CN109414890B - 制造用于结构部件的纤维增强材料的系统 - Google Patents

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Abstract

公开了由从材料的卷获得的纤维增强材料的层形成诸如翼梁帽(503)的结构部件的系统和方法。系统包括：多个卷(514)，其包括纤维增强材料(504)的第一卷(514a)和第二卷(514b)，第一卷具有印刷在其上的一条或多条第一线(530)。第一线指示其中第一卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件(503)的多个离散的第一构件(531‑1)的位置。第二卷上的纤维增强材料具有印刷在其上的一条或多条第二线(530)。第二线指示其中第二卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件(503)的多个离散的第二构件(531‑2)的位置。系统和方法实现了浪费的材料的量的显著减少。

Description

制造用于结构部件的纤维增强材料的系统
相关申请
本申请要求提交于2016年5月26日的“制造结构部件的系统和处理(SYSTEM FORAND METHOD OF MAKING STRUCTURAL COMPONENTS)”的欧洲专利申请序列No.16382235.6的优先权和全部权益，其整体公开内容全部以引用方式并入本文。
技术领域
本发明的总体发明构思涉及纤维增强材料，并且更具体地，涉及使用纤维增强材料来制造结构部件的系统和处理。
背景技术
已知使用纤维增强材料，诸如织物、毡(mat)和纱(veil)等来形成结构部件。例如，美国专利No.8,226,866公开了通过连续处理制造层压件。处理包括将纤维束(例如玻璃纤维或碳纤维)拉过树脂池，其中树脂然后固化以形成层压件。在层压件内，纤维并排布置并且基本上彼此平行。此种层压件通常称为单向层压件。层压件可以具有1mm至几mm的厚度。层压件可以形成为具有几乎任何实际宽度。在制造之后，将片状层压件卷绕成卷，其各自具有几百米的长度。
这些层压件对于形成结构部件是有用的。如’866专利中所述，这些层压件可以堆叠或以其它方式层叠以形成风能涡轮机的叶片的翼梁帽。特别地，层压件的切出构件的多层彼此叠置布置以形成结构部件。这些构件布置在模具的特定区域和部分内。浸渍处理将可固化的基质材料(树脂)引入模具中以穿透层压件的层。在浸渍处理期间可以对模具应用真空以将切出构件的层压在一起并帮助树脂穿透层。
将参考图1至图3描述用于形成结构部件的传统系统100，所述结构部件在这种情况下是风力涡轮机叶片的翼梁帽。在系统100中，机器102连续地制造具有预定宽度w的织物104形式的纤维增强材料。织物104包括纤维(例如玻璃纤维和/或碳纤维)或以其它方式利用其进行增强，所述纤维基本上沿着织物104的长度(即，平行于箭头106)延伸。当织物104离开机器102并沿箭头106指示的方向行进时，织物104在卷区域108处进行卷绕。卷绕器或其它传送器件将织物104从机器102拉到卷区域108。刀片或其它切割器件在卷区域108之前在织物104中形成狭缝110。以这种方式，形成织物104的离散卷112。在图1所示的实施例中，形成三个狭缝110以形成四个卷112，其中每个卷112具有大约w/4的宽度。
一旦将预定量的织物104卷绕到卷区域108，则在织物104的宽度w上形成人工切口114，从而将卷112与离开机器102的织物104分离。在该切割操作期间，机器102可以停止或以其它方式暂停。因为切口114是人工形成的(例如，由操作者使用剪刀)，所以每个卷112的端部不一定是均匀的。尽管如此，每个卷112上的织物104的量(即，长度)基本上相同。
如图2所示，一旦卷112与织物104分离，则在使用其之前，将多个卷112放置在托盘120上或以其它方式包装在一起以便储存和/或运输。在图2中，八个卷112搁置在托盘120上。
当到了形成翼梁帽的时间时，卷112的一个或多个托盘120移动到用于形成翼梁帽的模具128附近。如上所述，翼梁帽通过层叠(诸如通过手工铺设)来自卷112的织物104的多个切出构件而形成。切出构件在模具内的数量和放置限定了翼梁帽的性质(例如，形状、厚度)。
如图3所示，织物104的第一卷130a从托盘120上取下并切成待放置在模具128中的所需长度的构件。特别地，第一量的织物104沿箭头132的方向展开，并然后切割以形成由虚线1-1指示的长度为L1的第一构件134。接下来，第二量的织物104沿箭头132的方向展开，并然后切割以形成由虚线2-2指示的长度为L2的第二构件136。如线1-1和2-2所示，第一构件134的长度L1大于第二构件136的长度L2。虽然一些切出构件可以具有相同的长度，但是许多切出构件将具有不同的长度。每个相继的切出构件定位在在先的切出构件上或以其它方式与在先的切出构件重叠。通常，需要许多切出构件(例如，50个或更多个)。重复该过程，直到在模具128内获得所需的厚度和形状。最后，树脂诸如通过上述浸渍处理引入模具中，并固化以形成翼梁帽。
