm或20mm或30mm或40mm，更优选最大50mm的长度。

根据另一优选的实施方式，型芯包括具有多个增强杆的区域和具有较少增强杆的区域。在此，所述区域优选可以包括每m

有利的是，纤维复合半成品的特性由此可以局部地且优选个体化地调整。

尤其优选地，增强杆的体积的总和与型芯的体积的比例可以为1:10或1:20或1:50，更优选为1:100。

还优选的是，型芯材料选自如下材料或材料的组合，尤其聚乙烯或聚氯乙烯或轻木或泡沫，特别是硬质泡沫。优选地，型芯材料也可以包括隔绝部或由隔绝部组成。

在此优选的是，型芯材料包括聚乙烯和/或聚氯乙烯和/或轻木和/或泡沫，特别是硬质泡沫，或由这些材料中的一种材料或这些材料的两种或更多种材料的组合组成。尤其，由于将型芯用增强杆增强，可以使用特别轻的泡沫材料，优选具有低密度。由此，尤其可以进一步节省重量和成本。尤其优选的是，使用未成形的型芯材料。

根据另一优选的实施变型形式，增强材料包括基体材料和嵌入到基体材料中的纤维。尤其优选的是，纤维可以基本上单向定向地嵌入基体材料中。替选地或补充地，纤维条(Fasergelege)和/或纤维束，尤其单向纤维束可以嵌入基体材料中。在此优选地，基体材料是硬化的。由此可以提供硬化的、尤其刚性的增强杆。

尤其优选的是，增强材料包括基体材料和嵌入到基体材料中的纤维，并且其中优选地，基体材料是硬化的。根据本实施变型形式，纤维复合半成品，即能继续加工为纤维复合半成品的半成制品或原材料模包括硬化的增强杆。

根据另一优选的实施变型形式提出，引入到型芯中的增强杆分别限定在型芯的表面处的引入部位，并且型芯的表面具有多个引入部位并且多个引入部位分别限定引入区域，并且第一引入区域与第二引入区域间隔开。在此，引入区域尤其可以彼此间隔开至少30mm。优选地，一个引入区域的引入部位可以彼此间隔开尤其最大500mm。

在此尤其优选的是，引入区域基本上环形地构成。引入区域的形状在此通过各个引入部位和引入部位的尤其基本上穿过中心点伸展的虚拟连接来限定。因此，可以将表述环形当前不仅理解为圆环形的设计方案，而且也理解为多边形的和/或多角形的设计方案。

增强杆可以在此优选延伸穿过型芯，使得所述增强杆在型芯中基本上描述截锥的形状。在此，引入区域的最大直径在型芯的厚度上扩展。

替选地，引入区域可以包括基本上在一条线上设置的引入部位。在此，优选最大2个、3个、4个、6个、10个或20个引入部位可以限定引入区域。

引入到型芯中的增强杆也能够以通过纤维层的表面限定的方式来限定在层构造的端面处的引入部位，尤其当增强杆在引入到型芯中时引导穿过纤维层时如此。

根据另一优选的实施变型形式提出，至少两个增强杆关于型芯平面以不用角度引入到型芯中。优选地，至少3个或4个或5个增强杆可以关于型芯平面以不同角度引入到型芯中。尤其优选地，可以将每平方米的至少四分之一，优选至少一半的增强杆以不同角度引入到型芯中。由此可以保证特别可靠的且优化的力传递，优选剪力的传递。

最后，根据另一优选的实施变型形式可以提出，三个增强杆中的最多两个增强杆在型芯中位于一个增强平面中。尤其优选地，三个增强杆可以在型芯中位于不同的增强平面中。

根据本发明的另一方面，开头提到的目的通过一种纤维复合构件来实现，尤其用于风能设施的纤维复合构件，其包括纤维复合半成品和硬化的基体材料，其中增强杆至少部分地和型芯嵌入到硬化的基体材料中并且形成复合件，其中硬化的基体材料将复合件连接于纤维层。通过硬化的基体材料，尤其型芯材料可以是硬化的。更优选地，通过硬化的基体材料，纤维层材料可以是硬化的。

