[發明專利]用于制作復合零件的系統和方法

在審

• 申請號: 202010080145.2
• 申請日: 2020-01-31
• 公開（公告）號: CN111745877A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 阿德里安娜·威廉普耶·布洛姆-希伯;杰克·希伯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C43/02
• 分類號: B29C43/02;B29C43/36;B29C43/52
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉瑞賢

提供了用于制作復合零件的系統和方法。一個實施例是一種方法，所述方法包括加熱具有容納部的陰模和互補的陽模；將擠出機加熱到高于短切預浸料纖維內的熱塑性塑料的熔點，以便熔化設置在擠出機內的短切預浸料纖維；在短切預浸料纖維保持熔融的同時將短切預浸料纖維從擠出機擠出到陰模的容納部中；將陽模壓制到陰模中，從而使熔融短切預浸料纖維完全進入容納部；以及將陰模的容納部中的短切預浸料纖維冷卻以形成復合零件。

技術領域

本公開涉及復合材料領域，并且具體地涉及復合零件的制作。

背景技術

“短切預浸料纖維”是指代不連續纖維增強的熱塑性塑料的片件的術語。每個片件相對較小(例如，跨度小于十英寸)，并且包括纖維(例如，玻璃纖維、碳纖維等)段。當將短切預浸料纖維的片件加熱到熔化溫度并且經受壓力時，片件之間的熱塑性塑料摻入，從而產生通過隨機取向的短纖維增強的單個復合零件。因此，如本文使用的，“短切預浸料纖維”是指纖維增強的預浸料的短切單向薄片。

可通過將會被丟棄的廢復合材料切碎來制備短切預浸料纖維的片件，或可從單向預浸料帶切割片件成特定尺寸。因此，每個切割片件可包括浸漬有熱塑性塑料的單向纖維。所得短切預浸料纖維的片件具有顯著量的體積。即，當將短切預浸料纖維的片件堆疊到用于模制的模具中時，片件被空氣間隙分開?？諝忾g隙增加了由短切預浸料纖維的疊層占據的體積量。

因此，期望具有一種考慮以上討論的問題中的至少一些以及其他可能的問題的方法和設備。

發明內容

本文所述的實施例將熔融短切預浸料纖維直接施加到用于短切預浸料纖維零件的壓縮模制模具。通過將熔融短切預浸料纖維直接施加到模具，可控制所得復合零件內的纖維取向。另外，因為將熔融短切預浸料纖維直接施加到模具中的容納部(receptacle)，所以容納部不需要被形成為具有足夠大的體積以容納短切預浸料纖維片件的未壓實疊層/裝料。這減小用于壓縮模制的模具的尺寸，從而減小了模具的熱質量。因此，該特征產生了降低加熱需求和更快的循環時間的技術益處。

一個實施例是一種用于制作復合零件的方法。該方法包括：加熱具有容納部的陰模和互補的陽模；將擠出機加熱到高于短切預浸料纖維內的熱塑性塑料的熔點，以便熔化設置在擠出機內的短切預浸料纖維；將短切預浸料纖維從擠出機擠出到陰模的容納部中，同時短切預浸料纖維保持熔融；將陽模壓制到陰模中，從而使熔融短切預浸料纖維完全進入容納部；以及將陰模的容納部中的短切預浸料纖維冷卻以形成復合零件。

另外的實施例是包含編程指令的非暫時性計算機可讀介質，當由處理器執行時，該編程指令可操作以用于執行用于制作復合零件的方法。該方法包括：加熱具有容納部的陰模和互補的陽模；將擠出機加熱到高于短切預浸料纖維內的熱塑性塑料的熔點，以便熔化設置在擠出機內的短切預浸料纖維；將短切預浸料纖維從擠出機擠出到陰模的容納部中，同時短切預浸料纖維保持熔融；將陽模壓制到陰模中，從而使熔融短切預浸料纖維完全進入容納部；以及將陰模的容納部中的短切預浸料纖維冷卻以形成復合零件。

另外的實施例是一種用于制作復合零件的系統。該系統包括陰模，該陰模包括：限定容納部的主體；和一體式加熱元件。該系統還包括陽模，該陽模包括：限定與容納部的形狀互補的突出部的主體；和一體式加熱元件。該系統進一步包括擠出機，該擠出機儲存包含不連續纖維和熱塑性塑料的熔化的短切預浸料纖維以擠出到容納部中。

以下會描述其他說明性實施例(例如，與前述實施例有關的方法和計算機可讀介質)。已經討論的特征、功能和優點可在不同實施例中獨立地實現，或可在其他實施例中組合，可參考以下描述和附圖看到這些實施例的進一步的細節。

附圖說明

現在僅通過示例的方式并且參照附圖來描述本公開的一些實施例。對于所有附圖，相同的參考數字表示相同的元件或相同類型的元件。

圖1是說明性實施例中的用于短切預浸料纖維復合零件的壓縮模制設備的圖示。