CN114599492A - 用于细长结构型材的热塑性复合编织预成型件以及用于制造其的方法 - Google Patents

用于细长结构型材的热塑性复合编织预成型件以及用于制造其的方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于连续纤维热塑性复合结构型材的热塑性复合材料预成型件，以及用于利用与诸如碳纤维的高强度纤维混合并编织成适合于自动压制成型的复杂的预成型件的热塑性丝制造结构型材的系统和方法。利用柔性预成型件代替常规刚性热塑性预浸材料形式允许通过自动过程制造复杂的形状，包括笔直形状和弯曲形状两者。

Description

用于细长结构型材的热塑性复合编织预成型件以及用于制造 其的方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC第119(e)条要求于2019年11月6日提交的共同待审的美国临时专利申请No.62/931,642的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明大体上涉及用于结构型材的热塑性复合编织预成型件以及用于制造热塑性复合结构型材的系统和方法。
背景技术
诸如I形梁、槽形截面、帽形截面、角形截面、T形截面和Pi或π形截面的结构型材通常作为飞行器和其它轻质载具构造中的纵梁、蒙皮加强件和联接元件使用。在常规的金属机身和载具结构中，这些型材典型地由铝挤压成，并且笔直地或成型地使用以配合结构。
诸如碳纤维和环氧树脂的轻质复合材料为航空航天、飞行和其它载具应用中的加强件和联接元件提供强度方面的增加和重量方面的减少。由于快速非高压釜处理的可能性和材料的固有韧性，热塑性基质复合材料也是有吸引力的。然而，复合材料的当前技术现状是在工具、用于固结的真空袋中层压热固性预浸材料的层板，并在烘箱或高压釜中固化。
航空航天级热塑性复合材料对于制造复杂的、小横截面的细长结构型材具有固有的制造和成本挑战，因为所述材料是较硬的并且在复杂结构形状的铺叠期间必须将其局部加热以将它们围绕尖形拐角弯折。
诸如单向带和编织布的热塑性材料是较硬的并且不具有粘性，因此它们也难以制成复杂的预成型件。例如，如果围绕T形截面的拐角成型+/-45度层板、即当材料相对于彼此成约九十度时，那么必须加热较硬的常规材料以熔化基质树脂并围绕结构形状的拐角将材料成型。
使用常规热塑性预浸材料制造长而复杂的横截面结构型材也是耗时、困难且昂贵的。常规预浸热塑性单向带在作为轴向增强件使用时也不能弯折成弯曲形状。即使当切开或切割成较窄的宽度时，单向带也具有太大的刚度而不能在不压弯纤维的情况下制造侧向弯曲的部件。此外，如果存在常规热塑性预浸带的层，那么层必须在成型弯曲形状的之前相对于彼此滑动，否则它们将压弯。
因此，本发明和公开内容提供用于结构型材的柔性热塑性复合编织预成型件，以及用于利用柔性预成型管代替常规刚性热塑性预浸材料形式制造热塑性复合结构型材的改进方法。
发明内容
为了概述本发明，本文描述了本发明的某些方面、优点和新颖性特征。应当理解，不需要根据本发明的任何一个特定实施例就可以实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化如本文教导的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不需要实现如本文可教导或建议的其它优点。
本发明和公开内容提供用于制造结构型材的热塑性复合编织预成型管，以及利用柔性编织预成型管代替常规刚性热塑性预浸材料形式制造热塑性复合结构型材的改进方法。
编织预成型管由与热塑性聚合物丝混合的碳纤维制成，并编织成管形状，这提供通过自动过程制造笔直的或弯曲的细长热塑性复合结构型材形状的能力。因为编织预成型管是柔性的，所以它可以较长的长度生产并卷绕在卷轴上，这有助于结构型材的自动分步模制(step molding)。
编织预成型管随后作为用于制造诸如扁平梁、I形梁、槽形截面、帽形截面、角形截面、T形截面和Pi形截面的成品结构型材形状的预成型件使用。编织物圆周中的变化和在编织过程中单向混合丝束的并入可产生适合于制造具有优化纤维架构的细长结构型材形状的编织预成型管。
也可将一个或多个编织预成型管插入到单个编织管中以制造更厚的型材，尽管这仅可对短长度的编织物进行，并且不适合于连续的自动分步成型。然而，一个或多个编织预成型管可被分层以产生更多的材料厚度，并且该方法可在连续的自动分步模制中利用。
通过加热分段工具直到热塑性丝熔化，并且在适当形状的分段工具中将编织预成型管成型并压缩，来产生期望的结构型材形状。热塑性丝熔化、流动并成型围绕碳丝的聚合物基质。然后将分段工具冷却到低于热塑性塑料熔点的温度，此时将结构型材从分段工具移除。
在备选实施例中，编织预成型管本身可被加热到热塑性丝的熔点以上，并且然后机械地拉入到分段工具中。然后闭合分段工具，以在比热塑性丝的熔点更低的温度下利用分段工具将结构型材成型并固结。在该实施例中，不必需显著地加热分段工具，并且分段工具可充当散热器以冷却结构型材。
修整结构型材的边缘是耗时的，产生危害环境和健康两者的灰尘和碎屑，并且如果不正确地进行，可导致部件报废。期望的是，将部件网模制成不需要边缘修整的形状。因此，本发明和公开内容的另一个实施例是以不需要边缘修整的方式使用混合编织预成型管模制结构型材。
在可与本文其它实施例结合使用的备选实施例中，还可在编织过程中为编织预成型管的整个圆周或编织预成型管的选定部分引入轴向零度混合碳和热塑性丝丝束。
作为可与本文其它实施例结合使用的另一个备选实施例，通过将一个或多个拉挤成型的杆并入到编织预成型管中以加强结构型材的凸缘，在结构型材中建立增加的结构强度而不过重。在一个实施例中，拉挤成型的杆可以是单向碳纤维，其具有混合热塑性基质作为结构型材的凸缘上的“压条(bead)”。
作为可与本文其它实施例结合使用的另一个备选实施例，可在适当的点处将少量轴向丝束并入到编织预成型管中，以作为拉绳使用来辅助将编织预成型管定位在分段工具中并在分段工具闭合时将其保持在适当位置。
在可与本文其它实施例结合使用的另一个备选实施例中，产生柔性编织预成型管允许利用使用分步模制机的分步模制过程进行自动处理。
因此，本发明的一个或多个实施例克服了已知现有技术的一个或多个缺点。
例如，在一个实施例中，用于制造结构型材的方法包括：提供多个混合结构纤维；将多个混合结构纤维编织成编织预成型管；将编织预成型管插入到分段工具中；将分段工具加热以熔化编织预成型管；将压力施加到分段工具以将编织预成型管成型并固结成结构型材；将结构型材冷却；以及将结构型材从分段工具移除。
在该实施例中，方法还可包括：其中，多个混合结构纤维包括多个碳纤维和多个热塑性聚合物丝；将预先拉挤成型的杆插入到编织预成型管中；使用至少一个拉绳将编织预成型管固定在分段工具中；将零度轴向丝束插入到编织预成型管中；其中，分段工具将结构型材成型为帽形形状；其中，分段工具将结构型材成型为I形形状；其中，分段工具将结构型材成型为Pi形形状；其中，分段工具将结构型材成型为T形形状；其中，分段工具将结构型材成型为槽形形状；其中，分段工具将结构型材成型为管状形状；或者其中，分段工具将结构型材成型为弯曲形状。
在另一示范性实施例中，用于制造结构型材的方法包括：提供多个混合结构纤维；将多个混合结构纤维编织成编织预成型管；对编织预成型管施加热量以熔化编织预成型管；将编织预成型管机械拉入到分段工具中；对分段工具施加压力以将编织预成型管成型并固结成结构型材；以及从分段工具移除结构型材。
在该实施例中，方法可还包括：其中，多个混合结构纤维包括多个碳纤维和多个热塑性聚合物丝；将预先拉挤成型的杆插入到编织预成型管中；使用至少一个拉绳将编织预成型管固定在分段工具中；包括将零度轴向丝束插入到编织预成型管中；包括利用分步模制机对编织预成型管施加热量；其中分段工具将结构型材成型为帽形形状；其中分段工具将结构型材成型为I形形状；其中分段工具将结构型材成型为Pi形形状；其中分段工具将结构型材成型为T形形状；其中分段工具将结构型材成型为槽形形状；其中分段工具将结构型材成型为管状形状；或者其中分段工具将结构型材成型为弯曲形状。
在另一个示例实施例中，结构型材包括：包括多个碳纤维、多个热塑性聚合物丝的热塑性复合材料预成型件，并且其中，多个碳纤维和多个热塑性聚合物丝被编织以成型编织预成型管；并且其中，编织预成型管在通过分段工具加热和固结时成型热塑性复合结构型材。
在该实施例中，结构型材还可包括：其中，编织预成型管还包括拉挤成型的杆；其中，编织预成型管还包括零度轴向丝束；其中，结构型材是帽形形状的；其中，结构型材是I形形状的；其中，结构型材是Pi形形状的；其中，结构型材是T形形状的；其中，结构型材是槽形形状的；其中，结构型材是管状的；或者其中，结构型材是弯曲的。
在考虑以下详细描述和附图时，本发明的其它目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了包括与热塑性聚合物丝混合的碳纤维的混合丝束的示例性实施例的侧视图。
图2示出了利用混合丝束的编织预成型管的示例性实施例的侧视图。
图3示出了由编织预成型管成型的扁平条形状的结构型材的横截面视图。
图4示出了由编织预成型管成型的帽形截面形状的结构型材的横截面视图。
图5示出了由编织预成型管成型的帽形截面形状的结构型材的示例的侧视图。
图6示出了由编织预成型管成型的T形截面形状的结构型材的横截面视图。
图7示出了由编织预成型管成型的I形截面形状的结构型材的横截面视图。
图8示出了由编织预成型管成型的Pi形截面形状的结构型材的横截面视图。
图9示出了由编织预成型管成型的管状截面形状的结构型材的横截面视图。
图10示出了并入到编织预成型管中的零度轴向丝束。
图11示出了并入到帽形截面形状的结构型材的盖中的零度轴向丝束的横截面视图。
图12示出了并入管状截面形状的结构型材的零度轴向丝束的横截面视图。
图13示出了并入到帽形截面形状的结构型材中的模制边缘的横截面视图。
图14示出了并入到各种示例性结构型材形状中的拉挤成型的杆和压条加强件的横截面视图。
图15示出了并入到各种示例性结构型材形状中的拉绳的横截面视图。
图16示出了构造成沿两个相反方向提供固结压力而仅沿一个方向具有压力作用的T形截面成型模具的横截面视图。
图17示出了本发明的结构型材的加热和成型过程的示例性流程图。
图18示出了本发明的结构型材的备选的加热和成型过程的示例性流程图。
图19示出了用于与本发明的结构型材的加热和成型一起使用的自动分步模制机的透视图。
具体实施方式
以下是实施例的详细描述用于示出本发明原理。提供实施例以示出本发明的方面，但本发明不限于任何实施例。本发明的范围包含许多备选方案、修改方案和等效方案。本发明的范围仅由权利要求限制。
虽然在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本发明的彻底理解，但是本发明可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下根据权利要求来实施。
将参考附图详细描述各种实施例。在任何可能的情况下，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。对特定示例和实施方式进行的引用是出于说明性目的，并且不旨在限制权利要求的范围。
热塑性复合编织预成型件
如图1和图2中所示，在本发明的实施例中，混合预成型件100包括与热塑性聚合物丝120混合的碳纤维丝束110。混合预成型件100被用于制造如图2中示出的编织预成型管200。如图3中所示，编织预成型管200在成型结构型材150中被使用，该结构型材是细长的热塑性复合材料，其可以是笔直的或弯曲的，而不需要常规的预浸处理来并入树脂基质。
在一个实施例中，混合预成型件100是热塑性复合结构混合丝束。碳纤维丝束110可以是1K、3K、12K、24K或更大的纤维丝数量。热塑性聚合物丝120可以是诸如PPS(聚苯硫醚，polyphenylene sulfide)、PEEK(聚醚醚酮，polyetheretherketone)、PEI(聚乙烯亚胺，Polyethylenimine)或其它适合的聚合物的工程热塑性丝。然后将热塑性聚合物丝120与碳纤维丝束110以所期望的纤维-树脂比混合。
在一个实施例中，碳纤维丝束110是与热塑性聚合物丝120结合的12K碳纤维丝束，所述热塑性聚合物丝是纤维与基质丝体积比为百分之六十比百分之四十(60/40)的PPS热塑性丝。然而，在其它实施例中，可使用其它纤维尺寸和树脂比以满足最终产品要求。
如图2和图3中所示，混合预成型件100被用于编织一定长度的柱状编织预成型管200。编织预成型管200被用于成型结构型材150。编织预成型管200在弯曲压制成型工具(诸如分段工具310)内容易对齐的柔性是本发明的一个关键益处，当在结构型材150中引入轴向增强件时，这是特别重要的。编织预成型管200的编织物圆周250中的变化和在编织过程中是单向混合丝束的碳纤维丝束110的并入可产生编织预成型管200，所述编织预成型管适合于制造具有带有优化纤维架构的细长结构形状的结构型材150。
结构型材
编织预成型管200被用于成型结构型材150，该结构型材在如图3中示出的一个示例性实施例中可包括扁平条300。编织预成型管200的编织物圆周250必须构造成与结构型材150匹配。例如，在一个实施例中，如果具有四英寸宽的扁平条横截面的扁平条300是将使用分段工具310制造的结构型材150，该分段工具充当包括顶部区段320和底部区段330的压制成型模具，那么混合预成型件100(诸如包括与包括PPS丝束的热塑性聚合物丝120混合的12K碳纤维的碳纤维丝束110)将以大致8英寸的编织物圆周250编织。因此，当使编织预成型管200变平时，其成型具有4英寸宽的两层材料条的扁平条300。对于该示例的合成纤维定向相对于结构型材150的纵向轴线为±45度。
作为备选实施例，图4和图5示出了编织预成型管200，使得其在变扁时具有足够的宽度以使用分段工具410制造包括帽形截面400形状的结构型材150，该分段工具包括成型的顶部区段420和成型的底部区段430。
作为另一个备选实施例，图6示出了示例性实施例，其中，使用分段工具610从多个方向压缩编织预成型管200以成型包括T形截面600形状的结构型材150。分段工具610包括顶部区段620，第一侧部区段630和第二侧部区段640。力从顶部通过顶部区段620以及从底部和侧部从第一侧部区段630和第二侧部区段640被施加到编织预成型管200以成型T形截面600。
作为另一个备选实施例，图7示出了示例性实施例，其中，使用分段工具710从多个方向压缩编织预成型管200以成型包括I形截面700形状的结构型材150。分段工具710包括顶部区段720、第一侧部区段730、第二侧部区段740和底部区段750。力从顶部通过顶部区段720、从底部通过底部区段750、以及从侧部从第一侧部区段730和第二侧部区段740被施加到编织预成型管200以成型I形截面700。
作为另一个备选实施例，图8示出了示例性实施例，其中，使用分段工具810从多个方向压缩编织预成型管200以成型包括Pi形截面或π形截面800形状的结构型材150。分段工具810包括顶部区段820、第一底部区段830、第二底部区段840和第三底部区段850。力从顶部通过顶部区段720、从底部通过底部区段840、以及从侧部和底部从第一底部区段830和第三底部区段850被施加到编织预成型管200以成型Pi形截面800。
管状型材截面
如图9中所示，并且作为另一个示例性实施例，为了成型管状截面900作为结构型材150，编织预成型管200可被拉到心轴970上方并且被拉紧以使其紧贴地收缩在心轴970上方。在各种实施例中，心轴970可为圆形、矩形、六边形或其它类似形状。
然后，分段工具910可被用于将编织预成型管200压缩抵靠心轴970，同时分段工具910被充分加热以熔化热塑性材料。分段工具910可根据需要分段以成型管状截面900的期望形状，并施加均匀的压力和避免挤压。
当心轴970冷却时，其将比管状截面900收缩更多，从而允许将心轴970从管状截面900移除。在一个实施例中，心轴970由铝制成，其具有相对高的热膨胀系数，使收缩差异最大化，并使心轴970更容易移除。然而，铝也具有相对较低的熔点，因此心轴970必须与热塑性聚合物丝120一起定制。例如，PEEK的高处理温度需要金属心轴或工具材料(如钢)才不熔化。
当心轴970是刚性的时，管状截面900仅可被制造成笔直的，以便移除心轴970。然而，在备选的实施例中，对于弯曲的管状截面900，可使用可溶解的心轴970(有时称为“洗出”心轴)，但是所选定的心轴970的材料必须承受固结层压件的压力并承受所需要的热量。例如，虽然也可使用其它适合的材料，但是可使用诸如Soltec Solcore HT Tm的热稳定的洗出工具材料，其中，它可被铸造成复杂的几何形状并且可承受400和1300华氏度之间的处理温度。
使用轴向丝束的增强件
如图10中所示，编织预成型管200具有±45°的纤维定向。然而，在备选的实施例中，还可在编织过程中为编织预成型管200的整个圆周或编织预成型管200的选定部分引入零度轴向丝束1000。在一个实施例中，零度轴向丝束1000可使用混合碳和热塑性丝丝束或类似材料制造。
如图11中所示，并且作为另一实施例，在帽形截面400的情况下，轴向丝束1000可在编织预成型管200中在帽形截面盖1120的区域中被并入，从而产生重量有效且结构上更强且更硬的帽形截面400。还可在帽形截面的两个足部区域1130中并入轴向丝束1000。尽管在图11中示出了帽形截面400，但轴向丝束1000可并入到T形截面600、I形截面700、Pi形截面800或其它结构型材150形状中以加固和加强它们。
如图12中所示，并且作为另一备选实施例，轴向丝束1000还可用于加固和加强管状截面900的盖1210，这改进了弯折性能。
边缘修整的消除
如图13中所示，分段工具410包括顶部区段420(其可包括上台阶区段1320)和底部区段430(其可包括下台阶区段1330)，以在压缩开始将编织预成型管200固结成结构型材150之前将编织预成型管200接合和密封。这为结构型材150提供了模制边缘1350，而不需要边缘修整，因为在编织预成型管200中没有切割状或锯齿状的碳纤维，这有利于为结构型材150提供干净的模制边缘1350，其可在没有粗糙边缘或毛边的情况下被模制。
尽管在图13中示出了帽形截面400，但是该特征也可在各种实施例中被用于使用分段工具310的扁平区段300、使用分段工具610的T形截面600、使用分段工具710的I形截面700、使用分段工具810的Pi形截面800和其它类似的结构型材150形状。
压条加强元件
参照图14，作为可与本文的其它实施例结合使用的另一个备选的实施例，通过将一个或多个拉挤成型的杆1400并入到编织预成型管200中以加强结构型材150的凸缘155(诸如T形截面600的凸缘655)，在结构型材150中建立增加的结构强度而不过重。在一个实施例中，拉挤成型的杆1400可以是单向碳纤维，其具有混合热塑性基质作为结构型材150的凸缘155上的“压条”。
在备选的实施例中，拉挤成型的杆1400可以是混合碳纤维和PPS丝束，拉挤成型的杆1400可并入在编织预成型管200中或作为单独的材料插入件放入编织预成型管200中。
在另一个实施例中，拉挤成型的杆1400是单向复合杆，其首先使用混合碳/PPS或其它适合的热塑性树脂丝来拉挤成型。一旦拉挤成型，拉挤成型的杆1400现在被固结且较硬，因此其容易插入到编织预成型管200中。虽然拉挤成型的杆1400足够硬以可靠地插入到编织预成型管200中，但其在弯折方面也足够柔性以制造诸如T形截面600的弯曲结构型材150。
尽管在图14中示出了T形截面600，但是拉挤成型的杆1400也可在各种实施例中并入到I形截面700、Pi形截面800、帽形截面400或其它结构型材150形状的凸缘155中，用于增加强度和刚度。备选地，拉挤成型的杆1400可并入到编织预成型管200的编织过程中。
拉绳
参照图15，为了辅助将编织预成型管200定位在分段工具410中并在分段工具410闭合时将其保持在适当位置，并且作为可与本文其它实施例结合使用的另一备选实施例，可在适当的点处将少量轴向丝束并入到编织预成型管200中以作为拉绳1500使用。编织预成型管200被放置在分段工具410中，并且当分段工具410闭合时，拉绳1500被拉紧。拉绳1500的典型位置是在诸如T形截面600、Pi形截面800、I形截面700和帽形截面400的结构型材150形状的凸缘155的末端处。拉绳1500确保凸缘155完全延伸到分段工具310中为它们提供的空间中。
双向固结压力
参照图16，对于类似T形截面600的结构型材150形状，必须沿两个方向提供固结压力。这可利用分段工具610设计通过并入由顶部区段620、第一侧部区段630和第二侧部区段640组成的分段工具610构件的楔形作用(wedge action)而产生与压制的闭合方向相反的90度压力来实现。沿竖直轴线(y轴)闭合分段工具610产生沿水平轴线(x轴)的压力，由此固结结构型材150的竖直凸缘155。相同的楔形工具原理可应用于诸如Pi形截面800、I形截面700和帽形截面400的结构型材150形状。
用于结构型材的加热和成型方法
参照图17，示出了用于由编织预成型管200成型结构型材150的加热和成型过程1700。在步骤1710中，将编织预成型管200放置在包括顶部区段320和底部区段330的分段工具310之间。在步骤1720中，然后将分段工具310充分加热以熔化编织预成型管200。接下来，在步骤1730中，将压力施加到分段工具310的顶部区段320和底部区段330，以将编织预成型管200成型并固结成由扁平条300组成的结构型材150。在步骤1740中，然后将结构型材150冷却并从分段工具310移除。
该相同的加热和成型过程1700也可被用于使用分段工具410的帽形截面400、使用分段工具610的T形截面600、使用分段工具710的I形截面700、使用分段工具810的Pi形截面80以及其它类似的结构型材150形状。
在一个实施例中，需要大致280psi来将编织预成型管200固结成结构型材150。使编织预成型管200熔化和流动所需要的处理温度取决于热塑性聚合物丝120。例如，在一个实施例中，在PPS(聚苯硫醚，polyphenylene sulfide)的情况下，熔化温度为大致600℉。在其它实施例中，诸如PEEK(聚醚醚酮，polyetheretherketone)的热塑性聚合物丝120需要更高的温度来使热塑性聚合物丝120熔化和流动。满足对于机身结构的典型要求的热塑性聚合物丝120包括PEEK、PPS、PEKK和PEI。
用于压制和成型结构型材150的分段工具310必须能够承受处理条件，其中在一个实施例中钢是优选的选择。在该实施例中，可以将分段工具310的顶部区段320和底部区段330直接闭合在室温编织预成型管200上，然后可以加热、固结并且随后冷却编织预成型管200以成型结构型材150。
在备选的实施例中，如图18中示出的备选的加热和成型过程1800，在步骤1810中通过使用IR(红外)或感应加热将编织预成型管200预热到其熔点，可实现改善的生产率。在步骤1820中，将经加热的编织预成型管200机械地拉入到分段工具310中，并且闭合分段工具310的顶部区段320和底部区段330。在步骤1830中，将压力施加到分段工具310以将编织预成型管200成型并固结成结构型材150。在步骤1840中，打开分段工具310并且将结构型材150从分段工具310移除。
利用该方法，分段工具310可维持在大约200℉，并且当分段工具310闭合在热编织预成型管200上时，分段工具充当散热器。使用该方法，不需要加热分段工具310(例如在PPS的情况下加热到大致600℉)并且然后将其冷却回到冷到足以移除结构型材150的点。
该相同的备选加热和成型过程1800也可被用于使用分段工具410的帽形截面400、使用分段工具610的T形截面600、使用分段工具710的I形截面700、使用分段工具810的Pi形截面800、以及其它类似的结构型材150形状。
自动制备
在可与本文其它实施例结合使用的另一个备选实施例中，产生用于结构型材150的具有期望纤维定向的编织预成型管200允许如图19中通过示例示出的自动处理。在将编织预成型管200输送到分段工具310之前预热编织预成型管200可利用分步模制机1900作为分步模制过程自动进行。利用分步模制，直到过程中的后期才将结构型材150切割成一定长度，因此结构型材150从分段工具310中的机器人移除从预热区拉入新的预热的编织预成型管200材料，其必须至少与待模制的结构型材150一样大。
如图19中所示，编织预成型管200从材料供应辊1910被引入到分步模制机1900。编织预成型管200通过加热单元1920被预热到混合热塑性丝的熔点并且然后被拉入到压制成型站1930中。在一个实施例中，诸如分段工具410的两件式压制成型工具1940闭合到热编织预成型管200上，从而将编织预成型管200成型并固结成可用的帽形截面400或其它结构型材150。结构型材150在压制成型工具1740和压制成型站1930的限制内可以是笔直的或弯曲的。
机器人臂1950有助于结构型材150的转移，包括切割锯1960以将结构型材150切割成一定长度、以及冷却台1970以允许结构型材150冷却。结构型材150的该转移将编织预成型管200的新部分拉离材料供应辊1910并拉入到加热单元1920中。CNC(计算机数控，computer numerical control)修整机1980也可被用于精加工。
虽然已经结合本发明的某些具体实施例具体描述了本发明，但是应当理解，这是通过说明而不是限制的方式。在不脱离本发明的精神的情况下，在前述公开内容和附图的范围内可进行合理的变化和修改。

Claims (35)

1.一种用于制造结构型材的方法，其包括：
提供多个混合结构纤维；
将所述多个混合结构纤维编织成编织预成型管；
将所述编织预成型管插入到分段工具中；
将所述分段工具加热以熔化所述编织预成型管；
将压力施加到所述分段工具以将所述编织预成型管成型并固结成结构型材；
将所述结构型材冷却；以及
将所述结构型材从所述分段工具移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个混合结构纤维包括多个碳纤维和多个热塑性聚合物丝。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括将预先拉挤成型的杆插入到所述编织预成型管中。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括使用至少一个拉绳将所述编织预成型管固定在所述分段工具中。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括将零度轴向丝束插入到所述编织预成型管中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为帽形形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为I形形状。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为Pi形形状。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为T形形状。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为槽形形状。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为管状形状。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为弯曲形状。
13.一种用于制造结构型材的方法，其包括：
提供多个混合结构纤维；
将所述多个混合结构纤维编织成编织预成型管；
将热施加到所述编织预成型管以熔化所述编织预成型管；
将所述编织预成型管机械地拉入到分段工具中；
将压力施加到所述分段工具以将所述编织预成型管成型并固结成结构型材；以及
将所述结构型材从所述分段工具移除。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个混合结构纤维包括多个碳纤维和多个热塑性聚合物丝。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括将预先拉挤成型的杆插入到所述编织预成型管中。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括使用至少一个拉绳将所述编织预成型管固定在所述分段工具中。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括将零度轴向丝束插入到所述编织预成型管中。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括利用分步模制机将热施加到所述编织预成型管。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为帽形形状。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为I形形状。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为Pi形形状。
22.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为T形形状。
23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为槽形形状。
24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为管状形状。
25.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分段工具将所述结构型材成型为弯曲形状。
26.一种结构型材，其包括：
热塑性复合材料预成型件，包括：
多个碳纤维；
多个热塑性聚合物丝；并且
其中，所述多个碳纤维和所述多个热塑性聚合物丝被编织以成型编织预成型管；并且
其中，所述编织预成型管在通过分段工具加热和固结时成型所述热塑性复合材料结构型材。
27.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述编织预成型管还包括拉挤成型的杆。
28.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述编织预成型管还包括零度轴向丝束。
29.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是帽形形状的。
30.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是I形形状的。
31.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是Pi形形状的。
32.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是T形形状的。
33.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是槽形形状的。
34.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是管状的。
35.根据权利要求26所述的结构型材，其中，所述结构型材是弯曲的。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240229309A9 (en) * 2022-10-21 2024-07-11 The Boeing Company Braided Composite Products Comprising Thermoplastic Material
KR102662282B1 (ko) * 2023-03-03 2024-05-02 주식회사 복합재자동화기술 재자원화가 가능한 경량 신소재 항공기용 스트링거 제조장치 및 제조방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2594345A1 (fr) * 1986-02-19 1987-08-21 Robin Jacques Armature notamment pour articles de sports en matiere synthetique
US5198173A (en) * 1990-12-13 1993-03-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing advanced composite structures
US5619903A (en) * 1994-11-30 1997-04-15 Bell Helicopter Textron Inc. Braided preform for composite bodies
CN104816493A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 波音公司 圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法
CN106496744A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 北京汽车集团有限公司 一种热塑性碳纤维复合材料及其制备方法
JP2017110519A (ja) * 2015-10-02 2017-06-22 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 風力タービン翼製造のための誘導固化

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5556687A (en) * 1994-10-14 1996-09-17 Acromed Corporation Composite structure suitable for use as a bone plate and method for making said structure
US20020014302A1 (en) * 2000-07-13 2002-02-07 Kazak Composites, Incorporated Method for incorporating rigid elements into the core of composite structural members in a pultrusion process
WO2008090911A1 (ja) * 2007-01-26 2008-07-31 Toray Industries, Inc. 繊維強化樹脂ビーム成形用プリフォーム、その製造方法、その製造装置、および、繊維強化樹脂ビームの製造方法
DE102008010228A1 (de) * 2008-02-21 2009-09-03 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofilteile
FR2994887B1 (fr) * 2012-08-28 2016-04-15 Snecma Dispositif et procede pour la realisation de preformes
JP6504430B2 (ja) * 2014-03-31 2019-04-24 東レ株式会社 中間基材およびその中間基材を用いた繊維強化プラスチック部品の製造方法
US10018175B2 (en) * 2015-01-05 2018-07-10 The Boeing Company Induction consolidation for wind blade fabrication
ES2839298T3 (es) * 2016-01-04 2021-07-05 Albany Eng Composites Inc Preformas con rellenos de espacios integrados

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2594345A1 (fr) * 1986-02-19 1987-08-21 Robin Jacques Armature notamment pour articles de sports en matiere synthetique
US5198173A (en) * 1990-12-13 1993-03-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing advanced composite structures
US5619903A (en) * 1994-11-30 1997-04-15 Bell Helicopter Textron Inc. Braided preform for composite bodies
CN104816493A (zh) * 2014-02-04 2015-08-05 波音公司 圆角填料及制造圆角填料和复合结构的方法
JP2017110519A (ja) * 2015-10-02 2017-06-22 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 風力タービン翼製造のための誘導固化
CN106496744A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 北京汽车集团有限公司 一种热塑性碳纤维复合材料及其制备方法

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