用于堆叠复合层的自动系统和方法技术方案

提出了一种用于制作多个复合层的叠层的方法和自动铺叠系统。自动铺叠系统包括位于第一平面中的堆叠组件和位于平行于第一平面的第二平面中的铺叠工具。堆叠组件和铺叠工具可朝向彼此移动。该方法包括以下步骤：(a)在铺叠工具和堆叠组件之间提供一个或多个复合片材；(b)由一个或多个复合片材产生第一复合层；(c)通过使堆叠组件和铺叠工具彼此靠近，通过堆叠组件将第一复合层放置在铺叠工具上；和(d)重复步骤(b)和(c)，以产生第二复合层并将第二复合层放置在第一复合层上，该第一复合层放置在铺叠工具上。

An Automatic System and Method for Stacking Composite Layers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于堆叠复合层的自动系统和方法
本公开大体涉及用于形成复合层的叠层的自动铺叠系统和方法，并且更具体地涉及用于从复合层的叠层形成复合结构的方法和系统。
技术介绍
从复合层制造复合结构(例如，复合层压体)的方法通常利用在工具(例如心轴)上叠置复合层。该工具可以用作模具以使待生产的复合结构成形。根据复合材料和/或复合层的类型和纤维取向，复合层可以以各种取向定位。可以使用各种系统铺叠复合层以形成复合层的叠层并随后形成复合结构。例如，已经采用自动铺带机将复合层铺叠在心轴上。堆叠的复合层可以相对于心轴压缩，以将堆叠的复合层成形为最终的复合结构。在该处理中，从单独的复合材料片切割的复合层可以用手或自动化系统(如自动铺带机或自动纤维铺放机)铺叠。但是，目前可用的系统和方法存在若干问题。例如，因为处理复合层是一种劳动密集且重复的过程，所以这些系统和方法是麻烦的。因此，需要改进的自动化方法和系统，用于铺叠复合层以形成复合层的叠层，并且随后形成复合结构。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种用于制作多个复合层的叠层的方法。该方法包括步骤(a)：在自动铺叠系统的铺叠工具和堆叠组件之间提供一个或多个复合片材。自动铺叠系统包括位于第一平面中的堆叠组件和位于平行于第一平面的第二平面中的铺叠工具。堆叠组件和铺叠工具可朝向彼此移动。该方法包括：步骤(b)：由一个或多个复合片材产生第一复合层；以及步骤(c)：通过使堆叠组件和铺叠工具彼此接近，通过堆叠组件将第一复合层放置在铺叠工具上。该方法还包括重复步骤(b)和(c)，以从一个或多个复合片材产生第二复合层，并将第二复合层放置在放置在铺叠工具上的第一复合层上。在另一方面，一种用于制作多个复合层的叠层的方法包括步骤(i)：在自动铺叠系统的铺叠工具和多个堆叠组件之间提供一个或多个复合片材。自动铺叠系统包括位于第一平面中的多个堆叠组件，并且铺叠工具可在平行于第一平面的第二平面中移动到与多个堆叠组件对准的多个位置。多个堆叠组件和铺叠工具可朝向彼此移动。该方法包括：步骤(ii)：当铺叠工具处于与多个堆叠组件中的第一堆叠组件对准的多个位置中的第一位置时，通过使第一堆叠组件与铺叠工具彼此靠近，通过第一堆叠组件从一个或多个复合片材分离第一复合层，并将第一复合层放置在铺叠工具上；步骤(iii)：将具有第一复合层的铺叠工具移动到与多个堆叠组件中的第二堆叠组件对准的多个位置中的第二位置；和步骤(iv)：将从一个或多个复合片材分离第二复合层，并将第二复合层放置在放置在铺叠工具上的第一复合层上。通过使第二堆叠组件与具有第一复合层的铺叠工具彼此靠近，第二层通过第二堆叠组件放置在第一复合层上。本公开的另一方面涉及一种自动叠铺叠系统。自动铺叠系统包括位于第一平面中的至少一个堆叠组件，可在平行于第一平面的第二平面中移动到与至少一个堆叠组件对准的至少一个位置的至少一个铺叠工具，以及支撑结构，其构造成将复合层或复合片材保持在至少一个堆叠组件和至少一个铺叠工具之间。至少一个堆叠组件包括定位工具。至少一个堆叠组件和至少一个铺叠工具可朝向彼此移动。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的实施例的这些和其他特征和方面，附图中每个单独的图中的相同字符在所有附图中表示相同的部分，其中：图1是根据本公开的一个实施例的用于铺叠多个复合层的自动铺叠系统的一部分的示意图。