[发明专利]复合部件的快速制造

说明书

背景技术

包括嵌入基体的成堆增强纤维的复合材料由于其轻重量和高强度是非常理想的。这种复合材料的一个示例是碳纤维增强塑料（CFRP），其成分包括嵌入环氧树脂基体的碳纤维。

复合部件的制造涉及使增强纤维沉积在敷层心轴工具的工具表面上。在沉积（“预浸料”）后，纤维可以预浸渍有树脂，或者它们可以是干燥的并且随后用树脂灌注。灌注树脂的纤维或预浸渍的纤维被装袋并且然后被固化。

复合部件的快速制造因为各种各样原因是期望的。快速制造可以用于原型设计飞机、汽车或其他结构的部件，以提供具有竞争力的评估、贸易研究或者甚至工作模型。快速制造可以用于修复产品，如飞机、汽车、风力涡轮或土木结构（例如，桥组件），并迅速地恢复该产品到有效使用。

发明内容

根据本文所述的实施例，制造包括增强纤维的复合部件的方法包括在制造场地制造无主敷层心轴工具。所述工具包括复合面板，其提供敷层表面。所述方法进一步包括，在制造场地使用无主工具形成增强纤维的敷层。

根据本文所述的另一个实施例，制造复合部件的方法包括在具有洁净区和毗邻的不洁区的制造场地制造无主敷层心轴工具。所述工具包括提供模线表面的复合面板。制造所述工具包括创建蜂窝状结构，用泡沫状材料填充所述蜂窝状结构的单元，以及机械加工所述泡沫状材料，以便在所述不洁区获得机械加工的表面，以及在机械加工的表面上铺设复合材料，以便在所述洁净区中形成所述面板。所述方法进一步包括，在制造场地使用无主工具以在所述洁净区中形成增强纤维的敷层。

根据本文所述的另一个实施例，制造复合部件的方法包括，将一组控制材料沉积的规则应用到复合部件的工程定义，以便确定所述增强纤维的允许的带宽；选择提高形成敷层的速度的允许的带宽；在制造场地制造无主敷层心轴工具，所述工具包括提供模线表面的复合面板；以及在所述模线表面上沉积选择的带，以便形成增强纤维的敷层。

附图说明

图1示出制造无主敷层心轴工具的方法。

图2A-2D示出在制造的各个阶段中的无主敷层心轴工具。

图3示出具有毗邻的洁净区和不洁区的制造单元的示意图。

图4示出利用所述制造单元制造敷层心轴工具和复合部件的方法。

图5示出确定带宽是否可以被增加以用于复合部件的敷层的方法。

图6示出用于选择单元以制造复合部件的方法。

图7示出用于执行图6中的方法的计算装置。

具体实施方式

参考图1，其示出创建用于制造复合部件的无主敷层心轴工具的方法。无主工具指的是不是由永久模具形成的工具。

在块110，根据部件设计尺寸制造蜂窝状结构。所述蜂窝状结构提供将围绕整个工具的坯段，并且所述坯段将包括用于所述部件的粗略轮廓和剖面。对于某些部件，例如航空器部件，这可以是恒定曲率或复杂的复合轮廓。所述蜂窝状结构可以由集箱板形成。材料系统以及所述集箱板的密度和厚度可以被调整到心轴工具的期望耐久性。材料系统可以包括但不限于环氧树脂和双马来酰亚胺（BMI）。所述集箱板可以用喷水器（water jet）、槽刨机（router）或其他工具切割。它们可通过粘接和/或机械紧固连结在一起。可以附带角度以用于额外加固。

另外参考图2A，其示出“装蛋箱”蜂窝状结构112。这个蜂窝状结构由集箱板114形成，其限定了一组打开的单元116。所述装蛋箱结构112在顶部和底部是打开的。

在块120，所述蜂窝状结构112被填充膨胀的泡沫状材料122（参见图2B）。所述泡沫状材料122在诸如铺设和固化等工艺条件中保持尺寸稳定性。例如，所述泡沫状材料122不应该在树脂灌注和固化或预浸料固化的温度下被降解或收缩或膨胀。所述泡沫状材料122不应该在这些温度下被降解或收缩或膨胀。所述泡沫状材料122不应该在树脂灌注期间的压力下或在固化预浸料的热压器压力下变形。应该保持尺寸稳定性和压缩强度要求，以便随后在所述蜂窝状结构112上形成的复合面板被固化在可预测的位置中。如果所述泡沫状材料122的尺寸稳定性没有实现，则可以添加额外材料到所述面板。这是不期望的。例如，如果所述面板未处于其期望位置，则所述面板的一些区域可能会切割不足（未清理干净）且其他区域可能会被过度切割（移除太多材料）。