從柔性復合材料制造三維制品的系統和方法技術方案

本公開包括含有柔性復合材料的三維制品和制造所述三維制品的方法。更具體地，本系統涉及用于制造無縫三維成形制品的方法，該無縫三維成形制品可用作諸如安全氣囊/可膨脹結構、包、鞋和類似的三維制品的制成品。優選的制造工藝結合了復合成型方法與具體的前驅體材料以形成柔性纖維增強的連續成形制品。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】相關申請的奪叉引用 本申請要求于2013年3月13日提交的美國臨時專利申請序列號為61/780,345 和2013年3月27日提交的美國臨時專利申請序列號為61/805, 874的優先權，這些專利申 請全文以引用的方式并入本文中。
本公開整體涉及用于從柔性復合材料來制造三維制品的系統和方法，更具體地涉 及基于柔性復合材料用于制造用于氣囊/可膨脹結構、包、鞋子、和類似的三維制品的三維 成型制品的系統和方法。
技術介紹
關于織物相關的產品，對于優化諸如重量、剛性、滲透性、防水-能力、透氣性、顏 色、成型性、成本、可定制性、柔韌性、可包裝性等的各種性質的組合一直存在困難，特別是 關于如衣服和鞋子、野營和遠足產品、舒適的裝甲、防護膨脹結構等織物相關的產品。例如，目前的市場趨勢從汽車安全氣囊技術擴展到許多新的應用，包括飛機、公共 汽車和火車/高速鐵路系統，以及運動中個人的頭部和頸部支撐、摩托車、賽車，或軍事上 的應用。同樣的技術在緊急情況和其他商業浮選系統、應急漂浮背心和服裝（gear)、雪崩 防護、石油和化學品泄漏控制、囊壩（bladderdam)、用于戶外應用的儲水袋、背包，露宿袋 (即，露營，這表示小型帳篷或遮蔽物）和一般的儲存系統中具有應用。 安全氣囊技術的趨勢是把將額外的費用用于開發非常輕質、薄、強度高、多向增 強、耐壓且耐沖擊和耐穿刺的氣袋（envelope)。受控的順應性和變形可以用來吸收沖擊并 管理沖擊脈沖。用于側簾、座椅和安全帶保護的汽車應用需要非常輕便、可壓縮成盡可能小 的體積，并具有形成為最有利的三維形狀以獲得最佳的展開和保護的能力。常見的復雜3D 形狀一定要結實，展示出較高的爆破壓力、耐沖擊性和耐穿刺性，并且必須膨脹至其預定形 狀而無爆裂或在任何接縫/連接處失效。因為貯壓式膨脹介質的體積有限，它們一般需要 有高度的壓力完整性和抗滲性。因為許多系統具有如下的操作要求：在沖擊和/或展開之 后袋保持膨脹7-10分鐘，在某些應用中，可能希望該袋保持膨脹更長，所以上述性質特別 關鍵。這樣的一個例子是直升機安全氣囊碰撞系統，其中初始展開緩沖直升機沖擊，但在水 中希望袋保持膨脹，以提供浮選，以防止直升機的下沉。 另一個類似的應用（其中后膨脹壓力和可重用性是有利的）是用于水上應用的飛 機安全氣囊。安全氣囊對于商業客機的碰撞保護來說是理想的，但重量和儲存體積對于這 些應用來說非常重要。客機已被要求載攜帶用于緊急水上使用的漂浮裝置，因此如果著陸 沖擊的碰撞保護功能可以與二次浮選應用進行組合，這樣的系統的效用則被增強。這樣的 技術同樣適用于商用飛機的緊急出口滑道以及水上非碰撞氣囊緊急出口和浮選系統。 至少由于這些原因，具有減小的重量和所需結構性能的新的成本有效的織物相關 制品的開發，以及制造該織物相關制品的新的系統和方法將會很有益。
技術實現思路
在本公開的多個方面，公開了由多種不同的柔性復合材料來制造三維制品的系統 和方法。 在本公開的多個方面，提供了改善的單絲相關的產品、方法和設備，以及由柔性復 合材料來制造三維制品的系統。 在本公開的多個方面，使用本文教導和體現了的技術和實用技術，描述了用于設 計和制造織物相關產品的系統。 在本公開的多個方面，公開了有效控制的織物相關產品的各個性質的改進，所述 性質包括但不限于：重量、剛性、滲透性、防水能力、透氣性、顏色、成型性、成本、可定制性、 柔韌性、可包裝性等，包括這些性質的所需組合。 在本公開的多個方面，公開了基于柔性復合材料制造三維成形制品的方法，所述 三維成形制品可用于安全氣囊、升力袋、一般的可膨脹結構、包、鞋子和類似的三維制品。 在本公開的多個方面，用于制造的系統在織物相關產品，剛性、柔韌性和彈性特性 的方向控制的所需方面提供了微調。 在本公開的多個方面，織物相關產品結合了極輕的重量和極限的強度。