CN104972670B - 一种三维整体复合材料及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维整体复合材料及制作方法。所述材料包括：填充纱线系统：包括设置于X、Y轴平面内的0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层；非编织网胎：设有多个，铺设于填充纱线系统中任意一层填充纱线的上方或下方；编织纱线系统：在Z轴方向将填充纱线系统和非编织网胎捆绑编织；三维针刺系统：包括多个针刺束，每个针刺束将填充纱线系统和非编织网胎中的至少两个在Z轴方向相连接。所述方法包括：采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接；采用编织纱线系统将所述填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向回绕捆绑编织。所述材料及方法能够显著提高材料的力学性能。

Description

一种三维整体复合材料及制作方法

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种三维整体复合材料及制作方法。

背景技术

复合材料以其结构的多样性、性能的综合性、形态的可设计型、良好的成型性等性能在产业应用领域已受到广泛的重视。三维整体复合材料克服了传统层合复合材料易分层破坏的致命缺点,具有优异的力学性能,为应用于航空航天主承力结构和多功能结构件提供了光明而广阔的前景。

力学性能是三维整体复合材料结构设计的核心，直接关系应用安全性和可靠性。如何改进提高力学性能一直是三维整体复合材料的研究重点，具有重要的科学价值与实践意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三维整体复合材料，具有更优异的力学性能。

基于上述目的本发明提供的三维整体复合材料，包括：编织纱线系统、填充纱线系统、非编织网胎、三维针刺系统；

其中，所述填充纱线系统包括设置于X、Y轴平面内的0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度；

所述非编织网胎设有多个，铺设于所述填充纱线系统中任意一层填充纱线的上方或下方；

所述编织纱线系统在Z轴方向将所述填充纱线系统和所述非编织网胎捆绑编织；

所述三维针刺系统包括多个针刺束，每个针刺束将所述填充纱线系统和非编织网胎中的至少两个在Z轴方向相连接。

可选的，所述填充纱线系统在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：非编织网胎、0°填充纱线铺层、非编织网胎、+45°填充纱线铺层、非编织网胎、-45°填充纱线铺层、非编织网胎、90°填充纱线铺层、非编织网胎。

可选的，所述三维针刺系统包括：

第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；

第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；

第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；

所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成。

可选的，所述三维整体复合材料还包括：

机织纱线系统：包括至少一层机织纱线铺层，设置于填充纱线系统和非编织网胎之间。

可选的，所述机织纱线系统采用下述机织结构：平纹、斜纹、缎纹、经重平、纬重平或变化组织结构中的至少一种。

可选的，所述三维针刺系统还包括：

第四针刺单元：用于在Z方向将所述机织纱线系统的任意两个铺层连接。

可选的，所述三维针刺系统包括沿着Z方向延伸的针刺束，每个针刺束用于在Z方向连接机织纱线系统、填充纱线系统、非编织网胎中的任意两个铺层；针刺束的针刺面积比不小于33％；

所述针刺面积比为针刺束在X、Y轴所在平面内的面积，与针刺单元在X、Y轴所在平面内的面积比；

所述针刺单元为，将所有针刺束投影到X、Y轴所在平面时，一个针刺束及其邻近未设置针刺束的空余部分所形成的单元。

可选的，θ不小于20°且小于90°

同时，本发明还提供一种三维整体复合材料的制造方法，包括如下步骤：

在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎；采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接；

采用编织纱线系统将所述填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向回绕捆绑编织。

可选的，所述填充纱线系统在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：第一非编织网胎、0°填充纱线铺层、第二非编织网胎、+45°填充纱线铺层、第三非编织网胎、-45°填充纱线铺层、第四非编织网胎、90°填充纱线铺层、第五非编织网胎；

所述三维针刺系统包括：第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成；

所述在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎、采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接的步骤具体包括：

铺设第一非编织网胎和0°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第一非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第二非编织网胎，采用第一针刺束单元将第二非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第一非编织网胎、0°填充纱线铺层和第二非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设+45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将+45°填充纱线铺层和非编织网胎在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第三非编织网胎，采用第一针刺束单元将第三非编织网胎和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第二非编织网胎、和+45°填充纱线铺层、和第三非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设-45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第四非编织网胎，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第三非编织网胎、和-45°填充纱线铺层、和第四非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设90°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、-45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第五非编织网胎，采用第一针刺束单元将第五非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第四非编织网胎、和90°填充纱线铺层、和第五非编织网胎在Z轴方向分别连接。

