CN111391368A - 用于复合零件的内部模具 - Google Patents

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Abstract

用于复合零件的内部模具。提供了用于复合零件制造的系统和方法。一个实施方式是一种制造复合零件的方法。该方法包括：选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具；设置围绕工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括预制件和工具的薄片组件；加热工具和预制件；将工具共结合到薄片组件内的纤维增强材料；以及使预制件和工具硬化成混合复合零件。

Description

用于复合零件的内部模具
技术领域
本公开涉及制造领域，具体地，涉及复合零件。
背景技术
诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)零件的复合零件用于为载具以及为结构提供结构强度。在制造期间，可通过以期望的形状铺设纤维片材来创建复合桁条或其它结构支撑件。这可得到“C”形横截面、“I”形横截面、帽形横截面等。当纤维片材被铺设在一起并成型以形成期望的形状时，可在弯曲半径中和/或片材之间的接头处形成间隙。在成品结构中具有间隙是不期望的，因此在填充这些间隙方面仍存在挑战。
因此，将期望的是有一种考虑了上述至少一些问题以及其它可能的问题的方法和设备。
发明内容
本文所描述的实施方式提供模具，其在铺设期间限定预制件的形状，并且在预制件硬化成混合复合零件期间与预制件制成一体。因此，尽管模具最初用于限定形状以便于铺设未硬化的纤维增强材料，但在硬化工艺期间模具与纤维增强部分共结合。这得到由模具和纤维增强材料二者制成的混合复合零件。模具形成混合复合零件的芯并在结构上增强混合复合零件内的复合材料。模具因此充当混合复合零件的成形工具并且还充当增强结构强度的部件。这提供了制造更容易以及复合零件的强度增加的优点。
一个实施方式是一种制造复合零件的方法。该方法包括：选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具；设置围绕工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括预制件和工具的薄片(lamina)组件；加热工具和预制件；将工具共结合到薄片组件内的纤维增强材料；以及使预制件和工具硬化成混合复合零件。
另一实施方式是一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时可操作用于执行一种制造复合零件的方法。该方法包括：选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具；设置围绕工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括预制件和工具的薄片组件；加热工具和预制件；将工具共结合到薄片组件内的纤维增强材料；以及使预制件和工具硬化成混合复合零件。
另一实施方式是一种呈混合复合零件的形式的制品。该制品包括工具以及围绕工具并与工具共结合的纤维增强材料。该工具围绕孔洞。
另一实施方式是一种呈混合复合零件的形式的设备。该设备包括：模具，其包括主体，该主体具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面，并且由在纤维增强材料的固化温度下保持刚性的材料制成。该模具还包括一个或更多个凸缘，其设置在所述侧面接合在一起的地方。混合复合零件还包括在主体内沿着主体的轴向长度延伸的孔洞。
还在不与权利要求混淆的以下条款中提到本发明的设备、介质和方法。
1.一种制造复合零件的方法200，该方法包括以下步骤：
选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具202；
设置围绕工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括预制件和工具的薄片组件204；
加热工具和预制件206；
将工具共结合到薄片组件内的纤维增强材料208；以及
使预制件和工具硬化成混合复合零件210。
2.根据条款1所述的方法，该方法还包括：形成工具，使得工具的主体包括孔洞。
3.根据前述条款1至2中的任一项所述的方法，该方法还包括：
由金属片材制造工具。
4.根据前述条款1至3中的任一项所述的方法，该方法还包括：
经由增材制造来制造工具。