尤其优选地，硬化的基体材料可以将增强杆和/或型芯材料连接于纤维层。在此尤其优选的是，基体材料接触增强杆的表面。

优选地，增强杆可以在纤维复合半成品中和在纤维复合构件中，即在与基体材料接触和基体材料硬化之后，具有基本上相同的刚性和/或基本上相同的强度。

根据本发明的另一方面，开头提到的目的通过一种尤其用于风能设施的转子叶片的转子叶片元件来实现，其中转子叶片元件包括至少一个纤维复合构件。

根据本发明的另一方面，开头提到的目的通过一种尤其用于风能设施的转子叶片来实现，其包括至少一个转子叶片元件。

根据本发明的另一方面，开头提到的目的通过一种风能设施来实现，所述风能设施包括塔、吊舱和具有转子毂和多个转子叶片的转子，其中转子叶片包括至少一个转子叶片元件，所述转子叶片元件具有至少一个纤维复合构件，和/或塔和/或吊舱和/或转子毂包括纤维复合材料。

尤其，开头提到的目的可以通过纤维复合半成品和/或纤维复合构件用于转子叶片元件以制造风能设施的转子叶片和/或用于转子叶片和/或用于风能设施的塔和/或吊舱和/或转子毂的应用来实现。

此外，开头提到的目的可以通过纤维复合半成品和/或纤维复合构件用于制造汽车的车身构件和/或在轮船或飞机制造中和/或在具有复合材料的轻型构造中和/或在建筑物或街道构造的构件中和/或在其他高负载的结构中的应用来实现。

此外，开头提到的目的通过一种用于制造纤维复合半成品以制造纤维复合构件的方法来实现，尤其用于风能设施的纤维复合构件，所述方法包括如下步骤：提供型芯，所述型芯由型芯材料组成或包括型芯材料；提供纤维层，所述纤维层由纤维层材料组成或包括纤维层材料；通过层状地设置型芯和纤维层构成层构造；提供多个增强杆，所述增强杆由增强材料组成或包括增强材料，其中增强材料具有比型芯材料更高的刚性；将多个增强杆定位，其中多个增强杆关于型芯平面成角度地定位，并且多个增强杆中的至少一个增强杆关于型芯平面的正交线成角度地定位；将多个增强杆引入到所述型芯中。

在此将纤维复合半导体优选以半壳夹层构造方式制造。尤其，增强杆首先可以引入到型芯中并且接着设置这些层。替选地，首先可以设置层并且接着将增强杆引入到型芯中。优选地，增强杆到型芯中的引入在此可以包括将增强杆引导穿过和/或引入到纤维层中。

尤其，可以将增强杆引入，优选射入到型芯中，使得所述增强杆完全地或部分地延伸穿过型芯，优选也完全地或部分地延伸穿过纤维层。优选地，增强杆可以引入到型芯中，使得所述增强杆处于层构造中并且尤其不从层构造中伸出。

根据一个优选的实施方式，将增强杆以在1bar和10bar之间的压力，优选以在4bar和8bar之间的压力，更优选以7bar的压力引入。

尤其优选地，可以将增强杆射入和/或锤入到型芯中。此外，增强杆例如可以借助于弹簧系统引入到型芯中，优选钉牢(getackert)到型芯中。

优选地，可以将增强杆以一定压力和/或一定速度射入到型芯中，使得增强杆引入到型芯中，以至于增强杆完全地位于层构造之内。尤其，增强杆在此不射穿整个层构造。尤其优选的是，引入的增强杆不从层构造中伸出。

尤其优选地，可以将增强杆单个地引入到型芯中。更优选地，可以将增强杆成组地引入。优选地，在此所述组包括相同定向的和/或彼此间隔开的，尤其规则地彼此间隔开的增强杆。此外，优选第一组和第二组可以同时引入到型芯中。优选地，可以将第一组和第二组同时地或时间错开地引入到型芯中。尤其可以将两个或更多个增强杆的多个组同时地或时间错开地引入到型芯中。

尤其优选地，增强杆的引入可以包括提供增强材料、从增强材料切割增强杆和将增强杆引入到型芯中，其中优选地，引导增强杆穿过纤维层。

优选地，引入的增强杆可以具有超出部，所述超出部从型芯中和/或从纤维层中伸出，其中在增强杆的引入之后在此可以设有去除超出部的步骤。

更优选地，可以将纤维层在增强杆穿引之后和必要时在去除超出部之后封闭。

尤其优选地，将增强元件引入到型芯中的步骤可以包括下述重复的步骤：提供连续增强材料，优选以缠绕在线圈上的方式；将连续增强材料切割为限定的长度，优选借助手持设备切割；以及将切割的增强杆引入到型芯中。