由于需要织物104的许多切出构件来形成翼梁帽，因此必须使用多个卷112来提供必要量的织物104。如上所述，每个卷112保持基本上相同量的织物104。结果，来自卷112(例如，卷130a)的切出构件通常不会完全用尽卷112上的织物104。换句话说，太小而不能用于连续切出构件(或至少下一个切出构件)的一定量的织物104保留在卷112上。每个此种卷112(例如，卷130b)代表浪费的织物104。在图4中描绘的示例400中进一步示出了该现象。
如图4所示，需要十五个卷112(即，卷R1至R15)来获得经由模具128制造翼梁帽所需的织物104的五十个切出构件(即，CP1至CP50)。每个卷112的长度基本上相同；换句话说，每个卷112保持大致相同量的织物104。从第一卷R1获得织物104的三个切出构件(即，CP1、CP2和CP3)，同时卷R1上的织物104的剩余量402不足(例如，太短)以致不能制造切出构件或至少下一个切出构件CP4。类似地，从第二卷R2获得织物104的三个切出构件(即，CP4、CP5和CP6)，同时卷R2上的织物104的剩余量404不足(例如，太短)以致不能制造切出构件或至少下一个切出构件CP7。从第三卷R3获得织物104的四个切出构件(即，CP7、CP8、CP9和CP10)，同时卷R3上的织物104的剩余量406不足(例如，太短)以致不能制造切出构件或至少下一个切出构件CP7。重复该过程直到最后的卷R15，其中获得织物104的三个切出构件(即，CP48、CP49和CP50)，同时卷R15上的织物104的剩余量430不足(例如，太短)以致不能制造另一个切出构件。因此，每个卷的浪费的织物的量增加，其中卷上的织物104的量未被充分利用。给定这种方法，对于所制造的每个相同部件(例如，翼梁帽)浪费的织物104的量(例如，402、404、406、......、430)可能重复。该浪费的织物104的成本损失不限于与其相关的制造成本，但还包括处理废弃材料的相关成本(例如，运输、填埋)。
鉴于上述情况，对于使用纤维增强材料来制造结构部件的改进系统和处理存在未满足的需求。
发明内容
本文提出了从由材料的卷获得的纤维增强材料的层形成结构部件的改进系统和方法。
本发明的总体发明构思涉及并考虑了一种用于制造结构部件的纤维增强材料的系统。在示例性实施例中，系统包括：纤维增强材料的多个卷，所述多个卷包括纤维增强材料的第一卷和纤维增强材料的第二卷，其中第一卷上的纤维增强材料的长度不同于第二卷上的纤维增强材料的长度，其中第一卷上的纤维增强材料具有印刷在其上的一条或多条第一线，所述第一线指示其中第一卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第一构件的位置，并且其中第二卷上的纤维增强材料具有印刷在其上的一条或多条第二线，所述第二线指示其中第二卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第二构件的位置。
在示例性实施例中，第一卷上的纤维增强材料在其中具有一个或多个局部切口，所述局部切口对应于其中第一卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第一构件的位置，并且其中第二卷上的纤维增强材料在其中具有一个或多个局部切口，所述局部切口对应于其中第二卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第二构件的位置。
在示例性实施例中，局部切口由一个或多个激光器制成。
通常，系统实现了浪费的材料的量的显著减少。在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少98％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少98％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少99％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少99％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少99.9％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少99.9％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度等于第一卷上的纤维增强材料的长度，并且纤维增强材料的第二构件的总长度等于第二卷上的纤维增强材料的长度。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件中的每一个具有印刷在其上的层编号，以及纤维增强材料的第二构件中的每一个具有印刷在其上的层编号，其中层编号指示其中当形成结构部件时纤维增强材料的第一构件和纤维增强材料的第二构件相对于彼此定位的顺序。
