用于单向不连续纤维复合材料模制复合物的压塑的示踪物的制作方法

1.发明领域

本发明一般地涉及不连续纤维复合(DFC)材料的压塑。更具体地，本发明旨在跟踪或追踪在高模制压力复合物体压塑期间发生的纤维切片在单向不连续纤维复合材料(UD-DFC)模制复合物中的运动。

2.现有技术描述

纤维增强复合材料结构通常包括树脂基质和纤维作为两种主要成分。这些结构很适合用于苛刻环境中，例如航空航天领域中，其中强度高和重量轻的结合是重要的。

预浸渍复合材料(预浸料)广泛用于复合部件和结构体的制造中。预浸料为未固化树脂基质和纤维增强材料的结合，所述预浸料易于模制和固化成最终复合部件。通过用树脂预浸渍纤维增强材料，制造商可仔细控制树脂待浸渍到纤维网络中的量和位置并且确保树脂根据需要分布在纤维网络中。预浸料为用于制造承重结构件，特别是用于机翼、机身、舱壁和控制面的承载飞机部件的优选材料。重要的是，这些部件具有足够的强度、损伤容限以及这种部件常规满足的其他需求。

单向(UD)带为预浸料的常见形式。单向带中的纤维为彼此平行延伸的连续纤维。纤维通常为众多的单根纤维或单丝的束形式，其称之为“丝束”。将单向纤维用仔细控制量的未固化树脂浸渍。UD预浸料通常置于保护层之间以形成UD最终带，将其卷取用于储存或运输至制造设施。UD带的宽度通常为小于一英寸到一英尺或更大。

单向带不适合用作模制复合物以使用压塑技术用于形成复杂的三维结构。当UD带被迫适应复杂部件的特征时，UD带中的纤维的平行取向和连续性质造成纤维成束或桥接。因此，使用UD带制造复杂的三维部件已经限制为辛苦的过程，其中将单个层的UD带直接施用至三维模具，随后在高压釜或其他成型装置中处理。使用UD带的该叠铺工序倾向于一个冗长而昂贵的过程。

已经发现模制复合物(一般称之为不连续纤维复合材料(DFC)模制复合物)适合于压塑复杂部件。一类DFC模制复合物由单根纤维的随机片段构成，所述单根纤维与树脂基质结合。随机取向短纤维更容易适应复杂部件的特征。但是，高压模塑期间随机短纤维的运动可在一个模制件至下一个模制件之间不可预期地改变，也可在给定部件的不同特征之间而不同。

另一类DFC模制复合物(本申请中称之为单向不连续纤维复合材料(UD-DFC))结合UD带的属性，使短纤维在单个模制复合物中随机取向，所述单个模制复合物可精确地模塑和加工以形成各种相对复杂的结构。UD-DFC模制复合物由单向带的随机取向片段或切片构成，所述单向带的随机取向片段或切片用热固性树脂浸渍。该类准各向同性单向不连续纤维模制复合物已经用于制造模具和各种航空航天部件。UD-DFC模制复合物可购自Hexcel Corporation(Dublin,CA)，商品名为已经使用制备的该类部件的实例描述于美国专利Nos.7,510,390；7,960,674以及公布的美国专利申请US2012-0040169-A1中，将其内容并入本申请中以作参考。

UD-DFC模制复合物通常如下制备：通过将彼此平行的复丝丝束(纱)铺设在适合的背衬上，用树脂浸渍平行的丝束，以形成UD预浸料。然后将UD预浸料切断以形成UD切片，UD切片一般为5mm至25mm宽、25mm至125mm长。然后形成一层准各向同取向的UD切片。将多层准各向同取向的UD切片结合在一起以形成层状模塑材料，层状模塑材料在本申请中称之为单向不连续纤维复合材料(UD-DFC)模制复合物或材料。

在UD-DFC模塑期间，存在随机取向切片整体地进行一些运动，特别在较高模塑压力。构成单个切片的平行丝束也可以在各切片内局部扭曲，使得丝束的原始平行取向可能受干扰。另外，构成丝束的单丝也可在各丝束内局部扭曲。

