用于復合層壓件的三維絲網的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及復合結構，并且更具體地，涉及復合層壓件。更具體地，本公開涉及使用絲網改善復合層壓件的全厚度強度的方法和設備。
【背景技術】
[0002]由也稱為板層或薄層(lamina)的一個或多個復合層形成復合層壓件。每個復合層包括加固材料和基質材料。例如，加固材料科采取纖維的形式，纖維可以單個方向定向以使復合層為單向的，或以兩個方向定向以使復合層為雙向的。基質材料可采取例如樹脂的形式。
[0003]纖維束可呈層狀地層疊以形成加強敷層(Iayup)，其可稱為預成型件。當用被部分固化以用于處理的樹脂預浸漬纖維束時預成型件可稱為濕預成型件或者當不存在樹脂時稱干預成型件。樹脂被灌注到預成型件的纖維束之間的間隔中以形成集成預制件。可部分固化集成預制件以形成部分固化的復合層壓件或完全固化以形成完全固化的復合層壓件。碳纖維增強聚合物(CFRP)層壓件是一個類型的復合層壓件的實例。
[0004]在某些情況下，在復合層壓件內可能出現非期望的不一致性。非期望的不一致性是超出選擇容差范圍的不一致性或超過某些選擇閾值的不一致性。例如，非期望的不一致性可以是裂紋、熱誘導裂紋、缺口、分層，或者其他類型的超出選擇容差范圍的不一致性。
[0005]在存在非期望的不一致性的情況下復合層壓件的仍在選擇容差內執行的吸收能量的能力通常稱作復合層壓件的缺口韌性。改善復合層壓件的缺口韌性同時仍允許樹脂有效地灌注于纖維之間及纖維周圍可能比期望的更困難。改善復合層壓件的缺口韌性的一些現行的方法可能降低復合層壓件在其他方面中的性能。
[0006]例如，一個現行的解決方案包括在復合層壓件中的每對復合層之間層疊一片間斷纖維。然而，該類型的解決方案改進復合層壓件的缺口韌性但降低了復合層壓件的對形成非期望的不一致性的抗性。
[0007]其他現行解決方案包括Z向鎖固技術(Z-pinning)、縫合和簇絨法。Z向鎖固技術包括迫使針沿Z方向的通過加強敷層或未固化的預成型件。縫合和簇絨包括沿Z方向將纖維穿線于加強敷層或未固化的預成型件。然而，這些類型的解決方案仍可能降低復合層壓件的對形成非期望的不一致性的抗性，從而引起對纖維的不希望有的影響并且限制可以使用的針或螺紋的尺寸和定位。因此，期望提供一種考慮上述討論的問題中的至少一些的以及其它可能的問題的方法和設備。
【發明內容】
[0008]在一個示例性實施方式中，設備包括纖維層。纖維層包括多個纖維束和多個填充部分。多個纖維束在多個纖維束之間具有多個間隔。多個填充部分由基本上填充多個纖維束之間的多個間隔的間斷絲狀物組成。
[0009]在另一示例性實施方式中，復合結構包括多個纖維層、與多個纖維層數相關聯的絲網、以及樹脂。多個纖維層的每個纖維層包括在多個纖維束之間具有多個間隔的多個纖維束。絲網被配置為改善復合結構的缺口韌性以及復合結構的對多個非期望的不一致性的抗性。絲網包括多個填充纖維層中每個纖維層中多個纖維束之間的多個間隔的多個填充部分。多個填充部分中的一個填充部分包括多個間斷絲和粘合材料。粘合材料被配置為將多個非連續絲保持在一起。粘合材料進一步被配置為將多個非連續絲粘合至多個纖維束中的至少一個纖維束。樹脂將多個纖維層和與多個纖維層相關聯的絲網粘合到一起。
[0010]在又一個示意性實施方式中，提供用于形成復合結構的方法。由非連續絲組成的多個絲層相對于多個纖維束定位以形成具有基本上填充多個纖維束之間的多個間隔的多個填充部分的纖維層。使用纖維層為復合結構形成加強敷層。
[0011]上述特征和功能能夠在本發明的各種實施方式中獨立實現或者也可以在其他實施方式中被組合，其中進一步的細節可以參考以下描述和附圖可見。
【附圖說明】
[0012]上述示例性實施方式的特征中的新穎特征將在所附權利要求書中闡述。然而，通過參考下文中本發明示例性實施例的的詳細說明并在閱讀時結合附圖可以更好地理解示例性實施例和優選的使用模式及其進一步目的和特征，其中:
[0013]圖1是根據示例性實施方式的框圖形式的制造環境的示意圖；
[0014]圖2是根據示例性實施方式的加強敷層的部分的示意圖；
[0015]圖3是根據示例性實施方式移去一部分加強敷層的加強敷層的剖面圖的示意圖；
[0016]圖4是根據示例性實施方式的加強敷層的側視圖的示意圖；
[0017]圖5是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0018]圖6是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0019]圖7是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0020]圖8是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的兩個絲層的示意圖；
