CN114801411A - 用于将复合材料铺设在衬底上的方法和设备 - Google Patents

用于将复合材料铺设在衬底上的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用于铺设复合材料的方法，该方法包括以下步骤：(1)将复合材料沉积到衬底上；(2)用压实辊压紧复合材料，压实辊和衬底限定压区；以及(3)在压区附近投射等离子体流槽以加热复合材料和衬底中的至少一个。

Description

用于将复合材料铺设在衬底上的方法和设备
政府权利
本发明是在由美国国家航空航天局(National Aeronautics and SpaceAdministration)授予的SAA1-21157；SAA1-21157，附件17；以及SAA1-21157，附件17，MOD 1下由政府支持完成的。在本发明中政府具有一定权利。在本文中描述的本发明可以由或针对美国政府制造和使用，以用于美国政府目的，而无需在其上或为此支付特许权使用费。
技术领域
本申请涉及由复合材料制造制品，并且更具体地涉及在这种制造期间铺设复合材料，并且甚至更具体地涉及在铺设复合材料期间使用等离子体加热。
背景技术
复合结构通常用作高强度、低重量材料。复合结构包括一个或多个复合层，其中，每个复合层包括增强材料和基体材料。增强材料可以包括纤维。基体材料可以是聚合物材料，诸如，热固性树脂或热塑性树脂。
可以通过铺设多层纤维束以形成增强铺层来制造纤维增强复合结构。纤维束一般包括用基体材料浸渍的纤维束(增强材料)。在纤维放置技术中，纤维束通常作为带从主体卷轴供应，并且使用压实辊在压区(nip)处被压到下层铺层上。然后根据需要固化和/或固结完全组装的增强铺层以形成复合结构。
当纤维束的基体材料是热塑性树脂时，铺设工艺通常需要加热以软化热塑性树脂并且在增强铺层内获得层对层固结。例如，激光束(例如，红外激光束)可以投射在压区附近(即，在压区处或靠近压区)，以在纤维放置期间加热纤维束和/或下层铺层。然而，激光可能无法在具有复杂曲率的部件上均匀地进行加热。进一步，激光器通常需要额外的安全特征并且因此成本过高。
因此，本领域技术人员继续在铺设复合材料的领域中进行研究和开发工作。
发明内容
公开了一种用于铺设复合材料的方法。
在实例中，用于铺设复合材料的方法包括将复合材料沉积到衬底上。该方法还包括用压实辊压紧复合材料。压实辊和衬底被配置为限定压区。该方法还包括在压区附近投射等离子体流槽以加热复合材料和衬底中的至少一个。
还公开了一种用于将复合材料铺设在衬底上的设备。
在实例中，用于将复合材料铺设在衬底上的设备包括压实辊。压实辊被配置为在压实辊与衬底接合时限定压区。该设备进一步包括等离子体生成装置。等离子体生成装置被定位成朝向压区投射等离子体流槽(flume)。
附图说明
图1是用于铺设复合材料的设备的截面前视图。
图2是用于铺设复合材料的设备的截面前视图。
图3是等离子体生成装置的截面正视图。
图4是等离子体产生成装置的示意图。
图5是图4的等离子体生成装置的喷嘴末端的透视图。
图6是图4的等离子体生成装置的喷嘴末端的透视图。
图7是示出用于铺设复合材料的方法的流程图。
图8是飞机制造和保养方法的流程图。
图9是飞行器的框图。
具体实施方式
以下详细描述参考附图，这些附图展示了本公开所描述的具体实例。具有不同结构和操作的其他实例不背离本公开的范围。在不同附图中，相似的参考标号可以指代相同的特征、元件或部件。
以下提供了说明性的非穷举性实例，其可以是但不一定要求保护根据本公开的主题。
以下公开涉及利用等离子体处理以促进复合材料层之间的粘性的方法和相应设备。在一个或多个实例中，铺设复合材料层，并且随后将复合材料层铺设在第一层的顶部上。粘结将复合材料层相对于彼此保持在位，直到复合材料的铺设完成和/或硬化。
参考图1，示出了用于将复合材料160铺设在衬底140上的设备100的示例性实施方式。在一个或多个实例中，设备100包括壳体105。在实例中，设备100还包括至少部分地位于壳体105内的支撑结构107。在一个或多个实例中，设备还包括压实辊130。在实例中，压实辊130至少部分地位于壳体105内。压实辊130可调节地并且旋转地安装在设备100内。在实例中，压实辊130可调节地并且旋转地安装到位于设备100的壳体105内的支撑结构107上。压实辊130被配置为在压实辊130与衬底140接合时限定压区(nip)135。压实辊130被配置为在复合材料160上施加压紧力或放置力以将其压靠在衬底140上。
