CN111745877A - 用于制作复合零件的系统和方法 - Google Patents

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CN111745877A CN202010080145.2A CN202010080145A CN111745877A CN 111745877 A CN111745877 A CN 111745877A CN 202010080145 A CN202010080145 A CN 202010080145A CN 111745877 A CN111745877 A CN 111745877A
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receptacle
mold
prepreg fibers
extruder
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阿德里安娜·威廉普耶·布洛姆-希伯
杰克·希伯
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Boeing Co
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Abstract

提供了用于制作复合零件的系统和方法。一个实施例是一种方法，所述方法包括加热具有容纳部的阴模和互补的阳模；将挤出机加热到高于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在挤出机内的短切预浸料纤维；在短切预浸料纤维保持熔融的同时将短切预浸料纤维从挤出机挤出到阴模的容纳部中；将阳模压制到阴模中，从而使熔融短切预浸料纤维完全进入容纳部；以及将阴模的容纳部中的短切预浸料纤维冷却以形成复合零件。

Description

用于制作复合零件的系统和方法
技术领域
本公开涉及复合材料领域，并且具体地涉及复合零件的制作。
背景技术
“短切预浸料纤维”是指代不连续纤维增强的热塑性塑料的片件的术语。每个片件相对较小(例如，跨度小于十英寸)，并且包括纤维(例如，玻璃纤维、碳纤维等)段。当将短切预浸料纤维的片件加热到熔化温度并且经受压力时，片件之间的热塑性塑料掺入，从而产生通过随机取向的短纤维增强的单个复合零件。因此，如本文使用的，“短切预浸料纤维”是指纤维增强的预浸料的短切单向薄片。
可通过将会被丢弃的废复合材料切碎来制备短切预浸料纤维的片件，或可从单向预浸料带切割片件成特定尺寸。因此，每个切割片件可包括浸渍有热塑性塑料的单向纤维。所得短切预浸料纤维的片件具有显著量的体积。即，当将短切预浸料纤维的片件堆叠到用于模制的模具中时，片件被空气间隙分开。空气间隙增加了由短切预浸料纤维的叠层占据的体积量。
因此，期望具有一种考虑以上讨论的问题中的至少一些以及其他可能的问题的方法和设备。
发明内容
本文所述的实施例将熔融短切预浸料纤维直接施加到用于短切预浸料纤维零件的压缩模制模具。通过将熔融短切预浸料纤维直接施加到模具，可控制所得复合零件内的纤维取向。另外，因为将熔融短切预浸料纤维直接施加到模具中的容纳部(receptacle)，所以容纳部不需要被形成为具有足够大的体积以容纳短切预浸料纤维片件的未压实叠层/装料。这减小用于压缩模制的模具的尺寸，从而减小了模具的热质量。因此，该特征产生了降低加热需求和更快的循环时间的技术益处。
一个实施例是一种用于制作复合零件的方法。该方法包括：加热具有容纳部的阴模和互补的阳模；将挤出机加热到高于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在挤出机内的短切预浸料纤维；将短切预浸料纤维从挤出机挤出到阴模的容纳部中，同时短切预浸料纤维保持熔融；将阳模压制到阴模中，从而使熔融短切预浸料纤维完全进入容纳部；以及将阴模的容纳部中的短切预浸料纤维冷却以形成复合零件。
另外的实施例是包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，该编程指令可操作以用于执行用于制作复合零件的方法。该方法包括：加热具有容纳部的阴模和互补的阳模；将挤出机加热到高于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在挤出机内的短切预浸料纤维；将短切预浸料纤维从挤出机挤出到阴模的容纳部中，同时短切预浸料纤维保持熔融；将阳模压制到阴模中，从而使熔融短切预浸料纤维完全进入容纳部；以及将阴模的容纳部中的短切预浸料纤维冷却以形成复合零件。