尤其优选地，提供连续增强材料的步骤可以包括从如下材料的组中选择增强材料，所述材料具有比型芯材料更高的刚性。

更优选地，提供连续增强材料的步骤可以包括选择增强材料和将增附剂涂覆到增强材料的表面上。由此尤其可以改善表面的附着特性。增附剂优选可以作为底漆涂覆到增强材料的表面上。

尤其优选地，连续增强材料的提供可以包括从如下材料组中选择增强材料，所述材料组包括拉挤的GFK和/或拉挤的CFK，尤其优选热固性塑料和/或木材和/或铝。

根据一个优选的实施方式，将增强元件引入到型芯中的步骤包括将增强元件引导穿过纤维层。

此外优选的是，将增强杆射入到型芯中，优选借助气枪。在此，不需要特定的生产设施。气枪例如可以手动地由人员操作。对此有利的是，可以将增强杆与纤维复合半成品的几何形状无关地引入到型芯中。此外，由此可以将增强杆单个地，尤其与预期的负载相关地引入到型芯中。所述生产步骤可以作为中间步骤集成到常规生产步骤序列中。

根据本发明的另一方面，开头提到的目的通过一种用于制造纤维复合构件的方法来实现，所述纤维复合构件尤其用于风能设施，优选用于风能设施的转子叶片，所述方法包括如下步骤：制造纤维复合半成品；将型芯和引入到型芯中的增强杆与基体材料接触，其中增强杆至少部分地并且型芯嵌入基体材料；并且硬化基体材料，其中硬化的基体材料形成复合件，并且将复合件连接于纤维层。

根据本发明的所提出的解决方案，纤维复合构件可以通过树脂灌注，优选真空灌注制造。在此，纤维复合构件的组成部分与调温的且液态的基体材料接触。由此可以将组成部分的干燥的纤维完全用基体材料浸渍并且通过硬化基体材料而硬化。当前，型芯材料包括干燥的纤维。此外，纤维层可以包括干燥的纤维。

在真空灌注中，纤维复合半成品设有膜，所述膜将纤维复合半成品尤其基本上流体密封地包围，以便将由膜包围的空间，尤其借助于真空泵抽真空。因此，纤维复合半成品，尤其纤维复合半成品的包括干燥纤维的组成部分，优选型芯材料和/或纤维层材料不再具有空气。空气压力在此将纤维层和型芯挤压到一起并且还将所述纤维层和型芯固定。在该方法中，调温的、液态的基体材料可以通过施加真空而吸到型芯材料中和/或纤维层材料中。

基体材料的硬化尤其可以热学地和/或根据反应进行。

尤其通过如下生产顺序，即包括首先制造纤维复合半成品并且接着将组成部分的纤维用基体材料浸渍和硬化基体材料，可以将通过将增强杆引入到型芯中产生的引入部位由基体材料填充和封闭。由此尤其可以防止孔壁缺陷。

在硬化状态中，基体材料尤其可以将型芯连接于纤维层。优选地，基体材料也可以将增强杆连接于型芯以及连接于纤维层。由此，可以补偿在型芯和纤维层之间或型芯和基体材料之间的接触区域中的可能的缺陷部位。通过纤维复合构件的这种附加的增强也可以补偿由于裂缝形成而引起的复合件的薄弱部，所述裂缝形成在硬化基体材料时可能出现。