在一些示例性实施例中，层编号可以采用数字、符号或图像、或指示与其相关联的纤维增强材料的构件的放置顺序的任何其它标记的形式。
在一些示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件和/或纤维增强材料的第二构件可以具有印刷在其上的附加信息(即，除了层识别信息之外)。
在示例性实施例中，纤维增强材料是非卷曲(non-crimp)织物。
在示例性实施例中，纤维增强材料是织造织物。
在示例性实施例中，纤维增强材料包括多个玻璃纤维。在示例性实施例中，纤维增强材料包括多个碳纤维。
在示例性实施例中，纤维增强材料的所述多个卷被包装在一起。在示例性实施例中，纤维增强材料的所述多个卷被一起包装在一个或多个托盘上。
在示例性实施例中，结构部件是风力涡轮机叶片的至少一部分。在示例性实施例中，结构部件是翼梁帽。
本发明的总体发明构思涉及并考虑了一种制造用于结构部件的材料的系统。在示例性实施例中，系统包括：用于制造织物的设备，所述织物包括多个增强纤维；至少一个印刷器，其用于在织物上印刷；卷绕器，其用于卷绕织物；以及切割器，其用于在织物中形成至少一个狭缝以将织物分成织物的多个卷，所述多个卷包括织物的第一卷和织物的第二卷；其中第一卷上的织物的长度不同于第二卷上的织物的长度，其中印刷器在第一卷上的织物上印刷一条或多条第一线，所述第一线指示其中第一卷上的织物将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第一构件的位置，并且其中印刷器在第二卷上的织物上印刷一条或多条第二线，所述第二线指示其中第二卷上的织物将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第二构件的位置。
在示例性实施例中，系统还包括至少一个激光切割器。激光切割器在第一卷的织物中形成一个或多个局部切口，所述局部切口有助于将织物分离成用于形成结构部件的离散的第一构件，并且其中激光切割器在第二卷的织物中形成一个或多个局部切口，所述局部切口有助于将织物分离成用于形成结构部件离散的第二构件。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度是第一卷上的织物的长度的至少95％，并且织物的第二构件的总长度是第二卷上的织物的长度的至少95％。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度是第一卷上的织物的长度的至少97％，并且织物的第二构件的总长度是第二卷上的织物的长度的至少97％。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度是第一卷上的织物的长度的至少98％，并且织物的第二构件的总长度是第二卷上的织物的长度的至少98％。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度是第一卷上的织物的长度的至少99％，并且织物的第二构件的总长度是第二卷上的织物的长度的至少99％。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度是第一卷上的织物的长度的至少99.9％，并且织物的第二构件的总长度是第二卷上的织物的长度的至少99.9％。
在示例性实施例中，织物的第一构件的总长度等于第一卷上的织物的长度，并且织物的第二构件的总长度等于第二卷上的织物的长度。
在示例性实施例中，印刷器在织物的第一构件中的每一个和织物的第二构件中的每一个上印刷层编号，其中层编号指示其中当形成结构部件时织物的第一构件和织物的第二构件相对于彼此定位的顺序。
在示例性实施例中，纤维增强材料是非卷曲织物。
在示例性实施例中，织物是织造织物。
在示例性实施例中，增强纤维包括玻璃纤维。在示例性实施例中，增强纤维包括碳纤维。
