用于樹脂灌注的自動樹脂和纖維沉積制造技術

本發明專利技術涉及用于樹脂灌注的自動樹脂和纖維沉積。通過將纖維增強物的至少一個層板和至少一層樹脂鋪放在工具上來制造復合結構。通過鋪放多條樹脂膜來形成樹脂膜層。使用來自樹脂層的樹脂來灌注纖維增強物。

【技術實現步驟摘要】

本公開大體涉及復合結構的制造，并且更具體地涉及用于使用樹脂來灌注增強物的纖維增強物和樹脂膜的沉積方法和設備。
技術介紹
可以使用例如自動帶積層機器和自動纖維鋪放機器來制造大型復合結構。這些自動機器通過鋪下多條或多道(course)預浸潰帶或束從而在工具上鋪設層板。預浸潰物的自動積層具有多個缺點，包括預浸潰材料具有相對短的保質期、帶鋪放頭可能膠結、需要資本密集型自動高壓滅菌器來固化和限制各種可用的預浸潰物形式。可用通過使用液體成型技術，例如但不限于纖維預制件的樹脂灌注，來克服一些上述缺點。不過，樹脂灌注過程也具有特定的缺點，包括在控制樹脂向常規工具內的定位和 沉積時的有限靈活性以及將高模數和高度韌化的樹脂灌注到大型結構中的困難性。同樣，樹脂灌注是耗時的并且需要相對復雜的袋裝設置和樹脂輸送系統，并且需要技工與樹脂直接接觸。此外，樹脂灌注在材料浪費和耗材方面是相對昂貴的。為了改進樹脂分布并且減少工藝時間，已經提出了使用樹脂膜構成的構件來灌注纖維預制件，其中所述構件是由大型板材截成的并且被放置在心軸上且隨后是干預制件。為了控制樹脂流動，需要相對復雜的屏障和各種耗材。因此，樹脂膜灌注過程和器械不能良好地適用于需要自動化的較高水平生產環境。樹脂噴涂技術已經被使用，其中借助于自動裝置使用噴槍將樹脂沉積到工具上。不過，這個過程需要工具被保持在低溫以便控制樹脂在從噴槍被轉移到工具時從液態到固態的狀態改變。因此，需要使用減少成本并良好適用于自動化的樹脂灌注過程來制造復合結構特別是大型結構的方法。還需要允許高鋪置率、改進對樹脂質量、定位和分布的控制并且允許使用高模數和韌化的樹脂的樹脂膜自動沉積方法和設備。
技術實現思路
所公開的方法和設備提供了可以用于纖維預制件的樹脂灌注以便生成大型復合結構的樹脂膜自動沉積。所公開的實施例允許以定制形式來沉積樹脂以便滿足設計和工藝要求且同時減輕重量并實現對能量和材料的較少使用。所公開的自動樹脂沉積過程可以減少重復成本且同時省去先前所需的制備材料的工藝步驟。通過高度可重復的自動化，可以提高質量和性能。還可以減少材料浪費且同時最小化或避免工人和樹脂之間的直接接觸。可以省去對高壓滅菌器工藝的需要以及對樹脂罐、配管和樹脂處理設施的需要。根據一個公開實施例，提供用于制造復合結構的方法。該方法包括向壓實輥供給樹脂膜、沿基底的表面移動壓實輥以及隨著輥沿基底運動將膜壓實到基底上和/或內。供給樹脂膜包括將一條樹脂膜引導到壓實輥并且隨著壓實輥沿基底表面運動將樹脂膜切割成所需長度。該方法還可以包括向壓實輥供給纖維增強物并且隨著輥沿基底運動將纖維增強物壓實到基底上。纖維增強物和樹脂模可以被基本同時地供給到壓實輥。被自動控制的操縱器可以用于沿基底移動壓實輥并基本邊對邊地放置樹脂膜條。根據另一公開實施例，提供制造復合結構的方法，其包括向壓實輥分別供給纖維增強物和樹脂膜。該方法還包括沿基底的表面移動壓實輥以及使用壓實輥將樹脂膜和纖維增強物壓抵于基底。分別供給纖維增強物和樹脂膜可以包括從卷軸抽取纖維增強物條和樹脂膜條，并將所述條引導 到壓實輥。在一個實施例中，纖維增強物被供給到基底和樹脂膜之間，而在另一實施例中樹脂膜被供給到基底和纖維增強物之間。方法還包括隨著壓實輥沿基底表面運動切割纖維增強物和樹脂膜的長度。根據另一實施例，提供制造復合結構的方法。該方法包括在工具上組裝積層(layup)，其包括將至少一個纖維增強物層板鋪設在工具上以及通過鋪設樹脂膜條將至少一層樹脂鋪設在工具上。該方法還包括使用來自樹脂層的樹脂灌注纖維增強物。鋪設樹脂膜條可以包括使用末端執行器將樹脂膜切割成所需長度，并且使用末端執行器將膜條壓抵于工具。灌注纖維增強物可以包括將真空袋密封在積層之上、抽空真空袋并且向積層施加熱。根據又一實施例，提供制造復合結構的設備，其包括適于沿基底表面運動的末端執行器以及在末端執行器上的樹脂膜供料源(supply)。設備還包括壓實輥，其在末端執行器上用于隨著末端執行器沿基底表面運動而將樹脂膜壓抵于基底。膜供料源可以包括樹脂膜卷軸，并且末端執行器可以包括用于將樹脂膜從卷軸引導到壓實輥的引導件以及用于將樹脂膜切割成所需長度的切割件。設備還可以包括在末端執行器上的纖維增強物卷軸以及用于將纖維增強物從卷軸引導到壓實輥的引導件。總而言之，根據本專利技術的一個方面，提供制造復合結構的方法，其包括向壓實輥分別地供給纖維增強物和樹脂膜；沿基底的表面移動壓實輥；以及使用壓實輥將樹脂膜和纖維增強物壓抵于基底。有利地，分別地供給纖維增強物和樹脂膜的方法包括從纖維供料源卷軸抽取一條纖維增強物以及從樹脂膜供料源卷軸抽取一條樹脂膜，以及將纖維增強物條和樹脂膜條引導到壓實輥。有利地，纖維增強物被供給到基底和樹脂膜之間且壓實樹脂膜和纖維的方法包括使用壓實輥將樹脂膜壓實到纖維增強物上。有利地，樹脂膜被供給到基底和纖維增強物之間且壓實樹脂膜和纖維的方法包括使用壓實輥將纖維增強物壓實到樹脂膜上。有利地，方法還包括隨著壓實輥沿基底表面運動切割纖維增強物和樹脂膜的長度。根據本專利技術的另一方面，提供制造復合結構的方法，其包括在工具上組裝積層(layup)，其包括將至少一個纖維增強物層板鋪設在工具上以及通過鋪設樹脂膜條將至少一層樹脂鋪設在工具上；以及使用來自樹脂層的樹脂灌注纖維增強物。有利地，鋪設樹脂膜條的方法包括使用末端執行器將樹脂膜條切割成所需長度，并且使用末端執行器將膜條壓抵于工具。有利地，鋪設纖維增強物層板的方法包括使用末端執行器將纖維增強物條切割成所需長度，并且使用末端執行器將切割長度的纖維增強物壓抵于工具。有利地，灌注纖維增強物的方法包括將真空袋密封在積層之上、抽空真空袋并且向積層施加熱。根據本專利技術的又一方面，提供鋪設復合飛行器結構的方法，其包括在工具的表面之上移動末端執行器；使用編程操縱器來自動控制末端執行器在工具表面之上的運動；從末端執行器上的樹脂膜卷軸抽取一條樹脂膜；將樹脂膜條切割成所需長度；將切割長度的樹脂膜供給到末端執行器上的壓實輥；從末端執行器上的纖維增強物卷軸抽取一條干纖維增強物；將干纖維增強物條切割成所需長度；將切割長度的纖維增強物條供給到第一輥；使用第一輥將所述切割長度的纖維增強物條壓抵于工具；將切割長度的纖維增強物條供給到第二輥；使用第二輥將切割長度的干纖維增強物以與被壓實的樹脂膜條對齊的方式壓抵于工具；獨立地控制第一輥和第二輥施加到樹脂膜條和干纖維增強物條的壓實壓力。根據本專利技術的另一方面，提供鋪設復合飛行器結構的設備，其包括操縱器；安裝在操縱器上的末端執行器，該末端執行器包括框架、在框架上的樹脂膜卷軸、在框架上的干纖維增強物卷軸、在框架上用于將樹脂膜條和纖維增強物條壓實到工具上的壓實輥、在框架上用于將所述條從卷軸引導到輥的引導件、在框架上用于將樹脂膜和纖維增強物切割成 所需長度條的切割機構、在框架上用于收取在樹脂膜上的背襯紙的收取卷筒；用于控制輥施加的壓實壓力的壓實控制；以及用于控制操縱器、末端執行器和壓實控制的操作的控制器。當結合附圖和所附權利要求閱讀時，從而實施例的下述描述中將顯而易見到所公開實施例的其他特征、益處和優點。附圖說明圖I是示出使用自動樹脂膜沉積來制造復合結構的方法的步驟的圖示。圖2是用于圖I所示制造方法的真空袋裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造復合結構的方法，包括：向壓實輥供給樹脂膜；沿基底的表面移動所述壓實輥；以及隨著所述輥沿所述基底運動而將所述膜壓實在所述基底上。

