[发明专利]用于同时层压和修整复合层压件的系统和方法

说明书

本发明涉及用于同时层压和修整复合层压件的系统和方法。制造系统包括多个层压头部，该多个层压头部以彼此端对端的关系静止地定位并且限定层压站，并且被构造成沿着分配方向分配铺设材料。该制造系统还包括可在层压站下方移动的层压表面。层压头部被构造成当层压表面穿过层压站时将铺设材料顺序地施加到层压表面上和先前施加的铺设材料上，从而形成具有以由层压站内的层压头部相对于彼此的位置限定的期望片层堆叠顺序布置的复合片层的堆叠的复合层压件。该制造系统还包括被构造成修整复合层压件的一个或多个修整装置。

技术领域

本公开总体上涉及制造系统，并且更具体地，涉及用于同时层压和修整复合层压件的系统和方法。

背景技术

复合材料由于其诸如高比强度、高比刚度和高耐腐蚀性之类的有利性能而被用于各种应用中。复合结构的制造通常包括将多个复合层压材料片层铺设到心轴上以形成复合层压件。铺设材料通常是预浸渍有树脂的纤维材料(例如预浸料坯)。例如，铺设材料可以是环氧树脂浸渍的碳纤维预浸料坯。

目前铺设复合层压件的方法包括逐片层的层压，其中单个层压头部在层压心轴上进行多次经过(pass)。在每次经过期间，层压头部都施加单个铺设材料片层。在每次经过结束时，层压头部可以返回到最近施加的片层的开始处，并将另一铺设材料片材施加在最近施加的片层上。重复该过程，直到复合层压件具有期望的片层数量和片层堆叠顺序。可以认识到，连续施加单个铺设材料片材限制了复合层压件可以被制造的速率。进一步限制制造速率的是，传统实践上作为在层压之后执行的单独的后处理步骤来修整复合层压件。

可以看出，在本领域中存在对一种用于制造复合层压件的系统和方法的需要，该系统和方法避免与作为单独步骤的逐片层的层压和修整相关的上述限制。

发明内容

本公开具体解决和减轻了与制造复合层压件相关的上述需要，本公开提供了一种制造系统，该制造系统具有以彼此端对端的关系静止定位并限定了层压站的多个层压头部。每个层压头部被构造成沿着分配方向分配铺设材料。该制造系统包括层压表面，该层压表面可在层压站下方沿着与分配方向大致对准的方向在层压表面原始位置和层压表面后部位置之间移动。该层压头部被构造成当层压表面穿过层压站时将铺设材料顺序地施加到层压表面上和先前施加的铺设材料上，从而形成具有以由层压站内的层压头部相对于彼此的位置限定的期望片层堆叠顺序布置的复合片层的堆叠的复合层压件。该制造系统还包括一个或多个修整装置，该修整装置位于靠近层压站的相对端中的至少一端的位置。修整装置被构造成在层压表面从层压站移动到层压表面原始位置期间和/或在层压表面从层压站移动到层压表面后部位置期间修整复合层压件。

在另一实施方式中，公开了一种制造系统，其具有一系列层压头部，该系列层压头部以彼此端对端的关系静止地定位并且限定层压站。该系列内的每个层压头部被构造成沿着分配方向分配铺设材料。该制造系统还包括层压带，该层压带具有可在层压站下方沿与分配方向大致对准的方向移动的外表面。层压头部被构造成当层压带的外表面移动穿过层压站时将铺设材料顺序地施加到层压带的外表面上和先前施加的铺设材料上，从而形成具有以由层压站内的层压头部相对于彼此的位置限定的期望片层堆叠顺序布置的复合片层的堆叠的复合层压件。该制造系统还包括一个或多个修整装置，该修整装置位于层压站的下游，并被构造成在复合层压件中周期性地形成横向切割，以将复合层压件分成纵向分段。

还公开了一种制造复合层压件的方法。该方法包括沿着分配方向从一系列层压头部中的一个或多个分配铺设材料，该系列层压头部以彼此端对端的关系静止地定位并且限定了层压站。该方法包括在层压站下方沿与分配方向大致对准的方向在层压表面原始位置和层压表面后部位置之间移动层压表面。此外，该方法包括当层压表面穿过层压站时，从一个或多个层压头部将铺设材料施加到层压表面上和先前施加的铺设材料上，从而形成具有以期望片层堆叠顺序布置的复合片层的堆叠的复合层压件。层压头部布置在该系列层压头部内，以根据片层堆叠顺序来顺序地施加铺设材料。该方法还包括在层压表面从层压站移动到层压表面原始位置期间和/或在层压表面从层压站移动到层压表面后部位置期间使用一个或多个修整装置修整复合层压件。