本发明的总体发明构思涉及并考虑了一种形成用于制造结构部件的纤维增强材料的方法。在示例性实施例中，方法包括：形成纤维增强材料的多个卷，所述多个卷包括纤维增强材料的第一卷和纤维增强材料的第二卷，其中第一卷上的纤维增强材料的长度不同于第二卷上的纤维增强材料的长度；在第一卷上的纤维增强材料上印刷一条或多条第一线，所述第一线指示其中第一卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第一构件的位置；以及在第二卷上的纤维增强材料上印刷一条或多条第二线，所述第二线指示其中第二卷上的纤维增强材料将被分离成用于形成结构部件的多个离散的第二构件的位置。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少95％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少95％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少97％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少97％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少98％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少98％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少99％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少99％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度是第一卷上的纤维增强材料的长度的至少99.9％，并且纤维增强材料的第二构件的总长度是第二卷上的纤维增强材料的长度的至少99.9％。
在示例性实施例中，纤维增强材料的第一构件的总长度等于第一卷上的纤维增强材料的长度，并且纤维增强材料的第二构件的总长度等于第二卷上的纤维增强材料的长度。
在示例性实施例中，方法还包括：在纤维增强材料的第一构件中的每一个上印刷层编号；以及在纤维增强材料的第二构件中的每一个上印刷层编号，其中层编号指示其中当形成结构部件时纤维增强材料的第一构件和纤维增强材料的第二构件相对于彼此定位的顺序。
在示例性实施例中，纤维增强材料是非卷曲织物。
在示例性实施例中，纤维增强材料是织造织物。
在示例性实施例中，纤维增强材料包括多个玻璃纤维。在示例性实施例中，纤维增强材料包括多个碳纤维。
在示例性实施例中，方法还包括：将纤维增强材料的所述多个卷包装在一起。在示例性实施例中，将纤维增强材料的所述多个卷存储在一个或多个托盘上。
在示例性实施例中，结构部件是风力涡轮机叶片的至少一部分。在示例性实施例中，结构部件是翼梁帽。
根据以下对示例性实施例的详细描述、根据权利要求以及根据一起提交的附图，本发明的总体构思的许多其它方面、优点和/或特征将变得更加显而易见。
附图说明
参考附图通过示例的方式在下面更详细地描述本发明的总体构思以及其实施例和优点，其中：
图1是用于形成翼梁帽的传统系统的图。
图2是由图1的系统制造的织造织物的卷的图。
图3是示出在制造翼梁帽期间使用图2的卷的图。
图4是卷的集合的图，其示出了传统系统(诸如图1的系统)内的浪费的织物。
图5是根据示例性实施例的用于形成结构部件(诸如翼梁帽)的系统的图。
图6是由图5的系统制造的纤维材料的卷的图。
图7是示出在制造翼梁帽期间使用图6的卷的图。
图8是根据示例性实施例的卷的集合的图，其示出为没有浪费的织物。
图9是根据示例性实施例的形成结构部件(诸如翼梁帽)的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明的总体发明构思可以以许多不同的形式实现，但是其特定实施例在附图中示出并且将在本文中详细描述，应理解，本公开内容将被视为总体发明构思的原理的说明。因此，总体发明构思不旨在限于本文所示的特定实施例。
总体发明构思包括使用纤维增强材料来制造结构部件的系统和方法。
将参考图5至图7描述根据示例性实施例的用于形成结构部件501(例如，翼梁帽503)的系统500。在系统500中，机器502连续地制造具有预定宽度w的织物504形式的纤维增强材料。总体发明构思不限于织造织物，也可以使用其它纤维增强材料，诸如毡和纱等。在一些示例性实施例中，纤维增强材料是非卷曲织物。织物504包括纤维(例如，玻璃纤维和/或碳纤维)或以其它方式利用其进行增强。在一些实施例中，纤维基本上沿着织物504的长度(即，平行于箭头506)延伸。当织物504离开机器502并沿箭头506指示的方向行进时，织物504在卷区域508处进行卷绕。卷绕器或其它传送器件将织物504从机器502拉到卷区域508。
系统500还包括一个或多个印刷器件，例如喷墨印刷头520。在图5所示的实施例中，系统500包括四个离散的印刷头520。在其它实施例中，可以使用更多或更少的印刷头520。在织物504离开机器502之后，印刷头520能够直接在织物504上印刷信息(例如，文本和/或图形)。在一些实施例中，印刷头520可以与机器502集成。控制器(未示出)允许操作者定义应该印刷什么信息以及何时(例如，在织物504上的哪个位置)应该印刷信息。在一些实施例中，控制器可以是通用计算机，其与印刷头520连接(interface)并编程为使得印刷头520在织物504上的期望位置处印刷期望的信息。计算机和印刷头520之间的通信可以经由有线连接(例如，USB电缆)或无线连接进行。