UD-DFC切片的整体和局部扭曲或变形可对所得模制件的机械性质具有显著影响。对于结构应用，部件设计者必须理解和考虑在模塑期间这种扭曲所具有的影响。材料和工艺工程师负责尝试减少UD-DFC切片的整体和局部扭曲。在任一情况下，需要提供在模塑过程期间跟踪或追踪UD-DFC切片、丝束和单丝的整体和局部运动两者的方法。

技术实现要素：

根据本发明，提供跟踪或追踪在UD-DFC模制复合物模塑期间UD-DFC切片的整体和局部运动两者的方法。该跟踪能力通过使示踪切片包括在UD-DFC模制复合物中来提供。示踪切片包括树脂基质和至少一个单向碳单丝束，所述至少一个单向碳单丝束由多根碳单丝构成。示踪切片进一步包括单向示踪纱或丝束，所述单向示踪纱或丝束由多根单向单丝构成，所述多根单向单丝可通过x射线或其他基于辐射的扫描技术和相关成像系统进行检测。

发现在每个UD-DFC切片的一个碳单丝束上原位由非碳单丝构成的示踪纱替代，提供跟踪在模塑期间UD-DFC切片的整体和局部运动两者的有效方法。需要提供跟踪的小比例示踪纱不足以不利影响模制件的机械性质。

本发明不仅涉及示踪切片，而且涉及包括示踪切片的UD-DFC模制复合物。示踪切片可均匀分布在整个UD-DFC模制复合物中或示踪切片可位在不同区域中，以提供切片运动的特定区域跟踪。

示踪切片特别用于跟踪在模塑期间两个UD-DFC模制复合物片之间接合点处UD-DFC切片的整体和局部运动。本发明特别适合于展现潜在的弱接合，其通常称为“熔合线”。熔合线出现在高压模塑期间两片模塑材料彼此相遇而未充分混合时。定位示踪切片在接合点处提供整体和局部追踪在接合点处的切片运动。这种追踪对于监控切片运动和纤维混合是重要的，以确定是否不需要的熔合线已经形成在接合点处。作为本发明的特征，两片UF-DFC的模塑首先针对位于所述片的仅一片中的示踪切片进行。然后第二模塑操作针对位于另一片UD-DFC中的示踪切片进行。然后将两次模塑的X射线图像重叠以提供接合处的组合图像，所述接合处特别用于检测熔合线的存在。发现进行其中两片UD-DFC均在接合点处包含示踪切片的单个模塑操作，导致展现熔合线时不是有效的单个X射线图像。

本发明也涉及监控在高压模塑期间UD-DFC模制复合物运动的方法。所述方法涉及监控示踪切片的运动，所述示踪切片可以在UD-DFC模制复合物中沿各种取向进行定位，这取决于预型件的构造和部件的大小。通常通过测量在模塑之前和/或之后两者示踪切片的位置来实现监控。所述方法可应用于监控由UD-DFC制备的部件中的接合处和熔合线。所述方法也可以用于监控叠层或剥离层(drop-offs)中的整体和局部切片运动和变形，以及模具和其他复杂形状中的几何截面变化与曲线。所述方法也可以用作质量控制工具以测量或观测预型件已经成形之后和/或部件已经成型之后的示踪切片，从而确保已经实现所需要的UD-DFC切片的定位和取向。

通过参考以下详述并且结合附图，本发明的上述以及许多其他特征和伴随的优点会变得更好理解。

附图说明

图1为根据本发明示例性示踪切片的简化俯视图。

图2为图1中所示示踪切片的简化侧视图。

图3为包括根据本发明示踪切片的UD-DFC模制复合物片的简化视图。

图4为由8片图3中所示UD-DFC材料构成UD-DFC模制复合物的简化侧视图。

图5显示在成形为用于模塑的预型件之前包含示例性示踪切片的UD-DFC模制复合物片。

图6显示由图5中所示UD-DFC模制复合物片形成的DFC预型件。

图7显示由压塑图6中所示UD-DFC预型件得到的模制件。

图8为图7中所示模制件的X射线图像，所述图像显示观察到玻璃纤维示踪丝束的位置和取向。

图9为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的4层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于顶层中，顶层为剥离层。

图10为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的5层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于剥离层中，剥离层在层压体的中间层中。

图11为在模塑之前(A)以及模塑之后(B的)4层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于全层中，全层位于层压体中的剥离层之下。

图12为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的5层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于全层中，全层为层压体的顶层。

图13为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的5层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于全层中，全层位于的层压体中间。

图14为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的5层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于部分层中，所述部分层位于另一部分层的顶部以在层压体的顶部上形成5cm重叠。

图15为在模塑之前(A)以及模塑之后(B)的6层UD-DFC层压体的X射线图像，其中示踪切片位于层压体中间的部分层中，所述部分层位于另一部分层的顶部以在层压体中间形成5cm重叠。

图16显示复合部件X射线图像的侧视图，复合部件通过将两个模制复合物片压塑在一起制备，其中图像(A)显示当仅模制复合物片的顶部包含示踪切片时的X射线图像，其中图像(B)显示当仅模制复合物片的底部包含示踪切片时的X射线图像。

图17显示复合部件X射线图像的侧视图，所述复合部件与图16中所示复合部件相同，不同之处在于复合部件通过将两个不同模制复合物片压塑在一起制备，其中图像(A)显示当仅模制复合物片的顶部包含示踪切片时的X射线图像，其中图像(B)显示当仅模制复合物片的底部包含示踪切片时的X射线图像。

具体实施方式

根据本发明的示例性示踪切片在图1和2中示为10。示踪切片10包括单向(UD)丝束12、14和16。各丝束由多根示为18、20和22的单向单丝构成。尽管可以使用其他类型的单丝，但优选UD丝束为碳纤维丝束，碳纤维丝束由碳单丝构成。

碳纤维丝束广泛用于UD-DFC模制复合物中。碳纤维丝束一般包含1,000至50,000根单个碳单丝。商购碳单丝束包含例如约3000根单丝(3K)，6000根单丝(6K)，12000根(12K)单丝或24000根(24K)单丝。单根碳单丝一般具有线性重量为0.02至0.5毫克每米。

示踪切片10也包括单向示踪纱24。示踪纱24由多根单向单丝26构成，所述多根单向单丝26可通过X射线或其他扫描/成像辐射进行检测。示踪纱24优选玻璃纤维纱，玻璃纤维纱包括多根单向玻璃单丝。示踪纱中玻璃单丝的数量可以从1根变至需要许多单丝来实现需要的X射线图像的程度。示踪切片10中玻璃单丝的重量含量应该保持低得足以维持示踪切片的机械和扭曲性质。优选地，示踪切片中玻璃单丝的重量含量应该为示踪切片总重量的5％至15％。

玻璃示踪纱24的截面尺寸应该等于或优选大于UD碳单丝束12、14和16的截面尺寸。发现使用具有比碳单丝大的截面尺寸的玻璃纱在两类纤维的X射线图像之间提供较好的对比。碳单丝不可通过X射线或其他相关成像系统进行检测，因此碳单丝的截面尺寸不是特别重要的。但是，玻璃单丝可通过X射线或其他相关成像系统进行检测。

各示踪切片中示踪纱的总数量可变化。但是，优选各示踪切片包括仅一根示踪纱以防止来自X射线图像的过度冗余信息。

示踪切片10也包括基质树脂。树脂基质可以为通常用于UD-DFC材料的树脂中的任一种。基质树脂的存在量为示踪切片总重量的25至45wt％。实例包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、氰酸酯树脂、酚醛树脂或热塑性树脂，其用于结构复合材料。示例性热塑性树脂包括聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)。用热塑性树脂例如PES、PEI和/或PAI增韧的环氧树脂为优选的树脂基质。优选通常存在于用于航空航天工业的该类UD带的树脂。适合用作树脂基质的示例性热塑性增韧树脂描述于美国专利Nos.7,754,322；7,968,179；和8,470,923中，将其内容并入本申请中以作参考。

将示踪切片以与常规UD-DFC切片相同的方式制备，唯一的不同之处在于将由X射线可检测单丝构成的纱替代各切片中的一个碳单丝束或将由X射线可检测单丝构成的纱添加至碳单丝束。可以通过如下制备示踪切片：制备树脂浸渍的UD带，所述UD带由单个可检测丝束以及一个或多个平行碳单丝束构成。然后可将该相对窄的(例如2mm至12mm宽)UD带切断以形成示踪切片。但是，优选的方法是制备相对宽的树脂浸渍的UD带(例如250mm至500mm宽)，其中可检测纱线间隔开(例如每根可检测纱间隔8mm至12mm)，使得较宽的带可沿着与纱线平行的方向切割以形成单个带(例如8mm至12mm宽)，所述带各自包含可检测纱。然后将许多单个带切割以形成示踪切片，示踪切片包括单根可检测纱。

可检测纱中的单丝数量以及可检测单丝的截面尺寸和形状基于碳示踪切片中纤维丝束的类型以及示踪切片的总宽度进行选择。例如，以下玻璃纤维丝束和碳单丝束的组合适于示踪切片。

示踪切片的大小应该与其余UD-DFC材料中其他切片的大小匹配。但是，可以需要某些应用以制备比UD-DFC材料中非示踪切片小或大的示踪切片。通常，示踪切片的大小将为5mm至25mm宽以及25mm至125mm长。

图3描述UD-DFC材料层30，其中单一层的共面准各向同取向的示踪切片示为32。将示踪切片与共面准各向同取向的UD-DFC切片(未示出)混合，使得UD-DFC材料包括示踪切片32和规则UD-DFC切片的组合。构成UD-DFC层30的示踪切片的数量可为UD-DFC层中切片总数量的100％下至切片总数量的1％，这取决于层30需要的用途。

UD-DFC材料层30包括单一共面层的示踪切片32与规则UD-DFC切片的组合，UD-DFC材料层30通常与其他单一层的共面示踪和/或规则切片组合，以形成多层化的UD-DFC模制复合物示踪片材，所述示踪片材包含例如3至6个共面层的切片。然后将多层化的示踪片与其他多层化的UD-DFC片堆叠，其他多层化的UD-DFC片可以包含示踪片材(UD-DFC材料30)或可以不包含示踪片材(UD-DFC材料30)，以形成图4中所示的UD-DFC模制复合物56。UD-DFC模制复合物56由单个多层化的示踪片材46构成，多层化的示踪片46包含至少一个示踪片材30以及七个多层化的UD-DFC片材40、42、44、48、50和52，多层化的示踪片材46包含规则(非示踪)UD-DFC切片。模制复合物56通常单独使用或与其他模制复合物片组合以形成各种预型件，所述预型件可压塑以形成复合部件。

模制复合物56显示为仅一个UD-DFC片(46)为多层化的示踪片材。在许多场合下，特别当预型件包括其中模制复合物重叠的部分时，不可能得到有用的X射线图像，因为有太多示踪切片存在于该部分中。根据本发明，示踪切片最终处于预型件和模制件的特定部分中的数量通过如下控制：1)改变共面切片的起始层30中示踪切片32的数量；2)改变多层化的UD-DFC片中起始层30的数量；3)改变模制复合物56中示踪切片包含的多层化的UD-DFC片数量。

对于大多数模塑应用，优选从起始单一层30开始，起始单一层30占示踪切片的50％至100％。然后将示踪切片层30与3层的单一共面规则UD-DFC切片组合以形成多层化的示踪片材。然后模制复合物通过多层示踪片材与7个多层化片组合形成，7个多层化片各自包含4层规则UD-DFC切片，所述规则UD-DFC切片各自为单个切片厚。拍摄模塑之前和模塑之后两者的X射线图像以确定是否可得到适合的图像。根据需要，可增加或减少示踪切片层30中示踪切片的数量以得到适合的X射线图像。另外，可增加或减少多层示踪片材中示踪切片层的数量和/或可增加或减少模制复合物中多层示踪片材的数量以得到适合的X射线图像。