5.根据前述条款1至4中的任一项所述的方法，该方法还包括：
在混合复合零件的服务期间将应力从混合复合零件的纤维增强部分传递到工具。
6.根据前述条款1至5中的任一项所述的方法，该方法还包括：
响应于所施加的应力，在维持工具与混合复合零件的纤维增强部分之间的结合的同时，使混合复合零件弹性变形。
7.根据前述条款1至6中的任一项所述的方法组装的飞行器的一部分。
根据本介质的另一方面，提供了：
8.一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时能够操作以用于执行制造复合零件的方法，该方法包括以下步骤：
选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具202；
设置围绕工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括预制件和工具的薄片组件204；
加热工具和预制件206；
将工具共结合到薄片组件内的纤维增强材料208；以及
使预制件和工具硬化成混合复合零件210。
9.根据条款8所述的介质，其中，该方法还包括：
形成工具，使得工具的主体包括孔洞。
10.根据前述条款8至9中的任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
由金属片材制造模具。
11.根据前述条款8至10中的任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
经由增材制造来制造工具。
12.根据前述条款8至11中的任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
在混合复合零件的服务期间将应力从混合复合零件的纤维增强部分传递到工具。
13.根据前述条款8至12中的任一项所述的介质，其中，所述方法还包括：
响应于所施加的应力，在维持工具与混合复合零件的纤维增强部分之间的结合的同时，使混合复合零件弹性变形。
14.根据前述条款8至13中的任一项所述的计算机可读介质上存储的指令所限定的方法组装的飞行器的一部分。
根据本制品的另一方面，提供了：
15.一种呈混合复合零件的形式的制品，该制品包括：
工具100；以及
围绕工具并与工具共结合的纤维增强材料350，
工具围绕孔洞150。
16.根据条款15所述的制品，其中：
工具形成混合复合零件的芯。
17.根据前述条款15至16中的任一项所述的制品，其中：
工具包括沿其长度分布的切口160。
18.根据前述条款15至17中的任一项所述的制品，其中：
切口增加工具的柔性。
19.根据前述条款15至18中的任一项所述的制品，其中：
工具由弹性模量介于纤维增强材料的弹性模量的二分之一到一又二分之一倍之间的材料制成。
20.根据前述条款15至19中的任一项所述的制品，其中：
纤维增强材料是碳纤维增强聚合物(CFRP)。
21.根据前述条款15至20中的任一项所述的制品，其中：
工具由比碳纤维增强聚合物(CFRP)轻的材料制成。
22.根据前述条款15至21中的任一项所述的制品，其中：
工具在纤维增强材料的固化温度下保持刚性。
23.使用前述条款15至22中的任一项所述的制品来制造飞行器的一部分。
根据本设备的另一方面，提供了：
24.一种呈混合复合零件的形式的设备，该设备包括：
模具100，包括：
主体110，其具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面120,130,140，并且由在纤维增强材料的固化温度下保持刚性的材料制成；
设置在所述侧面接合在一起的地方的一个或更多个凸缘112,114,116；以及在主体内沿着主体的轴向长度延伸的孔洞150。
25.根据条款24所述的设备，该设备还包括：
设置在主体的各个侧面处的切口160，其减小主体的刚度。
26.根据前述条款24至25中的任一项所述的设备，其中：
主体的各个侧面遵循轮廓122,132,142.
27.根据前述条款24至26中的任一项所述的设备，其中：
凸缘为渐缩的。
下面可描述其它例示性实施方式(例如，与上述实施方式有关的方法和计算机可读介质)。所讨论的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其进一步的细节可参考以下描述和附图看出。
附图说明
现在参照附图仅作为示例描述本公开的一些实施方式。在所有附图上相同的标号表示相同的元件或相同类型的元件。
图1示出例示性实施方式中的用于混合复合零件的模具。
图2是示出例示性实施方式中的在制造混合复合零件期间利用模具的方法的流程图。