从上面所述可以看出，本发明提供的三维整体复合材料及其制造方法，通过铺设填充纱线系统和非编织网胎，提高了材料在X、Y轴平面内的力学强度，通过设置三维针刺系统，提高了材料在厚度方向的力学强度，同时通过设置编织纱线系统，保证了材料在厚度方向的可弯曲性，从而使得材料的整体力学性能得到了提高。所述编织纱线系统还能够将三维针刺系统和非编织网胎、填充纱线系统回绕链接，提高了材料的整体性。

附图说明

图1A为本发明实施例的三维整体复合材料结构示意图；

图1B为本发明另一实施例的三维整体复合材料结构示意图；

图2为本发明实施例的针刺束单元示意图；

图3为本发明实施例所提供的三维整体复合材料制作方法流程图。

具体实施方式

为了给出有效的实现方案，本发明提供了下述实施例，以下结合说明书附图对本发明实施例进行说明。

本发明首先提供一种三维整体复合材料，结构如图1A所示，包括：编织纱线系统101、填充纱线系统102、非编织网胎103、三维针刺系统104；

其中，所述填充纱线系统102包括设置于X、Y轴平面内的多个填充纱线铺层；所述填充纱线铺层进一步包括0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度；

所述非编织网胎103设有多个，铺设于所述填充纱线系统102中任意一层填充纱线的上方或下方；

所述编织纱线系统101在Z轴方向将所述填充纱线系统102和所述非编织网胎103捆绑编织；

所述三维针刺系统104包括多个针刺束，每个针刺束将所述填充纱线系统和非编织网胎中的至少两个在Z轴方向相连接。

从上面所述可以看出，本发明提供的三维整体复合材料，具有填充纱线系统102、非编织网胎103，保证了材料在X、Y平面内的力学强度；同时采用三维针刺系统104将填充纱线系统102和非编织网胎103中的任意两个铺层在Z方向连接，增强了三维整体复合材料在Z轴方向的强度。同时，本发明提供的三维整体复合材料，编织纱线系统101，在Z轴方向填充纱线系统102和非编织网胎103捆绑编织，从而材料在其厚度方向具有较高的弯曲强度。

所述X、Y轴平面为填充纱线系统102、非编织网胎103中的任意两个铺层所在的平面，也就是本发明所提供的三维整体复合材料的长和宽所在的平面；所述Z轴方向为与填充纱线系统102、非编织网胎103铺层平面垂直的方向，也就是本发明所提供的三维整体复合材料的厚度方向。

在本发明一些实施例中，如图1B所示，所述填充纱线系统102在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：非编织网胎1021、0°填充纱线铺层1022、非编织网胎1023、+45°填充纱线铺层1024、非编织网胎1025、-45°填充纱线铺层1026、非编织网胎1027、90°填充纱线铺层1028、非编织网胎1029。没两层不同的填充纱线铺层之间设有非编织网胎103。