模制复合物56可成形为任何适合的预型件形状，然后压塑以形成复合部件。如图5中所示，模制复合物56已经切割成初步预型件或切割件(cut-out)60。初步预型件60包括已经切割成模制复合物的槽62以及折叠线64和66。将初步预型件60沿着折叠线64和66折叠，使得标签部分68和69重叠，结果形成预型件70，其示于图6中。可以使用多于一片的模制复合物56以形成初步预型件60，初步预型件60包括多层模制复合物。

将预型件70使用已知压塑工序固化以制备最终部件80，如图7中所示。模制件80是设计为使飞机的两个主要结构连接在一起的夹子。两个主要结构飞机部件82和84示于虚线框中。夹子80为复杂UD-DFC飞机部件类型的实例，所述复杂UD-DFC飞机部件可使用根据本发明的示踪切片制备和监控。

预型件70的模塑根据已知的UD-DFC模制复合物模塑工序进行。将预型件70放入通常由两半模具构成的模具中，并且成形为需要的形状。一旦设置在模具中，所述模具预热至树脂的固化温度，预型件在高压模塑以形成夹子80。环氧树脂的通常高压固化温度为120℃至225℃。优选的固化温度为170℃至205℃。在固化温度的模具内的内部压力优选高于500psi并且低于2000psi。一旦预型件70已经完全固化(在固化温度通常为3分钟至1小时)，将部件从模具移去并且冷却以形成复合夹子80。

根据本发明，使示踪切片32定位于用于形成预型件70的模制复合物56的层46中，示踪切片32通过X射线成像或基于其他辐射的扫描或成像技术，例如计算机化断层显像(CT)扫描进行观察或成像。优选根据已知航空航天无损检测程序的X射线成像。图像可以进行数字化以协助建模和监控模制复合物模塑过程期间的运动。

为了监控UD-DFC切片模塑期间的运动，优选预型件70进行X射线成像以确定原始的示踪切片32的整体定位以及玻璃纱和单丝的局部定位。模制夹子80进行X射线成像以确定示踪切片和玻璃单丝的后成型定位。可以将两个X射线图像比较以确定示踪切片模塑过程期间整体运动和局部扭曲的程度。

其中预成型X射线图像与后成型X射线图像相比的前面监控过程在使用特定类型的UD-DFC模制复合物进行初始设计与优化特定部件的压塑过程中是特别有用的。预型件70也可以在流水线生产期间常规地进行X射线成像以确保示踪切片满足预期的整体和局部定位要求。对于模制夹子80的常规X射线成像同样真实的是确保根据设计预期产生示踪切片运动。

包括根据本发明示踪切片32的夹子80的X射线图像在图8中示为90。位于各种示踪切片32中的玻璃丝束24可见为白线92。显示玻璃纱的X射线图像提供示踪切片的整体位置以及位于示踪切片内各玻璃丝束局部扭曲或弯曲的图像的度量。

本发明特别用于监控在UD-DFC模制复合物片或层之间的接合点处UD-DFC切片的运动和混合。例如，模塑之前4层UD-DFC层压体的X射线图像示于图9A中。层压体构造示意性示于位于图9右上角的方框内。UD-DFC层压体包括3全层的规则UD-DFC模制复合物以及包含示踪切片的部分顶层(T)。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。部分示踪层T形成层压体构造顶部上的剥离层，其中示踪层在层压体顶部仅以部分的方式结束。图9B为高压模塑之后4层层压体的X射线图像。可以看出，一些玻璃示踪纱在模塑期间已经沿剥离线整体运动并且所述玻璃示踪纱已经由它们的起始线性形状变扭曲。监控示踪切片在剥离接合处整体运动和局部扭曲的该能力为通过本发明示踪切片构造提供的特别优势。

图10A为模塑之前的5层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图10右上角的框内。UD-DFC层压体包括4全层的规则UD-DFC模制复合物以及包含示踪切片的部分中间层(T)。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。示踪层T在层压体构造的中间形成剥离层，其中示踪层在层压体的中间仅以部分的方式结束。图10B为高压模塑之后的4层层压体的X射线图像。可以看出，一些玻璃示踪纱在模塑期间已经沿剥离线整体运动并且所述玻璃示踪纱由它们的起始线性形状已经变扭曲。

图11A为模塑之前的4层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图11右上角的框内。UD-DFC层压体包括2全层的规则UD-DFC模制复合物以及包含示踪切片的全层(T)，示踪切片位于UD-DFC模制复合物层的顶部上。部分的规则UD-DFC模制复合物层位于示踪层T的顶部上。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。图11B为高压模塑之后的4层层压体的X射线图像。

图12A为模塑之前的5层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图12右上角的框内。UD-DFC层压体包括4全层的规则UD-DFC模制复合物以及包含示踪切片的全层(T)，示踪切片位于UD-DFC模制复合物层的顶部上。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。图12B为高压模塑之后的5层层压体的X射线图像。

图13A为模塑之前的5层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图13右上角的框内。UD-DFC层压体包括4全层的规则UD-DFC模制复合物以及包含示踪切片的全层(T)，示踪切片位于UD-DFC模制复合物层的中间。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。图13B为高压模塑之后的5层层压体的X射线图像。

图14A为模塑之前的5层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图14右上角的框内。UD-DFC层压体包括3全层的规则UD-DFC模制复合物以及位于3全层顶部上的部分的规则UD-DFC模制复合物层。包含示踪切片的部分层(T)位于层压体顶部上使得所述部分层(T)与部分的规则UD-DFC模制复合物层重叠5cm。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。图14B为高压模塑之后的5层层压体的X射线图像。在这种情况下可以看出，一些玻璃示踪纱在模塑期间已经沿重叠线仅轻微地整体运动并且所述玻璃示踪纱由它们的起始线性形状已经变扭曲。

图15A为模塑之前的6层UD-DFC层压体的示例性X射线图像。层压体构造示意性示于位于图14右上角的框内。UD-DFC层压体包括4全层的规则UD-DFC模制复合物以及部分的规则UD-DFC模制复合物层，所述部分的规则UD-DFC模制复合物层位于包含示踪切片的部分层(T)顶部上的层压体中间。定位部分示踪层和规则层使得部分示踪层与规则层彼此重叠5cm。示踪切片中的玻璃纱在X射线图像中可见为各自50mm长的相对直的线段。图15B为高压模塑之后的6层层压体的X射线图像。可以看出，与其中在表面重叠的图14相比，一些玻璃示踪纱在模塑期间已经沿重叠线整体运动并且所述玻璃示踪纱由它们的起始线性形状已经变扭曲。

图16A和图16B显示已经由预型件模制的复合部件的X射线图像，所述预型件包括上部UD-DFC模制复合物片以及下部UD-DFC模制复合物片。图16A中，仅上部UD-DFC模制复合物片包括示踪切片。图16B中，仅下部UD-DFC模制复合物片包括示踪切片。示踪切片中的玻璃示踪纱在X射线图像中显现为黑色曲线段。优选X射线图像由包含示踪切片的片中的仅一片得到从而使得可以看到示踪物在片之间的接合点处的运动。当两个片均包含示踪切片时，难以确定示踪物沿着片之间的接合处的运动。两个X射线图像16A和16B可彼此比较和/或彼此叠加以提供准确显示切片沿两个UD-DFC模制复合物片之间接合处的运动以及切片的最终位置和取向。图16中的两个图像一起观察时，显示上部UD-DFC模制复合物片和下部UD-DFC模制复合物片的良好运动和混合。

图17A和图17B为图16中所示的相同复合部件的X射线图像，不同之处为使用不同的上部UD-DFC模制复合物片和下部UD-DFC模制复合物片。图17中的两个图像一起观察时显示上部UD-DFC模制复合物片和下部UD-DFC模制复合物片的弱的运动和混合。

