用于复合层压件的三维丝网的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及复合结构，并且更具体地，涉及复合层压件。更具体地，本公开涉及使用丝网改善复合层压件的全厚度强度的方法和设备。
【背景技术】
[0002]由也称为板层或薄层(lamina)的一个或多个复合层形成复合层压件。每个复合层包括加固材料和基质材料。例如，加固材料科采取纤维的形式，纤维可以单个方向定向以使复合层为单向的，或以两个方向定向以使复合层为双向的。基质材料可采取例如树脂的形式。
[0003]纤维束可呈层状地层叠以形成加强敷层(Iayup)，其可称为预成型件。当用被部分固化以用于处理的树脂预浸渍纤维束时预成型件可称为湿预成型件或者当不存在树脂时称干预成型件。树脂被灌注到预成型件的纤维束之间的间隔中以形成集成预制件。可部分固化集成预制件以形成部分固化的复合层压件或完全固化以形成完全固化的复合层压件。碳纤维增强聚合物(CFRP)层压件是一个类型的复合层压件的实例。
[0004]在某些情况下，在复合层压件内可能出现非期望的不一致性。非期望的不一致性是超出选择容差范围的不一致性或超过某些选择阈值的不一致性。例如，非期望的不一致性可以是裂纹、热诱导裂纹、缺口、分层，或者其他类型的超出选择容差范围的不一致性。
[0005]在存在非期望的不一致性的情况下复合层压件的仍在选择容差内执行的吸收能量的能力通常称作复合层压件的缺口韧性。改善复合层压件的缺口韧性同时仍允许树脂有效地灌注于纤维之间及纤维周围可能比期望的更困难。改善复合层压件的缺口韧性的一些现行的方法可能降低复合层压件在其他方面中的性能。
[0006]例如，一个现行的解决方案包括在复合层压件中的每对复合层之间层叠一片间断纤维。然而，该类型的解决方案改进复合层压件的缺口韧性但降低了复合层压件的对形成非期望的不一致性的抗性。
[0007]其他现行解决方案包括Z向锁固技术(Z-pinning)、缝合和簇绒法。Z向锁固技术包括迫使针沿Z方向的通过加强敷层或未固化的预成型件。缝合和簇绒包括沿Z方向将纤维穿线于加强敷层或未固化的预成型件。然而，这些类型的解决方案仍可能降低复合层压件的对形成非期望的不一致性的抗性，从而引起对纤维的不希望有的影响并且限制可以使用的针或螺纹的尺寸和定位。因此，期望提供一种考虑上述讨论的问题中的至少一些的以及其它可能的问题的方法和设备。
【发明内容】
[0008]在一个示例性实施方式中，设备包括纤维层。纤维层包括多个纤维束和多个填充部分。多个纤维束在多个纤维束之间具有多个间隔。多个填充部分由基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝状物组成。
[0009]在另一示例性实施方式中，复合结构包括多个纤维层、与多个纤维层数相关联的丝网、以及树脂。多个纤维层的每个纤维层包括在多个纤维束之间具有多个间隔的多个纤维束。丝网被配置为改善复合结构的缺口韧性以及复合结构的对多个非期望的不一致性的抗性。丝网包括多个填充纤维层中每个纤维层中多个纤维束之间的多个间隔的多个填充部分。多个填充部分中的一个填充部分包括多个间断丝和粘合材料。粘合材料被配置为将多个非连续丝保持在一起。粘合材料进一步被配置为将多个非连续丝粘合至多个纤维束中的至少一个纤维束。树脂将多个纤维层和与多个纤维层相关联的丝网粘合到一起。
[0010]在又一个示意性实施方式中，提供用于形成复合结构的方法。由非连续丝组成的多个丝层相对于多个纤维束定位以形成具有基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的多个填充部分的纤维层。使用纤维层为复合结构形成加强敷层。
[0011]上述特征和功能能够在本发明的各种实施方式中独立实现或者也可以在其他实施方式中被组合，其中进一步的细节可以参考以下描述和附图可见。
【附图说明】
[0012]上述示例性实施方式的特征中的新颖特征将在所附权利要求书中阐述。然而，通过参考下文中本发明示例性实施例的的详细说明并在阅读时结合附图可以更好地理解示例性实施例和优选的使用模式及其进一步目的和特征，其中:
[0013]图1是根据示例性实施方式的框图形式的制造环境的示意图；
[0014]图2是根据示例性实施方式的加强敷层的部分的示意图；
[0015]图3是根据示例性实施方式移去一部分加强敷层的加强敷层的剖面图的示意图；
[0016]图4是根据示例性实施方式的加强敷层的侧视图的示意图；
[0017]图5是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0018]图6是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0019]图7是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0020]图8是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的两个丝层的示意图；
[0021]图9是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0022]图10是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0023]图11是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
[0024]图12是根据示例性实施方式丝层的潜在配置的示意图；
[0025]图13是根据示例性的实施方式的流程图形式的用于形成复合结构的过程的示意图；
[0026]图14是根据示例性的实施方式的流程图形式的用于形成加强敷层的过程的示意图；
[0027]图15是根据示例性实施方式的框图形式的飞机制造和检修方法的示意图；以及
[0028]图16是以可以实施示例性实施方式的框图的形式的飞机的示意图。
【具体实施方式】
[0029]示例性实施方式认识到并考虑不同的因素。例如，示例性实施方式认识到并考虑其可能期望具有改善复合层压件的缺口韧性的方法和设备，同时也保持对非期望的不一致性的形成和生长的至少期望级别的抗性。具体地，示例性实施方式认识到并且考虑其可能期望改善复合层压件的缺口韧性，同时也允许树脂有效地灌注在复合层压件的加强敷层内。
[0030]因此，示例性实施方式提供用于形成复合层压件的加强敷层的方法和设备，其允许树脂以期望的方便程度灌注于敷层内并且改进使用加强敷层形成的复合层压件的缺口韧性。在一个示例性实例中，多个纤维层层叠以形成加强敷层。纤维层数中的每个纤维层可以包括在多个纤维束之间具有多个间隔的多个纤维束以及由填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝组成的丝过滤器。可将树脂灌注于加强敷层中以形成未固化的预成型件。然后可以固化未固化的预成型件从而形成复合层压件。
[0031]现参考附图，并具体地参考图1，以框图形式描绘了根据示例性实施方式的制造环境的示意图。在该示例性实例中，制造环境100是可以制造复合结构102的环境的实例。在该示例性实例中，复合结构102采取复合层压件104的形式。
[0032]正如所描述，通过使树脂108与加强敷层106结合形成复合结构102。加强敷层106同样可以称为预成型件。如在本文中使用的，具有加强敷层106的“集成”树脂108指的是使树脂108位于加强敷层106内。例如，在没有限制的情况下，可通过用树脂108灌注加强敷层106、将树脂108注入加强敷层106、用树脂108使加强敷层106饱和、混合树脂108与加强敷层106、用加强敷层106浸渍树脂108、或这些的一些组合执行这种集成。
[0033]在该示例性实例中，用树脂108灌注加强敷层106。树脂108由至少一个聚合物组成。例如，树脂108可以是由热固性聚合物、热塑性聚合物或其他类型的聚合物中的至少一个组成的聚合树脂。
[0034]如本文中使用的，短语“至少一个”当与一系列项使用时，意味着可以使用一个或多个所列项的不同组合以及可以需要列出的项中的仅一个。项可以是特定对象、事物、行为、工艺或者种类。换言之，“至少一个”意味着可以使用列表中的项或多个项的任何组合并且可以不需要列表中的所有项。
[0035]例如，“项A、项B、以及项C中至少一个”可意指项A ;项A和项B ;项B ;项A、项B、以及项C ;或者项B和项C。在一些情况下，“项A、项B、以及项C中至少一个”可意旨，例如但不限于，项A中两个、项B中一个、以及项C中十个；项8中四个以及项C中七个；或者一些其他合适的组合。
[0036]向加强敷层106内灌注树脂108形成复合结构102，该复合结构102接下来根据实施方式可变为未固化、部分固化、或者完全固化。该复合结构102可称作集成预成型件。当变为未固化时，复合结构102可称作集成预成型件或未固化复合结构。可部分固化集成预成型件以采取部分固化的复合结构的形式。可执行该部分固化以允许更容易传输和处理复合结构。可完全固化集成预成型件以采取完全固化的复合结构的形式。
[0037]在该示例性实例中，加强敷层106包括同时形成多个纤维层112的纤维束107和丝网110。如本文所用的，“多个”项可以包括一个或多个项。以这种方式，数个纤维层112可以包括一个或多个层。
[0038]丝网110由间断丝111和粘合材料113组成。间断丝111可以是未延伸复合结构102的全部长度或宽度的纤维。间断丝111可以包括具有不同尺寸、不同直径、不同截面形状、不同类型、或这些的一些组合中的至少一个的丝。间断丝111可以包括碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维、聚醚酮纤维、聚酯纤维、聚醚砜纤维、聚酰亚胺纤维、聚氨基甲酸乙酯纤维、或其他类型的纤维中的至少一个。
[0039]此外，在该示例性实例中，间断丝111相互之间可具有随机定向。然而，在其他示例性实例中，间断丝111相互之间不是随机定向。
[0040]粘合材料113被配置为将丝网110粘合至纤维束107并将纤维束107彼此粘合。粘合材料113被配置为响应于施加于粘合材料113的热量、压力、或化学反应将间断丝111保持在一起。在处理过程中，粘合材料113将间断丝111保