尤其优选的是，由此纤维复合半成品的和尤其纤维复合构件的组成部分持久地彼此连接和/或固定在彼此上和/或彼此紧靠地附着，使得产生三维构件。

这些其他的方面的其他优点、实施变型形式和实施细节及其可能的改进方案也参照针对方法的相应的特征和改进方案的之前进行的描述。

附图说明

示例性地根据附图阐述优选的实施例。附图示出：

图1示出风能设施的一个示例性的实施方式的示意三维图；

图2示出根据一个实施例的纤维复合半成品的示意三维图；

图3示出根据一个实施例的纤维复合构件的示意三维图；

图4示出根据一个实施例的纤维复合半成品的示意三维图；

图5示出根据一个实施例的转子叶片的示意三维剖视图；

图6示出根据一个实施例的转子叶片的示意二维图；

图7示出根据一个实施例的用于制造纤维复合半成品的示例性的方法步骤；

图8示出根据一个实施例的用于制造纤维复合构件的示例性的方法步骤。

在附图中，相同的或基本上功能相同的或功能相似的元件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出风能设施的一个示例性的实施方式的示意三维图。风能设施100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104处设有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片108和整流罩110。空气动力学转子106在风能设施的运行中由风置于旋转运动进而也使发电机的电动力学转子或旋转体旋转，其直接地或间接地与空气动力学转子106耦联。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。纤维复合构件200可以用于风能设施100的不同组件。根据该示例性的实施方式，转子叶片108包括转子叶片元件1080，所述转子叶片元件具有至少一个如在此所描述的纤维复合构件200。

在图2中示出纤维复合半成品210的示意三维图。纤维复合半成品210包括层构造，所述层构造具有上侧的纤维层230b、型芯220和下侧的纤维层230b。为了更好地示出，在图2中，型芯220的型芯材料和上侧的纤维层230a的和下侧的纤维层230b的纤维层材料透视地示出。型芯220在此将上侧的纤维层230a和下侧的纤维层230b间隔开。此外，纤维复合半成品210包括多个增强杆240，所述增强杆关于型芯平面2210以大于0°的角度并且关于型芯平面2210以不等于90°的角度引入到型芯220中。增强杆240根据该示例性的实施方式延伸穿过上侧的纤维层230a、型芯220和下侧的纤维层230b。由此可以将纤维层230a、b连接于型芯220并且尤其改善剪力在纤维层230a、b之间和优选在纤维层20a、b之一和型芯220之间的传递。

图3以示意三维图示出纤维复合构件200，所述纤维复合构件具有上侧的纤维层230b、型芯200、下侧的纤维层230b和多个增强杆。型芯220在此具有在型芯平面2210中的面状的延伸和沿通过厚度2220限定的厚度方向延伸，所述厚度方向正交于型芯平面延伸。型芯平面2210在此基本上由型芯的纵轴线和横轴线展开。在此尤其优选的是，纵轴线和横轴线在纤维复合构件200的中点和/或重心处相交。

层构造的通过上部的纤维层320a限定的端面根据本实施方式具有多个引入部位310a-e。引入部位310a-e在此限定多个引入区域320a-e，所述引入区域彼此间隔开。第一引入区域320a-c基本上以直线的形式构成并且分别包括三个引入部位310a-c。在本实施方式中设有第二引入区域320d、e，所述第二引入区域通过引入部位310d、e限定。所述引入区域320d、e包括四个引入部位310e或五个引入部位310d，所述引入部位基本上环形地设置。纤维复合构件200根据该实施例具有包括较多增强杆3300的区域和包括较少增强杆3400的区域。

纤维复合构件200包括硬化的基体材料，所述基体材料使增强杆嵌入到型芯220中和嵌入到纤维层230a、b中。基体材料在此将由型芯220和增强杆构成的复合件连接于纤维层230a、b。此外，基体材料将引入部位310a-e封闭。由此尤其可以防止孔壁缺陷。

图4以三维图示出纤维复合半成品210的示意图。纤维复合半成品210具有上侧的纤维层230a、型芯220和下侧的纤维层230b。为了更好地示出，在图4中，型芯220的型芯材料和上侧的纤维层230a和下侧的纤维层230b的纤维层材料透视地示出。型芯220在此用作为间隔保持件并且将上侧的纤维层230a与下侧的纤维层230b间隔开。包括纤维层230a、b和型芯220的层构造的由上侧的纤维层230a的表面限定的上端面具有五个引入部位310，所述引入部位限定基本上环形的引入区域320。引入部位310基本上均匀地彼此间隔开。从引入部位起始，增强杆240穿过上侧的纤维层230a延伸进入到型芯220中。在此，引入区域320的最大直径在型芯220的厚度之上扩展。增强杆240在此基本上限定截锥。