可以在织物504上印刷任何类型的信息。通常，信息在织物504的下游处理/使用中是有用的。例如，在图5所示的实施例中，在织物504上印刷两种类型的信息：切割线530和层编号532。下面将进一步描述该信息的用途。
在一些实施例中，系统500可以包括一个或多个切割器件，例如激光切割器570。在图5所示的实施例中，系统500包括四个离散的激光切割器570。在其它实施例中，可以使用更多或更少的激光切割器570。在织物504离开机器502之后，激光切割器570能够在织物504中形成切口580。在一些实施例中，激光切割器570可以与机器502集成。控制器(未示出)允许操作者指定要在织物504中形成的切口580的信息(例如，位置、深度、宽度)。在一些实施例中，控制器可以是通用计算机，其与激光切割器570连接并编程为使得激光切割器570在织物504上的期望位置处进行切口580。计算机和激光切割器570之间的通信可以经由有线连接(例如，USB电缆)或无线连接进行。
可以在织物504中形成任何类型的切口580。通常，切口580在织物504的下游处理/使用中是有用的。例如，在图5所示的实施例中，切口580是局部切口，其不会一直延伸穿过织物。相反，局部切口具有预定的宽度和深度。切口580的宽度可以改变，例如，通过利用激光进行多次相邻的通过。切口580的深度可以改变，例如，通过增加/减少提供给激光器的功率和/或其中激光器应用于织物504的速度。切口580可以是连续的或不连续的(例如，在织物504中形成一种穿孔)。
在使用织物504来形成结构部件501期间，切口580可以便于将织物504分离成单独的构件(例如，下面描述的切出构件531)。特别地，切口580使得更容易进行最终切割，其通常是人工形成的。在一些实施例中，切口580与切割线530重叠。在一些实施例中，切口580代替切割线530，其中局部切口本身用作其中在织物504上进行的最终切割的位置的指示。
刀片或其它切割器件在卷区域508之前在织物504中形成狭缝510。以这种方式，形成织物504的离散卷514。在一些实施例中，激光切割器570用于形成狭缝510。在图5所示的实施例中，形成三个狭缝510以形成四个卷514，其中每个卷514具有大约w/4的宽度。在其它实施例中，系统500可以制造更多或更少(包括一次一个)卷514。
一旦将预定量的织物504卷绕到卷区域508，则在织物504的宽度w上形成切口516，从而将卷514与离开机器502的织物504分离。切口516通常是人工形成的。在该切割操作期间，机器502可以停止或以其它方式暂停。上述切割线530或其变型可以用于清楚和精准地标记其中织物504应被切割以形成离散的卷514的位置。在一些实施例中，激光切割器570可以用于切割织物504以形成离散的卷514。
此后，由狭缝510形成的四个相同的卷514中的每一个放置在单独的托盘120上，如图5所示。对卷514的随后组重复该过程，直到每个托盘120填充有所需数量的卷514。在一些实施例中，卷514以便于其下游使用的方式装载到托盘120上。例如，可以在托盘120上使卷514排序，使得最容易从托盘120取用或以其它方式使用的卷514是构建结构部件501(例如，翼梁帽503)所需的第一卷514。作为其它示例，卷514可以以相反的顺序放置在托盘120上，使得当从托盘120卸载卷514时，卷514呈现有利于它们用于形成翼梁帽503的顺序。在一些实施例中，形成翼梁帽503所需的卷514配合在单个托盘120上。在其它实施例中，形成翼梁帽503所需的卷514可以持续(span)多个托盘120。
根据示例性实施例的托盘120在图6中示出。托盘120包括七个卷514，即：第一卷514a、第二卷514b、第三卷514c、第四卷514d、第五卷514e、第六卷514f和第七卷514g。应当理解，托盘120可以包括更少或更多的卷。托盘120上的每个卷514包括印刷在其上的识别信息，所述识别信息可以用于将卷514彼此区分开。特别地，卷514在其上具有这样的信息，所述信息指示其中卷514将用于形成翼梁帽503的顺序。在一些实施例中，在卷514的外表面上可见的至少一个层编号532可以用作卷514的识别信息。
尽管每个卷514上的织物504的量(即，长度)对于同时制造的卷514(即，由狭缝510同时形成的四个卷514的每个组-例如，卷514a)基本上相同，卷514a的随后组(例如，卷514b)通常将保持不同量的织物504。通常，卷514上的所有织物504与用于形成翼梁帽503的至少一个层相关联，使得不会导致浪费的织物504。