在实例中，设备100包括被配置为加热复合材料160的至少一部分或衬底140的至少一部分的热源113。在实例中，热源113是电加热器、红外加热器、激光器、激光二极管阵列、热气炬或等离子体生成装置120。在实例中，热源113被定位成使得它被引导至压区135。热源113被配置为在大约压区135处处理复合材料160。在一个或多个实例中，热源113是等离子体生成装置120，其提供热量以改善粘性，并且以其他方式激活丝束浸渍/预浸渍/等的复合材料160的前一层以改善后续的丝束浸渍/预浸渍/等的复合材料层160的层的逐层粘结/粘附/放置。
在实例中，设备100包括主体卷轴155。在实例中，主体卷轴155至少部分地容纳在壳体105内。主体卷轴155可调节地安装在设备100内。主体卷轴155包含复合材料160并且被配置为将复合材料160从设备100馈送至衬底140。在实例中，包含在主体卷轴155内的复合材料160是带150。在实例中，设备100包括邻近于主体卷轴155定位的馈送单元152。馈送单元152被定位成将复合材料160从主体卷轴155移动或馈送到压区135。
在实例中，设备100包括切割单元154。切割单元154至少部分地位于壳体105内。切割单元154可以沿馈送单元152被定位在主体卷轴155与压实辊130之间，使得复合材料160可以馈送通过主体卷轴155，然后通过切割单元154，在切割单元处，复合材料160可以被切割成任何期望的长度。然后可以将复合材料160馈送到衬底140，在该衬底处，通过压实辊130将复合材料压紧或固结。压实辊130被配置为在复合材料160从主体卷轴155布置或馈送的同时抵靠衬底140向复合材料160施加力。在实例中，复合材料160是带150。在实例中，复合材料160包括增强材料。在实例中，复合材料160包括热塑性材料。
图2示出设备100的示例性实施方式。在实例中，设备100包括壳体105。在实例中，设备100包括至少部分地位于壳体105内的支撑结构107。在一个或多个实例中，设备还包括压实辊130。在实例中，压实辊130至少部分地位于壳体105内。在实例中，压实辊130可调节地并且旋转地安装到位于设备100的壳体105内的支撑结构107上。压实辊130被配置为在压实辊130与衬底140接合时限定压区135。在一个或多个实例中，设备100包括被配置为加热复合材料160的至少一部分或衬底140的至少一部分的热源113。在实例中，热源113是等离子体生成装置120。在实例中，等离子体生成装置120至少部分地位于壳体105内。等离子体生成装置120被定位成朝向压区135投射图3中示出的等离子体流槽(flume)125。在实例中，等离子体生成装置120包括大气压等离子体头128。
图3示出等离子体生成装置120的实例的截面图。在一个或多个实例中，等离子体生成装置120包括喷嘴末端123。喷嘴末端123被配置为以发射角引导等离子体流槽125。在一个或多个实例中，发射角的范围是从约0度至约15度。在一个或多个实例中，喷嘴末端123被配置为以约0度的发射角引导等离子体流槽125，这意味着喷嘴末端123的喷嘴中心轴线129与等离子体流槽125的槽孔中心轴线139a大致对准或平行，如图4所示，槽孔139是等离子体流槽125从喷嘴末端123发射的地方。在一个或多个实例中，喷嘴末端123在距压区135约1.65±0.1cm处引导等离子体流槽125。在一个或多个实例中，喷嘴末端123是可互换的使得可以实现等离子体流槽125的任何期望的形状和发射角。在一个或多个实例中，喷嘴末端123被配置为以约17度的发射角引导等离子体流槽125。等离子体流槽125被配置为处理复合材料160以改善复合材料160在衬底140上的铺设或粘结。具体地，等离子体流槽125包含可以用增强材料粘结并且最终增强复合材料160的铺设的化学基团(例如，氧官能度)来修改复合材料160的表面的带电物质。等离子体处理可以增加复合材料160的表面的表面能，从而相对于等离子体处理之前的表面增加复合材料160的材料粘结和铺设的表面倾向。等离子体流槽125以一发射角和距复合材料160一距离定位，以实现用于在复合材料层片或带150的整个宽度上粘结和固结的最佳温度。在一个或多个实例中，最佳温度是约93℃。
图4示出等离子体生成装置120的示例性实施方式。等离子体生成装置120包括连接到等离子体射流器121的等离子体生成器180。等离子体射流器121包括腔室122、用于压缩气体175的至少一个入口127、以及喷嘴末端123。在实例中，压缩气体175包括压缩空气。在实例中，压缩气体175包括电离气体。等离子体生成装置120可以手动操作或可以是自动化的，诸如使用自动纤维放置(AFP)机器115。在用来自等离子体生成器180的电功率激发时，腔室122内的压缩气体175被电离以产生等离子体流槽125。等离子体流槽125从腔室122排出且通过喷嘴末端123，并且在大致压区135处撞击在衬底140上的复合材料160上以便对其进行处理。
图5和图6示出各种喷嘴末端123配置。在实例中，喷嘴末端123的发射角是约17度(±0.2％)或更小，参见图5。该实例示出过去使用的配置。在实例中，喷嘴末端123的发射角是约0度(±0.2％)或更小，参见图6。喷嘴末端123的小发射角相对于具有更大发射角的喷嘴末端提供了更强烈且聚焦(较少扩散)的等离子体流槽125。与具有较大发射角的喷嘴末端相比，通过喷嘴末端123提供更强烈且聚焦的等离子体流槽125在减少的处理时间下增强复合材料160在衬底140表面上的铺设。即使材料由于其低表面能而通常难以制造(诸如，热塑性材料)，也可以使用喷嘴末端123在减少的处理时间下表现出复合材料160的铺设增强性。
虽然具有更大发射角的喷嘴通常旋转以便提供更扩散的环形等离子体流槽125或等离子体“锥”或“环”，但是具有零度角的喷嘴末端123在等离子体处理过程中通常不旋转。由于小发射角，与具有更大发射角的喷嘴末端相比，具有零度角的喷嘴末端123可以提供更聚焦和强烈的等离子体流槽，以用于在给定取向(诸如，正常取向)下撞击衬底140上的复合材料160的表面。在实例中，从具有零度角的喷嘴末端123发射的等离子体流槽125的直径(d)可以是约6.4毫米(±2％)，应当理解，等离子体流槽125的外部或外边缘是流体的并且在实践中是可变的。因此，本文公开的等离子体流槽125的直径(d)在由等离子体生成装置120生成时是近似的但大致恒定的。此外，等离子体流槽125可以具有从约1.2厘米至约2.0厘米范围的高度(h)。因此，在等离子体处理过程中，喷嘴末端123与衬底140上的复合材料160的表面之间的距离可以在从约1.2厘米至约2.0厘米的范围内。相比之下，具有17度角的喷嘴末端(其具有17度的发射角并且在等离子体处理过程中旋转(典型地以约2800rpm))产生具有约24毫米的等离子体流槽125直径和约1.3厘米高度的环形流槽。具有零度角的喷嘴末端123因此提供比具有17度角的喷嘴末端123更大的工作距离，并且提供的等离子体流槽125比具有17度角的喷嘴末端123的较宽(更扩散)的环形等离子体流槽125更聚焦约四倍。较大的工作距离可以促进对具有复杂几何形状的衬底的处理。根据具有零度角的喷嘴末端123的配置和/或其他因素，等离子体流槽125的直径(d)和高度(h)可以偏离以上提供的值。
在实例中，通过等离子体生成装置120处理的衬底140上的复合材料160是热塑性材料。热塑性材料可以由等离子体生成装置120处理以帮助复合材料160粘结。根据本公开，可以通过等离子体处理表现出增加的复合材料160铺设倾向的热塑性材料包括但不限于聚苯硫醚、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯、聚丁二烯、聚氨酯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯酰胺、聚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯-聚芳酯(例如，
Figure BDA0003365169580000081
)、聚四氟乙烯(PTFE)、以及其他热塑性树脂。
在实例中，通过等离子体生成装置120处理的衬底140上的复合材料160是热固性材料。热固性材料可以由等离子体生成装置120处理以有助于复合材料160的粘结。合适的热固性材料的实例包括但不限于环氧树脂、氰酸酯、苯并恶嗪、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、乙烯基酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯/聚脲共混物、聚酯、以及其他热固性树脂。衬底140上的复合材料160可以由其他材料形成或包括其他材料，诸如但不限于金属、陶瓷、橡胶、玻璃、以及复合材料。
可选地，衬底140上的复合材料160可以用增强材料增强。增强材料可以包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、玻璃球、矿物纤维、或其他增强材料。如果纤维用作增强材料，则纤维可以是连续的或短切的，并且可以是单向的、随机取向的、或呈编织形式，诸如但不限于平纹编织、毛茛编织、方平编织、以及斜纹编织。
与具有大于5度的发射角的喷嘴末端123相比，由具有零度角的喷嘴末端123生成的强烈等离子体流槽125可以显著减少增加复合材料160铺设和材料粘结倾向所需的等离子体处理时间。在实例中，复合材料160的铺设包括对类似材料的粘附。在实例中，复合材料160的铺设包括与其他材料(包括预浸材料)的粘附。
图7示出用于铺设复合材料160的方法300的流程图。在实例中，方法300包括将复合材料160沉积310在衬底140上。在实例中，衬底140是工具145。在实例中，衬底140是在工具145上的预先施加的复合材料160。复合材料160可以是呈复合材料片层或带150的形式。在实例中，复合材料160包括增强材料。在实例中，复合材料160包括热塑性材料。根据本公开，可以通过等离子体处理表现出增加的复合材料160铺设和材料粘结倾向的热塑性材料包括但不限于聚苯硫醚、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯、聚丁二烯、聚氨酯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯酰胺、聚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯-聚芳酯(例如，
Figure BDA0003365169580000091
)、聚四氟乙烯(PTFE)、以及其他热塑性树脂。
在实例中，通过方法300的等离子体生成装置120处理的衬底140上的复合材料160是热固性材料。合适的热固性材料的实例包括但不限于环氧树脂、氰酸酯、苯并恶嗪、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、乙烯基酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯/聚脲共混物、聚酯、以及其他热固性树脂。衬底140上的复合材料160可以由其他材料形成或包括其他材料，诸如但不限于金属、陶瓷、橡胶、玻璃、以及复合材料。
在实例中，沉积310包括从主体卷轴155接收复合材料160。在实例中，主体卷轴155至少部分地容纳在壳体105内。主体卷轴155可调节地安装在设备100内。主体卷轴155包含复合材料160并且被配置为将复合材料160从设备100馈送到其被沉积在衬底140上的地方。在实例中，包含在主体卷轴155内的复合材料160是带150。在实例中，设备100包括邻近于主体卷轴155定位的馈送单元152。馈送单元152被定位成将复合材料160从主体卷轴155移动或馈送到衬底140处的压区135。
在实例中，沉积310包括用切割单元154切割复合材料160。切割单元154至少部分地位于壳体105内。切割单元154可以沿馈送单元152被定位在主体卷轴155与压实辊130之间，使得复合材料160可以馈送通过主体卷轴155，然后通过切割单元154，在该切割单元处，复合材料160可以被切割成任何期望的长度。然后可以将复合材料160沉积到衬底140上，在该衬底处，通过压实辊130将复合材料压紧或固结，如下所描述。
在实例中，方法300包括用压实辊130压紧320复合材料160。压实辊130和衬底140被配置为限定压区135。在实例中，压实辊130至少部分地位于设备100的壳体105内。压实辊130可调节地并且旋转地安装在设备100内。在实例中，压实辊130可调节地并且旋转地安装到位于设备100的壳体105内的支撑结构107上。压实辊130被配置为在压实辊130与衬底140接合时限定压区135。压实辊130被配置为在将复合材料160压紧320在衬底140上时在复合材料160上施加压紧力或放置力以将其压靠在衬底140上。
在实例中，方法300包括在压区135附近投射330等离子体流槽(flume)125以加热复合材料160和衬底140中的至少一个。在实例中，方法300的投射330等离子体流槽125包括从等离子体生成装置120投射330等离子体流槽125。在实例中，等离子体生成装置120包括大气压等离子体头128。在实例中，投射330等离子体流槽125包括以范围从约15psi至约50psi的压力投射等离子体流槽125。
在实例中，方法300的投射330等离子体流槽125包括以范围从约0度至约20度的发射角投射等离子体流槽125。在实例中，方法300的投射330等离子体流槽125包括以范围从约0度至约10度的发射角投射等离子体流槽125。在实例中，方法300的投射330等离子体流槽125包括以范围从约0度至约5度的发射角投射等离子体流槽125。在实例中，方法300的投射330等离子体流槽125包括以约零度的发射角投射等离子体流槽125。
在实例中，方法300的等离子体流槽125具有约3.5毫米至约9毫米的最大宽度。在实例中，等离子体流槽125具有约1.25厘米至约3厘米的长度。在实例中，等离子体流槽125距压区135为约1.25厘米至约2厘米。喷嘴末端123的形状有利于等离子体流槽125的形状和尺寸。在实例中，从具有零度角的喷嘴末端123发射的等离子体流槽125的直径(d)可以是约6.5毫米(±2％)，应当理解，等离子体流槽125的外部或外边缘是流体的并且在实践中是可变的。因此，本文公开的等离子体流槽125的直径(d)在由等离子体生成装置120生成时是近似的但大致恒定的。此外，等离子体流槽125可以具有从约1.2厘米至约2.0厘米的范围的高度(h)。因此，在等离子体处理过程中，喷嘴末端123与衬底140上的复合材料160的表面之间的距离可以在从约1.2厘米至约2.0厘米的范围内。相比之下，具有17度角的喷嘴末端(其具有17度的发射角并且在等离子体处理过程中旋转(典型地以约2800rpm))产生具有约24毫米的等离子体流槽125直径和约1.3厘米高度的环形流槽。具有零度角的喷嘴末端123因此提供比具有17度角的喷嘴末端123更大的工作距离，并且提供的等离子体流槽125比具有17度角的喷嘴末端123的较宽(更扩散)的环形等离子体流槽125更聚焦约四倍。较大的工作距离可以促进对具有复杂几何形状的衬底的处理。根据具有零度角的喷嘴末端123的配置和/或其他因素，等离子体流槽125的直径(d)和高度(h)可以偏离以上提供的值。
以下实例是非限制性的，并且仅示出本发明的示例性实现方式。
可以在如图8所示的飞机制造和保养方法1100以及如图9所示的飞机1102的上下文中描述本公开的实例。在预生产期间，飞机制造和保养方法1100可以包括飞机1102的规格和设计1104以及材料采购1106。在生产期间，进行飞机1102的部件/子组件制造1108和系统集成1110。在此之后，飞机1102可以通过认证和交付1112，以便投入使用1114。在由客户使用时，飞行器1102被安排用于进行日常维护和保养1116，其还可以包括修改、重新配置、翻新等。
方法1100的每个步骤可以由系统集成商、第三方和/或运营商500(例如，客户)执行或实施。出于本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的卖主、分包商和供应商；并且运营商500可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图9所示，通过示例方法1100生产的飞机1102可以包括具有多个系统1120和内部1122的机身1118。多个系统1120的实例可以包括推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和环境系统1130中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。
所公开的方法和系统可以在飞机制造和保养方法1100的任何一个或多个阶段期间使用。作为一个实例，对应于部件/子组件制造1108、系统集成1110和/或维护和保养1116的部件或子组件可以使用所公开的方法和系统来组装。作为另一实例，机身1118可以使用所公开的方法和系统来构造。而且，在部件/子组件制造1108和/或系统集成1110期间可以利用一个或多个设备实例、方法实例或其组合，例如，通过显著加快飞机1102(诸如，机身1118和/或内部1122)的组装或降低其成本。类似地，系统实例、方法实例或其组合中的一个或多个可以在飞机1102处于服务中时被利用，例如但不限于维护和保养1116。
所公开的实例的方面可以在软件、硬件、固件或其组合中实施。系统的各个元件(单独地或组合地)可以被实现为有形地体现在机器可读存储设备中以供处理器执行的计算机程序产品。可以通过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对输入进行操作并且生成输出执行功能来执行实例的各个步骤。计算机可读介质可以是例如存储器、诸如致密盘或闪存盘的可传输介质，使得体现所公开的实例的各方面的计算机程序可以加载到计算机上。
上述方法和系统在飞机的上下文中描述。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，所公开的方法和系统适合于各种应用，并且本公开不限于飞机制造应用。例如，所公开的方法和系统可以被实现在不限于飞机或飞机部件等的各种制品中。还可以设想非飞机应用。
