CN117396330A - 用于制造转子叶片的系统及方法 - Google Patents

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S·G·范纽文霍夫
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Abstract

一种用于制造制品的方法包括提供纤维增强聚合物材料的多个平坦片材(102)。方法还包括使纤维增强聚合物材料的多个平坦片材形成为纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材(104)。此外，方法包括在加工装置中组装纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材以形成制品的外部形状(106)。此外，方法包括将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材中的每个装固在一起以形成制品(108)。

Description

用于制造转子叶片的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年4月2日提交的美国临时专利申请No.63/170,120的权益，该申请通过引用以其整体并入在本文中。
技术领域
本公开大体上涉及转子叶片，并且更特别地，涉及用于使用热塑性材料制造转子叶片的系统和方法。
背景技术
风力发电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在该方面获得越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片传送呈旋转能形式的动能，以便转动将转子叶片联接于变速箱(或如果未使用变速箱，则直接联接于发电机)的轴。接着，发电机将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
转子叶片大体上包括典型地使用模制过程形成的吸入侧壳和压力侧壳，该吸入侧壳和该压力侧壳在沿叶片的前缘和后缘的结合线处结合在一起。此外，压力壳和吸入壳是相对轻质的，并且具有并未构造成耐受在操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其它负载的结构性质(例如，刚度、抗弯性和强度)。因此，为了增大转子叶片的刚度、抗弯性和强度，本体壳典型地使用一个或多个结构构件(例如，具有构造在其间的抗剪腹板的相对的翼梁帽)来增强。
翼梁帽典型地由各种材料构成，该各种材料包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物。转子叶片的壳大体上通过在壳模具中堆叠纤维织物层而围绕叶片的翼梁帽构建。接着，层典型地利用树脂灌注在一起。
在转子叶片的大小继续增加时，常规的灌注过程经历生产较大叶片(例如，超过90米的转子叶片)的挑战。例如，此类挑战可包括灌注质量问题和漫长的维修时间。
就此而言，本领域不断寻求用于制造转子叶片及其构件的新且改进的方法。因此，本公开涉及解决上文提到的限制的、用于使用热塑性材料制造转子叶片的非基于灌注的系统和方法。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。
在一方面，本公开涉及一种用于制造制品的方法。方法包括提供纤维增强聚合物材料的多个平坦片材。方法还包括使纤维增强聚合物材料的多个平坦片材形成为纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材。此外，方法包括在加工装置中组装纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材以形成制品的外部形状。此外，方法包括将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材中的每个装固在一起以形成制品。
在实施例中，方法可包括使用双带压机、灌注、连续浸渍、连续层压、真空模制或静态压制来制造纤维增强聚合物材料的多个平坦片材。在另一个实施例中，纤维增强聚合物材料的多个平坦片材可由多层层压件构成。
在另外的实施例中，方法可包括将纤维增强聚合物材料的多个平坦片材切割至预定大小。在附加实施例中，方法可包括利用来自切割纤维增强聚合物材料的多个平坦片材的废料来形成用于制品的一个或多个增强件。
在实施例中，方法可包括使用热成形过程、滚压或弯曲成形中的至少一种使纤维增强聚合物材料的多个平坦片材形成为纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材。
在又一个实施例中，方法可包括在使纤维增强聚合物材料的多个平坦片材形成为纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材之前，将一个或多个层和/或一个或多个增强件添加于纤维增强聚合物材料的多个平坦片材。在此类实施例中，(多个)增强件可包括例如肋、纵梁、子框架、芯材料或它们的组合。
在若干实施例中，方法可包括利用自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合来将至少一个或多个层和/或一个或多个增强件添加于纤维增强聚合物材料的多个平坦片材。
在特定实施例中，将一个或多个层和/或一个或多个增强件添加于纤维增强聚合物材料的多个平坦片材可包括线上灌注、使用线下制造的b阶段预浸渍纤维材料、使用线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料、使用在稍后阶段灌注的干纤维材料，或它们的组合。
在附加实施例中，方法可包括将一个或多个层和/或一个或多个增强件添加于纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材。例如，在实施例中，方法可包括利用自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合中的至少一种来将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材。
在另外的实施例中，将一个或多个层和/或一个或多个增强件添加于纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材可包括线上灌注、使用线下制造的b阶段预浸渍纤维材料、使用线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料、使用在稍后阶段灌注的干纤维材料，或它们的组合。
在实施例中，加工装置可为例如限定制品的外部形状的模具组件或夹具。在另外的实施例中，加工装置可包括一个或多个装固辅助件，用于将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材装固就位。
在又一个实施例中，加工装置构造成装固纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材，使得纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材的相邻端部彼此重叠。因此，在此类实施例中，纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材的重叠相邻端部可包括紧固件、铆钉、互锁特征、点焊、结构粘合剂或它们的组合中的至少一种。
在附加实施例中，将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材中的每个装固在一起以形成制品可包括将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材结合在一起、将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材焊接在一起，和/或经由一个或多个紧固件或带铺设过程将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材机械地装固在一起。