【技術特征摘要】
2011.06.26 US 13/168,9901.一種制造復合結構的方法，包括 向壓實輥供給樹脂膜； 沿基底的表面移動所述壓實輥；以及 隨著所述輥沿所述基底運動而將所述膜壓實在所述基底上。2.根據權利要求I所述的方法，其中供給所述樹脂膜包括 將所述樹脂膜的條引導到所述壓實輥，以及 隨著所述壓實輥沿所述基底表面運動將所述樹脂膜條切割成所需長度。3.根據權利要求I或權利要求2所述的方法，還包括 向所述壓實輥供給纖維增強物；以及 隨著所述輥沿所述基底運動而將所述纖維增強物壓實在所述基底上。4.根據任一前述權利要求所述的方法，其中所述樹脂膜和所述纖維增強物被基本同時地供給到所述壓實輥并被壓實在所述基底上。5.根據任一前述權利要求所述的方法，還包括 將所述纖維增強物的條引導到所述壓實輥，以及 隨著所述壓實輥沿所述基底表面運動將所述纖維增強物條切割成所需長度。6.根據任一前述權利要求所述的方法，其中 所述樹脂膜以條的形式被供給到所述壓實輥，以及 自動受控的操縱器被用于沿所述基底移動所述壓實輥并且基本邊對邊地放置所述樹脂膜條。7.根據任一前述權利要求所述的方法，其中 所述纖維增強物和所述樹脂膜被分別地供給到壓實輥。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·D·西爾庫克，C·A·豪，B·A·約翰遜，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：