CN111347693B - 用于制作复合层叠层的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制作复合层叠层的系统和方法。一种用于制作具有期望形状的复合层叠层的方法包括：移动具有弹性材料片材的梭与在层拾取站处的至少一个复合层接合，以及用梭拾取至少一个复合层。该方法还包括将梭和至少一个复合层从层拾取站输送到成形站，以及移动梭和至少一个复合层与在成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合。该方法还包括用梭将至少一个复合层压紧在成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成具有期望形状的复合层叠层。
Description
技术领域
本申请涉及复合结构，并且更具体地，涉及一种用于制作复合层叠层的系统和方法。
背景技术
通常使用复合层叠层装置、切割机以及成形工具来制作复合结构。切割机修剪(即，切割)一块或多块复合层材料，并且然后将切片(cut pieces)从切割位置(例如，切割机)输送并放置在叠层装置(例如，成形工具)上。切片在成形工具上成形并固结以制作复合结构。修剪或切割位置可以与叠层位置重合。已知的将切片输送到成形工具、将切片放置在成形工具上并且然后固结切片的方式是劳动密集型和耗时的，并且不允许拾取平层并且然后将层准确地放置在成形工具上。此外，多层材料的成形在成形期间可能容易起皱。期望克服在成形工具上输送、放置、成形以及固结一个或多个复合层材料的切片以制作复合结构的已知方式的缺点。
发明内容
在一个方面，提供了一种用于制作具有期望形状的复合层叠层的方法。该方法包括移动梭与层拾取站处的至少一个复合层接合，以及用梭拾取至少一个复合层中的第一复合层。该梭包括弹性材料的片材。该方法还包括将梭和至少一个复合层从层拾取站输送到成形站，以及移动梭和至少一个复合层与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合。该方法还包括用梭将至少一个复合层压紧在成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成具有期望形状的复合层叠层。
在另一方面，提供了一种用于制作复合层叠层的系统。该系统包括具有弹性材料的片材的梭。该梭被设置为(i)拾取层拾取站处的至少一个复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层。该系统还包括控制器，该控制器被布置为控制(i)基于感测的层位置信息拾取并输送在层拾取站处的复合层，以及(ii)基于成形工具位置信息将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上。
在又一方面，提供了一种用于制作复合层叠层的系统。该系统包括：在层拾取站处的层压机，用于层压一片或多片库存材料以形成至少一个复合层；以及在层拾取站处的修剪头，用于净修剪已经由一片或多片库存材料层压的复合层。该系统还包括在成形站处的柔性成形压力机，用于将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上。该系统还包括梭，该梭被布置为促进(i)拾取层拾取站处的复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层，同时在层拾取站处由层压机或修剪头处理另外复合层。
根据以下详细描述、附图以及所附权利要求，其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据实施方式构造的梭的透视图。
图2是大致在图1所示箭头“2”的方向上观察的正视图。
图3是体现图1的梭的示例复合结构制造系统的示意图，并且示出了处于其原始位置的系统装置。
图4是类似于图3的示意图，并且示出了层压复合层的层压机头。
图5是类似于图4的示意图，并且示出了修剪图4的层压的复合层的修剪头。
图6是类似于图5的示意图，并且示出了从图5的修剪的复合层去除废料的废料去除器。
图7是类似于图6的示意图，并且示出了在图6的复合层上移动的图1的梭。
图8是类似于图7的示意图，并且示出了降低到图7的复合层上的梭。
图9是类似于图8的示意图，并且示出了拾取图8的复合层并从复合层去除衬纸的梭。
图10是类似于图9的示意图，并且示出了在成形工具上移动的具有图9的复合层的梭。
图11是类似于图10的示意图，并且示出了将图10的复合层放置在成形工具上的梭(在层拾取站处发生层压)。
图12是类似于图11的示意图，并且示出了降低到梭上以在梭与成形工具之间压紧图11的复合层的柔性成形压力机(在层拾取站处发生修剪)。
图13是类似于图12的示意图，并且示出了从图12的梭和压紧的复合层抬起的柔性成形压力机(在层拾取站处发生废料去除)。
图14是类似于图13的示意图，并且示出了从图13的复合层抬起的梭(在层拾取站处准备好下一复合层)。
图15是与图1的梭相关联并且能够控制装置以制作复合结构的示例计算机系统。
图16是描绘根据实施方式的用于制作具有期望形状的复合层叠层的示例方法的流程图。
图17是飞行器制造和保养方法的流程图。
图18是飞行器的框图。
图19是在成形站处使用的替代成形工具的示意图。
具体实施方式
本申请涉及一种用于制作复合层叠层(例如，净修剪的复合层的叠层)的系统和方法。该系统和方法的具体构造及其实现该系统和方法的工业可以变化。应当理解，下面的公开提供了用于实现各种实施方式的不同特征的多个实施方式或示例。描述组件和布置的具体示例以简化本公开。这些仅仅是示例，并不旨在进行限制。