而且，尽管以上描述描述了可以用于根据各种规定(例如，商业、军事等)制造航空工业中的飞机或飞机部件的方法和系统，但是可设想的是，所公开的方法和系统可以被实施为便于根据适用的工业标准制造任何工业中的部件。具体方法和系统可以根据具体应用来选择和定制。
本公开包括根据以下编号条款的示例实施方式：
条款1.一种用于铺设复合材料的方法，该方法包括：
将复合材料(160)沉积(310)到衬底(140)上；
用压实辊(130)压紧(320)复合材料(160)，压实辊(130)和衬底(140)限定压区(135)；以及
在压区(135)附近投射(330)等离子体流槽(125)以加热复合材料(160)和衬底(140)中的至少一个。
条款2.根据条款1所述的方法(300)，其中，复合材料(160)是带(150)。
条款3.根据条款1或2所述的方法(300)，其中，复合材料(160)包括增强材料。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的方法(300)，其中，复合材料(160)还包括热塑性材料。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的方法(300)，其中，投射(330)等离子体流槽(125)包括从等离子体生成装置(120)投射等离子体流槽(125)，并且其中，等离子体生成装置(120)包括大气压等离子体头(128)。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的方法(300)，其中，投射(330)等离子体流槽(125)包括以范围从约0度至约20度的发射角投射等离子体流槽(125)。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的方法(300)，其中，投射(330)等离子体流槽(125)包括以范围从约0度至约10度的发射角投射等离子体流槽(125)。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的方法(300)，其中，投射(330)等离子体流槽(125)包括以范围从约0度至约5度的发射角投射等离子体流槽(125)。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的方法(300)，其中，投射(330)等离子体流槽(125)包括以范围从约15psi至约50psi的压力投射等离子体流槽(125)。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的方法(300)，其中，等离子体流槽(125)具有约3.8毫米至约8.9毫米的最大宽度。
条款11.根据条款1至10中任一项所述的方法(300)，其中，等离子体流槽(125)具有约1.2厘米至约2.6厘米的长度。
条款12.根据条款1至11中任一项所述的方法(300)，其中，衬底(140)是工具(145)。
条款13.根据条款1至12中任一项所述的方法(300)，其中，衬底(140)是工具(145)上的先前施加的复合材料(160)。
条款14.根据条款1至13中任一项所述的方法(300)，其中，等离子体流槽(125)距压区(135)约1.2厘米至约2厘米。
条款15.一种用于将复合材料(160)铺设到衬底(140)上的设备(100)，设备(100)包括：
压实辊(130)，压实辊(130)被配置为当压实辊(130)与衬底(140)接合时限定压区(135)；以及
等离子体生成装置(120)，等离子体生成装置被定位成朝向压区(135)投射等离子体流槽(125)。
条款16.根据条款15所述的设备(100)，其中，等离子体生成装置(120)包括大气压等离子体头(128)。
条款17.根据条款15或16所述的设备(100)，其中，等离子体生成装置(120)包括喷嘴末端(123)，喷嘴末端被配置为以范围从约0度至约15度的发射角引导等离子体流槽(125)。
条款18.根据条款15至17中任一项所述的设备(100)，还包括容纳复合材料(160)的主体卷轴(155)。
条款19.根据条款15至18中任一项所述的设备(100)，其中，复合材料(160)包括增强材料。
条款20.根据条款15至19中任一项所述的设备(100)，其中，复合材料(160)还包括热塑性材料。
条款21.根据条款15至18中任一项所述的设备(100)，其中，主体卷轴(155)至少部分地位于壳体(105)内。