图3是示出例示性实施方式中符合由内部模具限定的轮廓的预制件的铺设的立体图。
图4是例示性实施方式中由多个芯材料片材制成的模具的分解图。
图5至图12示出例示性实施方式中的附加模具和预制件。
图13是例示性实施方式中的混合复合零件的框图。
图14是例示性实施方式中的飞行器生产和服务方法的流程图。
图15是例示性实施方式中的飞行器的框图。
具体实施方式
附图和以下描述提供了本公开的特定例示性实施方式。因此将理解，本领域技术人员将能够想到各种布置方式，其尽管未在本文中明确地描述或示出但是具体实现了本公开的原理并且包括在本公开的范围内。此外，本文所描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为不限于这些具体陈述的示例和条件。结果，本公开不限于下面所描述的特定实施方式或示例，而是由权利要求及其等同物限制。
诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)零件的复合零件初始按照多个层铺设，其一起被称为预制件。预制件的各个层内的各个纤维彼此平行排列，但是不同的层可表现出不同的纤维取向，以便增加所得复合材料沿着不同维度的强度。预制件可包括粘性树脂，其凝固以使预制件硬化为复合零件(例如，用于飞行器)。已用未固化的热固性树脂或热塑性树脂浸渍的碳纤维被称为“预浸料”。其它类型的碳纤维包括“干纤维”，其未用热固性树脂浸渍，但是可包括增粘剂或粘结剂。干纤维可在固化之前被注入树脂。对于热固性树脂，硬化是被称为固化的单向过程，而对于热塑性树脂，树脂如果被再加热则可达到粘性形式。
图1示出例示性实施方式中的用于混合复合零件的模具100。如本文所用，“混合复合零件”是包括围绕由不同材料制成的芯的复合材料(例如，诸如CFRP的纤维增强复合材料)的零件。
模具100包括任何合适的刚性材料，其限定纤维增强材料预制件的形状，并且能够承受在纤维增强材料硬化期间施加的热和温度(例如，对于热固性零件，大约500华氏度(°F)的固化温度，对于热塑性零件，大约900°F的固化温度)。模具100在本文中也可称为“工具”。模具100在硬化期间与纤维增强材料变为一体。例如，模具100可由诸如金属(例如，钛、铝)的芯材料的片材、经由增材制造工艺施加的增材制造材料等制成。在另外的实施方式中，芯材料按体积可比固态CFRP轻。这样的轻通过降低重量而提供了技术益处，如果所得复合零件用在载具中，则导致燃料成本降低。
在另外的实施方式中，可能期望的是芯材料的弹性模量和/或热膨胀系数与复合零件的其余部分基本上匹配(例如，为了防止由不匹配的弹性模量导致的完成的固化零件内的内部应力)。在这样的实施方式中，模具100的弹性模量可介于纤维增强材料的弹性模量的二分之一和一又二分之一倍之间。这样，当模具100形成混合复合零件的一部分时，混合复合零件的弹性挠曲不会损坏或破坏模具100与混合复合零件的任何纤维增强部分之间的结合。
模具100包括具有侧面(即，侧面120、侧面130和侧面140)的主体110。尽管在此实施方式中主体110为细长的，但在另外的实施方式中，主体110可根据任何合适的形状形成。模具100的各个侧面根据轮廓成形。在此实施方式中，侧面120根据轮廓122(弓形)成形，侧面130根据轮廓132(弓形)成形，侧面140根据轮廓142(平坦)成形。这些轮廓限定设置(例如，放置或铺设)在模具100上的预制件将采取的形状。从概念上讲，模具100的侧面与将设置在模具100处的层压物内将存在的腔的侧面互补。侧面130和侧面120由于层压物中将存在的弯曲而是倒圆的，而侧面140平坦。
在此实施方式中，切口160沿着主体110的长度分布，导致凸缘112、凸缘114和凸缘116设置在侧面接合在一起的地方。切口160增加模具100的柔性，从而允许模具100沿其纵长轴线L更容易弯曲。切口具体地通过减少特定位置处的材料量来增加柔性。这减小了那些位置处的抗挠曲能力，因为那些位置的抗挠刚度降低/刚性降低。切口可例如从凸缘的一半高度延伸至整个高度，可横跨几毫米，并且根据期望的挠曲量，可按照从每隔几厘米或每隔几米范围内的间隔设置。对于将不经历动态弯曲载荷的笔直模具100，不需要切口。尽管称为“切口”，但切口160不需要从主体110物理地切出，而是可包括在制造主体110期间不放置材料的间隙。
在模具100在被集成到混合复合零件中之后将经历挠曲的环境中，这可能是有益的。这种挠曲还可允许模具100弯曲以适应层压物处的腔中的摇动、弯曲或扭曲。在此实施方式中，模具100还包括孔洞150。孔洞150是可通过其传送线缆或电磁信号的空间。例如，孔洞150可方便经由超声波来对模具100进行非破坏性检查。
将关于图2来讨论模具100的操作的例示性细节。对于此实施方式，假设经由模型或经由增材制造工艺制造了模具100。
图2是示出例示性实施方式中的在制造混合复合零件期间利用模具的方法200的流程图。参照图1的模具100来描述方法200的步骤，但是本领域技术人员将理解，可针对将集成到混合复合零件中的其它模具执行方法200。本文所描述的流程图的步骤并非全部包括，可包括未示出的其它步骤。本文所描述的步骤也可按照另选顺序执行。
在步骤202中，选择模具100，其具有主体以及由期望形状和尺寸的芯材料制成的侧面。例如，可基于其形状和待制造的混合复合零件的期望形状、根据预定安排等来选择模具100。
在步骤204中，设置纤维增强材料预制件(例如，图3的预制件350)以使得它围绕主体110(例如，围绕模具100的侧面)。这得到包括预制件350和模具100的薄片组件300。例如，如图3的薄片组件300所示，预制件350包括围绕模具100的周边的CFRP的片材360、片材370和片材380。即，预制件350分别被设置(例如，铺设、在别处平坦铺设之后放置等)在模具100的侧面120、侧面130和侧面140上。由于模具100为刚性的，所以其限定预制件350的片材的轮廓。模具100还填充预制件350的内角352，并经由内角352接收应力。通过增加在经历应力时零件抵抗分层的能力，这增强了所得混合复合零件的结构强度。例如，由于模具100在预制件350内渐缩，所以模具100与预制件350之间呈现出增加的界面接触量。因此，这种渐缩(例如，按照介于5比1到100比1之间的比率)提供了结合强度基于模具100与预制件350之间的界面接触量增加而增加的技术效果。界面接触量增加使得模具100和预制件350沿其结合的面积增加，继而使得这些部件之间的结合强度增加。尽管在图3中模具100的一部分被示出为从预制件350向外伸出，将理解，这样的部分仅是为了例示和上下文目的，模具100的任何部分均不需要从预制件350向外伸出。
在一个实施方式中，本文所描述的模具还成形为提供抵抗压碎载荷的支撑，因为它增加了混合复合零件内抵抗压碎力的材料量。本文所描述的模具甚至可关于混合复合零件处的拉伸弯曲载荷提供有限的结构支撑。
在预制件350在模具100处就位(例如，经由将模具100放置在片材380上，并使片材360和片材370弯曲到模具100上)的情况下，预制件350和模具100可被放置到真空袋中以进行压实和固化，或者可被放置到心轴中以进行压实和固化。在步骤206中，模具100和预制件350被加热。这可开始对预制件350内的树脂的固化或其它硬化工艺。
在步骤208中，模具100被共结合到薄片组件300内的纤维增强材料。这可作为步骤206的硬化工艺的结果而发生。
在步骤210中，预制件350和模具100硬化成包括模具100作为一体部件的混合复合零件。在热固性环境中，步骤206中的加热使预制件350内的树脂固化。这种加热动作因此使预制件350共结合到模具100。即，模具100内的树脂硬化并结合到制成模具100的芯材料。在热塑性环境中，预制件350的冷却(在预制件350已达到熔融状态之后)使得预制件350围绕模具100凝固并硬化。由于模具100是刚性的，所以在固结和/或硬化工艺期间预制件350将不会塌陷。如果模具100不存在或不是刚性的，则预制件350以及由预制件350限定的任何腔的塌陷的可能性将较大。
方法200通过提供既限定复合零件的形状又增强复合零件的强度的模具100而提供了技术益处。例如，模具100可增强所得混合复合零件处的内角的强度。这意味着，在混合复合零件处承受载荷的同时所接收的应力从混合复合零件的外部(即，纤维增强部分)传递到形成混合复合零件的芯的模具。根据混合复合零件的尺寸和材料性质，这促进了混合复合零件响应于所施加的应力以预定义且期望的方式弹性变形。此外，由于模具100被集成到预制件中，所以不必在预制件硬化之后从预制件移除模具100(这可能是困难的工艺)。这节省了与移除模具有关的劳动，并防止了复合零件由于任何移除工艺而损坏。
上面已关于图2的方法描述的图3示出了叶片加强件或倒“T”形式的薄片组件300。然而，图3仅示出了根据本文所描述的实施方式可利用的叶片加强件的许多可能版本之一。
图4是例示性实施方式中的由多个芯材料片材制成的模具400的分解图。模具400可用作心轴，预制件350被设置在其上并硬化。因此，模具400可按照与模具100相似的方式使用。芯材料片材被焊接或结合在一起以形成模具400，然后可在稍后的阶段向模具400添加切口。在此实施方式中，片材420根据轮廓122成形，片材430根据轮廓132成形，片材440根据轮廓142成形。这些轮廓与预制件350的片材360和片材370中发现的弯曲半径互补。如果需要，图4中所讨论的创建模具100的制造技术可用作增材制造技术的替代。
图5至图12示出例示性实施方式中与预制件组合的附加模具。图5示出例示性实施方式中的模具500。在图5中，模具500包括侧面520，其形成遵循轮廓522的顶部。模具500还包括侧面540，其形成遵循轮廓542的底部。轮廓522限定围绕孔洞552的倒圆部分550。切口562和切口564将模具500的周边510再分成凸缘512。模具500可为具有复杂几何形状的复合零件提供增强的结构强度。另选地，模具500可用于在所得混合复合零件中限定用于线缆或电磁信号通过的路径。在一个实施方式中，孔洞552用于此目的。模具500可用于支撑层压物，该层压物将硬化成叶片加强件。层压物的一个片材可围绕侧面520弯曲，而层压物的另一片材可放置在侧面540下面。模具500可在硬化期间支撑这些片材，从而赋予层压物期望的形状并且使得一个或更多个孔洞(例如，孔洞552和孔洞554)能够根据需要形成。
图6至图7示出用于具有较大垂直尺寸的混合复合零件的模具。图8至图9示出用于具有三角形横截面的混合复合零件的模具，图10至图12示出用于增强具有D形横截面的混合复合零件的模具。
图6至图7示出与图3中所描绘相似的叶片加强件配置，但模具包括更大的垂直伸出部。通过增加层压物与模具之间沿着叶片桁条的垂直部分的界面接触量，这允许叶片桁条的垂直部分的更大支撑/加强。因此，模具与层压物之间的结合的界面强度增加，继而使所得混合复合零件的抗分层能力增加。
在图6中，模具600包括垂直延伸部以增强所得混合复合零件的强度。模具600包括主体610，该主体具有侧面620(遵循轮廓622)、侧面630(遵循轮廓632)和侧面640(遵循轮廓642)。模具600围绕孔洞650，并且具有由切口662和切口664形成的凸缘612、凸缘614和凸缘616。在图7中，模具600在铺设700时为预制件750提供形状。模具600还在预制件750的内角752处提供增强的结构强度，因为它支撑这些内角752。这意味着，会将片材760与片材780拉开的应力通过模具600承受，而非内角752。由于模具600沿着较大的距离与片材结合，所以模具600与片材具有较大的界面结合强度。同时，由于模具600处的拐角的内半径大于预制件750处的内角752的半径，并且还由于模具600处的内角由一个一体件而非结合在一起的两个单独的片材形成，所以更有可能抵抗在模具600的内角处接收的应力。内角752由预制件750的片材760、片材770和片材780之间的相交部形成。通过增加内角752距混合复合零件的中心790的距离，模具600还可提供几何结构优点。该距离的增加减小了混合复合零件所经历的剥离/分离力。
在图8中，模具800限定大的三角形腔(即，孔洞850)。模具800包括主体810，该主体具有侧面820(遵循轮廓822)、侧面830(遵循轮廓832)和侧面840(遵循轮廓842)。模具800围绕孔洞850，并且具有由切口862和切口864形成的凸缘812、凸缘814和凸缘816。在图9中，模具800在铺设900时为预制件950提供形状。按照与上面所讨论的图6的模具600相似的方式，模具800还在预制件950的内角952处提供增强的结构强度。内角952由预制件950的片材960、片材970和片材980之间的相交部形成。
在图10中，根据D形状形成模具1000。在此实施方式中，模具1000包括主体1010，该主体具有侧面1020(遵循轮廓1022)和侧面1040(遵循轮廓1042)。模具1000围绕孔洞1050，并且具有由切口1062形成的凸缘1012、凸缘614和凸缘616。在图11中，模具1000在铺设1100时为预制件1150提供形状。按照与上面所讨论的图6的模具600相似的方式，模具1000还在预制件1150的内角1152处提供增强的结构强度。内角1152由预制件1150的片材1160和片材1170之间的相交部形成。
图12示出可利用模具1000的另一实施方式。在图12中，位于铺设1200的右侧的第一组1210模具1000为预制件1250的一系列D形部分提供支撑。此外，第二组1220模具1000相对于第一组1210垂直颠倒，并为预制件1250处的另一系列D形部分提供支撑。
示例
在以下示例中，在混合复合零件的背景下描述附加工艺、系统和方法。