另外的实施例是一种用于制作复合零件的系统。该系统包括阴模，该阴模包括：限定容纳部的主体；和一体式加热元件。该系统还包括阳模，该阳模包括：限定与容纳部的形状互补的突出部的主体；和一体式加热元件。该系统进一步包括挤出机，该挤出机储存包含不连续纤维和热塑性塑料的熔化的短切预浸料纤维以挤出到容纳部中。
以下会描述其他说明性实施例(例如，与前述实施例有关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可在不同实施例中独立地实现，或可在其他实施例中组合，可参考以下描述和附图看到这些实施例的进一步的细节。
附图说明
现在仅通过示例的方式并且参照附图来描述本公开的一些实施例。对于所有附图，相同的参考数字表示相同的元件或相同类型的元件。
图1是说明性实施例中的用于短切预浸料纤维复合零件的压缩模制设备的图示。
图2是示出说明性实施例中的用于操作用于短切预浸料纤维复合零件的压缩模制设备的方法的流程图。
图3至图5、图6A和图6B和图7A和图7B示出说明性实施例中的在压缩模制期间熔融短切预浸料纤维的施加。
图8是说明性实施例中的挤出机的图示，该挤出机利用螺旋轴来将预定体积的熔融短切预浸料纤维可控地施加到模具中。
图9是说明性实施例中的制作系统的框图。
图10是说明性实施例中的飞行器生产和保养方法的流程图。
图11是说明性实施例中的飞行器的框图。
具体实施方式
附图和以下描述提供本公开的具体说明性实施例。因此，将理解的是，本领域技术人员将能够设计各种布置，尽管没有在本文中明确描述或示出，但是该各种布置体现本公开的原理并且被包括在本公开的范围内。此外，本文描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理，并且应被解释为不限于此类具体列举的示例和条件。因此，本公开不限于以下描述的具体实施例或示例，而是由权利要求及其等同物限定。
图1是说明性实施例中的用于短切预浸料纤维复合零件的压缩模制设备100的图示。根据图1，压缩模制设备100包括阳模110和阴模120，在压力下迫使该阳模110和阴模120在一起，以将短切预浸料纤维(包含热塑性塑料和纤维)压缩模制为复合零件的期望形状。压缩模制设备100的尺寸已经被设计为容纳熔融短切预浸料纤维而不是短切预浸料纤维的松散堆叠碎片，这意味着与短切预浸料纤维的碎片的体积因数(体积因数在五至十之间)相比，阴模120内的容纳部的尺寸已经被调整成容纳熔融短切预浸料纤维的体积因数(体积因数(bulk factor)为一)。如本文所使用，“体积因数”是指短切预浸料纤维的碎片的体积与压实成无空隙固体之后相等重量的短切预浸料纤维的碎片的体积的比率。
在该实施例中，阴模120包括主体122，该主体122限定用于容纳熔融短切预浸料纤维的一个或多个容纳部124。每个容纳部124限定出用于复合零件的形状，使得当在容纳部124内压缩模制熔融短切预浸料纤维时，熔融短切预浸料纤维被形成该形状。在该实施例中，容纳部124包括插脚128。在另外的实施例中，容纳部124可包括具有复杂几何形状的附加特征，诸如弯曲部和扭转部。因为每个容纳部124的尺寸被设计成容纳熔融短切预浸料纤维(即，通过熔化短切预浸料纤维的碎片产生的熔融体)而不是短切预浸料纤维的堆叠碎片，所以容纳部体积与所得复合零件体积的比率减小。例如，尽管用于短切预浸料纤维复合零件的先前压缩模制模具可展现出容纳部体积与在该体积中制作的复合零件的体积的比率在五比一至十比一之间，但相对于其所得复合零件，容纳部124可展现出小于二的比率(例如，1.5)。这减小了阴模120的总体尺寸和重量，从而减小了加热和冷却阴模120所需的能量的量，并且提高了阴模120达到压缩模制温度的速度。
在该实施例中，阴模120还包括加热阴模120的一体式加热器130(例如，智能基座、铁磁基座、电阻加热器等)和冷却路径126，冷却流体(例如，水、空气、油等)被驱动通过该冷却路径126。然而，在另外的实施例中，阴模120可在烘箱中预热或通过经由辐射能或传导过程施加热量的邻近加热元件预热。可进一步将阴模120分割或分段，以有利于完成的复合零件的取出，否则该完成的复合零件将被几何地锁定在容纳部124中，并且阴模120可包括使容纳部124中的过量空气能够在压缩模制期间逸出的特征(例如，阀)。