在另外的实施例中，纤维增强聚合物材料的多个平坦片材可具有复合材料的不同厚度和定向。
在另一个实施例中，纤维增强聚合物材料可包括任何合适的树脂材料，诸如热塑性树脂、在固化之后变成热塑性材料的热固性树脂，或它们的组合。此外，在实施例中，纤维增强聚合物材料可主要包含单向纤维。在另外的实施例中，纤维增强聚合物材料可包括织造或非织造多轴纤维。此外，在实施例中，纤维增强聚合物材料可包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或它们的组合中的任一种。
在某些实施例中，制品可为风力涡轮、飞行器或船舶的构件。例如，在实施例中，构件可为风力涡轮的转子叶片壳或面板、抗剪腹板、翼梁帽或机舱。在特别实施例中，例如，构件可为转子叶片壳，以及抗剪腹板的至少一部分。在此类实施例中，方法可进一步包括将抗剪腹板定位在加工装置中以及组装纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材。此外，抗剪腹板可具有柔性的Y形构造。更具体地，抗剪腹板的Y形构造可具有带有向内延伸的足部的腿部。因此，在实施例中，方法可包括在向内延伸的足部上提供粘合剂，使得当加工装置闭合时，腿部向外挠曲以减小向内延伸的足部与转子叶片壳之间的间隙公差，其中在固化时，粘合剂将抗剪腹板装固就位。
在另一方面，本公开涉及用于制造制品的另一种方法。方法包括提供形成隔板的隔膜。方法进一步包括将多个平坦片材放置在隔膜内。方法进一步包括使多个平坦片材一起成形为制品。使多个平坦片材成形为制品的步骤包括利用基质灌注多个平坦片材的步骤。使多个平坦片材成形为制品的步骤进一步包括使多个平坦片材在加工装置中成形以形成制品的外部形状的步骤。使多个平坦片材成形为制品的步骤包括将多个平坦片材中的每个装固在一起以形成制品的步骤。
在又一方面，本公开涉及用于制造制品的又一种方法。方法包括提供形成隔板的隔膜，隔膜具有第一端部和第二端部。方法进一步包括将多个平坦片材放置在隔膜内。方法进一步包括在隔膜内形成真空。方法进一步包括利用基质灌注多个平坦片材。方法进一步包括将隔膜转移到加工装置上，同时维持隔膜内的真空，加工装置具有周边。方法进一步包括将隔膜的第一端部附连到加工装置的周边的一个侧部上，以及将隔膜的第二端部附连到加工装置的周边的相对侧部上。方法进一步包括操作加工装置，使得隔膜的第一端部和第二端部拉伸至制品的期望外部形状。方法进一步包括在隔膜内产生压差。方法进一步包括将多个平坦片材中的每个装固在一起以形成制品。方法进一步包括移除隔膜。
本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。
附图说明
包括针对本领域技术人员的其最佳模式的本发明的完整且开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：
图1示出根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图；
图3示出图2的模块化转子叶片的分解图；
图4示出根据本公开的模块化转子叶片的前缘节段的一个实施例的截面视图；
图5示出根据本公开的模块化转子叶片的后缘节段的一个实施例的截面视图；
图6示出根据本公开的图2的模块化转子叶片的截面视图；
图7示出根据本公开的图2的模块化转子叶片的截面视图；
图8示出根据本公开的形成制品的方法的一个实施例的流程图；
图9示出根据本公开的在制造制品时使用的多个平坦片材的一个实施例的示意图；
图10示出根据本公开的在制造制品时使用的弯曲片材的一个实施例的透视图；
图11示出根据本公开的用于形成在制造制品时使用的平坦片材的双带压机的一个实施例的示意图；
图12示出根据本公开的线上灌注过程的一个实施例的示意图；
图13示出根据本公开的线下灌注b阶段过程的一个实施例的示意图；
图14示出根据本公开的线下灌注固化过程的一个实施例的示意图；
图15示出根据本公开的加工装置的一个实施例的截面视图，特别地示出装固在其中的多个弯曲片材；
图16示出根据本公开的加工装置内的相邻弯曲片材的重叠端部的一个实施例的示意图；
图17示出根据本公开的由多个弯曲片材形成的转子叶片的一个实施例的透视图(特别是从根部到末端观看转子叶片)；
图18示出图17的转子叶片的分解图；
图19示出根据本公开的由多个弯曲片材形成的转子叶片的一个实施例的透视图(特别是从末端到根部观看转子叶片)；
图20示出图19的转子叶片的分解图；
图21示出根据本公开的由多个弯曲片材形成的转子叶片的根部区段的一个实施例的透视图；
图22示出根据本公开的由多个弯曲片材形成的转子叶片的一个实施例的透视图；
图23(A)-(C)示出根据本公开的将柔性抗剪腹板组装到加工装置中的各个阶段的一个实施例的示意图；
图24示出根据本公开的具有放置在其中的多个平坦片材的隔膜的实施例；
图25示出根据本公开的可用于灌注图24的多个平坦片材的灌注设备的实施例；
图26示出根据本公开的可用于形成图24的隔膜或多个平坦片材的加工装置；
图27(A)-(D)示出根据本公开的图26的加工装置的视图，该加工装置形成图24的隔膜和多个平坦片材；
图28示出根据本公开的形成制品的方法的另一个实施例的流程图；以及
图29示出根据本公开的形成制品的方法的又一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。每个实例经由阐释本发明提供，而不限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本发明中作出各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本发明覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。
大体上，本公开涉及使用热塑性材料制造诸如风力涡轮转子叶片的制品的方法。例如，在实施例中，转子叶片可由许多平坦纤维增强预制作片材构成，接着根据转子叶片中的它们的位置和功能进一步处理该许多平坦纤维增强预制作片材。在特别实施例中，此类平坦片材可在形成转子叶片的外壳和抗剪腹板方面特别有用。然而，应当理解的是，本文中描述的构件还可用于许多应用，诸如转子叶片、游艇和/或飞行器中。更具体地，本文中描述的构件可通过执行许多单独部分的组装来构造。此外，构件可由包含增强纤维和热塑性树脂的组合的复合材料制成。特别地，构件可包括生产为平坦片材的多个标准层压件。接着，这些平坦层压件使用加工装置成形为它们的所需形状。在标准层压件上，还可根据需要添加附加的层和增强件。这些附加物品可在层压件仍平坦时添加，或者在成形为最终形状之后添加。接着，例如如转子叶片的弯曲外部形状要求的，层压件可成形为获得期望的3D或弯曲形状。例如，此类成形可使用具有所需形状的各种工具来执行。为了减少需要的工具的数量，可使用(多个)可适应工具。接着，多个成形的层压件组装成获得最终构件。该组装可通过机械连结或通过结合(潜在地还包括纤维材料)或它们的组合来执行。
因此，本文中描述的方法提供现有技术中不存在的许多优点。例如，在实施例中，本文中描述的方法提供优化的叶片设计，而不经历与常规灌注过程相同的约束。最终构件具有较低质量、较低成本、较高品质、较短维修时间、改进的供应链和成本，以及改进的维修时间。此外，本公开的方法利用低温热塑性可回收材料，其由于增加的韧性而改进可回收性/可持续性、废物减少/再利用、环境健康和安全以及材料性能/设计安全。另外，通过使用反应性/UV固化低温热塑性树脂，本公开的方法具有叶片区段之间的改进的可连结性。热塑性塑料的使用还开辟利用焊接技术补充接头的选项。此外，本公开的方法提供组装更精简且自动的组装工厂，其特征在于许多较小的可重复使用的模具、许多较小的更准确控制的转换步骤，以及许多较小的较低质量移动。就此而言，本公开不要求起重机或大型建筑物并且显著地减少废物和/或排放，并且还提高可回收性。另外，本公开的方法还提供改进的尺寸准确度和/或叶片产品周期时间的显著改进。