【附圖說明】 如下附圖提供了對本公開的進一步理解并且作為本說明書一部分而并入且構成 本說明書一部分，其示出了本公開的實施例，并與說明書一起起到闡釋本公開原理的作用， 在附圖中： 圖1示出了根據本公開的多種實施方式的薄工程柔性復合材料的側視圖，其鄰近 傳統機織材料； 圖2示出了根據本公開的多種實施方式的三維柔性復合材料制品的透視圖； 圖3示出了根據本公開的多種實施方式的用于制造三維制品的工具和成型布置 的剖視圖； 圖4示出了根據本公開的多種實施方式的用于制造優選制品的備用優選的工具 和成型布置的剖視圖； 圖5示出了根據本公開的多種實施方式的優選的圖4工具和成型布置的剖視圖； 圖6示出了根據本公開的多種實施方式通過優選的圖4工具和成型布置來制造的 制品的剖視圖； 圖7a，7b和7c示出了示意圖，其一般性描述了根據本公開的多種實施方式，用于 制造優選的柔性復合材料制品的備用優選步驟、工具和成型布置； 圖8示出了透視圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式，含有用于連 接點的整合結增強件、通孔和用于增強負載能力的增強系帶的柔性復合制品； 圖9示出的剖視圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式，由兩個或更 多的單絲、纖維，或使用包含不同纖維的交替單向帶的絲束制成的替代性柔性復合材料； 圖10示出了剖視圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式，由兩個或更 多的單絲、纖維，或使用包含不同纖維的交替單向帶的絲束制成的替代性柔性復合材料； 圖11示出了透視圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式的復合鞋幫； 圖12A示出了一個側視圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式的工程 復合鞋幫（footwearupper); 圖12B示出了一個側視圖，示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式的工程復 合鞋幫； 圖13示出了部分分解圖，其描繪了根據本公開的多種實施方式與圖11的復合鞋 幫的結構相一致的優選復合結構； 圖14示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，制造可在多種 鞋應用中使用的模塊工程化復合鞋幫的優選方法； 圖15示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，制造圖11的復 合鞋幫的一個優選的方法； 圖16示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，在圖11的復合 鞋幫生產中所用的一組初始制造步驟； 圖17示出了一個平面圖，其示意性地描繪了根據本公開的多種實施方式，能形成 復合鞋幫的平面復合元件； 圖18示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，在圖11的復合 鞋幫生產中所用一組后續制造步驟； 圖19示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，在圖11的復合 鞋幫生產中可用的第一合并和固化方法； 圖20示出了示意圖，其一般性示出了根據本公開的多種實施方式，在圖11的復合 鞋幫生產中可用的第二固結（consolidation)和固化方法； 圖21示出了圖，其一般性地示出了根據本公開的多種實施方式，向圖11的復合鞋 幫施加飾面部件（finishcomponentry)的一個示例性方法； 圖22示出了圖，其一般性地示出了根據本公開的多種實施方式，向圖11的復合鞋 幫施加飾面部件的一個替代性示例性方法； 圖23示出了圖，其一般性地示出了根據本公開的多種實施方式，向圖11的復合鞋 幫施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生產三維成形柔性復合部件的方法，所述方法包括以下步驟：a.提供陽模或陰模；b.通過在所述陽模上或所述陰模內施加至少一個單向帶層，而在所述陽模上或所述陰模內構建復合鋪疊；以及(ii)在所述單向帶層之上和/或之下施加釋放襯墊；c.固化所述復合鋪疊以產生所述三維成形柔性的復合部件；和d.從所述陽模或陰模中取出所述三維成形柔性的復合部件或者溶解和/或熔化所述陽模或陰模。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅蘭·約瑟夫·道恩斯，克里斯托弗·邁克爾·亞當斯，喬恩·邁克爾·霍爾韋格，韋斯利·愛德華·哈特徹爾，基思·喬爾·麥克代尼爾斯，海納·W·麥德勒，
申請(專利權)人：帝斯曼知識產權資產管理有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL