降低復(fù)合樹(shù)脂部件中孔隙度的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱是降低復(fù)合樹(shù)脂部件中孔隙度的方法和裝置。將電荷置于用于固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的工具上。帶電的工具產(chǎn)生將樹(shù)脂中夾帶的氣體吸引到工具表面的靜電力，從而降低固化部件中的孔隙度。
【專利說(shuō)明】降低復(fù)合樹(shù)脂部件中孔隙度的方法和裝置
[0001]背景信息【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]一般而言，本公開(kāi)內(nèi)容涉及復(fù)合樹(shù)脂部件的制造，并且更具體地涉及降低部件中孔隙度的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]通過(guò)將多個(gè)預(yù)浸料(prepreg)形式的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂板層鋪疊可制造復(fù)合樹(shù)脂部件。通過(guò)將預(yù)浸料部件鋪疊放置在工具上并使其經(jīng)受熱和壓力的組合，而將其固化。隨著部件鋪疊被加熱，預(yù)浸料板層軟化并且流動(dòng)，以便形成加固的結(jié)構(gòu)，然而，空氣和/或揮發(fā)性氣體可在固化過(guò)程期間夾帶在板層內(nèi)，其造成固化部件中的孔隙度。這些孔隙度是不期望的，因?yàn)槠淇赡芙档筒考男阅?。在一些?yīng)用中，靠近部件鋪疊工具側(cè)(tool side)的夾帶空氣和/或氣體是特別有問(wèn)題的并且難以去除。對(duì)于工具側(cè)部件孔隙度的問(wèn)題的一個(gè)解決方案包括將部件鋪疊在高壓釜中固化，在該高壓釜中，將高壓施加到部件，其可將夾帶空氣和/或氣體擠出。高壓釜固化復(fù)合材料部件鋪疊是耗時(shí)的、勞動(dòng)密集的并且需要大的相對(duì)昂貴的資本設(shè)備。對(duì)于該問(wèn)題的另一個(gè)解決方案集中在允許使用采用嵌入式透氣性材料比如玻璃或多稀松織物(polyscrim)材料的裝袋技術(shù)使部件鋪疊通過(guò)所述鋪疊的外皮透氣。透氣性材料的廣泛應(yīng)用——包括嵌入式透氣性材料烘箱固化使用時(shí)——也是耗時(shí)和勞動(dòng)密集的，并且對(duì)于消除部件孔隙度可能不是完全有效的，特別是對(duì)靠近部件工具側(cè)出現(xiàn)的那些孔隙度。
[0004]因此，需要將復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊固化的方法和裝置，其大量降低或基本上消除工具側(cè)部件孔隙度。而且，需要如上所述的方法和裝置，其允許使用常規(guī)真空裝袋技術(shù)非高壓釜(低壓固化，out-of-autoclave)加工復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊并且在常規(guī)烘箱內(nèi)固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]公開(kāi)的實(shí)施方式提供非高壓釜固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的方法和裝置，其可使用常規(guī)的烘箱執(zhí)行，并且對(duì)于降低或消除工具側(cè)部件孔隙度是有效的。通過(guò)使用電荷發(fā)生器比如但不限于靜電荷發(fā)生器將電荷置于固化工具上而降低工具側(cè)部件孔隙度。工具側(cè)孔隙度的降低可以使部件能夠使用非高壓釜方法進(jìn)行固化。
[0006]在一個(gè)實(shí)施方式中，使用電荷發(fā)生器對(duì)工具負(fù)電荷充電，這使得負(fù)電荷被置于與部件鋪疊接合的工具表面上。部件鋪疊攜帶正電荷。工具表面上的負(fù)電荷在固化工具和帶正電的部件鋪疊之間形成電荷不平衡或電勢(shì)差，并且該電勢(shì)差產(chǎn)生靜電吸引力。隨著部件鋪疊在固化過(guò)程期間被加熱，樹(shù)脂變得粘性下降并且開(kāi)始流動(dòng)，這允許任何夾帶的氣體分子遷移。靜電力朝向工具表面吸引夾帶氣體和樹(shù)脂二者的分子，從而大量降低或基本上消除部件孔隙度，特別是工具側(cè)孔隙度。
[0007]可使用機(jī)械技術(shù)比如但不限于摩擦起電將負(fù)電荷置于工具上。通過(guò)將兩種材料置于工具的背面上實(shí)現(xiàn)摩擦起電，所述兩種材料在摩擦電序上充分遠(yuǎn)隔開(kāi)，以在未固化的復(fù)合材料部件鋪疊和工具表面之間產(chǎn)生必要的電勢(shì)差。在其它實(shí)施方式中，可使用動(dòng)態(tài)動(dòng)力系統(tǒng)比如范德格拉夫發(fā)生器將負(fù)電荷置于工具上。
[0008]根據(jù)一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式，提供了降低復(fù)合樹(shù)脂部件中的孔隙度的方法。所述方法包括將未固化的復(fù)合材料部件鋪疊放置在工具的表面上，并且通過(guò)對(duì)工具充電而使電荷置于工具上。所述方法進(jìn)一步包括使用工具上的電荷將未固化的復(fù)合材料部件鋪疊內(nèi)的分子吸引到工具的表面，并且將復(fù)合材料部件鋪疊固化。可以使用摩擦起電或范德格拉夫發(fā)生器進(jìn)行工具的充電。通過(guò)將負(fù)電荷置于工具上進(jìn)行充電，該負(fù)電荷用于朝向工具表面吸弓I復(fù)合材料部件鋪疊中的氣體分子。
[0009]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，提供了制造復(fù)合材料部件的方法，包括將未固化的復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊放置在工具表面上，并且將真空袋在復(fù)合材料部件鋪疊之上密封。所述方法進(jìn)一步包括在袋中抽真空，加熱復(fù)合材料部件鋪疊，并且將電荷置于工具上以便朝向工具表面吸引復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊內(nèi)的氣體分子。所述方法還包括將復(fù)合材料部件鋪疊固化。固化過(guò)程可以在烘箱內(nèi)執(zhí)行。通過(guò)對(duì)工具摩擦起電可以進(jìn)行將電荷置于工具中。
[0010]根據(jù)又另一個(gè)實(shí)施方式，提供了當(dāng)在工具表面上固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊時(shí)降低其中工具側(cè)孔隙度的方法。所述方法包括使用電荷將復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊中的氣體分子吸引到工具表面。
[0011]根據(jù)又另一個(gè)實(shí)施方式，提供了固化復(fù)合樹(shù)脂部件的裝置，其包括工具和電荷發(fā)生器，所述工具具有適合于接合復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的工具表面，所述電荷發(fā)生器用于在工具表面上產(chǎn)生足量的電荷以便將復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊中的氣體分子吸引到工具表面。
[0012]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面，提供了降低復(fù)合樹(shù)脂部件孔隙度的方法，包括將未固化的復(fù)合材料部件鋪疊放置在工具表面上，并且將未固化的復(fù)合材料部件鋪疊內(nèi)的分子吸引到工具表面。有利地，所述方法可進(jìn)一步包括將部件鋪疊固化。有利地，所述方法可包括將分子吸引到工具表面，包括通過(guò)對(duì)工具充電而將電荷置于工具上。有利地，所述方法可包括其中使用摩擦起電對(duì)工具進(jìn)行充電。有利地，所述方法可包括其中使用范德格拉夫發(fā)生器對(duì)工具進(jìn)行充電。有利地，所述方法可包括其中使用負(fù)電荷發(fā)生器對(duì)工具進(jìn)行充電，并且置于工具上的電荷是負(fù)電荷。有利地，所述方法可進(jìn)一步包括使用工具上的電荷朝向工具表面吸引復(fù)合材料部件鋪疊中的氣體分子。有利地，所述方法可包括其中使用靜電荷發(fā)生器對(duì)工具進(jìn)行充電。有利地，所述方法可包括其中對(duì)工具充電包括與工具接觸放置材料層，并且使空氣通過(guò)材料層表面上方。
[0013]有利地，所述方法可包括其中通過(guò)倚靠工具放置FEP層并且倚靠FEP層放置材料而對(duì)工具進(jìn)行充電，其中所述材料是尼龍和聚酯之一。
[0014]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面，提供了制造復(fù)合材料部件的方法，包括將未固化的復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊放置在工具表面上，將真空袋在復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊之上密封，在真空袋中抽真空，加熱復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊，并且將電荷置于工具上以朝向工具表面吸引復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊內(nèi)的氣體分子。有利地，所述方法可進(jìn)一步包括將復(fù)合材料部件鋪疊固化。有利地，所述方法可包括其中通過(guò)對(duì)工具摩擦起電進(jìn)行將電荷置于工具上。有利地，所述方法可包括其中通過(guò)以下進(jìn)行摩擦起電:與工具接觸放置第一材料的第一層，其中第一材料的第一層在摩擦電序上是相對(duì)負(fù)的；并且將第一材料的第一層與第二材料接觸，其中第一材料和第二材料在摩擦電序上是充分間隔開(kāi)的。有利地，所述方法可包括其中將第一材料與第二材料接觸包括使空氣通過(guò)第一材料上方。
[0015]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的又另一個(gè)方面，提供了當(dāng)在工具表面上固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊時(shí)降低其中工具側(cè)孔隙度的方法，包括使用電荷將復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊中的氣體分子吸引到工具表面。
[0016]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的又另一個(gè)方面，提供了固化復(fù)合樹(shù)脂部件的裝置，其包括工具和電荷發(fā)生器，所述工具具有適合于接觸復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的工具表面，所述電荷發(fā)生器用于在工具表面上產(chǎn)生足量的電荷以將復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊中的氣體分子吸引到工具表面。有利地，所述裝置可包括其中電荷發(fā)生器包括摩擦電荷發(fā)生器。有利地，所述裝置可包括其中摩擦電荷發(fā)生器包括至少兩種彼此接觸并且在摩擦電序中充分分離的材料，以在工具表面上產(chǎn)生電荷。有利地，所述裝置可包括其中摩擦電荷發(fā)生器位于工具上。有利地，所述裝置可包括其中摩擦電荷發(fā)生器包括與工具接觸并且在摩擦電序中具有固有負(fù)電荷的第一材料，以及與第一材料接觸并且與第一材料在摩擦電序中分離開(kāi)足夠的量以在工具表面上產(chǎn)生電荷的第二材料。有利地，所述裝置可包括其中第一材料包括第一層和第二層，并且第二材料布置在第一層和第二層之間，并且是可透過(guò)的以允許氣流通過(guò)第一層和第二層的表面。有利地，所述裝置可包括其中第二材料包括覆蓋第一材料并且密封到工具的柔性袋。有利地，所述裝置可包括其中第一材料是氟化乙烯丙烯(FEP)并且第二材料是尼龍和聚酯之一。有利地，所述裝置可以包括其中柔性袋包括進(jìn)氣口，并且電荷發(fā)生器包括用于將空氣從進(jìn)氣口抽取通過(guò)第一材料并離開(kāi)柔性袋的文丘里裝置(Venturi device) 0有利地，所述裝置可進(jìn)一步包括適合于在固化烘箱內(nèi)支撐工具的架以及在電荷發(fā)生器和架之間的電絕緣層。
[0017]特征、功能和優(yōu)勢(shì)可獨(dú)立地在本公開(kāi)內(nèi)容的各種實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)，或者可在其它實(shí)施方式中結(jié)合，其中進(jìn)一步的細(xì)節(jié)參照下面的描述和附圖可見(jiàn)。
[0018]附圖簡(jiǎn)述
[0019]被認(rèn)為是有利實(shí)施方式的特點(diǎn)的新特征在所附權(quán)利要求中闡述。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，參照本公開(kāi)的有利實(shí)施方式的下列詳述將最好地理解有利的實(shí)施方式，以及其優(yōu)選的使用模式、進(jìn)一步的目標(biāo)及優(yōu)勢(shì)，其中:
[0020]圖1是固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的裝置的功能框圖圖示，其降低部件孔隙度。
[0021]圖2是圖1中所示裝置的一個(gè)實(shí)施方式的分解側(cè)視圖圖示。
[0022]圖3是沿圖2中的線3-3獲取的未分解截面圖圖示。
[0023]圖4是所述裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的側(cè)視圖圖示。
[0024]圖4A是利用摩擦起電效應(yīng)的范德格拉夫發(fā)生器的圖解視圖。
[0025]圖5是所述裝置的進(jìn)一步實(shí)施方式的側(cè)視圖圖示。
[0026]圖6是固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的方法的流程圖圖示，其降低部件孔隙度。
[0027]圖7是航空器生產(chǎn)和使用方法的流程圖圖示。
[0028]圖8是航空器的方框圖圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1寬泛地圖示了用于固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的裝置的組件，所述固化降低由于夾帶氣體的部件孔隙度。部件孔隙度特別是工具側(cè)孔隙度的降低可能夠使用非高壓釜方法以固化復(fù)合材料部件鋪疊。未固化的復(fù)合材料部件鋪疊20被放置在合適的工具22的表面25上，工具22有時(shí)被稱作固化工具或粘合工具。如下面將更詳細(xì)討論的，真空袋(圖1中未顯示)可放置在部件鋪疊20之上并且密封到工具表面25以便在固化過(guò)程期間對(duì)部件鋪疊20施加壓實(shí)壓力。放置在工具22上的部件鋪疊20可在虛線26所示的常規(guī)烘箱中固化。為了降低部件孔隙度，特別是靠近工具表面25的部件孔隙度，使用電荷發(fā)生器24將負(fù)電荷置于工具22上，其可以在整個(gè)固化周期內(nèi)保持。未固化的復(fù)合材料部件鋪疊20攜帶正電荷+。由帶正電的部件鋪疊20和帶負(fù)電的工具22造成的電勢(shì)差V產(chǎn)生靜電力F，其將夾帶空氣和/或揮發(fā)性氣體分子58 (在下文中被統(tǒng)稱為一種或多種氣體或氣體分子)。作為氣體分子58遷移到工具表面25的結(jié)果，大量降低或基本上消除了固化部件鋪疊20中由夾帶氣體造成的孔隙度。
[0030]現(xiàn)將注意力放到圖示了圖1所示裝置的一個(gè)實(shí)施方式的圖2和3，所述裝置可用于使用常規(guī)真空裝袋技術(shù)在常規(guī)烘箱26內(nèi)固化復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊20以在固化過(guò)程期間對(duì)部件鋪疊20施加壓實(shí)壓力。未固化的復(fù)合材料部件鋪疊20可包括多個(gè)預(yù)浸料板層，其都包含保持在聚合物樹(shù)脂基體20b中的纖維增強(qiáng)20a (圖3)。未固化的復(fù)合材料部件鋪疊20被放置在工具22的表面25上。在圖示的實(shí)施方式中，工具表面25顯示為基本上平的，然而在其它應(yīng)用中，工具表面25可具有一個(gè)或多個(gè)輪廓線或曲線或者平區(qū)域和輪廓線(未顯示)的組合。工具22可以包括金屬、復(fù)合材料或者其它能夠保持由電荷發(fā)生器24產(chǎn)生的電荷的材料，其在該實(shí)例中為圖1所示的電荷發(fā)生器24的無(wú)動(dòng)力機(jī)械形式。
[0031]常規(guī)的柔性真空袋32——其可包括但不限于尼龍或聚酯——覆蓋部件鋪疊20并且使用常規(guī)的密封帶或其它密封方法(未顯示)密封到工具表面25。雖然圖中沒(méi)有圖示，但可以將一個(gè)或多個(gè)通氣器、剝離板層、隔板(caul plate)等放置在真空袋32下方的部件鋪疊20之上。真空袋32包含與用于將袋32抽空的真空管40連結(jié)的出氣口 38，產(chǎn)生在固化周期期間施加到部件鋪疊20的壓實(shí)壓力。
[0032]隨后描述的電荷發(fā)生器24被附接到工具22的底部36。電荷發(fā)生器24連同工具22和部件鋪疊20被支撐在烘箱架(oven rack) 30上，烘箱架30可放置在常規(guī)的加熱烘箱26內(nèi)以進(jìn)行固化。電荷發(fā)生器24通過(guò)絕緣層28與烘箱架30電絕緣，絕緣層28可包括但不限于玻璃纖維布。在通過(guò)電荷發(fā)生器24對(duì)工具22充電期間，絕緣層28將電荷發(fā)生器24與烘箱架30電絕緣，從而防止置于工具22上的負(fù)電荷放電。
[0033]在圖2和3所示的實(shí)施方式中，電荷發(fā)生器24包括摩擦靜電荷發(fā)生器，其包含分別第一材料的第一層42和第二層44，其間隔開(kāi)并且被第二材料的可透過(guò)層46分隔，所述可透過(guò)層46允許空氣由此經(jīng)過(guò)。分別第一材料的第一層42a和第二層42b具有與第二材料的層46接觸的相對(duì)的表面42a，44a(圖3)。摩擦電荷發(fā)生器24通過(guò)摩擦起電效應(yīng)產(chǎn)生電荷。有時(shí)被稱為摩擦起電(triboelectric charging)的摩擦起電效應(yīng)(triboelectriceffect)是一種接觸起電的形式，其中某些材料在它們與另一種不同的材料接觸并且隨后被分離——比如通過(guò)摩擦——之后變得帶電，盡管在一些情況中電荷轉(zhuǎn)移也可以通過(guò)簡(jiǎn)單接觸而沒(méi)有摩擦或分離而發(fā)生。根據(jù)材料、表面粗糙度、溫度、應(yīng)變和材料的其它性質(zhì)，產(chǎn)生的電荷的極性和強(qiáng)度不同。根據(jù)當(dāng)材料被另一個(gè)物體接觸時(shí)電荷分離的極性的順序，材料可以以被稱為摩擦電序的序列排列。當(dāng)朝向序列底部的材料被靠近序列頂部的材料接觸時(shí)將獲得更負(fù)的電荷，反之亦然。材料在摩擦電序上彼此相距越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)移的電荷越大。
[0034]材料層42，44，46被真空袋56覆蓋，真空袋56可包括，例如但不限于，聚酯或尼龍。真空袋56通過(guò)任何合適的技術(shù)比如使用常規(guī)的密封帶(未顯示)密封到工具22的底部36，并且共形地接合一個(gè)第二材料的第二層44。附接到袋56 —側(cè)的文丘里裝置52與吸筒54連結(jié)。文丘里裝置52包括在袋56內(nèi)產(chǎn)生局部部分真空的內(nèi)文丘里管(Venture tube)(未顯示)。該局部部分真空使得空氣被抽入袋56中的入口 48并且通過(guò)第二材料的層46。
[0035]流經(jīng)第二材料的層46的空氣移動(dòng)通過(guò)第一材料的第一層42和第二層44的表面42a, 44a(圖3)上方。選擇形成層46的第二材料和形成層42，44的第一材料，使得其在摩擦電序中充分間隔開(kāi)，以當(dāng)空氣流經(jīng)層46和第一層42和第二層44的上方時(shí)在工具22上產(chǎn)生期望量的負(fù)電荷。例如，但不限于，在一個(gè)實(shí)施方式中，材料的第一層42和第二層44的每一個(gè)可以包括在摩擦電序中具有相對(duì)負(fù)電荷的材料，比如但不限于，合適的FEP(氟化乙烯丙烯)比如Teflon'并且第二材料的層46可包括在摩擦電序中具有相對(duì)正電荷的玻璃布(woven glass)/NlO0
[0036]袋56與第二層44的接觸，連同分別在第一層42和第二層46的相對(duì)表面42a，44a上方的氣流通過(guò)摩擦電荷生成效應(yīng)造成負(fù)電荷置于工具22上?？稍诠ぞ?2的背面36上利用材料的其它排列，以便通過(guò)摩擦起電效應(yīng)在工具22上產(chǎn)生摩擦電荷。如之前討論的，由電荷發(fā)生器24產(chǎn)生的電荷對(duì)工具22負(fù)電荷充電。工具表面25上的負(fù)電荷產(chǎn)生分別朝向工具表面25吸引氣體和樹(shù)脂二者的分子58，60(圖3)的靜電力F(圖1)，從而大量降低或基本上消除固化部件中的孔隙度，特別是工具側(cè)的孔隙度。由靜電力F造成的樹(shù)脂分子60朝向工具表面25的遷移可有助于將氣體分子58從部件鋪疊20移出到工具表面25。
[0037]如之前所述的，圖1中所示的電荷發(fā)生器24可包括許多裝置中的任何一個(gè)，所述裝置能夠產(chǎn)生可轉(zhuǎn)移到工具22的電荷以便在工具表面25上形成負(fù)靜電荷以及在工具22和復(fù)合材料部件鋪疊20之間的期望電勢(shì)差。例如，參考圖4，電荷發(fā)生器24可包括可直接連接到工具22的有動(dòng)力的靜電發(fā)生器64。在該實(shí)例中，工具22被支撐在烘箱架30上，烘箱架30通過(guò)電絕緣的層28與工具22絕緣。
[0038]靜電發(fā)生器64可包括但不限于范德格拉夫發(fā)生器，其包括在兩個(gè)或更多個(gè)皮帶輪(未顯示)之上運(yùn)行的柔性介電材料帶(未顯示)，以及靠近皮帶輪(未顯示)放置的電極?？蛇x地，靜電發(fā)生器64可包括利用摩擦起電效應(yīng)的范德格拉夫發(fā)生器形式，比如圖4A中所示的。在這個(gè)后面的實(shí)例中，一個(gè)或多個(gè)帶65與輥對(duì)67，69之間的摩擦對(duì)輥67，69充電有相反的極性，棍67，69中的一個(gè)由絕緣材料制成,或者兩個(gè)都由摩擦起電等級(jí)上不同位置處——一個(gè)在材料或帶以上并且另一個(gè)在材料或帶以下——的絕緣材料制成。來(lái)自輥67，69的電場(chǎng)(未顯示)隨后在電極71，73上誘導(dǎo)電暈放電，其將與輥67，69上電荷極性相反的電荷噴射(spray)到帶65上。與具有復(fù)雜或高度波狀工具表面的固化工具22結(jié)合，并且與大和小工具串(tool string)結(jié)合，可期望使用上述動(dòng)力類型的靜電發(fā)生器64。
[0039]圖5中圖示了固化復(fù)合材料部件鋪疊20的裝置的進(jìn)一步實(shí)施方式，其降低或消除部件孔隙度。在該實(shí)例中，工具22的底部36基本上被第一材料的層42覆蓋。第二材料的層56覆蓋第一材料的層42并且被夾在層42和絕緣層28之間。第一層42和第二層56具有在摩擦起電等級(jí)上充分不同的固有電荷以在工具表面25上產(chǎn)生期望的靜電荷。例如，與工具22的底部36接觸的層42可包括具有相對(duì)負(fù)電荷的FEP/Teflon材料，并且層56可包括在摩擦電序上具有相對(duì)正電荷的尼龍或聚酯。在圖5所示的實(shí)施方式中，不是必須如圖2和3所不的實(shí)施方式中進(jìn)行將空氣通過(guò)層42，56任一個(gè)的上方。
[0040]現(xiàn)將注意力放到圖6，其寬泛地圖示了固化復(fù)合材料部件鋪疊的方法的整個(gè)步驟，所述方法降低固化部件中的工具側(cè)孔隙度，并且可以使用常規(guī)的真空袋加工技術(shù)和常規(guī)的固化烘箱執(zhí)行。在66開(kāi)始，將未固化的部件鋪疊20放置在工具22的表面25上。在68，將真空袋32放置在部件鋪疊20之上并且密封到工具22。在78，在真空袋32內(nèi)抽真空，并且在72，對(duì)工具22充電，在圖示的實(shí)例中其包括將負(fù)電荷置于工具22上，其在工具表面25上產(chǎn)生負(fù)靜電荷。在74，使用置于工具表面25上的靜電荷將氣體和樹(shù)脂分子吸引到工具表面25。在76，通過(guò)將部件鋪疊20連同帶負(fù)電的工具22放置在常規(guī)烘箱26中固化復(fù)合材料部件鋪疊。
[0041]本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式可用于多種潛在的應(yīng)用，特別是在運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)中，包括，例如，航空航天、船舶、汽車(chē)應(yīng)用以及可使用自動(dòng)鋪疊設(shè)備的其它應(yīng)用。因此，現(xiàn)參考圖7和8，本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式可用在圖7所示的航空器制造和使用方法78和圖8所示的航空器80的情況中。公開(kāi)的實(shí)施方式的航空器應(yīng)用可以包括，例如但不限于，固化復(fù)合樹(shù)脂部件比如但不限于橫桿、翼梁和縱梁，這里僅舉幾個(gè)例子。在生產(chǎn)前期間，示例性方法78可以包括航空器80的規(guī)格和設(shè)計(jì)82以及材料采購(gòu)84。在生產(chǎn)期間，發(fā)生航空器80的部件和子組件制造86以及系統(tǒng)整合88。其后，航空器80可經(jīng)受認(rèn)證和發(fā)照90以便投入使用92。在消費(fèi)者使用時(shí)，航空器80安排進(jìn)行日常維修和保養(yǎng)94 (其還可以包括改進(jìn)、重新配置、整修等
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寸/ ο
[0042]方法78的每個(gè)過(guò)程可以通過(guò)系統(tǒng)整合人員、第三方和/或操作人員(例如，消費(fèi)者)執(zhí)行或?qū)嵤?。出于該描述的目的，系統(tǒng)整合人員可以包括但不限于諸多航空器制造商和主要系統(tǒng)轉(zhuǎn)包商；第三方可以非限制性地包括諸多銷(xiāo)售商、轉(zhuǎn)包商和供應(yīng)商；以及操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)組織等。
[0043]如圖8所示，通過(guò)示例性方法78生產(chǎn)的航空器80可以包括具有多個(gè)系統(tǒng)98的機(jī)體96和內(nèi)部100。高水平系統(tǒng)98的實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)102、電力系統(tǒng)104、液壓系統(tǒng)106和環(huán)境系統(tǒng)108。可以包括任意數(shù)量的其它系統(tǒng)。雖然顯示航空航天的實(shí)例，但本公開(kāi)內(nèi)容的原理還可適用于各種其它的工業(yè)，比如于船舶和汽車(chē)工業(yè)。
[0044]可以在生產(chǎn)和使用方法78的任意一個(gè)或多個(gè)階段期間利用本文實(shí)施的系統(tǒng)和方法。例如，對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程86的部件或子組件可以以與使用航空器80時(shí)生產(chǎn)的部件或子組件類似的方式構(gòu)造或制造。另外，例如通過(guò)大幅加快航空器80的裝配或減少航空器80的成本，可以在生產(chǎn)階段86和88期間利用一個(gè)或多個(gè)裝置實(shí)施方式、方法實(shí)施方式或其組合。類似地，當(dāng)航空器80在使用中，例如但不限于，用于維修和保養(yǎng)94時(shí)，可以利用一個(gè)或多個(gè)裝置實(shí)施方式、方法實(shí)施方式或其組合。
[0045]已經(jīng)出于說(shuō)明和描述的目的呈現(xiàn)了不同的有利實(shí)施方式的描述，并且該描述并非意欲是窮舉的，或限制于公開(kāi)形式的實(shí)施方式。許多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。而且，不同的有利實(shí)施方式相比于其它有利的實(shí)施方式可以提供不同的優(yōu)勢(shì)。選擇和描述選取的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式以便最好地解釋實(shí)施方式的原理、實(shí)際應(yīng)用并使其他本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解適用于預(yù)期的具體用途的各種修改的各種實(shí)施方式的公開(kāi)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.降低復(fù)合樹(shù)脂部件的孔隙度的方法，包括: 將未固化的復(fù)合材料部件鋪疊放置在工具的表面上；并且 將所述未固化的復(fù)合材料部件鋪疊內(nèi)的分子吸引到所述工具的所述表面。
2.權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述部件鋪疊固化。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述分子吸引到所述工具的所述表面包括通過(guò)對(duì)所述工具充電將電荷置于所述工具上。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中使用摩擦起電對(duì)所述工具進(jìn)行充電。
5.權(quán)利要求3所述的方法，其中使用范德格拉夫發(fā)生器對(duì)所述工具進(jìn)行充電。
6.權(quán)利要求3所述的方法，其中使用負(fù)電荷發(fā)生器對(duì)所述工具進(jìn)行充電，并且置于所述工具上的所述電荷是負(fù)電荷。
7.權(quán)利要求3、4、5或6所述的方法，進(jìn)一步包括: 使用所述工具上的所述電荷朝向所述工具的所述表面吸引所述復(fù)合材料部件鋪疊中的氣體分子。
8.權(quán)利要求3、4、5或6所述的方法，其中使用靜電荷發(fā)生器對(duì)所述工具進(jìn)行充電。
9.固化復(fù)合樹(shù)脂部件的裝置，其包括: 工具，其具有適合于接觸復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊的工具表面；以及電荷發(fā)生器，用于在所述工具表面上產(chǎn)生足量的電荷以將所述復(fù)合樹(shù)脂部件鋪疊中的氣體分子吸引到所述工具表面。
10.權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述電荷發(fā)生器包括摩擦電荷發(fā)生器。
11.權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述摩擦電荷發(fā)生器包括至少兩種材料，其彼此接觸并且在摩擦電序中充分分離以在所述工具表面上產(chǎn)生所述電荷。
12.權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述摩擦電荷發(fā)生器位于所述工具上。
13.權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述摩擦電荷發(fā)生器包括: 第一材料，其與所述工具接觸并且在摩擦電序中具有固有的負(fù)電荷，以及第二材料，其與所述第一材料接觸并且在所述摩擦電序中與所述第一材料分離開(kāi)足夠的量，以在所述工具表面上產(chǎn)生所述電荷。
14.權(quán)利要求13所述的裝置，其中: 所述第一材料包括第一層和第二層，并且 所述第二材料布置在所述第一層和所述第二層之間，并且是可透過(guò)的以允許氣流通過(guò)所述第一層和所述第二層的表面。
15.權(quán)利要求9至14所述的裝置，進(jìn)一步包括: 適合于在固化烘箱內(nèi)支撐所述工具的架；以及 所述電荷發(fā)生器和所述架之間的電絕緣層。
【文檔編號(hào)】B29C70/34GK103465479SQ201310219019
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】D·T·米斯茨阿格納 申請(qǐng)人:波音公司