阳模110包括主体112，突出部114从该主体112延伸。突出部114各自与容纳部124互补。即，每个突出部114与阴模120处的容纳部124对准，并且其尺寸被设计成以防止熔融短切预浸料纤维流出容纳部124的方式进入容纳部124。在压缩模制期间，突出部114进入容纳部124中并且压缩容纳部124内的熔融短切预浸料纤维。这驱动熔融短切预浸料纤维进入容纳部124中，从而将熔融短切预浸料纤维形成为复合零件的期望形状。即，突出部114传递物理压缩模制力，以便将容纳部124内的短切预浸料纤维成形，并且因此提供将短切预浸料纤维成形为复合零件的技术益处。具体地，当针对熔融短切预浸料纤维而不是短切预浸料纤维的固体碎片使用时，突出部114使熔融短切预浸料纤维在经受压缩时更均匀地且响应地流动。这减少了形成复合零件所需的压力量，因为熔融短切预浸料纤维更粘稠和具有流动性。因此，执行压缩模制需要的能量较少，并且压缩模制的结果更均匀。因为在压缩模制过程期间突出部114直接接触短切预浸料纤维，所以突出部114限定所得复合零件的至少一侧。阳模110还包括一个或多个加热器140和促进冷却的流体路径116。
将关于图2讨论压缩模制设备100的操作的说明性细节。对于该实施例，假定技术人员正处于准备由短切预浸料纤维制作复合零件的过程中。短切预浸料纤维内的热塑性塑料可包含聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯硫醚(PPS)、尼龙等。
图2是示出说明性实施例中的用于操作用于短切预浸料纤维复合零件的压缩模制设备的方法的流程图。参考图1的压缩模制设备100描述方法200的步骤，但本领域技术人员将理解，可在其他系统中执行方法200。本文描述的流程图的步骤并不包括全部步骤，并且可包括未示出的其他步骤。还可按替代顺序执行本文描述的步骤。
在步骤202中，加热阴模120和阳模110。该步骤是预热过程的一部分，该预热过程确保进入阴模中的熔融短切预浸料纤维在压缩模制过程期间将不会停滞或以其他方式凝固。即，该预热过程防止熔融短切预浸料纤维的过早凝固。在这个时间点，模具不需要超过短切预浸料纤维的熔化温度，并且如果需要，甚至可被加热到对应于短切预浸料纤维的熔化温度的温度(例如，在低于或高于该熔化温度五十华氏度内)。加热过程确保施加到阴模120的熔融短切预浸料纤维在压缩模制过程期间将不会停滞或凝固。本文所讨论的模具的突出部和凹部确保熔融短切预浸料纤维与复合零件的期望轮廓的一致性。
在步骤204中，将阴模120设置在挤出机(例如，图3的挤出机320)处，该挤出机包括包含不连续纤维和热塑性塑料的短切预浸料纤维。在步骤206中，将挤出机加热到高于热塑性塑料的熔点并且低于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的降解温度(例如，在六百至八百华氏度(F)之间)。在步骤208中，挤出机将一定体积的熔融短切预浸料纤维(即，液相热塑性塑料和固体不连续纤维的组合)挤出到阴模120的每个容纳部124中，与那些容纳部的体积匹配(例如，在体积精度的期望水平内)，同时短切预浸料纤维保持熔融。现在阴模120装载有熔融短切预浸料纤维，用于压缩模制。由挤出机提供的熔融短切预浸料纤维可通过以下来制备：将短切预浸料纤维(例如，包含多个单向纤维)的碎片加热到熔融状态，或将不连续纤维混合到一定体积的液体热塑性塑料中。
在步骤210中，在压力(例如，在二十至五千磅/平方英寸(PSI)之间)下将阳模110压制到阴模120中。因为短切预浸料纤维是熔融的(即，因为短切预浸料纤维的热塑性塑料部分已熔化)，所以施加的压力使短切预浸料纤维流动成顺应由每个容纳部124限定的形状。即，将阳模110压制到阴模120中使短切预浸料纤维完全进入容纳部124。在模制期间施加的压力量可取决于短切预浸料纤维流过的几何形状和距离。即，更复杂的几何形状和更大的流动距离可需要更高的压力。因为在容纳部124内不存在空气，所以压缩模制过程也不在最终的复合零件中产生气穴。在步骤212中，在容纳部124中冷却短切预浸料纤维以形成复合零件。在另外的实施例中，可将本文所述的模具分段，以促进所得复合零件的取出或促进冷却，或模具可包括用于该目的的推顶销(如图9所示)。例如，阴模120可包括在冷却之后分离以便取出复合零件的分段模具。与作为单步工艺的注入成型不同，本文所述的压缩模制技术是两步工艺，其中单独地执行填充和压制。利用压缩模制代替注入成型提供了以以下形式表现的技术益处：实现更大的增强性、压力要求降低(例如，数十或数百PSI，而不是数千PSI)、工具加工复杂性降低，和与期望形状的一致性提高。
图3至图7示出在说明性实施例中根据在根据图2的方法200在压缩模制期间熔融短切预浸料纤维的施加。如图3所示，已组装制作系统300，其中阳模110被放置在腔室310中，并且由腔室310处的致动器360(例如，压力机)驱动。腔室310包括加热器340。在一个实施例中，加热器340是产生电场的电磁场发生器。电场使阳模110和/或阴模120中的基座产生热量。在另外的实施例中，加热器340包括红外加热器、电阻加热器等。腔室310还包括冷却系统350，诸如冷却流体的加压源，该冷却系统350具有设置在腔室310外部的贮存器(未示出)。将阴模120装载到梭动件(shuttle)370上，该梭动件370可沿轨道380在方向390上行进。也沿着轨道380设置挤出机320。
在图4中，将阴模120已移动在挤出机320下方。挤出机320包括熔融短切预浸料纤维的贮存器422，通过加热器428将该贮存器422保持在短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔化温度或该熔化温度以上。柱塞424的操作将熔融短切预浸料纤维从贮存器422驱出喷嘴426，该喷嘴426具有直径D和长度L。可调整喷嘴426的这些尺寸和诸如斜度的其他特征，以便控制设置在每个容纳部内的纤维的对准。窄喷嘴直径可使设置纤维与轴线A对准，而较宽喷嘴可使设置纤维更随机地分布。如果喷嘴长度更长，则也可发生纤维与轴线A的更高对准，这取决于熔融时热塑性塑料的粘度，并且还取决于挤出速度。在一些实施例中，喷嘴426是可更换的，使得根据制作的复合零件，可将不同的喷嘴放置在挤出机320上。这使得能够控制纤维取向/对准，从而可相对于在不同方向上施加的力来调整所得复合零件的物理性质(例如，强度)。因此，在一些实施例中，纤维在所有方向上随机或均匀地取向，以便在所得复合零件中提供基本上各向同性的特性。
离开喷嘴426的熔融短切预浸料纤维沉积在容纳部124中，产生熔融短切预浸料纤维的池500，如图5所示。在该过程中，可将挤出机320和/或阴模120移动以将喷嘴426与另一个容纳部对准以进行填充。图5还示出加热器340被激活，并且阴模120在被装载之后将在方向510上行进到腔室310中。
在另外的实施例中，阴模120和阳模110两者可保持在腔室310内，并且挤出机320可进入腔室310以便施加熔融短切预浸料纤维。这些配置在挤出机320附接到机器人臂或能够进行三轴运动的类似装置的环境中可以是有益的。这些配置也不需要利用用于阴模120的梭动件或其他输送器。因此，在一些实施例中，阴模120和阳模110两者可在腔室310中保持静止，并且挤出机320可根据需要在模具之间移动以填充容纳部。
如图3所示，可在腔室310内加热阳模110，并且阴模120可通过其一体式加热器130进行加热。也可将空气从腔室310中排空。在图6A中，致动器360将阳模110驱动到阴模120中，同时短切预浸料纤维的池500保持熔融。对应于图6A的区域650，图6B示出朝向池500行进的突出部114，并且示出池内的纤维652。池500已经部分但非完全地进入其容纳部124，因为区域624仍未填充。纤维652基本上随机取向。因为阳模110上的突出部114与阴模120上的容纳部124互补，所以驱动动作迫使每个容纳部124中的熔融短切预浸料纤维成为期望形状，而不是将熔融短切预浸料纤维挤压出每个容纳部124。在图7A中，在通过将突出部114驱动到容纳部124中来完成压缩模制之后，激活冷却系统350。冷却系统350驱动冷却流体通过冷却路径126和116，以将模具冷却到短切预浸料纤维中的热塑性塑料的熔化温度以下。这将位于容纳部124中的短切预浸料纤维凝固成复合零件。对应于图7A的区域750，图7B示出对池500进行主动压缩模制的突出部114。池500现在已经完全进入其容纳部124，并且现在区域624被填充。纤维652已被移动，但保持基本上随机取向。
图8是说明性实施例中的挤出机800的图示，该挤出机利用螺旋轴820来将预定体积的熔融短切预浸料纤维从贮存器830可控地施加到模具。在该实施例中，旋转马达810相对于螺旋轴820在方向R上驱动板840。因为螺旋轴820是带螺纹的，所以旋转马达810的已知角旋转使板840向下行进已知距离。这使得经由喷嘴850喷射出已知量的熔融短切预浸料纤维860。因此，用于可重复地控制旋转马达810的操作的技术有益地使得能够控制在阴模的每个容纳部处分配的短切预浸料纤维的体积(或重量)。
示例
在以下示例中，在用于短切预浸料纤维复合零件的压缩模制系统的背景下描述附加过程、系统和方法。
图9是说明性实施例中的制作系统900的框图。根据图9，制作系统900包括腔室970，阳模910和阴模920设置在该腔室970中。阴模920包括主体922、容纳部924。阴模920还包括分别与加热器930和冷却系统940联接的加热元件926和冷却路径928。还包括推顶销929，可驱动该推顶销929以便迫使固体复合零件离开阴模920。阴模920保持在沿轨道985横穿的梭动件980处。
阳模910包括主体912、突出部914、加热元件916和冷却路径918。阳模910还包括对准销915，该对准销915与阴模920处的凹部925对准。阳模910由致动器960驱动到阴模920中，以便执行压缩模制。压缩模制(特别是以上述方式)可提供比注入成型更大的纤维取向控制，并且可进一步在较低压力(例如，数百PSI，而不是数千PSI)下执行。
加热器930可包括电阻加热元件或红外源。在加热元件916和926是基座的实施例中，加热器930可产生加热这些部件的电磁场。冷却系统940可在阴模到达腔室970之后经由软管或其他联结件联接到阴模920。冷却系统940在压缩完成之后驱动冷却流体通过冷却路径918和冷却路径928，以便增加复合零件的制作速度。
挤出机950位于腔室970的外部，并且包括柱塞952，该柱塞952将熔融的短切预浸料纤维956驱出贮存器954并通过喷嘴958进入容纳部924中。挤出机950还包括加热器959，该加热器959将贮存器954内的熔融的短切预浸料纤维956维持在熔融状态。挤出机950可在阴模920和梭动件980设置在其下方时(例如，在阴模920进入腔室970之前)执行挤出。
制作系统900还包括控制器990，该控制器990控制本文描述的各种部件的操作。例如，控制器990与传感器992(例如，温度传感器)交互以便控制加热器930和/或冷却系统940。控制器990进一步与传感器994(例如，旋转传感器)交互以便控制熔融短切预浸料纤维的分配，并且与传感器996(例如，压力传感器)交互以控制致动器960的操作。控制器990可另外利用来自温度传感器998的输入以便控制加热器959。可将控制器990实施为例如定制电路、执行编程指令的硬件处理器，或其某种组合。控制器990可进一步控制挤出机950与容纳部924中的每个的对准。例如，控制器990可根据NC程序引导挤出机950的喷嘴958的重新定位，或可操作视觉感测系统(诸如相机999)以引导喷嘴958与容纳部924对准。
更具体地参照附图，可在如图10所示的方法1000和如图11所示的飞行器1002中的飞行器制造和保养的背景下描述本公开的实施例。在预生产期间，方法1000可包括飞行器1002的规格和设计1004以及材料采购1006。在生产期间，进行飞行器1002的部件和子组件制造1008和系统集成1010。此后，飞行器1002可经过认证和交付1012以便投入使用1014。在被客户使用时时，飞行器1002按计划进行日常维护和保养1016(其也可包括修改、重新配置、翻新等)。本文体现的设备和方法可在方法1000中描述的生产和保养的任何一个或多个合适阶段(例如，规格和设计1004、材料采购1006、部件和子组件制造1008、系统集成1010、认证和交付1012、投入使用1014、维护和保养1016)期间采用，并且/或者可以是飞行器1002的任何合适部件(例如，机身1018、系统1020、内部1022、推进系统1024、电气系统1026、液压系统1028、环境系统1030)。
可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行方法1000的过程中的每个。出于本说明书的目的，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厂商、分包商和供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图11所示，通过方法1000生产的飞行器1002可包括具有多个系统1020和内部1022的机身1018。系统1020的示例包括推进系统1024、电气系统1026、液压系统1028和环境系统1030中的一个或多个。可包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空示例，但本发明的原理可应用于其他工业，诸如汽车工业。
如以上已提及的，本文体现的设备和方法可在方法1000中所述的生产和保养的任何一个或多个阶段期间采用。例如，可以以类似于飞行器1002在被使用时生产的部件或子组件的方式制作或制造对应于部件和子组件制造1008的部件或子组件。此外，可例如通过显著加快飞行器1002的组装或降低飞行器1002的成本，在子组件制造1008和系统集成1010期间利用一个或多个设备实施例、方法实施例或其组合。类似地，当飞行器1002投入使用时，例如但不限于在维护和保养1016期间，可利用设备实施例、方法实施例或其组合中的一个或多个。例如，本文描述的技术和系统可用于材料采购1006、部件和子组件制造1008、系统集成1010、投入使用1014和/或维护和保养1016，和/或可用于机身1018和/或内部1022。这些技术和系统甚至可用于系统1020，包括例如推进系统1024、电气系统1026、液压系统1028和/或环境系统1030。
在一个实施例中，零件包括机身1018的一部分，并且在部件和子组件制造1008期间制造。然后可在系统集成1010中将零件组装到飞行器中，并随后在投入使用1014中利用，直到磨损致使零件不可使用为止。然后，在维护和保养1016中，可将零件丢弃并且用新制造的零件替换。可在整个部件和子组件制造1008中利用本发明的部件和方法，以便制造新零件。
可将在附图中示出或在本文描述的不同控制元件(例如，电气或电子部件)中的任一个实施为硬件、实施软件的处理器、实施固件的处理器，或这些的某种组合。例如，可将元件实施为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或一些类似的术语。当由处理器提供时，功能可由单一专用处理器、由单一共享处理器或由多个单个处理器提供，其中一些可被共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为唯一地指代能够执行软件的硬件，并且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)或其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储件、逻辑或某种其他物理硬件部件或模块。
此外，可将控制元件实施为可由处理器或计算机执行以执行元件的功能的指令。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操作，以引导处理器执行元件的功能。指令可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、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
进一步地，本公开包括根据以下项的示例：
项1.一种用于制作复合零件的方法，所述方法包括：加热具有容纳部的阴模和互补的阳模；将挤出机加热到高于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在所述挤出机内的所述短切预浸料纤维；将所述短切预浸料纤维从所述挤出机挤出到所述阴模的所述容纳部中，同时所述短切预浸料纤维保持熔融；将所述阳模压制到所述阴模中，从而使所述熔融短切预浸料纤维完全进入所述容纳部；以及将所述阴模的所述容纳部中的所述短切预浸料纤维冷却以形成所述复合零件。
项2.根据项1所述的方法，其中：所述容纳部的体积小于挤出到所述容纳部中的所述短切预浸料纤维的体积的1.5倍。
项3.根据项1或2所述的方法，其中：所述阴模包括多个容纳部，并且所述方法进一步包括：将所述短切预浸料纤维从所述挤出机挤出到所述阴模的所述多个容纳部中。
项4.根据项1至3中任一项所述的方法，其中：所述阴模包括分段模具，并且所述方法进一步包括：分离所述分段模具的区段以从所述容纳部移除所述复合零件。
项5.根据项1至4中任一项所述的方法，其中：加热所述阴模和所述阳模包括施加电磁场，所述电磁场使所述阴模和所述阳模内的基座的温度增加。
项6.根据项1至5中任一项所述的方法，其中：加热所述阴模和所述阳模包括向所述阴模和所述阳模内的电阻加热元件施加电流。