现在参照附图，图1示出根据本公开的风力涡轮10的一个实施例。如示出的，风力涡轮10包括塔架12，其中机舱14安装在塔架12上。多个转子叶片16安装于转子毂18，转子毂18继而连接于使主转子轴转动的主凸缘。风力涡轮发电和控制构件容纳在机舱14内。图1的视图仅出于说明性目的而提供，以将本发明置于示例性使用领域中。应当认识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。另外，本发明不限于与风力涡轮一起使用，而是可在使用树脂材料的任何应用中利用。此外，本文中描述的方法还可应用于制造受益于本文中描述的树脂配方的任何类似结构。
现在参照图2和图3，示出根据本公开的转子叶片16的各种视图。如示出的，示出的转子叶片16具有分段或模块化的构造。还应当理解，转子叶片16可包括现在已知或本领域中以后开发的任何其它合适的构造。如示出的，模块化转子叶片16包括主叶片结构15和装固于主叶片结构15的至少一个叶片节段21。更具体地，如示出的，转子叶片16包括多个叶片节段21。
更具体地，如示出的，主叶片结构15可包括以下中的任一项或它们的组合：预成型叶片根部区段20、预成型叶片末端区段22、一个或多个一个或多个连续的翼梁帽48,50,51,53、一个或多个抗剪腹板35(图6-7)、装固于叶片根部区段20的附加结构构件52和/或转子叶片16的任何其它合适的结构构件。此外，叶片根部区段20构造成安装或以其它方式装固于转子18(图1)。另外，如图2中所示，转子叶片16限定翼展23，其等于叶片根部区段20与叶片末端区段22之间的总长度。如图2和图6中所示，转子叶片16还限定翼弦25，其等于转子叶片16的前缘24与转子叶片16的后缘26之间的总长度。如大体上理解的，在转子叶片16从叶片根部区段20延伸至叶片末端区段22时，翼弦25可大体上在长度上关于翼展23变化。
特别参照图2-4，具有任何合适的尺寸和/或形状的任何数量的叶片节段21或面板(本文中也称为叶片壳)可大体上在大体翼展方向上沿纵向轴线27布置在叶片根部区段20与叶片末端区段22之间。因此，叶片节段21大体上用作转子叶片16的外壳/外罩，并且可诸如通过限定对称或弧形的翼形截面而限定基本上空气动力学的轮廓。
在附加实施例中，应当理解，叶片16的叶片节段部分可包括本文中描述的节段的任何组合，并且不限于如描绘的实施例。更具体地，在某些实施例中，叶片节段21可包括以下中的任一项或它们的组合：压力侧节段44和/或吸入侧节段46(图2和图3)、前缘节段40和/或后缘节段42(图2-6)、无接头节段、单接头节段、多接头叶片节段、J形叶片节段或类似物。
更具体地，如图4中所示，前缘节段40可具有前压力侧表面28和前吸入侧表面30。类似地，如图5中所示，后缘节段42中的每个可具有后压力侧表面32和后吸入侧表面34。因此，前缘节段40的前压力侧表面28和后缘节段42的后压力侧表面32大体上限定转子叶片16的压力侧表面。类似地，前缘节段40的前吸入侧表面30和后缘节段42的后吸入侧表面34大体上限定转子叶片16的吸入侧表面。另外，如特别地图6中所示，(多个)前缘节段40和(多个)后缘节段42可在压力侧接缝36和吸入侧接缝38处连结。例如，叶片节段40,42可构造成在压力侧接缝36和/或吸入侧接缝38处重叠。此外，如图2中所示，相邻的叶片节段21可构造成在接缝54处重叠。备选地，在某些实施例中，转子叶片16的各个节段可经由构造在重叠的前缘节段40和后缘节段42和/或重叠的相邻前缘节段40或后缘节段42之间的粘合剂(或机械紧固件)装固在一起。
在特定的实施例中，如图2-3和图6-7所示，叶片根部区段20可包括与其一起灌注的一个或多个沿纵向延伸的翼梁帽48,50。例如，叶片根部区段20可根据2015年6月29日提交的标题为“Blade Root Section for a Modular Rotor Blade and Method ofManufacturing Same”的美国申请No.14/753,155来构造，该申请以其整体通过引用并入在本文中。
类似地，叶片末端区段22可包括与其一起灌注的一个或多个沿纵向延伸的翼梁帽51,53。更具体地，如示出的，翼梁帽48,50,51,53可构造成接合抵靠转子叶片16的叶片节段21的相对内表面。此外，叶片根部翼梁帽48,50可构造成与叶片末端翼梁帽51,53对准。因此，翼梁帽48,50,51,53可大体上设计成在风力涡轮10的操作期间，控制沿大体翼展方向(平行于转子叶片16的翼展23的方向)作用在转子叶片16上的弯曲应力和/或其它负载。另外，翼梁帽48,50,51,53可设计成耐受在风力涡轮10的操作期间发生的展向压缩。此外，(多个)翼梁帽48,50,51,53可构造成从叶片根部区段20延伸至叶片末端区段22或其部分。因此，在某些实施例中，叶片根部区段20和叶片末端区段22可经由它们的相应翼梁帽48,50,51,53连结在一起。
参照图6-7，一个或多个抗剪腹板35可构造在一个或多个翼梁帽48,50,51,53之间。更特别地，(多个)抗剪腹板35可构造成增加叶片根部区段20和/或叶片末端区段22中的硬度。此外，(多个)抗剪腹板35可构造成封闭叶片根部区段20。
另外，如图2和图3中所示，附加结构构件52可装固于叶片根部区段20并且沿大体翼展方向延伸，以便向转子叶片16提供进一步的支承。例如，结构构件52可根据2015年6月29日提交的标题为“Structural Component for a Modular Rotor Blade”的美国申请No.14/753,150来构造，该申请以其整体通过引用并入在本文中。更具体地，结构构件52可在叶片根部区段20与叶片末端区段22之间延伸任何合适的距离。因此，结构构件52构造成向转子叶片16提供附加的结构支承，并且向如本文中所述的各种叶片节段21提供可选的安装结构。例如，在某些实施例中，结构构件52可装固于叶片根部区段20并且可延伸预定的展向距离，使得前缘节段40和/或后缘节段42可安装于结构构件52。
现在参照图8，示出用于形成聚合物制品(诸如，本文中描述的转子叶片构件中的任何)的方法100的一个实施例的流程图。就此而言，在某些实施例中，制品可包括转子叶片壳(压力侧壳、吸入侧壳、后缘节段、前缘节段等)、翼梁帽、抗剪腹板、叶片末端、叶片根部或任何其它转子叶片构件。大体上，方法100在本文中描述为实施用于制造以上描述的转子叶片构件。然而，应当认识到，公开的方法100可用于制造任何其它转子叶片构件以及任何其它制品，诸如船舶、飞行器或类似物。另外，虽然图8出于说明和论述的目的描绘以特别顺序执行的步骤，但是本文中描述的方法不限于任何特别的顺序或布置。使用本文中提供的公开的本领域技术人员将认识到，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或修改方法的各个步骤。
如(102)处示出的，方法100包括提供纤维增强聚合物材料的多个平坦片材。例如，在实施例中，如图9中所示，示出纤维增强聚合物材料的多个平坦片材200的一个实施例。在此类实施例中，如示出的，纤维增强聚合物材料的平坦片材200中的每个可由一层或多层层压件构成。在另外的实施例中，纤维增强聚合物材料的平坦片材200可具有复合材料的不同厚度和定向。
在另外的实施例中，方法100还可包括使用连续过程制造纤维增强聚合物材料的多个平坦片材200，诸如，经由双带压机、灌注、连续浸渍(例如，预浸渍)、连续层压、真空模制或静态压制。例如，图11示出根据本公开的双带压机210的一个实施例，其使用(多种)纤维材料、(多种)树脂材料和/或回收材料的限定组合。在某些实施例中，基于纤维材料的量和/或组合，可存在多种类型的标准层压件。
此外，如示出的，在一个实施例中，方法100可包括将纤维增强聚合物材料的平坦片材200切割/修整至例如适合于初始处理、储存、运输的预定大小。例如，如图11中所示，由双带压机210形成的连续片材可切割成平坦片材200。在附加实施例中，也可使用其它方法来形成平坦片材200，诸如，灌注、真空模制、连续浸渍、连续层压、静态压制或任何其它合适的方法(包括用于热塑性和热固性材料的所有浸渍形式)。此外，在实施例中，如示出的，方法100可包括利用来自切割纤维增强聚合物材料的多个平坦片材200的废料来形成用于转子叶片16的一个或多个增强件，例如，如图11中所指示。
在特别实施例中，方法100可包括例如在将平坦片材200形成为弯曲片材202之前(或在切割平坦片材200之前)，使用任何合适的方法将一个或多个层212和/或一个或多个增强件214添加至平坦片材200。在此类实施例中，(多个)增强件214可包括例如肋、纵梁、子框架、芯材料或它们的组合。在若干实施例中，(多个)层212和/或(多个)增强件214可利用例如手动铺叠和成形、自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合添加至平坦片材200。此外，在特别实施例中，(多个)层212和/或(多个)增强件214可使用线上灌注(例如，图12)、线下制造的b阶段预浸渍纤维材料(例如，图13)、线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料(例如，图14)、在稍后阶段灌注的干纤维材料或它们的组合添加至平坦片材200。
本文中描述的纤维增强聚合物材料可包括任何合适的树脂材料，诸如热塑性树脂、固化后变成热塑性材料的热固性树脂，或它们的组合。如本文中所述的热固性材料大体上包含本质上不可逆的塑料材料或聚合物。例如，热固性材料一旦固化，就不可容易地重塑或返回至液态。就此而言，在初始形成之后，热固性材料大体上抵抗热、腐蚀和/或蠕变。示例性热固性材料可大体上包括但不限于一些聚酯、一些聚氨酯、酯类、环氧树脂或任何其它合适的热固性材料。
如本文中所述的热塑性材料大体上包含本质上可逆的塑料材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在加热至一定温度时变得柔韧或可模制，并且在冷却时返回至更刚性的状态。此外，热塑性材料可包括非晶热塑性材料和/或半晶状热塑性材料。示例性半晶热塑性材料可大体上包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物、丁烯酸乙酯、聚酯、聚碳酸酯和/或缩醛。更具体地，示例性半结晶热塑性材料可包括聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚丙烯、聚(苯硫醚)、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮，或任何其它合适的半结晶热塑性材料。
如本文中所述的无定形热塑性材料大体上包含本质上可逆的塑料材料或聚合物。例如，无定形热塑性材料典型地在加热到一定温度时变得柔韧或可模制，并且在冷却时返回至更刚性的状态。一些示例性无定形热塑性材料可大体上包括但不限于苯乙烯、乙烯基、纤维素、聚酯、丙烯酸树脂、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性非晶态热塑性材料可包括聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、PETG、聚碳酸酯、聚(醋酸乙烯酯)、非晶态聚酰胺、聚(氯乙烯)(PVC)、聚(偏二氯乙烯)、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。此类可灌注的热塑性塑料还可铸造、复合、挤出或拉挤，并且可包括增强纤维以产生适合于模制或3D打印过程或与任何其它合适的热塑性塑料混合组合使用的粒料。
另外，本文中提供的某些热塑性树脂(诸如，PMMA和聚酰胺)例如可经由通过VARTM的灌注或本领域中已知的其它合适的灌注方法浸渍到结构织物中。可灌注的基于PMMA的树脂体系的一个实例可为来自Arkema Corporation的在此类实施例中，可灌注的热塑性塑料可作为(多种)树脂和催化剂的低粘度混合物灌注到织物/纤维材料中。
另外，本文中描述的纤维增强聚合物材料大体上利用一种或多种纤维材料增强，该一种或多种纤维材料包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维，或类似物或它们的组合。另外，纤维的方向可包括多轴、单向、双轴、三轴或任何其它另一合适的方向和/或它们的组合。在特别实施例中，例如，纤维增强聚合物材料可主要包含单向纤维。在另外的实施例中，纤维增强聚合物材料可包括织造或非织造多轴纤维。此外，在实施例中，纤维含量可取决于对应的叶片构件中要求的刚度、叶片构件在转子叶片16中的区域或位置，和/或构件的期望可焊接性而变化。在另外的实施例中，纤维材料可包括相对长的纤维，诸如大于约10毫米(mm)，更优选约15mm，并且还更优选约20mm。
返回参照图8，如(104)处所示，方法100包括使纤维增强聚合物材料的多个平坦片材200形成为纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材202。例如，在实施例中，方法100可包括使用热成形过程、滚压或弯曲成形中的至少一种使平坦片材200形成为弯曲片材。如图10中所示，示出纤维增强聚合物材料的弯曲片材202中的一个。例如，在实施例中，平坦片材200中的一个可放置在平坦模具上并且利用真空或其它合适的方法保持就位。接着，可加热平坦片材200，并且将热成形工具调整至所需形状，同时使片材成形。
接着，片材200可根据需要具有施加于其的附加结构。例如，在实施例中，方法100可包括将(多个)层212和/或(多个)增强件214添加至弯曲片材202(而不是平坦片材)。在某些实施例中，例如，方法100可包括利用自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合中的至少一种来将(多个)层212和/或(多个)增强件214添加至弯曲片材202。在另外的实施例中，将(多个)层212和/或(多个)增强件214添加至弯曲片材202可使用线上灌注、使用线下制造的b阶段预浸渍纤维材料、使用线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料、使用在稍后阶段灌注的干纤维材料，或它们的组合来完成。
返回参照图8，如(106)处所示，方法100包括在加工装置中组装纤维增强聚合物材料的弯曲片材202以形成制品的外部形状。例如，如图15中所示，示出加工装置204。在示出的实施例中，加工装置204是限定转子叶片16的外部形状的模具组件。在另外的实施例中，加工装置204可为限定转子叶片16的外部形状的夹具。在另外的实施例中，如示出的，加工装置204可包括用于将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材202装固就位的一个或多个装固辅助件206。在附加实施例中，加工装置204可为可适应的，使得可制造各种构件形状。
在又一个实施例中，如图15和图16中所示，加工装置204构造成将弯曲片材202装固就位，使得弯曲片材202的相邻端部208彼此重叠。因此，在此类实施例中，如示出的，纤维增强聚合物材料的弯曲片材202的重叠相邻端部208可包括紧固件、铆钉、互锁特征、点焊、结构粘合剂或它们的组合中的至少一种。
因此，一旦弯曲片材202在加工装置204中组装，片材202就可永久地装固在一起。更具体地，返回参照图8，如(108)处所示，方法100包括将纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材202中的每个装固在一起以形成转子叶片16。例如，在某些实施例中，将弯曲片材202中的每个装固在一起以形成转子叶片16可包括将弯曲片材202结合在一起、将弯曲片材202焊接在一起、在重叠区域中就地铺叠材料，和/或经由一个或多个紧固件或带铺设过程将弯曲片材202机械地装固在一起。
现在参照图17-20，示出根据本公开制造的转子叶片16的各种视图。特别地，图17-18示出如从根部到末端观看的转子叶片16，而图19和图20示出如从末端到根部观看的转子叶片16。此外，如示出的，图17和图19示出组装的转子叶片16，而图18和图20示出转子叶片16的分解图。因此，如示出的实施例中所示，弯曲片材202的相邻端部208经由热塑性带216装固在一起。此外，如图21和图22中所示，本文中描述的方法和构件可特别适合于形成转子叶片16的根部区段20。
现在参照图15、23(A)、23(B)和23(C)，在实施例中，本文中描述的方法100还可包括将抗剪腹板(例如，诸如抗剪腹板35)定位在加工装置204中，以及组装纤维增强聚合物材料的弯曲片材202。然而，在某些实施例中，本公开还涉及具有柔性Y形构造的抗剪腹板218，而不是图6和图7中示出的常规抗剪腹板。更具体地，如示出的，抗剪腹板218的Y形构造可具有柔性/可调整腿部220,222，其带有向内延伸的足部224,226。因此，在实施例中，如图23(A)中所示，方法100可包括在向内延伸的足部224,226上提供粘合剂228。因此，当加工装置204闭合，并且/或者压力施加于抗剪腹板218(图23(B))时，腿部220,222向外挠曲以减小向内延伸的足部224,226与转子叶片壳之间的间隙公差230。因此，在固化时，如图23(C)中所示，粘合剂228将抗剪腹板218装固就位并且结合间隙最小化。
除了以上论述的上文提到的公开之外。本公开还大体上涉及制造制品的另一种方法。例如，在实施例中，制品可由材料的多个平坦片材制成，该材料诸如为增强材料、未固化材料或预固化材料，或热塑性材料、在固化之后变成热塑性材料的热固性材料，或它们的组合，接着取决于材料的类型利用多种手段处理该多个平坦片材。片材还可在进一步处理之前预制作或现场制作。在特别实施例中，方法可对于制造风力涡轮的构件(诸如，风力涡轮转子叶片)而言为特别有用的。然而，方法还可能够也制造其它制品，诸如飞行器或船舶构件。类似风力涡轮转子叶片的构件还可使用可根据本公开的方法制造的多个子构件来形成。例如，可使用本公开的方法来特别地设计子构件，使得不进一步需要工具来将子构件组装成转子叶片。特别地，方法可利用隔膜，其中材料的多个预制作平坦片材可放置在其中。隔膜可为双隔膜或单隔膜。此外，隔膜可具有与其合并的附加元件，诸如加热或冷却元件。接着，平坦片材可灌注有基质，在加工装置中成形，并且接着装固在一起以形成制品。加工装置可为可适应加工装置，并且灌注和成形过程可在片材尚未成形为制品的外部形状时发生。此外，加工装置可具有与其集成的各种其它装置或元件，诸如加热元件、冷却元件或固化元件或真空元件。
因此，本文中描述的方法提供现有技术中不存在的许多其它优点。例如，在实施例中，本文中描述的方法提供对用于制造制品或其它形式的3D结构(诸如，3D成形层压件)的带形状工具的数量的减少需求。例如，在实施例中，当利用可适应工具时，本文中描述的方法可提供对带形状工具的数量的减少需求。此外，当附加元件与加工装置合并时，方法可允许制造过程的多个方面使用总体上减少数量的工具来发生。当使用隔膜时，方法还可允许材料的多个预制作平坦片材在它们被处理时的较容易操纵。此外，通过提供隔膜，方法还可允许提供至多个平坦片材的更多支承。更进一步，隔膜还可向制造过程提供次级功能，诸如充当真空袋或真空室。当期望灌注多个平坦片材或在灌注之后转移多个平坦片材时，充当真空袋或真空室的隔膜可为特别有用的。此外，当诸如加热或冷却元件的附加元件合并到隔膜中时，整个制造过程所需的工具数量可进一步减少。当灌注过程在平坦片材成形为制品的外部形状之前发生时，方法还可允许以最少的操作员经验更快速地制造高质量复合材料零件或制品。当灌注过程在真空中发生时，该快速制造可尤其如此。
现在参照图24，示出具有放置在其中的多个平坦片材的隔膜的实施例。如示出的，隔膜400可包括第一端部404和第二端部406。另外，隔膜400可为单隔膜或双隔膜。当隔膜400为双隔膜时，第一端部404和第二端部406可封闭成使得隔膜400形成隔板402。在隔膜400内，可放置多个平坦片材408。隔膜400还可具有多种附加元件，其可有助于根据本公开的制造或制造制品方法。例如，隔膜400可包括加热元件410、冷却元件412或固化元件414。隔膜400还可具有与其合并的真空元件416。真空元件416可为特别有用的，因为诸如多个平坦片材408的灌注的若干过程可通过在隔膜内形成或维持真空来辅助。通过将分离的元件与隔膜400合并，可减少制造过程中所需的工具的总数量，并且可提高整个制造过程的速度和效率。
具体地，通过将加热元件410与隔膜400合并，构成多个平坦片材408的单独片材层可相对于彼此更加可移动。当多个平坦片材408灌注有基质502(参见图25)但是在该特别阶段尚未执行多个平坦片材408的固化或成形时，这是特别有帮助的。通过将热施加于多个平坦片材408，可降低基质502的粘度，允许单独片材层相对于彼此更自由地移动。此外，与使加热元件410与隔膜400分离相反，通过将加热元件410直接合并到隔膜400中，更直接的热可施加于多个平坦片材408。
此外，具体地，通过将冷却元件412合并在隔膜400内，可在需要时降低多个平坦片材408的温度。例如，如果期望将多个平坦片材408保持在升高的温度处，使得单独的平坦片材相对于彼此更自由地移动，则可利用以上论述的加热元件410。如果多个平坦片材408灌注有基质502(参见图25)以及在多个平坦片材408灌注有基质502(参见图25)之后，这尤其重要。然而，如果多个平坦片材408的温度升高得太高，则多个平坦片材408可在制品形成正确形状之前或在除预期之外的任何时间之前非合乎需要地固化和硬化。因此，通过合并冷却元件412，可防止温度超过其中发生固化或硬化的阈值，同时还将多个平坦片材408维持在升高的温度处，其中单独的平坦片材相对于彼此更自由地移动。此外，如果还将使用加热元件410，则冷却元件412还可能够通过降低多个平坦片材408的温度使得基质变硬或凝固来有助于增加或控制完成固化步骤的速度。
转向可利用在本公开的实施例中的多个平坦片材408，多个平坦片材408可由特定材料构成。例如，该材料可为增强材料。例如，多个平坦片材可由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、玄武岩、天然纤维(例如，大麻、剑麻等)、聚乙烯、聚丙烯或它们的组合构成。此外，多个平坦片材408可为未固化材料。备选地，在放置在隔膜400内或根据本公开的方法处理之前，多个平坦片材408可为预固化材料。多个平坦片材408还可在它们放置在隔膜400内并且根据本公开的方法处理之前预制作。此外，多个平坦片材408可为任何数量的其它合适的材料，诸如热塑性材料、在固化时变成热塑性材料的热固性材料，或热塑性材料或热固性材料的组合。
取决于形成多个平坦片材408的材料的类型，可相应地改变本公开的方法以适合材料或来自过程的期望产品。例如，如果多个平坦片材408由纤维增强聚合物材料制成，则利用基质502灌注多个平坦片材408(参见图25)可不是必要的。当多个平坦片材408由预浸渍有基质的片材制成时，还可应用灌注步骤的排除。备选地，如果多个平坦片材408由干燥或结合的纤维材料的层压件形成，则可在使多个平坦片材408成形为制品702的外部形状(参见图27(C))的步骤之前、期间或之后执行利用基质502灌注多个平坦片材408的步骤。
现在参照图25，示出可用于灌注图24的多个平坦片材的灌注设备的实施例。如示出的，灌注设备500可能够经由基质分配设备504分配基质502。另外，灌注设备500还可具有真空元件506。灌注设备500的真空元件506或隔膜400的真空元件416可允许基质502更容易地灌注在多个平坦片材408内。例如，通过在隔膜400内形成真空，当与外部环境相比时，隔膜400内将存在较小压力值。当引入基质502时，基质将具有与外部环境类似的较高压力值，并且压差将在高压值基质502与隔膜400的低压内部之间产生。由于该压差，故基质将朝向隔膜400内部的低压值流动。接着，灌注设备500的真空元件506可维持隔膜400的内部中的压差，这将把具有较高压力值的基质502拉动至由真空元件506产生的较低压力值。可选择性地放置真空元件506，以使基质拉动至其中发现材料的多个片材408的区域。这样做时，基质502可直接拉动到多个平坦片材408中。在以该方式利用任一真空元件416,506时，可减少适当地灌注多个平坦片材408所需的总基质502的量。此外，可提高进行灌注过程的速度。
大体上返回至灌注设备，灌注设备500和灌注过程可在铺叠台508上找到/发生。备选地，灌注过程还可在加工装置600上执行(参见图26)。然而，如果灌注过程在铺叠台508上执行，则可为有用的是甚至在灌注过程完成之后维持隔膜400内的真空。例如，如果在灌注过程之后在隔膜400内维持真空，则隔膜400和多个平坦片材408可从铺叠台508更容易地输送至加工装置600用于随后形成制品。
转向在灌注过程中使用的基质502，基质502可为能够在固化或不固化的情况下形成制品的任何材料。例如，基质502可为树脂材料，树脂材料包括热塑性树脂、在固化之后变成热塑性材料的热固性树脂，或它们的组合。在制造过程期间，多个平坦片材408可在多个平坦片材408成形为制品702的期望外部形状(参见图27(C))之前或在多个平坦片材已经成形为期望的形状之后灌注有基质502。
现在参照图26和图27(A)-(D)，示出可用于使图24的隔膜或多个平坦片材成形的加工装置。加工装置600可为具有表面的静态加工装置，或者备选地，加工装置600可为可适应加工装置，其带有具有周边616的底台606。例如，如果加工装置600为可适应加工装置，则加工装置可具有致动器602，致动器602能够驱动杆604，杆604在一个特别点处提升加工装置600的底台606。此外，通过将多个类似的致动器602遍及加工装置600的区域放置，加工装置600的底台606可选择性地升高并设定为期望的形状。当将隔膜400形成为期望外部形状时，该益处可为特别有用的。例如，在放置包含多个平坦片材408的隔膜400之前，加工装置600可操作成设定用于底台606的形状。备选地，在放置隔膜之后，加工装置可针对用于底台606的形状操作。在放置隔膜之前设定底台606的形状的一个益处在于可在其它步骤(诸如灌注过程)发生的同时执行该步骤。这可导致减少的制造时间和提高的效率。
与参照图24论述的隔膜400类似，加工装置600也可具有与其合并的分离的附加元件。例如，加工装置600可具有加热元件608、冷却元件610、固化元件612或真空元件614。通过将这些分离的元件直接与加工装置600合并，可减少制造过程中所需的工具的总数量，并且可提高整个制造过程的速度和效率。
与将加热元件410合并到隔膜400中的益处类似，将加热元件608合并到加工装置600中可允许构成多个平坦片材408的单独片材层特别是在多个平坦片材408灌注有基质502之后相对于彼此更可移动。具体地，将加热元件608与加工装置600直接合并的一个益处是，与具有外部加热源相比，更直接的热可施加于搁置在加工装置600上的隔膜400。
此外，类似于论述为与隔膜400集成的冷却元件412，与加工装置600合并的冷却元件610也可提供类似的益处。例如，与隔膜400的冷却元件412类似，当隔膜400放置在加工装置600上用于成形时，加工装置600的冷却元件610可能够有助于控制隔膜400的温度。此外，与隔膜400的冷却元件412类似，如果多个平坦片材408灌注有基质502以及在多个平坦片材408灌注有基质502之后，受控温度尤其重要，以防止基质过早或在非期望的时间处固化和硬化。因此，通过将冷却元件610合并到加工装置中，可防止温度超过其中发生固化或硬化的阈值，同时还将多个平坦片材408维持在升高的温度处，其中单独的平坦片材相对于彼此更自由地移动，以使它们可由加工装置600更容易地成形。
将真空元件614合并到加工装置600中的一个独特益处是成形可由附加真空元件614极大地辅助。例如，通过关于加工装置600包括真空元件614，除了通过可适应加工或可提供的其它加工方法的成形实现的成形之外，可执行真空成形的过程。下面将进一步论述该特别的多方法成形过程。
现在参照图27(A)-(D)，示出使图24的隔膜和多个平坦片材成形的图26的加工装置的视图。如示出的，加工装置600可构造成使多个平坦片材408成形为制品702的外部形状。如先前提到的，加工装置600可能够形成制品702的外部形状的一种特别方式是通过真空元件614与其它加工器件一起的使用。例如，其它加工器件可为如以上论述的可适应加工装置。
特别地，当加工装置600是可适应加工装置时，通过将隔膜400的第一端部404附连在加工装置600的周边616的一个侧部618上，以及将隔膜400的第二端部406附连在加工装置600的周边616的相对侧部620上，隔膜400可成形为制品702的外部形状。一旦第一端部404和第二端部406附连于加工装置600，加工装置600可操作成使得第一端部404和第二端部406拉伸成制品702的期望外部形状。接着，真空元件614可用于将隔膜400内的多个平坦片材408进一步拉伸至制品702的期望外部形状。备选地，真空元件614还可与第一端部404和第二端部406通过加工装置600的初始拉伸结合使用，以有助于形成制品702的外部形状。真空元件614可能够通过在隔膜400内产生压差来实现这些益处。例如，当与总体环境压力相比时，真空元件614可降低隔膜400的特别点周围的压力值。由于当与环境压力相比时压力值减小，故在未受影响的区域中发现的空气可朝向真空元件614周围产生的较低压力值的区域移动。该移动将产生力，其可单独使用或与加工装置600的其它特征结合使用，以使多个平坦片材408成形为制品702的外部形状。
一旦形成制品702的外部形状，则多个平坦片材408可固化，并且隔膜400可移除，以使可取回制品704。多个平坦片材408的固化可通过隔膜400的加热元件410、冷却元件412或固化元件414或者加工装置600的加热元件608、冷却元件610或固化元件612来实现。例如，任一加热元件410,608可生成足够高的热，使得灌注到多个平坦片材408中的基质502硬化。备选地，任一冷却元件412,610可将温度降低至足够低的阈值，使得灌注到多个平坦片材408中的基质502硬化。冷却元件412,610还可与加热元件410,608一起使用以加热基质502，使得其开始硬化，并且接着冷却基质502以完成硬化过程。固化元件414,612还可与加热元件410,608或冷却元件412,610结合操作。此外，固化元件414,612可为附加的加热或固化元件。备选地，固化元件414,612可为与加热或冷却分开的其它固化器件。例如，固化元件414,612可为灯，诸如，紫外(“UV”)灯。UV灯可能够通过触发引起基质502硬化的、基质502内的光化学反应来固化灌注到多个平坦片材408中的基质502。
此外，应当理解，虽然加热元件410,608、冷却元件412,610或固化元件414,612可分别直接与隔膜400或加工装置600合并，但是加热元件410,608，冷却元件412,610或固化元件414,612还可改为在隔膜400或加工装置600的外部。例如，外部热、外部冷却或外部固化手段可施加于隔膜400，使得灌注多个平坦片材408的基质502固化。
现在参照图28，示出形成制品的方法的另一个实施例的流程图。如(802)处所示，方法800包括提供形成隔板的隔膜。此外，如(804)处所示，方法800包括将多个平坦片材放置在隔膜内。如(806)处所示，方法800进一步包括使多个平坦片材一起成形为制品。如(806A)处所示，使多个平坦片材一起成形为制品(806)可包括利用基质灌注多个平坦片材。如(806B)处所示，使多个平坦片材一起成形为制品(806)可进一步包括使多个平坦片材在加工装置中成形以形成制品的外部形状。如(806C)处所示，使多个平坦片材一起成形为制品(806)还可进一步包括将多个平坦片材中的每个装固在一起以形成制品。应当注意的是，虽然方法800的上文提到的步骤以特定顺序提及，但是方法800的步骤不应当解释为约束于特定顺序。