上述实施例中所述非编织网胎，为至少一层非编织网胎铺层。

在本发明具体实施例中，填充纱线系统102还可以包括其它任意角度的填充纱线铺层。

在本发明具体实施例中，任意两个非编织网胎铺层之间可以铺设一层或多层填充纱线系统铺层，以增加材料在X、Y轴平面的强度。

在本发明一些实施例中，所述三维针刺系统104包括：

第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；

第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；

第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；

所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成。

具体的，针刺束为三维针刺系统104中用于连接两个X、Y轴平面铺设的铺层的最小个体。

在本发明一些实施例中，仍然参照图1A，所述三维整体复合材料还包括：

机织纱线系统105：包括至少一层机织纱线铺层，设置于填充纱线系统102和非编织网胎103之间。

在具体实施例中，当每两个相邻非编织网胎铺层之间设置有多个填充纱线铺层时，机织纱线铺层还设置于填充纱线系统102的填充纱线铺层之间。

在本发明一些实施例中，所述机织纱线系统106的机织纱线铺层采用下述下述机织结构：平纹、斜纹、缎纹、经重平、纬重平或变化组织结构中的至少一种。

在本发明一些实施例中，所述三维针刺系统104还包括：

第四针刺单元：用于在Z方向将所述机织纱线系统的任意两个铺层连接。

图2为本发明具体实施例中的各个针刺单元示意图，假设填充纱线系统102在Z轴方向包括第一非编织网胎1021、0°填充纱线铺层1022、第二非编织网胎1023、90°填充纱线铺层1024、第三非编织网胎1025，第一针刺束单元1026将第一非编织网胎1021和0°填充纱线铺层1022、0°填充纱线铺层1022和第二非编织网胎1023、第二非编织网胎1023和90°填充纱线铺层1024、90°填充纱线铺层1024和第三非编织网胎1025分别连接。第二针刺束单元1027将第一非编织网胎1021与0°填充纱线铺层1022以及第二非编织网胎1023连接；并将第二非编织网胎1023、90°填充纱线铺层1024以及第三非编织网胎1025连接。第三针刺束单元1028将0°填充纱线铺层1022和90°填充纱线铺层1024连接。第四针刺束单元1029将所有铺层在Z轴方向连接。

在本发明一些实施例中，三维针刺系统104包括沿着Z方向延伸的针刺束，所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元、第四针刺束单元由至少一个针刺束组成，由于针刺束超过一定的数目，会导致材料在X、Y轴平面的可弯曲性降低，因此，每个针刺束用于在Z方向连接机织纱线系统、填充纱线系统、非编织网胎中的任意两个铺层；针刺束的针刺面积比不小于33％；

所述针刺面积比为针刺束在X、Y轴所在平面内的面积，与针刺单元在X、Y轴所在平面内的面积比；

所述针刺单元为，将所有针刺束投影到X、Y轴所在平面时，一个针刺束及其邻近未设置针刺束的空余部分所形成的单元。

在本发明一些实施例中，θ不小于20°且小于90°

同时，本发明还提供一种三维整体复合材料的制造方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤301：在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎；采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接；

步骤302：采用编织纱线系统将所述填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向回绕捆绑编织。

从上面所述可以看出，本发明提供的三维整体复合材料的制造方法，通过铺设填充纱线系统和非编织网胎，提高了材料在X、Y轴平面内的力学强度，通过设置三维针刺系统，提高了材料在厚度方向的力学强度，同时通过设置编织纱线系统，保证了材料在厚度方向的可弯曲性，从而使得材料的整体力学性能得到了提高。所述编织纱线系统还能够将三维针刺系统和非编织网胎、填充纱线系统回绕链接，提高了材料的整体性。

在本发明一些实施例中，所述填充纱线系统在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：第一非编织网胎、0°填充纱线铺层、第二非编织网胎、+45°填充纱线铺层、第三非编织网胎、-45°填充纱线铺层、第四非编织网胎、90°填充纱线铺层、第五非编织网胎；

所述三维针刺系统包括：第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成；

所述在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎、采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接的步骤具体包括：

铺设第一非编织网胎和0°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第一非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第二非编织网胎，采用第一针刺束单元将第二非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第一非编织网胎、0°填充纱线铺层和第二非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设+45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将+45°填充纱线铺层和非编织网胎在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第三非编织网胎，采用第一针刺束单元将第三非编织网胎和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第二非编织网胎、和+45°填充纱线铺层、和第三非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设-45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第四非编织网胎，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第三非编织网胎、和-45°填充纱线铺层、和第四非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设90°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、-45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第五非编织网胎，采用第一针刺束单元将第五非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第四非编织网胎、和90°填充纱线铺层、和第五非编织网胎在Z轴方向分别连接。

应当理解，本说明书所描述的多个实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种三维整体复合材料，其特征在于，包括：编织纱线系统、填充纱线系统、非编织网胎、三维针刺系统；

其中，所述填充纱线系统包括设置于X、Y轴平面内的0°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层、±θ填充纱线铺层，其中θ为0°和90°之间的任意角度；

所述非编织网胎设有多个，铺设于所述填充纱线系统中任意一层填充纱线的上方或下方；

所述编织纱线系统在Z轴方向将所述填充纱线系统和所述非编织网胎捆绑编织；

所述三维针刺系统包括多个针刺束，每个针刺束将所述填充纱线系统和非编织网胎中的至少两个在Z轴方向相连接；

所述填充纱线系统在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：第一非编织网胎、0°填充纱线铺层、第二非编织网胎、+45°填充纱线铺层、第三非编织网胎、-45°填充纱线铺层、第四非编织网胎、90°填充纱线铺层、第五非编织网胎；