切割线530划定(delineate)了其中在每个卷514上应形成切口以将织物504分离成特定的切出构件531或片材等(例如，用于形成翼梁帽503的层)的位置。因此，切割线530位于每对相邻的切出构件531之间(即，以标记一个层的末端和另一个层的开端)。在相关的说明中，层编号532指示这些切出构件531应以何种顺序放置在模具128中以形成翼梁帽503。因此，层编号532位于每对切割线530之间的织物504上的某处。在一些示例性实施例中，可以在单个切出构件531上提供层编号532的多次呈现(multiple instances)。例如，层编号532可以出现在限定切出构件531的一条切割线530之后和另一条切割线530之前。
当到了形成翼梁帽503的时间时，卷514的一个或多个托盘120(或简称为卷514本身)移动到用于形成翼梁帽503的模具128附近。如上所述，翼梁帽503通过层叠(诸如通过手工铺设)来自卷514的织物504的多个切出构件531而形成。切出构件531在模具内的数量和放置限定了翼梁帽503的性质(例如，形状、厚度)。
如图7所示，织物504的第一卷540从托盘120上取下并切成待放置在模具128中的所需长度的构件。
特别地，第一量的织物504沿箭头552的方向展开，并然后切割以形成由虚线1-1指示的长度为L1的第一构件554。织物504通常是人工切割的(例如，由操作者使用剪刀)，因为人工切割相对便宜且易于进行。在传统系统(例如，系统100)中，该人工切割可能不均匀和/或与其预期的位置偏离(例如，+/-1米)。然而，在系统500中，旨在用于形成切出构件531(例如，第一构件554)的每个量的织物504由至少一条切割线530清楚地标记。以这种方式，可以进行织物504的更精确的切割(并因此减少由于用户错误而导致的其浪费)。此外，在传统系统(例如，系统100)中，不容易判断切出构件531是否已经非顺序地引入模具128中，即在不正确的层位置处。然而，在系统500中，每个切出构件531(例如，第一构件554)清楚地标记有印刷在其上的一个或多个层编号532，其指定切出构件531的正确层位置。例如，如图7所示，第一构件554具有印刷在其上的“1”的层编号556，其指示第一构件554用于在模具128中形成第一层。
接下来，第二量的织物504沿箭头552的方向展开，并然后切割以形成由虚线2-2指示的长度为L2的第二构件558。第二构件558具有印刷在其上的“2”的层编号560，其指示第二构件558用于在模具128中形成第二层。如线1-1和2-2所示，第一构件554的长度L1大于第二构件558的长度L2。虽然一些切出构件531可以具有相同的长度，但是许多切出构件531将具有不同的长度。每个相继的切出构件531定位在在先的切出构件531上或以其它方式与在先的切出构件重叠。通常，需要许多切出构件531(例如，50个或更多个)。重复该过程，直到在模具128内获得所需的厚度和形状。最后，树脂诸如通过上述浸渍处理引入模具中，并固化以形成翼梁帽503。
由于需要织物504的许多切出构件531来形成翼梁帽503，因此必须使用多个卷514来提供必要量的织物504。与传统系统(例如，系统100)不同，在系统500中，每个卷514保持一定量的织物504，其对应于待从卷514获得的切出构件531。结果，来自卷514(例如，卷540)的切出构件531基本上(如果不完全)用尽卷112上的织物104。因此，系统500产生明显更少的浪费的织物504。在图8中描绘的示例800中进一步示出了该改进。
如图8所示，需要十五个卷514(即，卷R1,514a至R15,514o)以获得经由模具128制造翼梁帽503所需的织物504的五十个切出构件531(即，CP1至CP50)。从第一卷R1,514a获得织物504的三个第一切出构件531-1(即，CP1、CP2和CP3)，使得在卷R1上不留下显著量的织物504。类似地，从第二卷R2,514b获得织物504的三个第二切出构件531-2(即，CP4、CP5和CP6)，而没有任何多余的织物504保留在卷R2上。从第三卷R3,514c获得织物504的四个第三切出构件531-3(即，CP7、CP8、CP9和CP10)，而没有任何多余的织物504保留在卷R3上。重复该过程直到最后的卷R15,514o，其中获得织物504的三个第十五切出构件531-15(即，CP48、CP49和CP50)，而没有任何多余的织物504保留在卷R15上。因此，使用从由系统500制造的卷514导致很少的浪费的织物504，如果有的话。
此外，如上所述，卷514上的切出构件531通常由印刷在织物504上的切割线530在每个端部处进行标记。例如，如图8所示，第一切出构件CP1形成在第一切割线530a和第二切割线530b之间。第二切出构件CP2形成在第二切割线530b和第三切割线530c之间。第三切出构件CP3形成在第三切割线530c和第四切割线530d之间。以这种方式，例如，通过沿着切割线530人工切割织物504，各个切出构件531容易与每个卷514分离。在一些实施例中，每个卷514的起始部分570和/或末端部分572可以不使用印刷在其上的切割线530标记，因为在这些部位处不需要人工切割织物504。