条款22.根据条款15至18中任一项所述的设备(100)，还包括馈送单元(152)，馈送单元被定位成将复合材料(160)从主体卷轴(155)移动到压区(135)。
条款23.根据条款15至22中任一项所述的设备(100)，其中，复合材料(160)是带(150)。
条款24.根据条款15至23中任一项所述的设备(100)，还包括至少部分地位于壳体(105)内的切割单元(154)。
条款25.一种自动纤维放置机器(115)，包括根据条款15至24中任一项所述的设备(100)。
一个实例的所描述的特征、优点和特征可以以任何合适的方式组合在一个或多个其他实例中。相关领域的技术人员将认识到，本文描述的实例可以在没有特定实例的特定特征或优点中的一个或多个的情况下实践。在其他实例中，可以在可能不存在于所有实例中的某些实例中辨识额外特征和优点。此外，虽然已经示出和描述了制造系统、工艺和方法的各种实例，但是本领域技术人员在阅读说明书之后可以想到修改。本申请包括这样的修改并且仅由权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于铺设复合材料的方法，所述方法包括：
将所述复合材料(160)沉积到衬底(140)上；
用压实辊(130)压紧所述复合材料(160)，所述压实辊(130)和所述衬底(140)限定压区(135)；以及
在所述压区(135)附近投射等离子体流槽(125)以加热所述复合材料(160)和所述衬底(140)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，所述复合材料(160)是带(150)。
3.根据权利要求1或2所述的方法(300)，其中，所述复合材料(160)包括增强材料。
4.根据权利要求1所述的方法(300)，其中，投射所述等离子体流槽(125)包括从等离子体生成装置(120)投射所述等离子体流槽(125)，并且其中，所述等离子体生成装置(120)包括大气压等离子体头(128)。
5.根据权利要求1或4所述的方法(300)，其中，投射所述等离子体流槽(125)包括以范围从0度至20度的发射角投射所述等离子体流槽(125)。
6.根据权利要求1或4所述的方法(300)，其中，投射所述等离子体流槽(125)包括以范围从15psi至50psi的压力投射所述等离子体流槽(125)。
7.根据权利要求1或4所述的方法(300)，其中，所述等离子体流槽(125)具有3.8毫米至8.9毫米的最大宽度。
8.根据权利要求1或4所述的方法(300)，其中，所述等离子体流槽(125)具有1.2厘米至2.6厘米的长度。
9.根据权利要求1或4所述的方法(300)，其中，所述等离子体流槽(125)距所述压区(135)1.2厘米至2厘米。
10.一种用于将复合材料(160)铺设到衬底(140)上的设备(100)，所述设备(100)包括：
压实辊(130)，所述压实辊(130)被配置为当所述压实辊(130)与所述衬底(140)接合时限定压区(135)；以及
等离子体生成装置(120)，所述等离子体生成装置被定位成朝向所述压区(135)投射等离子体流槽(125)。
11.根据权利要求10所述的设备(100)，其中，所述等离子体生成装置(120)包括大气压等离子体头(128)。
12.根据权利要求10或11所述的设备(100)，其中，所述等离子体生成装置(120)包括喷嘴末端(123)，所述喷嘴末端被配置为以范围从0度至15度的发射角引导所述等离子体流槽(125)。
13.根据权利要求10所述的设备(100)，还包括容纳所述复合材料(160)的主体卷轴(155)。
14.根据权利要求13所述的设备(100)，其中，所述复合材料(160)包括增强材料。
15.根据权利要求14所述的设备(100)，其中，所述复合材料(160)还包括热塑性材料。
16.根据权利要求13或14所述的设备(100)，其中，所述主体卷轴(155)至少部分地位于壳体(105)内。
17.根据权利要求13或14所述的设备(100)，还包括馈送单元(152)，所述馈送单元被定位成将所述复合材料(160)从所述主体卷轴(155)移动到所述压区(135)。
18.根据权利要求10或11所述的设备(100)，其中，所述复合材料(160)是带(150)。
19.根据权利要求10或11所述的设备(100)，还包括至少部分地位于壳体(105)内的切割单元(154)。
20.一种自动纤维放置机器(115)，包括根据权利要求10或11所述的设备(100)。
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