[发明专利]用于形成复合材料的方法和复合材料设备

说明书

本公开涉及用于形成复合材料的方法和复合材料设备。具体地，涉及在铺叠芯棒上置放电子器件来在复合零件中创建电子器件，该方法包括：在铺叠面上置放至少一个电子部件。该方法还包括：在铺叠面上置放复合材料，其中，复合材料包括树脂和纤维。另外，该方法包括：使树脂在铺叠面与纤维之间流动。还进一步地，该方法包括：使树脂固化，以形成固化树脂，其中，电子部件和树脂位于固化树脂中。复合材料包括树脂，该树脂具有基于铺叠系统的表面的形状。另外，复合材料包括纤维，这些纤维被包含在树脂内。进一步地，复合材料包括至少一个电子部件。复合材料的电子部件基于树脂围绕在铺叠系统的表面上的电子部件的流动，位于树脂中。

技术领域

本公开总体涉及用于形成层压复合物，特别是具有集成电子器件的层压复合物，的系统和过程。

背景技术

复合层压板和结构由于其高强度重量比、耐腐蚀性以及其他有利特性而用于种种应用中，包括在飞机、航天器、旋翼飞机、船舶、汽车、卡车以及其他载具和结构的制造中。在飞机的制造和组装中，越来越多地使用这种复合层压板和结构来形成机身、机翼、尾部、蒙皮面板以及其他部件。

为了减轻重量并提高某些部件的性能，航空航天制造商越来越多地使用复合层压板。航空航天工业所使用的复合层压板通常包括纤维增强的复合材料。这种类型的纤维增强复合材料通常包括两种基本成分，即，第一是纤维，第二是包围纤维的树脂(例如聚合物基体)。树脂包围纤维，并且在热固性聚合物基体的情况下，通过热处理使树脂固化并固结，使得三维交联发生。该固化和固结的作用是使纤维牢固地粘合到彼此，并且从层压板去除滞留的空气和挥发物。对于热塑性聚合物基体可以发生类似的热处理，这也导致最终复合层压板的固结。一系列合适的纤维材料可以用于高性能应用，最常见的是碳纤维，但也可以使用玻璃或芳族聚酰胺纤维。

制造复合零件需要使用铺叠工具(lay-up tool也称，为基础工具、形成工具或心轴)，在该铺叠工具上手工形成或者一次一层片地铺设复合材料层或预固化薄片。这些应用可以使用必须形成然后固化的复杂轮廓成品零件或通道。通常，用手或通过机器将诸如树脂浸渍的碳纤维层压板这样的预浸渍的复合纤维层片(“预浸材料”)铺设在工具或心轴上。一旦将期望数量的层放置在工具上，就将复合层压板装袋并在固化设备(诸如高压釜)中固化。

发明内容

所公开的示例提供了一种用于形成具有嵌入式电子部件的复合材料的方法。该方法包括以下步骤：在铺叠系统的铺叠面上置放至少一个电子部件。该方法还包括以下步骤：在铺叠面上置放复合材料，其中，复合材料包括树脂和纤维。另外，该方法包括以下步骤：使树脂在铺叠面与纤维之间流动。还进一步地，该方法包括以下步骤：使树脂固化，以形成固化树脂，其中，固化树脂支持电子部件和纤维这两者，以形成具有集成电子器件的复合件。

在一些示例中，置放至少一个电子部件包括在铺叠面上沉积导电墨。在一些示例中，该方法包括以下步骤：在导电墨的至少一部分的顶部上沉积非导电层；以及在非导电层的顶部上沉积第二导电墨层。该方法的示例还可以包括在铺叠面上放置保护层。该方法还可以包括以下步骤：在保护层的顶面上置放多个电子部件。树脂的顶面包括电子部件的表面，并且该方法还可以包括以下步骤：确定顶面的平坦度的度量在预定平坦度容差内。

公开的另一个示例包括一种具有电气功能的复合材料设备。复合材料包括具有基于铺叠系统的表面的形状的树脂。另外，复合材料包括包含在树脂内的纤维。进一步地，复合材料包括至少一个电子部件。复合材料的电子部件基于树脂围绕在铺叠系统的表面上的电子部件的流动，位于树脂中。

在一些示例中，至少一个电子部件是导电墨。该设备还可以包括在导电墨的至少一部分的顶部上的非导电层和在非导电层的顶部上的第二导电墨层。复合材料的顶面包括电子部件的表面，并且顶面的平坦度的测量结果可以在预定平坦度容差内。电子部件可以是一组电线，其中，电线由复合材料的树脂机械地支撑。电子部件可以是位于复合材料的树脂中的应变传感器，应变传感器被配置为测量复合材料的弯曲。电子部件可以是位于复合材料的树脂中的发光二极管，其中，发光二极管从位于树脂中的电线接收电力。