图13是例示性实施方式中的混合复合零件1300的框图。根据图13，混合复合零件1300包括模具1330，该模具由诸如钛的材料1360制成并围绕孔洞1370。预制件1350被设置到模具1330的表面1332上。预制件1350包括铺层1310(包括树脂1312和纤维1314)。预制件1350还包括铺层1320(包括树脂1322和纤维1324)。模具1330提供刚性结构，预制件1350可被放置在该刚性结构上并硬化。此外，模具1330例如通过增加预制件1350处的内角的半径来增加预制件1350处的内角的强度。即，模具1330的半径1334大于将由铺层1320与铺层1310之间的相交部处的内角1352形成的半径。
更具体地参照附图，本公开的实施方式可在如图14所示的飞行器制造和服务方法1400以及如图15所示的飞行器1402的背景下描述。在生产前，方法1400可包括飞行器1402的规格和设计1404以及材料采购1406。在生产期间，进行飞行器1402的部件和分总成制造1408以及系统集成1410。此后，飞行器1402可经受认证和交付1412以投入服务1414。在被顾客投入服务的同时，在维修和保养1416中为飞行器1402安排例行工作(还可包括修改、重新配置、改造等)。本文中具体实现的设备和方法可用在方法1400中所描述的生产和服务的任一个或更多个合适的阶段(例如，规格和设计1404、材料采购1406、部件和分总成制造1408、系统集成1410、认证和交付1412、服务1414、维修和保养1416)期间和/或飞行器1402的任何合适的部件(例如，机身1418、系统1420、内部1422、推进系统1424、电气系统1426、液压系统1428、环境1430)。
方法1400的各个处理可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，顾客)来执行或完成。为了本说明书的目的，系统集成商可包括(但不限于)任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括(但不限于)任何数量的卖方、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。
如图15所示，通过方法1400生产的飞行器1402可包括机身1418以及多个系统1420和内部1422。系统1420的示例包括推进系统1424、电气系统1426、液压系统1428和环境系统1430中的一个或更多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但是本发明的原理可应用于其它工业，例如汽车工业。
如上面已经提及的，本文中具体实现的设备和方法可在方法1400中所描述的生产和服务的任一个或更多个阶段期间采用。例如，与部件和分总成制造1408对应的部件或分总成可按照与飞行器1402投入服务的同时生产的部件或分总成相似的方式来加工或制造。另外，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在分总成制造1408和系统集成1410期间使用(例如，显著加快组装或降低飞行器1402的成本)。类似地，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在飞行器1402投入服务的同时(例如但不限于，在维修和保养1416期间)使用。例如，本文所描述的技术和系统可用于材料采购1406、部件和分总成制造1408、系统集成1410、服务1414和/或维修和保养1416，和/或可用于机身1418和/或内部1422。这些技术和系统甚至可用于包括推进系统1424、电气系统1426、液压1428和/或环境系统1430的系统1420。
在一个实施方式中，零件包括机身1418的一部分，并且在部件和分总成制造1408期间制造。然后零件可在系统集成1410中被组装到飞行器中，然后用于服务1414，直到磨损使得零件不可用。然后，在维修和保养1416中，零件可被丢弃并被新制造的零件替换。本发明的部件和方法可贯穿部分和分总成制造1408使用以便制造新的零件。
附图中示出或本文中描述的各种控制元件(例如，电气或电子部件)中的任一个可被实现为硬件、实现软件的处理器、实现固件的处理器或者这些的一些组合。例如，元件可被实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或者一些相似的术语。当由处理器提供时，可由单个专用处理器，由单个共享处理器，或者由多个单独的处理器(其中一些可被共享)提供功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，可隐含地包括(但不限于)数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)或其它电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机采取存储器(RAM)、非易失性存储装置、逻辑或者一些其它物理硬件部件或模块。