举例来说，下面的公开描述了用于制作复合层叠层的系统和方法，该系统和方法最终用于制作复合结构(例如，飞机部件)。该系统和方法可以由原始装备制造商(OEM)根据军事和空间法规实现。可以设想，所公开的系统和方法可以在许多其他复合制造工业中实现。
参考图1，示出了根据实施方式构造的梭100的透视图。图2是大致在图1所示箭头“2”的方向上观察的正视图。梭100包括框架结构102，该框架结构102限定了框架结构102的内部区域104。在一些实施方式中，内部区域104基本上为矩形。框架结构102包括与角板110固定在一起的框架构件106。机械联轴器112允许框架结构102通过移动装置(moverdevice)(未示出)移动。移动装置能够例如向上、向下和横向移动框架结构102。
梭100还包括设置在框架结构102的内部区域104内的弹性材料的片材120。在一些实施方式中，弹性材料的片材120包括跨越框架结构102的矩形内部区域104的乳胶材料。弹性材料的片材120被拉伸并固定到框架构件106的顶表面。
弹性材料的片材120包括主表面122，该主表面122可以粘附到净修剪(net-trimmed)的复合层，并且允许具有弹性材料的片材120的框架结构102拾取复合层。弹性材料的片材120被拉伸成平的(没有下垂)以保持层对准。弹性材料的片材120的弹性和厚度取决于所使用的材料和正在制作的部件的形状。可选地，弹性材料的片材120的主表面122可以包括定位部分(tacking portion)123和定位在主表面122的定位部分123外部的真空密封部分124。
梭100还被设置用于促进将净修剪的复合层从层拾取站310(图3)输送到成形站320(图3)。具体地，弹性材料片材120的主表面122在层拾取站310处拾取复合层并将该复合层输送到成形站320。层拾取站310与成形站320之间的距离可以是任何距离。
梭100还被设置用于促进在成形站处压紧净修剪的复合层以形成期望的复合层叠层。具体地，弹性材料的片材120的主表面122将复合层推压在成形工具上，以将复合层铺设在成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以将一个或多个复合层压紧抵靠(against)在成形工具上。如本文详细描述的，由此在成形工具上制作期望的复合层叠层。
参考图3，示出了体现图1的梭100的示例复合结构制造系统300的示意图。图3示出了处于其原始位置的系统300的系统装置。更具体地，图3示出了具有层压机的层压机头312和修剪机(例如，切割机)的修剪头314的层拾取站310，以及具有柔性成形压力机322和设置在柔性成形压力机322下方的成形工具324的成形站320。成形工具324具有唇形密封326。图3还示出了图1的梭100在成形站320处在柔性成形压力机322与成形工具324之间处于其原始位置。如本文将描述的，梭100可在成形站320与层拾取站310之间移动。
成形工具324可以具有各种形状和轮廓，而不脱离本公开的范围。例如，图19所示的替代成形工具324′可以被配置用于制作帽纵梁等，并且可以被放置在成形站320处的床/台318上。
参考图4，示出了类似于图3的示意图。更具体地，图4示出了层压机头312层压一片或多片库存材料以形成复合层200，该复合层200搁置在层拾取站310处的床/台308上。如本文所使用的，“层”包括单数(一层)和复数(层)两者。层压机头312可以将多个平行且相邻的复合层材料的条(例如，单向增强复合材料的丝束或带)应用到床/台308，以提供要由修剪头314修剪的片材(或层)。可选地，层压机头312可以将单个整体复合层材料(例如，织物)应用到床/台308，以提供要由修剪头314修剪的片材。层压机和层压机头的结构和操作是已知的，并且因此将不进行描述。
任选地，阻挡层(barrier ply)202设置在复合层200的顶表面上，以减小当复合层200在层拾取站310处被拾取时复合层200可以粘附的弹性材料片材120的主表面122的区域。例如，可以用已经连接到复合层200的阻挡层202来获得或制造复合层200。阻挡层202用作梭100与复合层200之间的阻挡，使得复合层200上的粘性树脂不会粘到弹性材料片材120的主表面122。复合层200可以包括用作为热固性树脂的环氧树脂预浸渍(即，预浸料)的碳纤维材料。碳纤维材料可以替代地用热塑性树脂而不是热固性树脂浸渍。
因此，阻挡层202可以使得弹性材料的片材120能够在成形之后释放。阻挡层202还可以增强部件的部分的可成形性。
参考图5，示出了类似于图4的示意图。更具体地，图5示出了修剪头314修剪图4的层压的复合层，以提供净修剪的复合层。净修剪的复合层的周长被定位并被精确地定大小到期望的尺寸，而无需在净修剪的复合层的叠层之后修剪大小。修剪机和修剪头的结构和操作是已知的，并且因此将不进行描述。
参考图6，示出了是类似于图5的示意图。更具体地，图6示出了废料去除器(未示出)从图5的修剪的复合层200去除废料204。废料204的去除可以由机器自动执行或由人工操作者手动执行。废料204是从复合层200修剪的多余材料，并且可以包括一块或多块。当一块或多块废料204被去除时，可以验证复合层200的修剪周长。
参考图7，示出了类似于图6的示意图。更具体地，图7示出了梭100移动到图6的复合层200上方。梭100可以通过使用任何合适的移动机器或装置从图6的位置移动到图7的位置。可选地，梭100可以由人工操作者手动移动。
参考图8，示出了类似于图7的示意图。更具体地，图8示出了梭100降低到图7的复合层200上。当梭100从图7的位置降低到图8的位置到图7的复合层200上时，复合层200(经由复合层的树脂)粘性粘附到弹性材料的片材120的主表面122。片材120的弹性允许复合层200在床/台308与弹性材料的片材120的主表面122之间被压紧。
仍然参考图8，任选地，在层拾取站310处的床/台308可以是真空床/台309。因此，当梭100从图7的位置降低到图8的位置以与复合层200接合时，来自真空床/台309的真空抽吸将梭100上的弹性材料的片材120的真空密封部分124(图1)朝向真空床/台309抽吸(draw)，从而在弹性材料片材120的定位部分123(图1)与真空床/台309之间压紧复合层200。因此，使用真空抽吸可以提供复合层200到弹性材料的片材120的主表面122的更好的粘性粘附。
参考图9，示出了类似于图8的示意图。更具体地，图9示出了梭100拾取图8的复合层200并从复合层200去除衬纸206。当梭100从图8的位置移动到图9的位置时，衬纸206从复合层200的下侧去除。衬纸206的去除可以由机器自动执行或由人工操作者手动执行。
参考图10，示出了类似于图9的示意图。更具体地，图10示出了具有图9的复合层200的梭100在成形站320处的成形工具324上移动。成形工具324被示出搁置在成形站320处的床/台318上。当梭100从图9的位置移动到图10的位置时，修剪头314可以从图9的位置移动回到图10所示的其原始位置。修剪头314可以在任何时间移动回到其原始位置，并且不必仅在梭100从图9的位置移动到图10的位置期间发生。在图10中，梭100处于准备降低到成形工具324或成形工具324上的任何先前铺设的层上的位置。
梭100可以例如使用基于计算机数字控制(CNC)的系统降低到成形工具324(或成形工具324上的任何先前铺设的层)上。作为另一示例，梭100可以使用诸如分度销/衬套或杯/锥的物理工具分度特征降低到成形工具324上。分度销/衬套和杯/锥的结构和操作是已知的和常规的，并且因此将不进行描述。
参考图11，示出了类似于图10的示意图。更具体地，图11示出了梭100将图10的复合层200放置在成形工具324上。当复合层200被放置在成形工具324上时，梭100上的弹性材料的片材120(图1)的主表面122(图1)的真空密封部分124(图1)可以接合成形工具324上的唇形密封326，从而促进将复合层200压紧到成形工具324上。如图11所示，当梭100从图10的位置移动到图11的位置时，层压机头312可以从其图10的原始位置移动，以开始在层拾取站310处层压另一复合层210。层压机头312可以在任何时间从其原始位置移动以开始层压复合层210，并且不必仅在梭100从图10的位置移动到图11的位置期间发生。一片或多片层压的复合层210中的每一片可以具有平行纤维的纤维取向。一片或多片层压的复合层210中的每一片可以具有相同或不同的纤维取向。
梭100可以例如使用基于计算机数字控制(CNC)的系统将图10的复合层200放置在成形工具324(或成形工具324上的任何先前铺设的层)上。作为另外示例，梭100可以使用诸如分度销/衬套或杯/锥的物理工具分度特征将图10的复合层放置在成形工具324上。分度销/衬套和杯/锥的结构和操作是已知的和常规的，并且因此将不进行描述。作为又一示例，梭100可以使用一个或多个传感器利用反馈控制(利用或不利用基于计算机数字控制(CNC)的系统的辅助)将图10的复合层放置在成形工具324上。
参考图12，示出了类似于图11的示意图。更具体地，图12示出了柔性成形压力机322降低到梭100上以压紧在梭100与成形工具324之间的复合层200。当梭100从图10的位置降低到图12的位置时，柔性成形压力机322的部分收缩并弯曲以与成形工具324的形状一致。当发生这种情况时，复合层200在成形工具324与柔性成形压力机322之间被压紧。复合层200固结(consolidate)为成形工具324的形状。当梭100被定位在成形站320处时，层压机头312和修剪头314可以在层拾取站310处准备下一复合层210。
针对可能需要的任何额外数量的复合层，重复上述在层拾取站310处拾取复合层200、将复合层200输送到成形站320并且然后将复合层200降低到成形工具324上的过程。这是一个涉及将复合层200放置在最高点，并且然后使层抵靠成形工具324(或成形工具324上的任何先前铺设的层)平滑以防止起皱形成的过程。所有空气(和任何其他气体)从成形工具324与弹性材料的片材120之间的空间中抽出，使得大气压作用在复合层200上。这在成形工具324上形成复合层叠层(即，复合预制件(composite preform))。如图12所示，在梭100将最后的复合层放置在成形工具324上并且复合层叠层包含期望数量的复合层之后，梭100保持在降低位置。
可选指成形单元(finger-forming unit)340(在图12中示意性地示出为框)可以与梭100一起使用，以提供复合层200的机械成形。使用气缸(未示出)将指成形单元340降低到梭100上，以促进复合层200的塑形(shaping)。指成形单元340可以包括任何合适的可商购的指成形单元，以例如在轮廓205和拐点207内或周围应用复合层200的机械成形。指成形单元的结构和操作是已知的和常规的，并且因此将不进行描述。
图12所示的复合层200处于其对应于成形工具324的形状的期望形状。复合层200可以被允许在图12的位置保持所需的时间，以允许复合层200被更紧密地压紧和固结。弹性材料的片材120与成形工具324或任何先前铺设的复合层的轮廓互补地匹配。例如，可以首先接触成形工具324的最上部，并且然后以有助于成形而不增加褶皱的方式逐渐成形到下表面。
参考图13，示出了类似于图12的示意图。更具体地，图13示出了柔性成形压力机322从梭100抬起。图13所示的固结的复合层用参考数字“201”表示，以将其与图4至图12所示的复合层200区分开。当梭100从图12的位置提起到图13的位置时，可以对固结的复合层201进行进一步处理(例如，固化)，或者可以在固结的复合层201上铺设一个或多个额外复合层，以制作固结的复合层的叠层。当梭100从图12的位置移动到图13的位置时，可以开始在层拾取站310处从下一复合层210去除一块或多块废料212。一块或多块废料212的去除可以在任何时间开始，并且不必在梭100从图12的位置移动到图13的位置期间发生。
参考图14，示出了类似于图13的示意图。更具体地，图14示出了梭100从图13的固结的复合层201抬起。固结的复合层201以足够的力粘附到成形工具324或成形工具324上的先前铺设的复合层，使得当固结的复合层201与弹性材料的片材120分离时，固结的复合层201不会脱落。可以设想，在固结的复合层201的边缘上设置一些阻挡层(未示出)，以帮助引发剥离，因为不必将100％的固结的复合层201粘接到弹性材料的片材120上。所得的具有期望形状的复合结构(即，固结的复合层201)可以从成形工具324中去除。
参考图15，示出了与图1的梭100相关联并且能够控制装置以制作固结的复合层201(图13和图14)或固结的复合层的叠层的示例计算机系统1500。计算机系统1500包括执行存储在内部数据存储单元1504、外部数据存储单元(未示出)或其组合中的指令的处理单元1502。处理单元1502可以包括任何类型的技术。例如，处理单元1502可以包括通用电子处理器。其他类型的处理器和处理单元技术是可能的。内部数据存储单元1504可以包括任何类型的技术。例如，内部数据存储单元1504可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、固态存储器或其任何组合。其他类型的存储器和数据存储单元技术是可能的。
计算机系统1500还包括可以包括任何类型的技术的多个输入/输出(I/O)装置1506。例如，I/O装置1506可以包括小键盘、键盘、触敏显示屏、液晶显示器(LCD)屏、麦克风、扬声器或其任何组合。其他类型的I/O装置和技术是可能的。可选感测单元1510将输入信号提供给计算机系统1500。本文所描述的可选指成形单元340还可以将输入信号提供给计算机系统1500。
如上文所述，处理单元1502控制梭100拾取复合层的切片、输送复合层的片以及放置复合层的片。处理单元1502还控制可选指成形单元340。
计算机系统1500可以包括基于CNC的系统。基于CNC的系统依赖于位置坐标(例如，(x，y，z)坐标)，该位置坐标是存储在计算机系统1500的数据存储单元1504中的预先创建的CNC程序的参数的一部分。所存储的位置坐标使得能够控制梭100和指成形单元340。
在层拾取站310处的床/台308上的复合层的位置坐标被存储在预先创建的NC程序中。所存储的复合层的位置坐标告知梭100其需要移动以拾取复合层的位置。所存储的复合层的坐标还告知梭100其需要移动以将复合层输送到成形站320处的床/台318上的成形工具324的位置。针对用于制作所得复合结构的所有复合层(即，一个或多个复合层)重复该过程。
可选指成形单元340的位置坐标、还有指成形单元340的大小和尺寸以及成形工具324的配置也存储在预先创建的NC程序中，其中，在梭100的顶部需要接口。该信息告知气缸(未示出)或任何其他类型的运动系统其需要移动以对准的位置，使得指形成单元340可以在适当的位置处降低，以促进制作复合结构。可以设想，不需要传感器来使得图15所示的计算机系统1500能够控制梭100的操作以制作复合结构。
尽管以上描述将计算机系统1500描述为不需要传感器来控制梭100的操作，但是可以设想，提供可选感测单元1510以针对由存储在NC程序中的位置坐标指示的位置确定复合层的位置和/或验证复合层的位置。可以相应地(经由处理单元1502执行的反馈控制)调整复合层的位置中的任何检测到的差异，以使梭100与复合层精确对准。可选感测单元1510例如可以包括架空相机(overhead camera)/光学识别系统。还考虑使用雷达等用于感测位置。
另外，上述控制系统不必限于基于CNC的系统。例如，可以使用在拾取之前依靠传感器或视觉来定位层的机器人系统。可选地，可以使用导轨和衬套。
参考图16，流程图1600描绘了根据实施方式的用于操作图15的示例计算机系统以控制梭100的操作以制作复合层叠层的示例方法。在框1602中，移动具有弹性材料的片材的梭与层拾取站处的至少一个复合层接合。任选地，在框1603中，抽真空以推进弹性材料的片材与层拾取站处的床/工作台接合，并且因此与至少一个复合层接合，从而增强至少一个复合层到弹性材料的片材的粘性粘附。在框1603期间也可以(或可选地)施加机械压力。然后，该过程进行到框1604，在框1604中，用梭拾取至少一个复合层。然后，在框1606中，将梭和至少一个复合层从层拾取站输送到成形站。在框1608中，移动梭和至少一个复合层与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合。弹性材料的片材的弹性促进与成形工具或成形工具上的任何先前铺设的复合层的轮廓互补地匹配。如框1610所示，用梭将至少一个复合层压紧在成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成具有期望形状的复合层叠层。然后该过程结束。
在一些实施方式中，该方法还包括在层拾取站处净修剪至少一个复合层。
在一些实施方式中，该方法还包括在层拾取站处从至少一个复合层去除衬纸。
在一些实施方式中，通过将至少一个复合层粘性粘附到弹性材料的片材上、将至少一个复合层真空粘附到弹性材料的片材上、和/或将至少一个复合层静电粘附到弹性材料的片材上，将至少一个复合层粘附到弹性材料的片材上。
在一些实施方式中，至少一个复合层的一部分没有粘附到弹性材料的片材上。这可以有助于从至少一个复合层形成和释放。
在一些实施方式中，至少一个复合层的形状与先前铺设的层的形状或成形工具的形状一致，以形成至少一个复合层的期望形状。
在一些实施方式中，将至少一个复合层指成形为先前铺设的层的形状或成形工具的形状，以形成至少一个复合层的期望形状。可选地，可以在指成形单元与弹性材料片材之间设置滑动平面等，以允许指成形单元滑动到相对于成形工具的位置以施加机械压力，从而去除跨任何低谷或拐点的桥接。
在一些实施方式中，该方法还包括当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形站处的成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处层压另外至少一个复合层。
在一些实施方式中，该方法还包括当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处净修剪另外至少一个复合层。
在一些实施方式中，该方法还包括当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处从另外至少一个复合层去除衬纸。
在所公开的方法的一些实施方式中，用梭拾取至少一个复合层，同时至少一个复合层是平的，并且然后使梭与轮廓成形工具一致。
应当显而易见的是，上述梭100是机器(robotically)控制的。消除了操作人员将切割的复合层拾取并输送到成形工具的需求。由此，提供了一种制作复合层叠层的自动过程。因此，自动化过程减少了对所形成的复合结构的潜在损害。然而，也考虑了其他选项。
还应当显而易见的是，处理单元1502控制包括梭100的装置以控制(i)基于感测的层位置信息拾取并输送层拾取站310处的至少一个复合层，以及(ii)基于成形工具位置信息将复合层压紧在成形站320处的成形工具324上或成形工具324上的任何先前铺设的层上。
应当进一步显而易见的是，处理单元1502控制包括梭100的装置以促进(i)拾取在层拾取站310处的至少一个复合层，(ii)将复合层输送到成形站320，以及(iii)将复合层压紧在成形站320处的成形工具324上或成形工具324上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层，同时在层拾取站310处由层压机头312或修剪头314处理另外复合层。可以设想，层压机头312和修剪头314相对于彼此定位，使得可以在层压复合层的同时修剪复合层，而不是等待复合层被完全层压，层压机头312返回到其原始位置。这将减少净修剪层压时间。
因此，梭既用作用于将复合层从层拾取站输送到成形站的传输介质，也用作用于成形的真空袋。
可以在如图17所示的飞行器制造和保养方法1700和如图18所示的飞行器1702的上下文中描述本公开的示例。在预生产期间，飞行器制造和保养方法1700可以包括飞行器1702的规格和设计1704以及材料采购1706。在生产期间，进行飞行器1702的组件/子组件制造1708和系统集成1710。此后，飞行器1702可以通过认证和交付1712以便投入使用1714。当由客户使用时，飞行器1702被安排用于例行维护和保养1716，其还可以包括修改、重新配置、翻新等。
方法1700的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主要系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的销售商、分包商以及供应商；以及运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图18所示，通过示例方法1700生产的飞行器1702可以包括具有多个系统1720和内舱1722的机身1718。多个系统1720的示例可以包括推进系统1724、电气系统1726、液压系统1728以及环境系统1730中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。
可以在飞行器制造和保养方法1700的任何一个或多个阶段期间采用所公开的系统和方法。作为一个示例，可以使用所公开的系统方法来组装对应于组件/子组件制造1708、系统集成1710和/或维护和保养1716的组件或子组件。作为另一示例，可以使用所公开的系统和方法来构造机身1718。另外，例如通过实质上加速诸如机身1718和/或内舱1722的飞行器1702的组件或降低飞行器1702的成本，可以在部件/子组件制造1708和/或系统集成1710期间利用一个或多个系统示例、方法示例或其组合。类似地，当飞行器1702在例如但不限于维护和保养1716的使用中时可以利用系统示例、方法示例或其组合中的一个或多个。