[0021]圖9是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0022]圖10是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0023]圖11是根據示例性實施方式相對于纖維束定位的絲層的示意圖；
[0024]圖12是根據示例性實施方式絲層的潛在配置的示意圖；
[0025]圖13是根據示例性的實施方式的流程圖形式的用于形成復合結構的過程的示意圖；
[0026]圖14是根據示例性的實施方式的流程圖形式的用于形成加強敷層的過程的示意圖；
[0027]圖15是根據示例性實施方式的框圖形式的飛機制造和檢修方法的示意圖；以及
[0028]圖16是以可以實施示例性實施方式的框圖的形式的飛機的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]示例性實施方式認識到并考慮不同的因素。例如，示例性實施方式認識到并考慮其可能期望具有改善復合層壓件的缺口韌性的方法和設備，同時也保持對非期望的不一致性的形成和生長的至少期望級別的抗性。具體地，示例性實施方式認識到并且考慮其可能期望改善復合層壓件的缺口韌性，同時也允許樹脂有效地灌注在復合層壓件的加強敷層內。
[0030]因此，示例性實施方式提供用于形成復合層壓件的加強敷層的方法和設備，其允許樹脂以期望的方便程度灌注于敷層內并且改進使用加強敷層形成的復合層壓件的缺口韌性。在一個示例性實例中，多個纖維層層疊以形成加強敷層。纖維層數中的每個纖維層可以包括在多個纖維束之間具有多個間隔的多個纖維束以及由填充多個纖維束之間的多個間隔的間斷絲組成的絲過濾器。可將樹脂灌注于加強敷層中以形成未固化的預成型件。然后可以固化未固化的預成型件從而形成復合層壓件。
[0031]現參考附圖，并具體地參考圖1，以框圖形式描繪了根據示例性實施方式的制造環境的示意圖。在該示例性實例中，制造環境100是可以制造復合結構102的環境的實例。在該示例性實例中，復合結構102采取復合層壓件104的形式。
[0032]正如所描述，通過使樹脂108與加強敷層106結合形成復合結構102。加強敷層106同樣可以稱為預成型件。如在本文中使用的，具有加強敷層106的“集成”樹脂108指的是使樹脂108位于加強敷層106內。例如，在沒有限制的情況下，可通過用樹脂108灌注加強敷層106、將樹脂108注入加強敷層106、用樹脂108使加強敷層106飽和、混合樹脂108與加強敷層106、用加強敷層106浸漬樹脂108、或這些的一些組合執行這種集成。
[0033]在該示例性實例中，用樹脂108灌注加強敷層106。樹脂108由至少一個聚合物組成。例如，樹脂108可以是由熱固性聚合物、熱塑性聚合物或其他類型的聚合物中的至少一個組成的聚合樹脂。
[0034]如本文中使用的，短語“至少一個”當與一系列項使用時，意味著可以使用一個或多個所列項的不同組合以及可以需要列出的項中的僅一個。項可以是特定對象、事物、行為、工藝或者種類。換言之，“至少一個”意味著可以使用列表中的項或多個項的任何組合并且可以不需要列表中的所有項。
[0035]例如，“項A、項B、以及項C中至少一個”可意指項A ;項A和項B ;項B ;項A、項B、以及項C ;或者項B和項C。在一些情況下，“項A、項B、以及項C中至少一個”可意旨，例如但不限于，項A中兩個、項B中一個、以及項C中十個；項8中四個以及項C中七個；或者一些其他合適的組合。
[0036]向加強敷層106內灌注樹脂108形成復合結構102，該復合結構102接下來根據實施方式可變為未固化、部分固化、或者完全固化。該復合結構102可稱作集成預成型件。當變為未固化時，復合結構102可稱作集成預成型件或未固化復合結構。可部分固化集成預成型件以采取部分固化的復合結構的形式。可執行該部分固化以允許更容易傳輸和處理復合結構。可完全固化集成預成型件以采取完全固化的復合結構的形式。
[0037]在該示例性實例中，加強敷層106包括同時形成多個纖維層112的纖維束107和絲網110。如本文所用的，“多個”項可以包括一個或多個項。以這種方式，數個纖維層112可以包括一個或多個層。
[0038]絲網110由間斷絲111和粘合材料113組成。間斷絲111可以是未延伸復合結構102的全部長度或寬度的纖維。間斷絲111可以包括具有不同尺寸、不同直徑、不同截面形狀、不同類型、或這些的一些組合中的至少一個的絲。間斷絲111可以包括碳纖維、石英纖維、玻璃纖維、聚酰胺纖維、聚醚酮纖維、聚酯纖維、聚醚砜纖維、聚酰亞胺纖維、聚氨基甲酸乙酯纖維、或其他類型的纖維中的至少一個。
[0039]此外，在該示例性實例中，間斷絲111相互之間可具有隨機定向。然而，在其他示例性實例中，間斷絲111相互之間不是隨機定向。
[0040]粘合材料113被配置為將絲網110粘合至纖維束107并將纖維束107彼此粘合。粘合材料113被配置為響應于施加于粘合材料113的熱量、壓力、或化學反應將間斷絲111保持在一起。在處理過程中，粘合材料113將間斷絲111保