[发明专利]制造伸长的纤维增强的热塑性结构的方法和复合结构

说明书

本公开涉及制造伸长的纤维增强的热塑性结构的方法和复合结构。一种压缩成型的复合材料结构包括具有一体化的热塑性复合材料配件的伸长的热塑性复合材料零件。

本申请是申请日为2014年12月02日、申请号为201410724745.2、发明名称为“具有一体化配件的热塑性复合材料支撑结构及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及一种复合材料零件的制造，更具体地涉及具有一体化配件的纤维增强的热塑性支撑结构。

背景技术

EP0376472A2描述了一种具有类无向性(quasi-isotropy)的热塑性复合板的材料。WO2006/044315A2描述了一种制品，其中，连续的复合纤维的区域与随机离散的不连续的复合纤维的另一区域相匹配。US2011/223273A1描述了多轴注塑装置。

支撑结构常常具有提供用于附接、支撑该结构或者将该结构与其他部件连接的点的特有配件。在飞行器产业中，某些支撑结构可以从具有针对特定应用而独特地形成的部分的加工金属构件形成，有时被称之为“拱起(hog-out)”。尽管被实施，然而，这些特定配置的加工构件可能比预期的重并且制造起来比较昂贵。

用于解决该问题的部分解决方案凭借着利用连续的压缩成型处理从纤维增强的热塑性树脂形成类似突起的支撑结构，其中使用支撑结构装配金属性的或者单独的成型配件。然而，这种解决方法是劳动密集型的并且还导致支撑结构比预期的要重。

因此，需要一种具有既是轻重量的又容易制造的独特配件的复合材料支撑结构。此外，还需要一种制造能够使特有构造的配件一体化并且非常适合高生产率环境的复合材料支撑结构的方法。

本申请涉及于2013年12月3日提交的美国专利申请序列号14/095,711(代理人案号13-0763-US-NP)和于2013年12月3日提交的美国专利申请序列号14,095,693(代理人案号13-0764-US-NP)。

发明内容

本公开的实施方式提供了一种具有独特配置、一体化配件的复合材料支撑结构，该一体化配件适合用于形成附接点，该附接点用于支撑或者将其他部件和/或传输负荷或者附接至其他结构。通过将配件一体化至支撑结构中减少了制造成本并且可以增强结构性能。可以生产在连续长度上具有配件的支撑结构，该配件沿着零件长度被一体化在期望的位置上。

根据一个公开的实施方式，提供了一种制造具有至少一个一体化配件的复合材料零件的方法。压缩汽缸被放置在具有零件腔和至少一个配件腔的模具上，并且压缩汽缸和模具相对于彼此移动。纤维增强的树脂薄片的装料被放置在汽缸中，并且薄片中的树脂熔化形成树脂和纤维的可流动的混合物。随着压缩汽缸和模具相对于彼此移动，可流动的混合物被压缩到零件腔和配件腔中。通过相对于压缩汽缸间歇性地或者连续地移动模具可执行移动模具。多个压缩汽缸可被放置在模具上的不同位置处以形成零件的不同区域。可离线(off-line)填充压缩汽缸。通过推动活塞经过汽缸执行压缩可流动的混合物。树脂可以是热塑性树脂并且纤维可具有大于约0.64cm(0.25英寸)的长度。纤维可具有约1.27cm(0.50英寸)的长度。

根据另一公开的实施方式，提供了一种制造具有一体化配件的伸长的、纤维增强的热塑性结构的方法。该方法包括形成纤维增强的热塑性零件并且使热塑性配件在纤维增强的热塑性零件上压缩成型。通过连续压缩成型可以形成纤维增强的热塑性零件。使热塑性配件压缩成型可包括将压缩汽缸放置在零件上并且使用压缩汽缸将热塑性树脂和随机定向增强纤维的可流动混合物压缩在零件上。压缩汽缸可沿着零件的长度被移动至各个区域以在零件上连续形成多个配件中的每一个。该方法可进一步包括使用可流动的树脂使零件的区域熔化在一起。使热塑性配件压缩成型可包括将模具定位在零件上，并且使用压缩汽缸将热塑性树脂和纤维的可流动混合物压缩在模具中并且抵靠在零件上。该方法还可包括将热塑性预浸料薄片的装料引导至压缩汽缸中，并且通过加热压缩汽缸内的装料使预浸料薄片中的树脂熔化。