如上所述，卷514上的每个切出构件531还标记有印刷在织物504上的至少一个层编号532。在一些示例性实施例中，相同的层编号532在相同的切出构件531上设置多次。例如，在长切出构件531的情况下，有利的是将层编号532至少放置在切出构件531的每个相对端部上。一旦切出构件531与卷514分离，这些层编号532有助于防止切出构件531在模具128中的错误放置。在一些实施例中，层编号532允许切出构件531以非顺序的方式限定在卷514上，这可以有助于减小不同卷514的尺寸和/或重量之间的差异。
鉴于上述情况，总体发明构思使得浪费的织物504的量显著减少(例如，4％-7％)，其可以提供益处，诸如简化制造过程(因为不需要收集并管理浪费的织物)并降低与其相关的成本(例如，处理浪费的织物的成本)。
将参考图9描述根据示例性实施例的形成用于制造结构部件501(例如，翼梁帽503)的纤维增强材料的方法900。纤维增强材料可以采用任何合适的形式，诸如织物、毡、纱等。同样，纤维增强材料可以用任何合适类型的纤维材料增强，诸如玻璃纤维、碳纤维等。
在方法900中，制造纤维增强材料(例如，织物504)的多个卷(例如，卷514)。步骤902。卷包括纤维增强材料的至少第一卷和第二卷。第一卷上的纤维增强材料的量(即，长度)不同于第二卷上的纤维增强材料的量(即，长度)。在第一卷和第二卷中的每一个上的纤维增强材料旨在分解成多个离散的构件(例如，结构部件的层)，诸如通过切割纤维增强材料。特别地，每个卷上的纤维增强材料的量(即，长度)对应于待从卷获得的构件所需的材料的量。因此，每个卷可以提供纤维增强材料的预定构件，其中在卷上留下很少剩余量的纤维增强材料或不留下纤维增强材料。
为了便于形成这些构件，第一卷上的纤维增强材料具有印刷在其上的至少一条切割线(例如，切割线530)，以精确地示出其中纤维增强材料应被切割以形成构件的位置。步骤904。同样，第二卷上的纤维增强材料具有印刷在其上的至少一条印刷线以用于相同的目的。步骤904。通常，每个卷将包括印刷在保持在其上的纤维增强材料上的多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的3条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的3条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的4条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的4条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的5条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的5条或更多条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的2条至12条切割线。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的2条至12条切割线。
随着在卷的纤维增强材料上划定离散构件，纤维增强材料还具有印刷在其上的用于每个构件的至少一个层编号(例如，层编号532)，以指示其中构件相对于彼此定位的顺序(诸如在模具128中的)，以便构建结构部件。步骤906。通常，在卷上的每对相邻的切割线之间的某处将层编号印刷在纤维增强材料上。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的3个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的3个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的4个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的4个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的5个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的5个或更多个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷中的至少一个包括印刷在其纤维增强材料上的3个至12个层编号。在一些实施例中，第一卷和第二卷都包括印刷在其纤维增强材料上的3个至12个层编号。
由于形成结构部件所需的构件的量可以相对较大(例如，50个或更多)，因此可能需要纤维增强材料的多个卷。因此，根据方法900，卷可以可选地包装在一起以便于它们的储存、运输和使用。步骤908。例如，形成结构部件所需的卷可以包装在一个或多个托盘(例如，托盘120)上。在一些实施例中，卷以便于其下游使用(例如，由顾客)的方式包装或以其它方式布置。在一些实施例中，每个卷上的纤维增强材料包括印刷在其上的信息(例如，层编号)，其可以用于说明其中卷的待使用的顺序。