另外，可进一步修改方法800。例如，利用基质灌注多个平坦片材的步骤(806A)可在使多个平坦片材在加工装置中成形以形成制品的外部形状的步骤(806B)之前或之后发生。在另一个实例中，利用基质灌注多个平坦片材的步骤(806A)可在铺叠台上执行。在又一个实例中，使多个平坦片材一起成形为制品的步骤(806)可进一步包括将隔膜从铺叠台转移至加工装置的附加步骤。在再一个实例中，使多个平坦片材一起成形为制品的步骤(806)进一步包括在隔膜内形成真空的附加步骤。接着，可维持隔膜内的真空，同时多个平坦片材灌注有基质，并且隔膜从铺叠台转移至加工装置。
在又一个实例中，使多个平坦片材一起成形为制品的步骤(806)可进一步包括在将隔膜从铺叠台转移至加工装置的步骤之前将加工装置设定为期望形状的步骤。在另一个另外的实例中，使多个平坦片材在加工装置中成形以形成制品的外部形状的步骤(806)可进一步包括在加工装置设定为期望形状之后，经由真空元件在隔膜内产生压差或将外力施加于隔膜。外力可为多种实施或方法。例如，外力可为制造商或操作者直接施加力。外力还可为加重袋、块或可放置在隔膜上的其它形式的重物。外力还可为真空室，其能够通过包封加工装置和隔膜周围的体积并增加围绕加工装置和隔膜的包封体积内的压力来将正压施加到隔膜上。
在另一个实例中，使多个平坦片材一起成形为制品的步骤(806)可进一步包括将隔膜的第一端部附连到加工装置的周边的一个侧部上，以及将隔膜的第二端部附连到加工装置的周边的相对侧部上的附加步骤。如果第一端部和第二端部将附连，则使多个平坦片材一起成形为制品的步骤(806)可进一步包括操作加工装置，使得隔膜的第一端部和第二端部被拉动，并且多个平坦片材拉伸至制品的期望外部形状的另一个附加步骤。
在又一个实例中，将多个平坦片材中的每个装固在一起以形成制品的步骤可包括加热、固化或冷却多个平坦片材。
现在参照图29，示出形成制品的方法的又一个实施例的流程图。如(902)处所示，方法900包括提供形成隔板的隔膜，隔膜具有第一端部和第二端部。如(904)处所示，方法900进一步包括将材料的多个平坦片材放置在隔膜内。如(906)处所示，方法900还进一步包括在隔膜内形成真空。如(908)处所示，方法900还包括利用基质灌注材料的多个平坦片材。如(910)处所示，方法900包括将隔膜转移到加工装置上，同时维持隔膜内的真空，加工装置具有周边。如(912)处所示，方法900进一步包括将隔膜的第一端部附连到加工装置的周边的一个侧部上，以及将隔膜的第二端部附连到加工装置的周边的相对侧部上。如(914)处所示，方法900还包括操作加工装置，使得隔膜的第一端部和第二端部拉伸至制品的期望外部形状。如(916)处所示，方法900还进一步包括在隔膜内产生压差。如(918)处所示，方法900还进一步包括将材料的多个平坦片材中的每个装固在一起以形成制品。如(920)处所示，方法900包括移除隔膜以使可取回制品。与方法800类似，应当注意的是，虽然方法900的上文提到的步骤以特定顺序提及，但是方法900的步骤不应当解释为约束于特定顺序。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可授予专利权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果此类其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (44)

1.一种用于制造制品的方法，所述方法包括：
提供纤维增强聚合物材料的多个平坦片材；
使所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材形成为所述纤维增强聚合物材料的多个弯曲片材；
在加工装置中组装所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材以形成所述制品的外部形状；以及
将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材中的每个装固在一起以形成所述制品。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括使用双带压机、灌注、连续浸渍、连续层压、真空模制或静态压制来制造纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材由多层层压件构成。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括将纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材切割至预定大小。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法进一步包括利用来自切割纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材的废料来形成用于所述制品的一个或多个增强件。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括使用热成形过程、滚压或弯曲成形中的至少一种使所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材形成为所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括在使所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材形成为所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材之前，将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述一个或多个增强件包括肋、纵梁、子框架、芯材料或它们的组合中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括利用自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合中的至少一种来将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材包括线上灌注、使用线下制造的b阶段浸渍纤维材料、使用线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料、使用在稍后阶段灌注的干纤维材料，或它们的组合中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括利用自动带铺设、自动纤维放置、拾取和放置方法或它们的组合中的至少一种来将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，将一个或多个层和一个或多个增强件中的至少一种添加于所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材包括线上灌注、使用线下制造的b阶段预浸渍纤维材料、使用线下制造的完全固化的预浸渍纤维材料、使用在稍后阶段灌注的干纤维材料，或它们的组合中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加工装置包括限定所述制品的所述外部形状的模具组件或夹具。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述加工装置进一步包括一个或多个装固辅助件，用于将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材装固就位。