所述三维针刺系统包括：第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成；

所述填充纱线系统、非编制网胎、三维针刺束系统采用下述方法进行编织：

铺设第一非编织网胎和0°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第一非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第二非编织网胎，采用第一针刺束单元将第二非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第一非编织网胎、0°填充 纱线铺层和第二非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设+45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将+45°填充纱线铺层和非编织网胎在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第三非编织网胎，采用第一针刺束单元将第三非编织网胎和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第二非编织网胎、和+45°填充纱线铺层、和第三非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设-45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第四非编织网胎，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第三非编织网胎、和-45°填充纱线铺层、和第四非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设90°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、-45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第五非编织网胎，采用第一针刺束单元将第五非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第四非编织网胎、和90°填充纱线铺层、和第五非编织网胎在Z轴方向分别连接。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，还包括：

机织纱线系统：包括至少一层机织纱线铺层，设置于填充纱线系统和非编织网胎之间。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述机织纱线系统采用下述机织结构：平纹、斜纹、缎纹、经重平、纬重平或变化组织结构中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述三维针刺系统还包括：

第四针刺单元：用于在Z方向将所述机织纱线系统的任意两个铺层连接。

5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述三维针刺系统包括沿着Z方向延伸的针刺束，每个针刺束用于在Z方向连接机织纱线系统、填充纱线系统、非编织网胎中的任意两个铺层；针刺束的针刺面积比不小于33％；

所述针刺面积比为针刺束在X、Y轴所在平面内的面积，与针刺单元在X、Y轴所在平面内的面积比；

所述针刺单元为，将所有针刺束投影到X、Y轴所在平面时，一个针刺束及其邻近未设置针刺束的空余部分所形成的单元。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，θ不小于20°且小于90°。

7.一种三维整体复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎；采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接；

采用编织纱线系统将所述填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向回绕捆绑编织；所述填充纱线系统在Z轴正方向或负方向按照铺层顺序依次包括：第一非编织网胎、0°填充纱线铺层、第二非编织网胎、+45°填充纱线铺层、第三非编织网胎、-45°填充纱线铺层、第四非编织网胎、90°填充纱线铺层、第五非编织网胎；

所述三维针刺系统包括：第一针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统铺层与其相邻的一个非编织网胎在Z轴方向连接；第二针刺束单元，用于将所述非编织网胎、0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意填充纱线系统的铺层与其相邻的两个非编织网胎在Z轴方向连接；第三针刺束单元，用于将所述0°填充纱线铺层、±45°填充纱线铺层、90°填充纱线铺层中的任意两个填充纱线系统的铺层在Z轴方向连接；所述第一针刺束单元、第二针刺束单元、第三针刺束单元分别由不同的针刺束组成；

所述在X、Y轴平面内按照预设的顺序铺设填充纱线系统和非编织网胎、采用三维针刺系统将填充纱线系统和非编织网胎在Z轴方向连接的步骤具体包括：

铺设第一非编织网胎和0°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第一非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第二非编织网胎，采用第一针刺束单元将第二非编织网胎和0°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第一非编织网胎、0°填充纱线铺层和第二非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设+45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将+45°填充纱线铺层和非编织网胎在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接；

铺设第三非编织网胎，采用第一针刺束单元将第三非编织网胎和+45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第二非编织网胎、和+45°填充纱线铺层、和第三非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设-45°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和-45°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第四非编织网胎，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和-45°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第三非编织网胎、和-45°填充纱线铺层、和第四非编织网胎在Z轴方向连接；

铺设90°填充纱线铺层，采用第一针刺束单元将第四非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第三针刺束单元将0°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、+45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层、-45°填充纱线铺层和90°填充纱线铺层在Z轴方向分别连接；

铺设第五非编织网胎，采用第一针刺束单元将第五非编织网胎和90°填充纱线铺层在Z轴方向连接，并采用第二针刺束单元将第四非编织网胎、和90°填充纱线铺层、和第五非编织网胎在Z轴方向分别连接。