图2是根据本公开的一个实施例的用于铺叠多个复合层的自动铺叠系统的一部分的示意图。图3是根据本公开的一个实施例的用于铺叠多个复合层的自动铺叠系统的一部分的示意图。图4是根据本公开的一个实施例的用于铺叠多个复合层的自动铺叠系统的一部分的示意性俯视图。图5是根据本公开的一个实施例的支撑结构的示意性俯视图。图6(a)-6(h)示出了根据本公开的一个实施例的使用自动铺叠系统形成复合层的叠层的步骤的示意图。图7(a)-7(i)示出了根据本公开的一个实施例的使用自动铺叠系统形成复合层的叠层的步骤的示意图。具体实施方式本公开大体涉及用于铺叠多个复合层(例如聚合物层)并在铺叠工具上制造这种复合层的叠层以随后形成复合结构(例如，复合层压体)的方法和系统。更具体地，一些实施例涉及用于铺叠多个复合层以用于制造复合层的叠层的自动铺叠系统和用于使用这种自动铺叠系统制造复合层的叠层的自动方法。这种系统和方法避免了处理复合层的麻烦方式，例如，从一个位置拾取复合层并手动或通过使用自动机器将它们放置在另一个位置。此外，所公开的系统和方法允许形成具有不同形状，尺寸，材料和/或取向(例如，每个复合层中的纤维取向)的复杂叠层。在以下说明书和权利要求书中，单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。如本文所使用的，术语“或”并不意味着是排他性的并且是指至少一个所引用的部件存在，并且包括其中可以存在所引用的部件的组合的实例，除非上下文另有明确说明。如本文所用，术语“复合片材”是指由复合材料制成的片材。复合片材可以是层的形式，例如预浸料层。复合片材可包括单层复合材料或多层复合材料。如本文所用，术语“复合层”是指由复合材料制成的层。合适的复合材料包括但不限于聚合材料，玻璃，碳，陶瓷基质复合物，碳化硅，氧化铝或其组合。在一些实施例中，复合材料包括聚合物材料。聚合物材料的合适实例包括但不限于热塑性塑料，聚酰亚胺，聚乙烯，环氧树脂，酚醛体系或其组合。复合层或复合片材可包括层，纤维，泡沫，膜状物或其组合的形式的复合材料。复合层或复合片材还可包括另外的材料和/或层，例如装袋材料，剥离层，离型膜，泄放器，通气器，装袋膜和其他合适的材料和层。通过从复合片材中分离(例如，切割)所需形状和/或尺寸的部件，可以从复合片材产生多个复合层。如本文所用，术语“一个或多个复合片材”是指由不同复合材料或不同复合材料布置(例如，纤维取向)单独制成的一个或多个复合片材。通常，复合层或复合片材夹在两个背衬层之间或具有单个背衬层。背衬层保护复合层或复合片材免受环境因素(例如水分和污染物)影响。其还为复合层或复合片材提供了所需的尺寸稳定性，这对于手动或通过使用自动化机器进行处理是至关重要的。然而，为了制造多个复合层的叠层，在将一个复合层放置在另一个复合层的顶部上之前，需要在另外的步骤中手动或自动地移除每个复合层的背衬层。本方法和系统允许使用复合层或复合片材而无需背衬层，因为本方法和系统不需要手动处理复合层。此外，也避免从一个位置到另一个位置拾取和放置复合层或复合片材。在一些实施例中，提供给如本文所述的自动铺叠系统的复合层或复合片材没有背衬层。在一些实施例中，在将复合层或复合片材提供给自动铺叠系统以制造多个复合层的叠层之前，从复合层或复合片材移除背衬层。本公开的一些实施例涉及自动铺叠系统和使用自动铺叠系统制造多个复合层的叠层的方法。在一些实施例中，自动铺叠系统包括位于第一平面中的至少一个堆叠组件和可在平行于第一平面的第二平面中移动的至少一个铺叠工具。至少一个铺叠工具可在第二平面中移动到与至少一个堆叠组件对准的至少一个位置。至少一个堆叠组件包括定位工具。在一些实施例中，至少一个堆叠组件构造成使用例如定位工具将复合层放置到至少一个铺叠工具上。至少一个堆叠组件和至少一个铺叠工具可朝向彼此移动。自动铺叠系统还包括支撑结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制作多个复合层的叠层的方法，其特征在于，包括：(a)在自动铺叠系统的铺叠工具和堆叠组件之间提供一个或多个复合片材，其中所述堆叠组件位于所述自动铺叠系统的第一平面中，并且所述铺叠工具位于与所述第一平面平行的第二平面中，其中所述堆叠组件和所述铺叠工具能够朝向彼此移动；(b)由所述一个或多个复合片材产生第一复合层；(c)通过使所述堆叠组件和所述铺叠工具彼此靠近，通过所述堆叠组件将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上；和(d)重复步骤(b)和(c)，以产生第二复合层，并将所述第二复合层放置在放置在所述铺叠工具上的所述第一复合层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.28 US 15/361,5291.