本文描述的系统和处理提供了由纤维增强材料的卷形成结构部件的更精确和准确的方法，其中可以实现浪费的材料的量的显著减少。
应当理解，总体发明构思的范围不旨在限于本文示出和描述的特定示例性实施例。从给出的公开内容，本领域技术人员不仅将理解总体发明构思及其伴随的优点，而且还将发现对所公开的方法和系统的明显的各种变化和修改。因此，寻求覆盖落入如本文所描述和要求保护的总体发明构思以及其任何等同物的精神和范围内的所有此类变化和修改。例如，尽管本文示出和描述的示例性实施例经常参考翼梁帽的制造，但是总体发明构思不限于此，而是适用于由从材料的卷获得的纤维增强材料的离散层(至少部分地)形成的任何结构部件的制造。

Claims (10)

1.一种制造用于结构部件的材料的系统，所述结构部件包括织物的多层构件，所述系统包括：
用于制造织物(504)的设备，所述织物包括多个增强纤维；
至少一个印刷器(520)，其用于在所述织物上印刷；
卷绕器(508)，其用于卷绕所述织物；以及
切割器，其用于在所述织物中制造至少一个狭缝以将所述织物分成所述织物的多个卷(514)，所述多个卷包括所述织物的第一卷(514a)和所述织物的第二卷(514b)；
其中所述印刷器在所述第一卷(514a)上的所述织物上印刷一条或多条第一线(530)，所述第一线指示其中所述第一卷上的所述织物将被分离成用于形成所述结构部件(501)的多个离散的第一构件(531-1)的位置；
其中所述印刷器在所述第二卷(514b)上的所述织物上印刷一条或多条第二线(530)，所述第二线指示其中所述第二卷上的所述织物将被分离成用于形成所述结构部件(501)的多个离散的第二构件(531-2)的位置；
其中所述印刷器在所述织物的所述第一构件(531-1)中的每一个上印刷层编号(532)；
其中所述印刷器在所述织物的所述第二构件(531-2)中的每一个上印刷层编号(532)；以及
其中所述层编号(532)指示其中在形成所述结构部件(501)时所述织物的所述第一构件(531-1)和所述织物的所述第二构件(531-2)相对于彼此定位的顺序。
2.根据权利要求1所述的系统，其还包括至少一个激光切割器(570)，
其中所述激光切割器在所述第一卷(514a)的所述织物中形成一个或多个局部切口(580)，所述局部切口便于将所述织物分离成用于形成所述结构部件(501)的所述离散的第一构件(531-1)，以及
其中所述激光切割器在所述第二卷(514b)的所述织物中形成一个或多个局部切口(580)，所述局部切口便于将所述织物分离成用于形成所述结构部件(501)的所述离散的第二构件(531-2)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一卷(514a)上的所述织物(504)的长度不同于所述第二卷(514b)上的所述织物(504)的长度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述织物的所述第一构件(531-1)的总长度是所述第一卷(514a)上的所述织物的长度的至少95％，以及
其中所述织物的所述第二构件(531-2)的总长度是所述第二卷(514b)上的所述织物的长度的至少95％。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述织物的所述第一构件(531-1)的总长度是所述第一卷(514a)上的所述织物的长度的至少97％，以及
其中所述织物的所述第二构件(531-2)的总长度是所述第二卷(514b)上的所述织物的长度的至少97％。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述织物的所述第一构件(531-1)的总长度是所述第一卷(514a)上的所述织物的长度的至少99％，以及
其中所述织物的所述第二构件(531-2)的总长度是所述第二卷(514b)上的所述织物的长度的至少99％。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述织物是非卷曲织物。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述织物是织造织物。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述增强纤维包括玻璃纤维。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述增强纤维包括碳纤维。
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