示踪切片也在监控UD-DFC切片位置和沿折叠线的运动中是特别有用的，折叠线例如图5夹子初步预型件60中的折叠线64和66。例如，将位于折叠线64和66上的示踪切片在扁平初步预型件60中进行X射线成像。将由折叠线64和66形成的曲线也在预型件70和模制夹子80中进行X射线成像。X射线图像的比较允许监控和测量示踪切片的整体运动以及在模制夹子80中成形初步预型件60期间切片的局部扭曲。另外，为了简单测量示踪切片的位置和扭曲的目的，折叠线处的X射线成像可以在制备夹子期间三个阶段的任一个阶段进行。该测量过程不必需包括监控示踪切片的运动的步骤。

示踪切片在监控其中存在重叠部分的UD-DFC模制复合物的预型件部分中的UD-DFC切片位置和运动中也是有用的。例如当初步预型件60进行折叠以形成预型件70时，位于初步预型件60中的槽62任一侧上的UD-DFC模制复合物标签重叠。包含重叠的UD-DFC模制复合物预型件70的部分将包括其他未重叠部分的两倍数量的示踪切片。因此，可以需要减少重叠部分中示踪切片的数量以防止X射线图像的过载。

如上所述，可将UD-DFC模制复合物中示踪切片的数量通过改变单一层示踪切片中示踪切片的数量、以及改变包括在UD-DFC模制复合物中示踪切片层的数量进行简单和准确地改变和控制。准确地控制和改变示踪切片在UD-DFC模制复合物中的密度的该能力在其中成形预型件包含重叠部分的UD-DFC模制复合物的场合下是特别有用的。

AS4/8552UD纤维预浸料为已经用于制备切片的商购UD预浸料(Hexcel Corporation,Dublin CA)，所述切片随机取向以形成单一共面层的准各向同性切片。AS4/8552预浸料为碳纤维(AS4)/环氧树脂(8552)单向带，所述单向带为40cm宽、0.016cm厚，并且具有纤维面积重量为约145克/平方米。用于制备该UD带的碳单丝束为AS4碳纤维，AS4碳纤维具有3K、6K、12K或24K单丝。所述带的树脂含量为38wt％，其中树脂(8552)为热塑性增韧环氧树脂。将带切割以提供8mm的带并且切断以提供50mm长的AS4-规则切片。切片密度为约1.52克/立方米。

优选示例性AS4-示踪切片以与上述AS4-规则切片相同的方式制备，不同之处为当制备AS4/8552UD带时，每隔8mm将截面尺寸匹配的玻璃纤维单丝丝束替代AS4碳单丝束。将玻璃-丝束改性UD带每隔8mm切割并且在50mm间隔切断制备各自包括单个玻璃纤维丝束的示踪切片。其他示例性示踪切片可以相同方式通过将玻璃纤维丝束替代成如下其他碳纤维UD预浸料来制备：例如UD带预浸料AS4/IM7(环氧树脂/碳纤维)、IM7/8552(热塑性增韧环氧树脂/碳纤维)、3501-6/T650(环氧树脂/碳纤维)和IM7/M21(热塑性增韧环氧树脂/碳纤维)。

图3中所示示例性UD-DFC示踪材料层由单一层的共面切片构成，所述示例性UD-DFC示踪材料层通过如下形成：将足够数量的AS4-示踪切片和规则AS4切片施用至剥离纸或其他支持片的表面，使得层的面积重量为400gsm至4000gsm。AS4-示踪切片的数量应该为AS4-示踪切片和AS4-规则切片总数量的50％至100％。

将四个示例性UD-DFC示踪材料层结合以形成4层多层化的UD-DFC示踪片材。然后UD-DFC模制复合物(图4中的56)通过如下形成：将4层多层化的UD-DFC示踪片材与4层仅包含AS4-规则切片的多层UD-DFC片结合。然后所得示踪UD-DFC模制复合物以与规则UD-DFC模制复合物相同的方式使用。

示踪UD-DFC复合物的X射线成像在压塑之前和/或之后两者使用常规地用于航空航天工业的X射线装置和系统来实现。

因此已经描述了本发明的示例性实施方式，本领域技术人员应该注意的是，本申请的披露内容仅为示例性的，在本发明范围内可以进行各种其他替代、适应和修改。因此，本发明不受限于上述实施方式，而仅受限于以下权利要求。