Системы и способы автоматизированной выкладки волокон и изделия, полученные с их использованием - RU2019143366A
Код документа: RU2019143366A
Формула
1. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон, содержащая
выдачное устройство (102), выполненное с возможностью выдачи по меньшей мере одной полосы (104) армированной волокнами ленты, причем:
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты содержит первую продольную кромку (106) ленты и вторую продольную кромку (108) ленты, параллельную первой продольной кромке (106) ленты и отстоящую от первой продольной кромки (106) ленты на ширину (110) полосы ленты; и
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты содержит ленточную матрицу (130) из полимерной смолы и однонаправленные армирующие волокна (132), встроенные в ленточную матрицу (130) из полимерной смолы;
уплотняющее устройство (112), выполненное с возможностью приема по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с ведущей стороны (114) уплотняющего устройства (112) и уплотнения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложке (116);
механизм (118) управления направлением перемещения, выполненный с возможностью манипулирования выдачным устройством (102) и уплотняющим устройством (112) по меньшей мере в одном из двух- или трехмерного пространства относительно подложки (116);
источник (120) энергии, выполненный с возможностью подведения первого количества импульсной энергии (122) и второго количества импульсной энергии (123) к ведущей стороне (114) уплотняющего устройства (112) для соответствующего нагрева до первой температуры первых отдельных частей (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты и до второй температуры вторых отдельных частей (125) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты, чередующихся с первыми отдельными частями (124) вдоль по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты; и
контроллер (126), запрограммированный на управление по меньшей мере одним из следующего: скоростью подачи по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты из выдачного устройства (102) или частотой импульсов, мощностью импульса или длительностью импульса по меньшей мере одного из первого количества импульсной энергии (122) или второго количества импульсной энергии (123), а также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору размещение механизмом (118) управления направлением перемещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что:
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты центрирована по виртуальной криволинейной траектории (128); и
первые отдельные части (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты преобразованы в отдельные области (148) ленты, геометрически отличающиеся от первых отдельных частей (124).
2. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон по п. 1, в которой контроллер (126) также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору осуществление механизмом (118) управления направлением перемещения управление направлением перемещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с её размещением на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что:
виртуальная криволинейная траектория (128) содержит дугу (156), имеющую радиус (134), измеряемый от виртуальной точки (136) на виртуальной линии (138), которая перпендикулярна виртуальной криволинейной траектории (128) и пересекает первую продольную кромку (106) ленты и вторую продольную кромку (108) ленты;
отношение ширины (110) полосы ленты к радиусу (134) равно или больше 0,003;
в каждой из отдельных областей (148) ленты одно из однонаправленных армирующих волокон (132), расположенное ближе всего к первой продольной кромке (106) ленты, является более изогнутым, чем еще одно из однонаправленных армирующих волокон (132), расположенное ближе всего к второй продольной кромке (108) ленты; и
те из однонаправленных армирующих волокон (132), которые являются изогнутыми, параллельны подложке (116).
3. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон по п. 2, в которой контроллер (126) также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору осуществление механизмом (118) управления направлением перемещения управление направлением премещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с её размещением на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что дуга (156) имеет длину (154) дуги, которая равна произведению радиуса (134) и π/64 или больше произведения радиуса (134) и π/64.
4. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон по п. 2, в которой контроллер (126) также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору осуществление механизмом (118) управления направлением перемещения управление направлением перемещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с её размещением на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что дуга (156) имеет длину (154) дуги, которая равна произведению радиуса (134) и π/32 или больше произведения радиуса (134) и π/32.
5. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон по п. 2, в которой контроллер (126) также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору осуществление механизмом (118) управления направлением перемещения управление направлением перемещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с её размещением на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что дуга (156) имеет длину (154) дуги, которая равна произведению радиуса (134) и π/16 или больше произведения радиуса (134) и π/16.
6. Система (100) для автоматизированной выкладки волокон по п. 2, в которой контроллер (126) также запрограммирован на то, чтобы вызывать по выбору осуществление механизмом (118) управления направлением перемещения управление направлением перемещения по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты с её размещением на подложке (116) по меньшей мере по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что дуга (156) имеет длину (154) дуги, которая равна произведению радиуса (134) и π/8 или больше произведения радиуса (134) и π/8.
7. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон, включающий следующие этапы:
подведение первого количества импульсной энергии (122) к первым отдельным частям (124) по меньшей мере одной полосы (104) армированной волокнами ленты;
подведение второго количества импульсной энергии (123) ко вторым отдельным частям (125) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты, чередующимся с первыми отдельными частями (124), причем
любые две смежные первые отдельные части (124) отделены друг от друга одной из вторых отдельных частей (125);
первое количество импульсной энергии (122) обеспечивает нагрев первых отдельных частей (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты до первой температуры;
второе количество импульсной энергии (123) обеспечивает нагрев вторых отдельных частей (125) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты до второй температуры;
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты содержит первую продольную кромку (106) ленты и вторую продольную кромку (108) ленты, параллельную первой продольной кромке (106) ленты и отстоящую от первой продольной кромки (106) ленты на ширину (110) полосы ленты; и
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты содержит ленточную матрицу (130) из полимерной смолы и однонаправленные армирующие волокна (132), встроенные в ленточную матрицу (130) из полимерной смолы; и
укладку по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) таким образом, что:
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты центрирована по виртуальной криволинейной траектории (128); и
первые отдельные части (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты преобразованы в отдельные области (148) ленты, геометрически отличающиеся от первых отдельных частей (124).
8. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7, согласно которому вторая температура меньше, чем первая температура.
9. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому:
виртуальная криволинейная траектория (128) содержит дугу (156), имеющую радиус (134), измеряемый от виртуальной точки (136) на виртуальной линии (138), которая перпендикулярна виртуальной криволинейной траектории (128) и пересекает первую продольную кромку (106) ленты и вторую продольную кромку (108) ленты;
отношение ширины (110) полосы ленты к радиусу (134) равно или больше 0,003;
в каждой из отдельных областей (148) ленты одно из однонаправленных армирующих волокон (132), расположенное ближе всего к первой продольной кромке (106) ленты, является более изогнутым, чем еще одно из однонаправленных армирующих волокон (132), расположенное ближе всего к второй продольной кромке (108) ленты; и
те из однонаправленных армирующих волокон (132), которые являются изогнутыми, параллельны подложке (116).
10. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 9, согласно которому дуга (156) имеет длину (154) дуги, которая равна произведению радиуса (134) и π/64 или больше произведения радиуса (134) и π/64.
11. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 9, согласно которому:
этап подведения первого количества импульсной энергии (122) к первым отдельным частям (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты включает нагрев первой совокупности местоположений в первых отдельных частях (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты до более высокой температуры, чем второй совокупности местоположений в первых отдельных частях (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты; и
местоположения в первой совокупности местоположений находятся ближе к указанной виртуальной точке (136), чем местоположения во второй совокупности местоположений.
12. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 9, согласно которому
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты является множеством полос армированной волокнами ленты;
этап укладки по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) включает укладку указанного множества полос армированной волокнами ленты в виде совокупности параллельных непрерывных полос;
этап подведения первого количества импульсной энергии (122) к первым отдельным частям (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты включает нагрев первых отдельных частей (124) первой подгруппы указанного множества полос армированной волокнами ленты до более высокой температуры, чем первых отдельных частей (124) второй подгруппы указанного множества полос армированной волокнами ленты; и
полосы второй подгруппы указанного множества полос армированной волокнами ленты расположены дальше от указанной виртуальной точки (136), чем полосы первой подгруппы указанного множества полос армированной волокнами ленты.
13. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому
по меньшей мере указанная одна полоса (104) армированной волокнами ленты является множеством полос армированной волокнами ленты; а
этап укладки по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) включает укладку указанного множества полос армированной волокнами ленты в виде совокупности параллельных непрерывных полос.
14. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 12, также включающий следующие этапы:
определение свойства первых отдельных частей (124) каждой из указанного множества полос армированной волокнами ленты после подведения первого количества импульсной энергии (122) и
управление по меньшей мере одним из следующего: первым количеством импульсной энергии (122) или скоростью укладки (304) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) в качестве реакции на указанное свойство первых отдельных частей (124) каждой из указанного множества полос армированной волокнами ленты.
15. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому ширина (110) полосы ленты составляет от 5 миллиметров (0,2 дюйма) до 15 миллиметров (0,6 дюйма).
16. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому этап укладки по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) включает уплотнение (306) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложке (116).
17. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому в каждой из отдельных областей (148) ленты по меньшей мере одно из однонаправленных армирующих волокон (132), которые являются изогнутыми, содержит множество складок.
18. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому отдельные области (148) ленты являются трапециевидными.
19. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому этап укладки по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128) приводит к тому, что вторые отдельные части (125) становятся промежуточными областями (150) ленты, отделенными друг от друга отдельными областями (148) ленты.
20. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 19, согласно которому в каждой из промежуточных областей (150) ленты все однонаправленные армирующие волокна (132) являются только прямыми.
21. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 19, согласно которому каждое из однонаправленных армирующих волокон (132), которые являются изогнутыми в отдельных областях (148) ленты, менее изогнуто в отдельных промежуточных областях (150) ленты, чем в отдельных областях (148) ленты.
22. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 19, согласно которому промежуточные области (150) ленты являются прямоугольными.
23. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, также включающий следующие этапы:
определение свойства по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты после подведения первого количества импульсной энергии (122) и подведения второго количества импульсной энергии (123) и
управление по меньшей мере одним из следующего: первым количеством импульсной энергии (122), вторым количеством импульсной энергии (123) или скоростью укладки (304) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты на подложку (116) по виртуальной криволинейной траектории (128), в качестве реакции на указанное свойство по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты.
24. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 23, согласно которому указанное свойство является температурой.
25. Способ (300) автоматизированной выкладки волокон по п. 7 или 8, согласно которому по меньшей мере один из этапа подведения первого количества импульсной энергии (122) к первым отдельным частям (124) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты или этапа подведения второго количества импульсной энергии (123) ко вторым отдельным частям (125) по меньшей мере указанной одной полосы (104) армированной волокнами ленты включает прямой нагрев однонаправленных армирующих волокон (132) и косвенный нагрев ленточной матрицы (130) из полимерной смолы посредством кондуктивного теплообмена от однонаправленных армирующих волокон (132).
