用于树脂灌注的自动树脂和纤维沉积制造技术

本发明专利技术涉及用于树脂灌注的自动树脂和纤维沉积。通过将纤维增强物的至少一个层板和至少一层树脂铺放在工具上来制造复合结构。通过铺放多条树脂膜来形成树脂膜层。使用来自树脂层的树脂来灌注纤维增强物。

【技术实现步骤摘要】

本公开大体涉及复合结构的制造，并且更具体地涉及用于使用树脂来灌注增强物的纤维增强物和树脂膜的沉积方法和设备。
技术介绍
可以使用例如自动带积层机器和自动纤维铺放机器来制造大型复合结构。这些自动机器通过铺下多条或多道(course)预浸溃带或束从而在工具上铺设层板。预浸溃物的自动积层具有多个缺点，包括预浸溃材料具有相对短的保质期、带铺放头可能胶结、需要资本密集型自动高压灭菌器来固化和限制各种可用的预浸溃物形式。可用通过使用液体成型技术，例如但不限于纤维预制件的树脂灌注，来克服一些上述缺点。不过，树脂灌注过程也具有特定的缺点，包括在控制树脂向常规工具内的定位和 沉积时的有限灵活性以及将高模数和高度韧化的树脂灌注到大型结构中的困难性。同样，树脂灌注是耗时的并且需要相对复杂的袋装设置和树脂输送系统，并且需要技工与树脂直接接触。此外，树脂灌注在材料浪费和耗材方面是相对昂贵的。为了改进树脂分布并且减少工艺时间，已经提出了使用树脂膜构成的构件来灌注纤维预制件，其中所述构件是由大型板材截成的并且被放置在心轴上且随后是干预制件。为了控制树脂流动，需要相对复杂的屏障和各种耗材。因此，树脂膜灌注过程和器械不能良好地适用于需要自动化的较高水平生产环境。树脂喷涂技术已经被使用，其中借助于自动装置使用喷枪将树脂沉积到工具上。不过，这个过程需要工具被保持在低温以便控制树脂在从喷枪被转移到工具时从液态到固态的状态改变。因此，需要使用减少成本并良好适用于自动化的树脂灌注过程来制造复合结构特别是大型结构的方法。还需要允许高铺置率、改进对树脂质量、定位和分布的控制并且允许使用高模数和韧化的树脂的树脂膜自动沉积方法和设备。
技术实现思路
所公开的方法和设备提供了可以用于纤维预制件的树脂灌注以便生成大型复合结构的树脂膜自动沉积。所公开的实施例允许以定制形式来沉积树脂以便满足设计和工艺要求且同时减轻重量并实现对能量和材料的较少使用。所公开的自动树脂沉积过程可以减少重复成本且同时省去先前所需的制备材料的工艺步骤。通过高度可重复的自动化，可以提高质量和性能。还可以减少材料浪费且同时最小化或避免工人和树脂之间的直接接触。可以省去对高压灭菌器工艺的需要以及对树脂罐、配管和树脂处理设施的需要。根据一个公开实施例，提供用于制造复合结构的方法。该方法包括向压实辊供给树脂膜、沿基底的表面移动压实辊以及随着辊沿基底运动将膜压实到基底上和/或内。供给树脂膜包括将一条树脂膜引导到压实辊并且随着压实辊沿基底表面运动将树脂膜切割成所需长度。该方法还可以包括向压实辊供给纤维增强物并且随着辊沿基底运动将纤维增强物压实到基底上。纤维增强物和树脂模可以被基本同时地供给到压实辊。被自动控制的操纵器可以用于沿基底移动压实辊并基本边对边地放置树脂膜条。根据另一公开实施例，提供制造复合结构的方法，其包括向压实辊分别供给纤维增强物和树脂膜。该方法还包括沿基底的表面移动压实辊以及使用压实辊将树脂膜和纤维增强物压抵于基底。分别供给纤维增强物和树脂膜可以包括从卷轴抽取纤维增强物条和树脂膜条，并将所述条引导 到压实辊。在一个实施例中，纤维增强物被供给到基底和树脂膜之间，而在另一实施例中树脂膜被供给到基底和纤维增强物之间。方法还包括随着压实辊沿基底表面运动切割纤维增强物和树脂膜的长度。根据另一实施例，提供制造复合结构的方法。该方法包括在工具上组装积层(layup)，其包括将至少一个纤维增强物层板铺设在工具上以及通过铺设树脂膜条将至少一层树脂铺设在工具上。该方法还包括使用来自树脂层的树脂灌注纤维增强物。铺设树脂膜条可以包括使用末端执行器将树脂膜切割成所需长度，并且使用末端执行器将膜条压抵于工具。灌注纤维增强物可以包括将真空袋密封在积层之上、抽空真空袋并且向积层施加热。根据又一实施例，提供制造复合结构的设备，其包括适于沿基底表面运动的末端执行器以及在末端执行器上的树脂膜供料源(supply)。设备还包括压实辊，其在末端执行器上用于随着末端执行器沿基底表面运动而将树脂膜压抵于基底。膜供料源可以包括树脂膜卷轴，并且末端执行器可以包括用于将树脂膜从卷轴引导到压实辊的引导件以及用于将树脂膜切割成所需长度的切割件。设备还可以包括在末端执行器上的纤维增强物卷轴以及用于将纤维增强物从卷轴引导到压实辊的引导件。总而言之，根据本专利技术的一个方面，提供制造复合结构的方法，其包括向压实辊分别地供给纤维增强物和树脂膜；沿基底的表面移动压实辊；以及使用压实辊将树脂膜和纤维增强物压抵于基底。