图5示出转子叶片108的示意三维图。转子叶片108具有转子叶片元件1080，所述转子叶片元件包括纤维复合构件200。纤维复合构件200在此具有多个增强杆240，所述增强杆将纤维复合构件200从而还有转子叶片元件1080或转子叶片108增强。

图6相应地示出转子叶片108的示意二维图，所述转子叶片具有转子叶片元件1080，所述转子叶片元件包括纤维复合构件200。

图7示出用于制造纤维复合半成品以制造纤维复合构件的方法。在此首先提供纤维复合半成品的各个组成部分，包括型芯710和两个纤维层720、730。在下一步骤740中，将这些组成部分层状地以纤维层-型芯-纤维层的顺序设置，使得第一纤维层形成下侧的纤维层，第二纤维层形成上侧的纤维层并且纤维层与型芯间隔开。此外，提供750缠绕在线圈上的连续增强材料以及借助手持设备切割751为限定的长度。这样切割的连续增强材料限定增强杆并且将这样切割的连续增强材料置入760包括型芯和两个纤维层的层构造中。在此，将增强杆，尤其用于射入增强杆的气枪，首先关于型芯平面以小于90°且大于0°的角度定位761。随后将增强杆借助气枪穿过上侧的纤维层射入762到型芯中。将连续增强材料切割751为限定的长度，将这样切割的增强杆定位761和将增强杆穿过上侧的纤维层射入762到型芯中的步骤多次重复。在此，将连续增强材料切割为不同长度并且以不同角度射入到层构造中。

在图8中示出用于制造纤维复合构件的方法的各个方法步骤810-890。在此首先制造810-862纤维复合半成品。在此，首先提供型芯810和纤维层820。在下一步骤中，将所述组成部分层状地以纤维层820-型芯810的顺序设置，使得纤维层形成下侧的纤维层并且型芯邻接于纤维层。此外，提供850增强杆。增强杆单个地借助气枪置入860型芯中。在此，将气枪连同增强杆首先关于型芯平面以小于90°且大于0°的角度定位861在型芯处。随后，将增强杆借助气枪射入862到型芯中，使得所述增强杆延伸穿过型芯。此外，提供830纤维层并且将其层状地设置870在型芯上，使得所述纤维层形成上侧的纤维层并且通过型芯与下侧的纤维层间隔开。在随后的步骤中，为层构造设有880膜并且将由膜包围的层构造借助真空泵抽真空881。由此将调温的、液态的基体材料抽吸882到层构造中，即型芯和纤维层中。在该步骤中，将纤维层的纤维层材料和型芯的型芯材料用基体材料浸渍。最后将基体材料硬化890。硬化的基体材料嵌入引入到型芯中的增强杆并且将各个组成部分，即纤维层、型芯和增强杆彼此紧靠地连接。

根据本发明的解决方案的包括纤维层230a、b，型芯220和引入到型芯220中的增强杆240的纤维复合构件或纤维复合半成品具有不同优点。尤其，通过将增强杆240以不同角度引入可以提高纤维复合构件200的剪切刚性和弯曲刚性。此外，尤其可以将纤维复合构件200的特性匹配于局部负载，以便由此可实现在轻型构造意义上的优化的材料利用。

附图标记列表

100 风能设施

102 塔

104 吊舱

106 空气动力学转子

108 转子叶片

110 整流罩

200 纤维复合构件

210 纤维复合半成品

220 型芯

230a、b 纤维层；上侧的纤维层，下侧的纤维层

240 增强杆

310、310a-e 引入部位

320、320a-e 引入区域

710 提供型芯

720 提供纤维层，下侧

730 提供纤维层，上侧

740 层状设置

750 提供连续增强材料

751 将连续增强材料切割为限定的长度(增强杆)

760 置入增强杆

761 将增强杆或气枪定位

762 将增强杆射入

810 提供型芯

820 提供纤维层，下侧

830 提供纤维层，上侧

840 层状设置

850 提供增强杆

860 置入增强杆

861 将增强杆定位

862 将增强杆射入

870 层状设置

880 为层构造设置膜

881 将层构造抽真空

882 将基体材料抽吸到层构造中

890 将基体材料硬化

1080 转子叶片元件

2210 型芯平面

2220 厚度

3300 具有较多增强杆的区域

3400 具有较少增强杆的区域