另外，控制元件可被实现为指令，该指令可由处理器或计算机执行以执行元件的功能。指令的一些示例是软件、程序代码和固件。指令在由处理器执行时可指示处理器执行元件的功能。指令可被存储在可由处理器读取的存储装置上。存储装置的一些示例是数字或固态存储器、磁存储介质(例如，磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
尽管本文中描述了具体实施方式，但是本公开的范围不限于那些具体实施方式。本公开的范围由随附权利要求及其任何等同物限定。

Claims (15)

1.一种用于制造复合零件的方法(200)，该方法包括以下步骤：
选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具(202)；
设置围绕所述工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括所述预制件和所述工具的薄片组件(204)；
加热所述工具和所述预制件(206)；
将所述工具共结合到所述薄片组件内的所述纤维增强材料(208)；以及
使所述预制件和所述工具硬化成混合复合零件(210)。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：形成所述工具，使得所述工具的主体包括孔洞。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，该方法还包括：
在所述混合复合零件的服务期间将应力从所述混合复合零件的纤维增强部分传递到所述工具。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，该方法还包括：
响应于所施加的应力，在维持所述工具与所述混合复合零件的纤维增强部分之间的结合的同时，使所述混合复合零件弹性变形。
5.一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在由处理器执行时能够操作以执行用于制造复合零件的方法，该方法包括以下步骤：
选择具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面的工具(202)；
设置围绕所述工具的纤维增强材料的预制件，从而得到包括所述预制件和所述工具的薄片组件(204)；
加热所述工具和所述预制件(206)；
将所述工具共结合到所述薄片组件内的所述纤维增强材料(208)；以及
使所述预制件和所述工具硬化成混合复合零件(210)。
6.一种呈混合复合零件的形式的制品，该制品包括：
工具(100)；以及
围绕所述工具并与所述工具共结合的纤维增强材料(350)，
其中，所述工具围绕孔洞(150)。
7.根据权利要求6所述的制品，其中：
所述工具形成所述混合复合零件的芯。
8.根据权利要求6至7中的任一项所述的制品，其中：
所述工具包括沿所述工具的长度分布的切口(160)。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的制品，其中：
所述切口增加所述工具的柔性。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的制品，其中：
所述工具由弹性模量介于所述纤维增强材料的弹性模量的二分之一到一又二分之一倍之间的材料制成。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的制品，其中：
所述工具在所述纤维增强材料的固化温度下保持刚性。
12.使用权利要求6至11中的任一项所述的制品制造飞行器的一部分。
13.一种呈混合复合零件的形式的设备，该设备包括：
模具(100)，该模具包括：
主体(110)，该主体具有由期望尺寸和形状的芯材料制成的侧面(120,130,140)，并且由在纤维增强材料的固化温度下保持刚性的材料制成；
设置在所述侧面接合在一起的地方的一个或更多个凸缘(112,114,116)；以及
在所述主体内沿着所述主体的轴向长度延伸的孔洞(150)。
14.根据权利要求13所述的设备，该设备还包括：
设置在所述主体的各个侧面处的切口(160)，所述切口减小所述主体的刚度。
15.根据权利要求13至14中的任一项所述的设备，其中：
所述凸缘为渐缩的。
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