可以以软件、硬件、固件或其组合来实现所公开的实施方式的方面。该系统的各个元件，单独地或组合地可以实现为有形地体现在机器可读存储装置(存储介质)中用于由处理器执行的计算机程序产品(指令程序)。实施方式的各个步骤可以由计算机处理器执行，该计算机处理器执行有形地体现在计算机可读介质上的程序，以通过操作输入和生成输出来执行功能。计算机可读介质可以是例如存储器、诸如光盘或闪存驱动器的可传输介质，使得体现所公开实施方式的方面的计算机程序可以加载到计算机上。
在飞行器的上下文中描述了上述系统和方法。然而，本领域普通技术人员将容易地认识到，所公开的系统和方法适用于各种应用，并且本公开不限于飞行器制造应用。例如，所公开的系统和方法可以在各种类型的交通工具中实现，各种类型的交通工具包括例如直升机、客船、汽车、船用产品(船、电机等)等。还考虑了非交通工具应用。
另外，尽管以上描述描述了用于根据军事和空间法规在航空业中制造飞机部件的复合结构的系统和方法，但是可以设想，该系统和方法可以被实现为促进根据适用的工业标准在任何工业中制造复合结构。可以根据特定应用来选择和定制具体系统和方法。
此外，本公开包括根据以下项的示例：
项1：一种用于制作具有期望形状的复合层叠层的方法，该方法包括：移动梭与层拾取站处的至少一个复合层接合，该梭包括弹性材料的片材；用梭拾取至少一个复合层；移动梭和至少一个复合层与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合；以及用梭将至少一个复合层压紧在成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成具有期望形状的复合层叠层。
项2：根据项1的方法，还包括：将至少一个复合层放置在层拾取站处的床/台上。
项3：根据项2的方法，还包括：在层拾取站处净修剪至少一个复合层。
项4：根据项1至3中任一项的方法，其中，用梭拾取至少一个复合层包括：将至少一个复合层粘性粘附到弹性材料的片材上。
项5：根据项1至4中任一项的方法，还包括：抽真空以推进弹性材料的片材与至少一个复合层接合。
项6：根据项1至5中任一项的方法，还包括：将梭和至少一个复合层从层拾取站输送到成形站。
项7：根据项1至3、5或6中任一项的方法，其中，用梭拾取至少一个复合层包括：通过选择将至少一个复合层粘性粘附到弹性材料的片材上、将至少一个复合层真空粘附到弹性材料的片材上、以及将至少一个复合层静电粘附到弹性材料的片材上中的一个，来将至少一个复合层粘附到弹性材料的片材上。
项8：根据项1至7中任一项的方法，其中，移动梭和至少一个复合层与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合包括：使至少一个复合层的形状与先前铺设的层的形状或成形工具的形状一致，以形成至少一个复合层的期望形状。
项9：根据项8的方法，其中，使至少一个复合层的形状与先前铺设的层的形状或成形工具的形状一致，以形成至少一个复合层的期望形状包括：将至少一个复合层指成形为先前铺设的层的形状或成形工具的形状，以形成至少一个复合层的期望形状。
项10：根据项1至9中任一项的方法，其中，还包括：当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形站处的成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处层压另外至少一个复合层。
项11：根据项10的方法，还包括：当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处净修剪另外至少一个复合层。
项12：根据项10或11的方法，还包括：当梭和至少一个复合层移动到与成形站处的成形工具或成形工具上的任何先前铺设的层接合时，在层拾取站处从另外至少一个复合层去除衬纸。
项13：根据项1至12中任一项的方法，其中，该方法由具有存储器的计算机执行，该存储器执行有形地体现在由计算机可读的程序存储介质中的一个或多个指令程序。
项14：根据项1至12中任一项的方法，其中，该方法由具有处理单元的计算机系统执行，该处理单元执行有形地体现在由计算机系统可读的内部数据存储单元、外部数据存储单元或其组合中的一个或多个指令程序。
项15：根据项1至14中任一项的方法组装的飞行器的一部分。
项16：一种用于制作复合层叠层的系统，该系统包括：梭，该梭包括弹性材料的片材，该梭被布置为(i)拾取在层拾取站处的至少一个复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层；以及控制器，该控制器被布置为控制梭(100)以执行项1至14中任一项的方法(1600)。
项17：一种用于制作复合层叠层的系统，该系统包括：梭，该梭包括弹性材料的片材，该梭被布置为(i)拾取在层拾取站处的至少一个复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层；以及控制器，该控制器被布置为控制(i)基于感测的层位置信息拾取并输送在层拾取站处的复合层，以及(ii)基于成形工具位置信息将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上。
项18：根据项17的系统，其中，该梭包括框架结构，并且其中，弹性材料的片材被设置在框架结构内并且被设置为粘附到复合层以在层拾取站处拾取复合层并将该复合层输送到成形站。
