[發明專利]自動化纖維鋪放系統和方法以及由其生產的物品

在審

• 申請號: 202010086486.0
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111730877A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: B·A·約翰遜;S·高斯;K·F·馬利克
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/38
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 董志勇

1.一種自動化纖維鋪放系統(100)，其包括：

分配器(102)，其配置為分配至少一個纖維增強的帶條(104)，和其中：

所述至少一個纖維增強的帶條(104)包括第一縱向帶邊緣(106)和第二縱向帶邊緣(108)，其中所述第二縱向帶邊緣(108)平行于所述第一縱向帶邊緣(106)并且與所述第一縱向帶邊緣(106)間隔開帶條寬度(110)；和

所述至少一個纖維增強的帶條(104)包括樹脂帶基體(130)和嵌入在所述樹脂帶基體(130)中的單向增強纖維(132)；

壓實器(112)，其配置為接收來自所述壓實器(112)的前側(114)的所述至少一個纖維增強的帶條(104)，并且將所述至少一個纖維增強的帶條(104)壓實在襯底(116)上；

轉向機構(118)，其配置為在相對于所述襯底(116)的二維或三維空間中的至少一個中操縱所述分配器(102)和所述壓實器(112)；

能量源(120)，其配置為將第一數量的脈沖能量(122)和第二數量的脈沖能量(123)輸送到所述壓實器(112)的所述前側(114)，以分別將所述至少一個纖維增強的帶條(104)的第一不連續部分(124)加熱到第一溫度，和將所述至少一個纖維增強的帶條(104)的第二不連續部分(125)加熱到第二溫度，其中所述至少一個纖維增強帶條(104)的第二不連續部分(125)與所述第一不連續部分(124)沿所述至少一個纖維增強的帶條(104)交替；和

控制器(126)，其被編程為控制來自所述分配器(102)的所述至少一個纖維增強的帶條(104)的進給速率或者所述第一數量的脈沖能量(122)或所述第二數量的脈沖能量(123)中的至少一個的脈沖頻率、脈沖功率或脈沖持續時間中的至少一個，以及還被編程為選擇性地使所述轉向機構(118)在所述襯底(116)上至少沿虛擬曲線路徑(128)鋪放所述至少一個纖維增強的帶條(104)，使得：

所述至少一個纖維增強的帶條(104)在所述虛擬曲線路徑(128)上居中；和

所述至少一個纖維增強的帶條(104)的所述第一不連續部分(124)被轉化成在幾何結構上不同于所述第一不連續部分(124)的不連續帶區域(148)。

2.根據權利要求1所述的自動化纖維鋪放系統(100)，其中所述控制器(126)進一步被編程以選擇性地使所述轉向機構(118)轉向所述至少一個纖維增強的帶條(104)在所述襯底(116)上至少沿所述虛擬曲線路徑(128)的鋪放，以便：

所述虛擬曲線路徑(128)包括弧(156)，其具有從垂直于所述虛擬曲線路徑(128)并與所述第一縱向帶邊緣(106)和所述第二縱向帶邊緣(108)相交的虛擬線(138)上的虛擬點(136)測量的半徑(134)；

所述帶條寬度(110)與所述半徑(134)的比等于或大于0.003；

在每個所述不連續帶區域(148)內，所述單向增強纖維(132)中最靠近所述第一縱向帶邊緣(106)的一個比所述單向增強纖維(132)中最靠近所述第二縱向帶邊緣(108)的另一個更彎曲；和

彎曲的所述單向增強纖維(132)中的一些平行于所述襯底(116)。

3.根據權利要求2所述的自動化纖維鋪放系統(100)，其中所述控制器(126)進一步被編程以選擇性地使所述轉向機構(118)轉向所述至少一個纖維增強的帶條(104)在所述襯底(116)上至少沿所述虛擬曲線路徑(128)的鋪放，使得所述弧(156)的弧長度(154)等于或大于所述半徑(134)和π/64的乘積。