[發明專利]使用數據分析的復合制造

在審

• 申請號: 202210271141.1
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN115107295A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 卡拉·E·雷諾茲;達斯廷·D·法斯特;安德魯·L·鮑爾;特洛伊·溫弗里;斯蒂文·M·休丘克;亞歷山大·M·羅賓;薩穆埃·J·塔克
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 王紅艷

本公開涉及使用數據分析的復合制造。一種制造復合結構的方法包括：訪問復合結構的設計數據，復合結構根據包括使用機械工具形成纖維層板的疊層的處理制造。該方法包括將設計數據應用于ANN分類器，以對復合結構上的一類不一致性的局部不一致性進行分類，局部不一致性在空間上參考復合結構上的位置。該方法包括執行根本原因分析以識別處理參數中的一個或多個為這類不一致性的潛在原因，并且修改幾何模型、疊層設計和一個或多個處理參數的值中的一個或多個以解決潛在原因。

技術領域

本披露總體上涉及復合制造，并且具體涉及使用數據分析用于改進的復合制造。

背景技術

復合材料在交通工具(諸如飛機)中變得越來越普遍。一些飛機的主結構可能超過百分之四十、百分之五十或更多由復合材料制成。在飛機中使用復合材料以減小飛機的重量。這種減小的重量改善了性能特征，例如有效載荷能力和燃料效率。此外，復合材料為飛機中的各種組件提供更長的使用壽命。

復合材料是堅韌的、輕質的材料，通過組合兩種或更多種不同的組分產生。例如，復合材料可以包括諸如結合并固化以形成復合材料的增強材料(例如，纖維)和基質材料(例如，樹脂)的組件。

通過使用復合材料，飛機的各部分可形成為更大的部件或部分。這被稱為集成結構。例如，飛機中的機身可以圓柱形部段形成，該圓柱形部段可放在一起以形成飛機的機身。其他示例包括，例如但不限于，接合以形成機翼的機翼蒙皮、翼展方向加強件、翼梁和弦向翼肋，接合以形成的穩定器的穩定器部段(stabilizer section)，加強件、整流罩、控制表面、蒙皮、蒙皮部段、門、支柱以及管狀結構。

在制造復合部件時，通常使用具有足夠剛度的模具來形成材料，以在將復合材料施加到模具腔的腔中或模具的表面上時保持復合部件的期望形狀。模具在組成上可以是金屬或非金屬的以提供用于支撐復合材料的剛性。

目前，所制造的飛機中的許多復合材料使用高壓釜來固化復合部件。預浸漬纖維層板中的樹脂通常需要升高的溫度以實現允許這些樹脂流動和固化的化學反應，并且需要升高的壓力以實現層板固結并且排出預浸漬層板內所包含的氣體(稱為孔隙度)。對于大型部件，使用大型高壓釜來包圍部件和用于加工的工具。

常規復合材料制造處理遭受不期望的錯誤和不一致性，這進而可導致降低的產量、增加的廢料和返工、或由于降低的設計容許量(結構敲低)導致的性能/重量損失。

發明內容

本公開的示例實現主要涉及復合制造，并且具體涉及使用數據分析來改進的復合制造。示例性實施方式使用機器學習，以優化復合結構的單元的制造，其中在復合結構的其他單元的制造期間記錄的處理參數的歷史觀察值。歷史觀察可以包括來自先前單元的幾何結構、處理中日志、質量信息等，并且經訓練的機器學習模型可以捕獲變量之間的復雜的相互作用以局部地優化處理參數。一些示例可產生用于機械工具的局部優化的計算機數控(CNC)編程，其可用于制造具有改進質量的復合結構。

因此，本公開包括但不限于下列示例性實施方式。

一些示例性實施方式提供了一種制造復合結構的方法，所述方法包括：訪問復合結構的設計數據，所述設計數據包括復合結構的幾何模型、纖維層板疊層的疊層設計以及形成疊層所根據的處理參數的值；將設計數據應用于人工神經網絡(ANN)分類器，以對復合結構上的一類不一致性的局部不一致性進行分類，局部不一致性在空間上參考復合結構上的位置；執行根本原因分析，以將一個或多個處理參數識別為這類不一致性的潛在原因；以及修改幾何模型、疊層設計或一個或多個處理參數的值中的一個或多個以解決所述潛在原因。

一些示例性實施方式提供了一種用于制造復合結構的設備，該設備包括：存儲器，被配置為存儲計算機可讀程序代碼；以及處理電路，被配置為訪問存儲器，并且執行計算機可讀程序代碼以使裝置至少執行任何前述示例實施方式或任何前述示例實施方式的任何組合的方法。