项19：根据项18的系统，其中，该框架结构限定了基本上矩形的内部区域，该弹性材料的片材设置在该内部区域中。
项20：根据项17至19中任一项的系统，还包括：在层拾取站处的层压机头，该层压机头用于层压一片或多片库存材料以形成复合层。
项21：根据项20的系统，还包括：在层拾取站处的修剪头，该修剪头用于净修剪已经由一片或多片库存材料层压的复合层。
项22：根据项17至21中任一项的系统，还包括：在成形站处的柔性成形压力机，该柔性成形压力机用于将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上。
项23：使用项17至22中任一项的系统制作飞行器的一部分。
项24：一种用于制作复合层叠层的系统，该系统包括：在层拾取站处的层压机头，该层压机头用于层压一片或多片库存材料以形成至少一个复合层；在层拾取站处的修剪头，该修剪头用于净修剪已经由一片或多片库存材料层压的复合层；在成形站处的柔性成形压力机，该柔性成形压力机用于将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上；以及梭，该梭被布置为促进(i)拾取层拾取站处的复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层，同时在层拾取站处由层压机头或修剪头处理另外至少一个复合层。
项25：根据项24的系统，其中，该梭包括(i)框架结构和(ii)弹性材料的片材，该弹性材料的片材被设置在框架结构内并且被设置为粘附到层拾取站处的复合层以拾取复合层并将该复合层输送到成形站。
项26：根据项25的系统，其中，该框架结构限定了基本上矩形的内部区域，该弹性材料的片材设置在该内部区域中。
项27：使用项24至26中任一项的系统制作飞行器的一部分。
项28：一种用于制作具有期望形状的复合层叠层的系统，该系统包括：层拾取站；与层拾取站间隔开的成形站，该成形站包括成形工具；以及可在层拾取站与成形站之间移动的梭，该梭包括弹性材料的片材。
项29：根据项28的系统，其中，该梭被配置为(i)拾取层拾取站处的至少一个复合层，(ii)将复合层输送到成形站，以及(iii)将复合层压紧在成形站处的成形工具上或成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成复合层叠层。
项30：一种用于促进将至少一个复合层从层拾取站输送到成形站的设备，该设备包括：框架结构，该框架结构限定了框架结构的内部区域；以及设置在框架结构的内部区域内的弹性材料的片材，该弹性材料的片材包括用于粘性粘附到至少一个复合层的主表面。
项31：根据项30的设备，其中，该弹性材料的片材包括乳胶材料。
项32：根据项30或31的设备，其中，该弹性材料的片材的主表面包括定位部分和定位在主表面的定位部分外部的真空密封部分。
项33：使用项30至32中任一项的设备拾取复合层。
此外，尽管已经示出和描述了所公开的实施方式的各个方面，但是本领域技术人员在阅读说明书时可能会想到修改。本申请包括这样的修改并且仅由权利要求的范围限制。
Claims (8)
1.一种用于制作具有期望形状的复合层叠层的方法（1600），所述方法（1600）包括：
移动（1602）梭（100）与层拾取站（310）处的至少一个复合层（200）接合，所述梭（100）包括弹性材料的片材（120），其中，所述弹性材料的片材（120）的主表面（122）包括定位部分（123）和定位在所述主表面（122）的所述定位部分（123）外部的真空密封部分（124）；
用所述梭（100）拾取（1604）所述至少一个复合层（200），包括将所述至少一个复合层（200）粘性粘附到所述弹性材料的片材（120）的所述定位部分（123）上；以及通过抽真空抽吸所述真空密封部分（124）以推进所述弹性材料的片材（120）与所述至少一个复合层（200）接合；
移动（1608）所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）与成形站（320）处的成形工具（324）或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层接合，其中，所述梭在柔性成形压力机和所述成形工具之间；以及
利用所述柔性成形压力机在所述梭（100）和所述成形工具之间将所述至少一个复合层（200）压紧（1610）在所述成形工具（324）上或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层上，以形成具有所述期望形状的所述复合层叠层。
2.根据权利要求1所述的方法（1600），还包括：
将所述至少一个复合层（200）放置在所述层拾取站（310）处的床/台（308）上；以及
在所述层拾取站（310）处净修剪所述至少一个复合层（200）。
3.根据权利要求1所述的方法（1600），还包括：
将所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）从所述层拾取站（310）输送（1606）到所述成形站（320）。
4.根据权利要求1所述的方法（1600），其中，移动（1608）所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）与所述成形站（320）处的成形工具（324）或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层接合包括：