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述加工装置装固所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材，使得所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材的相邻端部彼此重叠。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材的重叠相邻端部包括紧固件、铆钉、互锁特征、点焊、结构粘合剂或它们的组合中的至少一种。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材中的每个装固在一起以形成所述制品进一步包括以下中的至少一种：将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材结合在一起、将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材焊接在一起，或经由一个或多个紧固件或带铺设过程将所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材机械地装固在一起。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，纤维增强聚合物材料的所述多个平坦片材包括复合材料的不同厚度和定向中的至少一种。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物材料包括树脂材料，所述树脂材料包括热塑性树脂、在固化之后变成热塑性材料的热固性树脂，或它们的组合。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物材料主要包括单向纤维。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物材料包括织造或非织造多轴纤维。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维增强聚合物材料包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或它们的组合中的至少一种。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品是风力涡轮、飞行器或船舶中的至少一种的构件。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述构件是所述风力涡轮的转子叶片壳或面板、抗剪腹板、翼梁帽或机舱中的至少一种。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述构件是所述转子叶片壳，以及所述抗剪腹板的至少一部分，所述方法进一步包括将所述抗剪腹板定位在所述加工装置中以及组装所述纤维增强聚合物材料的所述多个弯曲片材，其中所述抗剪腹板包括柔性的Y形构造。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述抗剪腹板的所述Y形构造包括具有向内延伸的足部的腿部，所述方法进一步包括在所述向内延伸的足部上提供粘合剂，使得当所述加工装置闭合时，所述腿部向外挠曲以减小所述向内延伸的足部与所述转子叶片壳之间的间隙公差，其中在固化时，所述粘合剂将抗剪腹板装固就位。
28.一种用于制造制品的方法，所述方法包括：
提供形成隔板的隔膜；
将多个平坦片材放置在所述隔膜内；以及
使所述多个平坦片材一起成形为所述制品，其中使所述多个平坦片材一起成形为所述制品包括：
利用基质灌注所述多个平坦片材，
使所述多个平坦片材在加工装置中成形以形成所述制品的外部形状，以及
将所述多个平坦片材中的每个装固在一起以形成所述制品。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述隔膜是双隔膜。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，加热元件、冷却元件、固化元件或真空元件与所述隔膜集成。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，利用所述基质灌注所述多个平坦片材的步骤在使所述多个平坦片材在所述加工装置中成形以形成所述制品的所述外部形状的步骤之前或之后发生。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，灌注所述多个平坦片材的步骤在铺叠台上发生。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，使所述多个平坦片材一起成形为所述制品的步骤进一步包括将所述隔膜从所述铺叠台转移至所述加工装置的步骤。
34.根据权利要求28所述的方法，其中，所述加工装置是可适应加工装置。
35.根据权利要求28所述的方法，其中，加热元件、冷却元件、固化元件或真空元件与所述加工装置集成。
36.根据权利要求32所述的方法，其中，使所述多个平坦片材一起成形为所述制品的步骤进一步包括在所述隔膜内形成真空的步骤，其中维持所述隔膜内的所述真空，同时所述多个平坦片材利用所述基质灌注，并且所述隔膜从所述铺叠台转移至所述加工装置。
37.根据权利要求32所述的方法，其中，使所述多个平坦片材一起成形为所述制品的步骤进一步包括在将所述隔膜从所述铺叠台转移至所述加工装置的步骤之前将所述加工装置设定为期望形状的步骤。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，使所述多个平坦片材在所述加工装置中成形以形成所述制品的所述外部形状的步骤包括在所述加工装置设定为所述期望形状之后，经由真空元件在所述隔膜内产生压差或将外力施加在所述隔膜上。
39.根据权利要求28所述的方法，其中，使所述多个平坦片材一起成形为所述制品的步骤进一步包括将所述隔膜的第一端部附连到所述加工装置的周边的一个侧部上，以及将所述隔膜的第二端部附连到所述加工装置的所述周边的相对侧部上的步骤。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，使所述多个平坦片材在所述加工装置中成形以形成所述制品的所述外部形状的步骤包括操作所述加工装置，使得所述隔膜的所述第一端部和所述第二端部被拉动，并且所述多个平坦片材拉伸至所述制品的期望外部形状。
41.根据权利要求28所述的方法，其中，将所述多个平坦片材中的每个装固在一起以形成所述制品的步骤包括加热、固化或冷却所述多个平坦片材。
42.一种制造制品的方法，所述方法包括：
提供形成隔板的隔膜，所述隔膜具有第一端部和第二端部；
将材料的多个平坦片材放置在所述隔膜内；
在所述隔膜内形成真空；
利用基质灌注材料的所述多个平坦片材；
将所述隔膜转移到加工装置上，同时维持所述隔膜内的所述真空，所述加工装置具有周边；
将所述隔膜的所述第一端部附连到所述加工装置的所述周边的一个侧部上，以及将所述隔膜的所述第二端部附连到所述加工装置的所述周边的相对侧部上；
操作所述加工装置，使得所述隔膜的所述第一端部和所述第二端部拉伸至所述制品的期望外部形状；
在所述隔膜内产生压差；
将材料的所述多个平坦片材中的每个装固在一起以形成所述制品；以及
移除所述隔膜。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，材料的所述多个平坦片材包括未固化材料或预固化材料。
44.根据权利要求42所述的方法，其中，材料的所述多个平坦片材包括预制作纤维增强材料。
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