[发明专利]自动化纤维铺放系统和方法以及由其生产的物品

权利要求书

1.一种自动化纤维铺放系统(100)，其包括：

分配器(102)，其配置为分配至少一个纤维增强的带条(104)，和其中：

所述至少一个纤维增强的带条(104)包括第一纵向带边缘(106)和第二纵向带边缘(108)，其中所述第二纵向带边缘(108)平行于所述第一纵向带边缘(106)并且与所述第一纵向带边缘(106)间隔开带条宽度(110)；和

所述至少一个纤维增强的带条(104)包括树脂带基体(130)和嵌入在所述树脂带基体(130)中的单向增强纤维(132)；

压实器(112)，其配置为接收来自所述压实器(112)的前侧(114)的所述至少一个纤维增强的带条(104)，并且将所述至少一个纤维增强的带条(104)压实在衬底(116)上；

转向机构(118)，其配置为在相对于所述衬底(116)的二维或三维空间中的至少一个中操纵所述分配器(102)和所述压实器(112)；

能量源(120)，其配置为将第一数量的脉冲能量(122)和第二数量的脉冲能量(123)输送到所述压实器(112)的所述前侧(114)，以分别将所述至少一个纤维增强的带条(104)的第一不连续部分(124)加热到第一温度，和将所述至少一个纤维增强的带条(104)的第二不连续部分(125)加热到第二温度，其中所述至少一个纤维增强带条(104)的第二不连续部分(125)与所述第一不连续部分(124)沿所述至少一个纤维增强的带条(104)交替；和

控制器(126)，其被编程为控制来自所述分配器(102)的所述至少一个纤维增强的带条(104)的进给速率或者所述第一数量的脉冲能量(122)或所述第二数量的脉冲能量(123)中的至少一个的脉冲频率、脉冲功率或脉冲持续时间中的至少一个，以及还被编程为选择性地使所述转向机构(118)在所述衬底(116)上至少沿虚拟曲线路径(128)铺放所述至少一个纤维增强的带条(104)，使得：

所述至少一个纤维增强的带条(104)在所述虚拟曲线路径(128)上居中；和

所述至少一个纤维增强的带条(104)的所述第一不连续部分(124)被转化成在几何结构上不同于所述第一不连续部分(124)的不连续带区域(148)。

2.根据权利要求1所述的自动化纤维铺放系统(100)，其中所述控制器(126)进一步被编程以选择性地使所述转向机构(118)转向所述至少一个纤维增强的带条(104)在所述衬底(116)上至少沿所述虚拟曲线路径(128)的铺放，以便：

所述虚拟曲线路径(128)包括弧(156)，其具有从垂直于所述虚拟曲线路径(128)并与所述第一纵向带边缘(106)和所述第二纵向带边缘(108)相交的虚拟线(138)上的虚拟点(136)测量的半径(134)；

所述带条宽度(110)与所述半径(134)的比等于或大于0.003；

在每个所述不连续带区域(148)内，所述单向增强纤维(132)中最靠近所述第一纵向带边缘(106)的一个比所述单向增强纤维(132)中最靠近所述第二纵向带边缘(108)的另一个更弯曲；和

弯曲的所述单向增强纤维(132)中的一些平行于所述衬底(116)。

3.根据权利要求2所述的自动化纤维铺放系统(100)，其中所述控制器(126)进一步被编程以选择性地使所述转向机构(118)转向所述至少一个纤维增强的带条(104)在所述衬底(116)上至少沿所述虚拟曲线路径(128)的铺放，使得所述弧(156)的弧长度(154)等于或大于所述半径(134)和π/64的乘积。