使所述至少一个复合层（200）的形状与所述先前铺设的层的形状或所述成形工具（324）的形状一致，以形成所述至少一个复合层（200）的所述期望形状，
其中，使所述至少一个复合层（200）的形状与所述先前铺设的层的形状或所述成形工具（324）的形状一致，以形成所述至少一个复合层（200）的所述期望形状包括：
将所述至少一个复合层（200）指成形为所述先前铺设的层的形状或所述成形工具（324）的形状，以形成所述至少一个复合层（200）的所述期望形状。
5.根据权利要求1所述的方法（1600），其中，还包括：
当所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）移动到与所述成形站（320）处的所述成形工具（324）或所述成形站（320）处的所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层接合时，在所述层拾取站（310）处层压另外至少一个复合层（200）；
当所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）移动到与所述成形站（320）处的所述成形工具（324）或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层接合时，在所述层拾取站（310）处净修剪所述另外至少一个复合层（200）；以及
当所述梭（100）和所述至少一个复合层（200）移动到与所述成形站（320）处的所述成形工具（324）或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层接合时，在所述层拾取站（310）处从所述另外至少一个复合层（200）去除衬纸（204）。
6.根据权利要求1所述的方法（1600），其中，所述方法由具有处理单元（1502）的计算机系统（1500）执行，所述处理单元（1502）执行有形地体现在由所述计算机系统（1500）可读的内部数据存储单元（1504）、外部数据存储单元或其组合中的一个或多个指令程序。
7.一种用于制作复合层叠层的系统，所述系统包括：
梭（100），所述梭（100）包括弹性材料的片材（120），所述梭（100）被设置为（i）拾取层拾取站（310）处的至少一个复合层（200），（ii）将所述至少一个复合层（200）输送到成形站（320），以及（iii）将所述至少一个复合层（200）压紧在所述成形站（320）处的成形工具（324）上或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层上，以形成所述复合层叠层；以及
计算机系统（1500），所述计算机系统（1500）被设置为控制所述梭（100）以执行权利要求1至6中任一项的所述方法（1600）。
8.一种用于制作复合层叠层的系统，所述系统包括：
在层拾取站（310）处的层压机头（312），所述层压机头（312）用于层压一片或多片库存材料以形成至少一个复合层（200）；
在所述层拾取站（310）处的修剪头（314），所述修剪头（314）用于净修剪已经由所述一片或多片库存材料层压的所述至少一个复合层（200）；
在成形站（320）处的柔性成形压力机（322），所述柔性成形压力机（322）用于在所述成形站（320）处将所述至少一个复合层（200）压紧在成形工具（324）上或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层上；以及
梭（100），所述梭（100）被设置为促进（i）在所述层拾取站（310）处拾取所述至少一个复合层（200），（ii）将所述至少一个复合层（200）输送到所述成形站（320），以及（iii）将所述至少一个复合层（200）压紧在所述成形站（320）处的所述成形工具（324）上或所述成形工具（324）上的任何先前铺设的层上，以形成所述复合层叠层，同时由所述层拾取站（310）处的所述层压机头（312）或所述修剪头（314）处理另外至少一个复合层（200），
其中，所述梭在柔性成形压力机和所述成形工具之间，利用所述柔性成形压力机在所述梭和所述成形工具之间将所述至少一个复合层压紧在所述成形工具上或所述成形工具上的任何先前铺设的层上，以形成具有期望形状的所述复合层叠层，
其中，所述梭（100）包括（i）框架结构（102）和（ii）弹性材料的片材（120），所述弹性材料的片材（120）设置在所述框架结构（102）内并且被设置为粘附到所述层拾取站（310）处的复合层（200）以拾取所述复合层（200）并将所述复合层（200）输送到所述成形站（320），其中，所述框架结构（102）限定了矩形的内部区域（104），所述弹性材料的片材（120）设置在所述内部区域（104）中，
其中，所述弹性材料的片材（120）的主表面（122）包括定位部分（123）和定位在所述主表面（122）的所述定位部分（123）外部的真空密封部分（124），
其中，在所述层拾取站（310）处拾取所述至少一个复合层（200）包括将所述至少一个复合层（200）粘性粘附到所述弹性材料的片材（120）的所述定位部分（123）上；以及通过抽真空抽吸所述真空密封部分（124）以推进所述弹性材料的片材（120）与所述至少一个复合层（200）接合。
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