项7.根据项1至6中任一项所述的方法，其中：冷却所述短切预浸料纤维包括向所述阴模和所述阳模施加冷却流体。
项8.根据项1至7中任一项所述的方法，其中：所述阳模具有与所述容纳部互补的突出部。
项9.根据项1至8中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：将所述阴模设置在所述挤出机处。
项10.一种根据项1至9中任一项所述的方法组装的飞行器的一部分。
项11.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包含编程指令，所述编程指令当由处理器执行时能够操作以用于执行根据项1至9中任一项所述的方法。
项12.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包含编程指令，所述编程指令当由处理器执行时能够操作以用于执行用于制作复合零件的方法，所述方法包括：加热具有容纳部的阴模和互补的阳模；将挤出机加热到高于短切预浸料纤维内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在所述挤出机内的所述短切预浸料纤维；将所述短切预浸料纤维从所述挤出机挤出到所述阴模的所述容纳部中，同时所述短切预浸料纤维保持熔融；将所述阳模压制到所述阴模中，从而使所述熔融短切预浸料纤维完全进入所述容纳部；和将所述阴模的所述容纳部中的所述短切预浸料纤维冷却以形成所述复合零件。
项13.根据项12所述的介质，其中：所述容纳部的体积小于挤出到所述容纳部中的所述短切预浸料纤维的体积的1.5倍。
项14.根据项12或13所述的介质，其中：所述阴模包括多个容纳部，并且所述方法进一步包括：将所述短切预浸料纤维从所述挤出机挤出到所述阴模的所述多个容纳部中。
项15.根据项12至14中任一项所述的介质，其中：所述阴模包括分段模具，并且所述方法进一步包括：分离所述分段模具的区段以从所述容纳部移除所述复合零件。
项16.根据项12至15中任一项所述的介质，其中：加热所述阴模和所述阳模包括施加电磁场，所述电磁场使所述阴模和所述阳模内的基座的温度增加。
项17.根据项12至16中任一项所述的介质，其中：加热所述阴模和所述阳模包括向所述阴模和所述阳模内的电阻加热元件施加电流。
项18.根据项12至17中任一项所述的介质，其中：冷却所述短切预浸料纤维包括向所述阴模和所述阳模施加冷却流体。
项19.根据项12至18中任一项所述的介质，其中：所述阳模具有与所述容纳部互补的突出部。
项20.根据项12至19中任一项所述的介质，其中所述方法进一步包括：将所述阴模设置在所述挤出机处。
项21.一种根据由所述指令限定的所述方法组装的飞行器的一部分，所述指令存储在根据项12至20中任一项所述的计算机可读介质上。
项22.一种用于制作复合零件的系统，所述系统包括：阴模、阳模，和挤出机，所述阴模包括：限定容纳部的主体，和一体式加热元件；所述阳模包括：限定与所述容纳部的形状互补的突出部的主体，和一体式加热元件；所述挤出机储存包含不连续纤维和热塑性塑料的熔化的短切预浸料纤维以挤出到所述容纳部中。
项23.根据项22所述的系统，其中：所述容纳部的体积小于挤出到所述容纳部中的所述短切预浸料纤维的体积的1.5倍。
项24.根据项22或23所述的系统，其中：所述阴模的所述主体限定多个容纳部；并且所述阳模的所述主体限定多个突出部，每个突出部与所述多个容纳部中的对应的一个容纳部的形状互补。
项25.根据项22至24中任一项所述的系统，其中：所述挤出机包括喷嘴，所述喷嘴具有小于所述短切预浸料纤维的长度的出口直径。
项26.使用根据项22至25中任一项所述的系统制作飞行器的一部分。
虽然本文描述了具体实施例，但本公开的范围不限于那些具体实施例。本公开的范围由以下权利要求及其任何等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于制作复合零件的方法(200)，所述方法(200)包括：
加热(202)具有容纳部(124、924)的阴模(120、920)和互补的阳模(110、910)；
将挤出机(320、800、950)加热(206)到高于短切预浸料纤维(652、860、956)内的热塑性塑料的熔点，以便熔化设置在所述挤出机(320、800、950)内的所述短切预浸料纤维(652、860、956)；