一种制作多个复合层的叠层的方法，其特征在于，包括：(a)在自动铺叠系统的铺叠工具和堆叠组件之间提供一个或多个复合片材，其中所述堆叠组件位于所述自动铺叠系统的第一平面中，并且所述铺叠工具位于与所述第一平面平行的第二平面中，其中所述堆叠组件和所述铺叠工具能够朝向彼此移动；(b)由所述一个或多个复合片材产生第一复合层；(c)通过使所述堆叠组件和所述铺叠工具彼此靠近，通过所述堆叠组件将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上；和(d)重复步骤(b)和(c)，以产生第二复合层，并将所述第二复合层放置在放置在所述铺叠工具上的所述第一复合层上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括重复步骤(d)多次，以由所述一个或多个复合片材产生第三、第四和第n复合层，并将所述第三、第四和第n复合层放置在所述铺叠工具上的先前放置的复合层上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中产生步骤包括通过所述堆叠组件从所述一个或多个复合层分离所述第一复合层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上之后或在将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上期间，并且在步骤(d)之前，在所述第一复合层上施加第一压缩力；以及在将所述第二复合层放置在所述第一复合层上之后或在将所述第二复合层放置在所述第一复合层上期间，在所述第二复合层上施加第二压缩力。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述多个复合层的所述叠层上施加压缩力以形成复合结构。6.一种制作多个复合层的叠层的方法，其特征在于，包括：(i)在自动铺叠系统的铺叠工具和多个堆叠组件之间提供一个或多个复合片材，其中所述多个堆叠组件位于所述自动铺叠系统的第一平面中，并且所述铺叠工具能够在与所述第一平面平行的第二平面中移动到与所述多个堆叠组件对准的多个位置，并且其中所述多个堆叠组件和所述铺叠工具能够朝向彼此移动；(ii)当所述铺叠工具处于与所述多个堆叠组件中的第一堆叠组件对准的所述多个位置中的第一位置时，通过使所述第一堆叠组件和所述铺叠工具彼此靠近，通过所述第一堆叠组件从所述一个或多个复合片材分离所述第一复合层并将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上；(iii)将具有所述第一复合层的所述铺叠工具移动到与所述多个堆叠组件中的第二堆叠组件对准的所述多个位置中的第二位置；和(iv)通过使所述第二堆叠组件和具有所述第一复合层的所述铺叠工具彼此靠近，通过所述第二堆叠组件从所述一个或多个复合层分离第二复合层并将所述第二复合层放置在放置在所述铺叠工具上的所述第一复合层上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：在将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上之后或在将所述第一复合层放置在所述铺叠工具上期间，且在步骤(iv)之前，在所述第一复合层上施加第一压缩力；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏丹·沙伊尔，安德里亚斯·卢茨，马丁·皮特森，马修·霍尔·博蒙特，马塞厄斯·恩斯特·梅斯默，斯特凡·吉多·万·尼文霍夫，托马斯·克鲁格，克里斯多夫·詹姆斯·马德森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US