有利地，分别地供给纤维增强物和树脂膜的方法包括从纤维供料源卷轴抽取一条纤维增强物以及从树脂膜供料源卷轴抽取一条树脂膜，以及将纤维增强物条和树脂膜条引导到压实辊。有利地，纤维增强物被供给到基底和树脂膜之间且压实树脂膜和纤维的方法包括使用压实辊将树脂膜压实到纤维增强物上。有利地，树脂膜被供给到基底和纤维增强物之间且压实树脂膜和纤维的方法包括使用压实辊将纤维增强物压实到树脂膜上。有利地，方法还包括随着压实辊沿基底表面运动切割纤维增强物和树脂膜的长度。根据本专利技术的另一方面，提供制造复合结构的方法，其包括在工具上组装积层(layup)，其包括将至少一个纤维增强物层板铺设在工具上以及通过铺设树脂膜条将至少一层树脂铺设在工具上；以及使用来自树脂层的树脂灌注纤维增强物。有利地，铺设树脂膜条的方法包括使用末端执行器将树脂膜条切割成所需长度，并且使用末端执行器将膜条压抵于工具。有利地，铺设纤维增强物层板的方法包括使用末端执行器将纤维增强物条切割成所需长度，并且使用末端执行器将切割长度的纤维增强物压抵于工具。有利地，灌注纤维增强物的方法包括将真空袋密封在积层之上、抽空真空袋并且向积层施加热。根据本专利技术的又一方面，提供铺设复合飞行器结构的方法，其包括在工具的表面之上移动末端执行器；使用编程操纵器来自动控制末端执行器在工具表面之上的运动；从末端执行器上的树脂膜卷轴抽取一条树脂膜；将树脂膜条切割成所需长度；将切割长度的树脂膜供给到末端执行器上的压实辊；从末端执行器上的纤维增强物卷轴抽取一条干纤维增强物；将干纤维增强物条切割成所需长度；将切割长度的纤维增强物条供给到第一辊；使用第一辊将所述切割长度的纤维增强物条压抵于工具；将切割长度的纤维增强物条供给到第二辊；使用第二辊将切割长度的干纤维增强物以与被压实的树脂膜条对齐的方式压抵于工具；独立地控制第一辊和第二辊施加到树脂膜条和干纤维增强物条的压实压力。根据本专利技术的另一方面，提供铺设复合飞行器结构的设备，其包括操纵器；安装在操纵器上的末端执行器，该末端执行器包括框架、在框架上的树脂膜卷轴、在框架上的干纤维增强物卷轴、在框架上用于将树脂膜条和纤维增强物条压实到工具上的压实辊、在框架上用于将所述条从卷轴引导到辊的引导件、在框架上用于将树脂膜和纤维增强物切割成 所需长度条的切割机构、在框架上用于收取在树脂膜上的背衬纸的收取卷筒；用于控制辊施加的压实压力的压实控制；以及用于控制操纵器、末端执行器和压实控制的操作的控制器。当结合附图和所附权利要求阅读时，从而实施例的下述描述中将显而易见到所公开实施例的其他特征、益处和优点。附图说明图I是示出使用自动树脂膜沉积来制造复合结构的方法的步骤的图示。图2是用于图I所示制造方法的真空袋装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造复合结构的方法，包括：向压实辊供给树脂膜；沿基底的表面移动所述压实辊；以及随着所述辊沿所述基底运动而将所述膜压实在所述基底上。

【技术特征摘要】
2011.06.26 US 13/168,9901.一种制造复合结构的方法，包括 向压实辊供给树脂膜； 沿基底的表面移动所述压实辊；以及 随着所述辊沿所述基底运动而将所述膜压实在所述基底上。2.根据权利要求I所述的方法，其中供给所述树脂膜包括 将所述树脂膜的条引导到所述压实辊，以及 随着所述压实辊沿所述基底表面运动将所述树脂膜条切割成所需长度。3.根据权利要求I或权利要求2所述的方法，还包括 向所述压实辊供给纤维增强物；以及 随着所述辊沿所述基底运动而将所述纤维增强物压实在所述基底上。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述树脂膜和所述纤维增强物被基本同时地供给到所述压实辊并被压实在所述基底上。5.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括 将所述纤维增强物的条引导到所述压实辊，以及 随着所述压实辊沿所述基底表面运动将所述纤维增强物条切割成所需长度。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中 所述树脂膜以条的形式被供给到所述压实辊，以及 自动受控的操纵器被用于沿所述基底移动所述压实辊并且基本边对边地放置所述树脂膜条。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中 所述纤维增强物和所述树脂膜被分别地供给到压实辊。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·西尔库克，C·A·豪，B·A·约翰逊，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：