将所述短切预浸料纤维(652、860、956)从所述挤出机(320、800、950)挤出(208)到所述阴模(120、920)的所述容纳部(124、924)中，同时所述短切预浸料纤维(652、860、956)保持熔融；
将所述阳模(110、910)压制(210)到所述阴模(120、920)中，从而使熔融的所述短切预浸料纤维(652、860、956)完全进入所述容纳部(124、924)；和
将所述阴模(120、920)的所述容纳部(124、924)中的所述短切预浸料纤维(652、860、956)冷却(212)以形成所述复合零件。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
所述容纳部(124、924)的体积小于挤出(208)到所述容纳部(124、924)中的所述短切预浸料纤维(652、860、956)的体积的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
所述阴模(120、920)包括多个容纳部(124、924)，并且所述方法(200)进一步包括：
将所述短切预浸料纤维(652、860、956)从所述挤出机(320、800、950)挤出(208)到所述阴模(120、920)的所述多个容纳部(124、924)中。
4.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
所述阴模(120、920)包括分段模具，并且所述方法(200)进一步包括：
分离所述分段模具的区段以将所述复合零件从所述容纳部(124、924)移除。
5.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
加热(202)所述阴模(120、920)和所述阳模(110、910)包括施加电磁场，所述电磁场使所述阴模(120、920)和所述阳模(110、910)内的基座的温度增加。
6.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
加热(202)所述阴模(120、920)和所述阳模(110、910)包括向所述阴模(120、920)和所述阳模(110、910)内的电阻加热元件(130、140、916、926)施加电流。
7.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：
冷却(212)所述短切预浸料纤维(652、860、956)包括向所述阴模(120、910)和所述阳模(110、910)施加冷却流体。
8.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(200)，所述方法(200)进一步包括：
将所述阴模(120、920)设置(204)在所述挤出机(320、800、950)处。
9.一种用于制作复合零件的系统(300、900)，所述系统(300、900)包括：
阴模(120、920)，所述阴模(120、920)包括：
限定容纳部(124、924)的主体(122、922)；和
一体式加热元件(130、926)；
阳模(110、910)，所述阳模(110、910)包括：
主体(112、912)，限定与所述容纳部(124、924)的形状互补的突出部(114、914)；和
一体式加热元件(140、916)；和
挤出机(320、800、950)，所述挤出机(320、800、950)储存包含不连续纤维和热塑性塑料的熔化的短切预浸料纤维(652、860、956)以挤出到所述容纳部(124、924)中。
10.根据权利要求9所述的系统(300、900)，其中：
所述阴模(120、920)的所述主体(122、922)限定多个容纳部(124、924)；并且
所述阳模(110、910)的所述主体(112、912)限定多个突出部(114、914)，每个所述突出部与所述多个容纳部(124、924)中的对应容纳部的形状互补。
11.根据权利要求9或10所述的系统(300、900)，其中：
所述挤出机(320、800、950)包括喷嘴(426、850、958)，所述喷嘴(426、850、958)的出口直径(D)小于所述短切预浸料纤维(652、860、956)的长度。
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