CN105073394A - 用于由多部件制造复合产品的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于由多部件制造复合产品的设备和方法。该设备(10)包括输送带组件，输送带组件包括背靠背的输送带(16、18)，背靠背的输送带能驱动为使得能在输送带组件的输入端处将部件接收在输送带之间，并且使得该部件能在输送带之间移动通过该设备。压机(30)被布置为通过向输送带之间的部件施加压力而将部件固结成平坦形式。输送带经过模具(71)，模具被布置为使得，当在输送带之间的固结的部件移动通过模具时，固结的部件被成形为非平坦轮廓。加热器(38)被布置为施加热量，以将部件固化成非平坦轮廓，从而形成复合产品(57)。

Description

用于由多部件制造复合产品的设备和方法

本发明涉及一种用于由多部件制造复合产品的设备和方法。

通过组合两种或更多种材料来获得复合材料，其旨在获得优于这些部件的性质。复合材料可以被宽泛地限定为含有由粘合剂(基质)支持的增强物(诸如纤维或颗粒)的材料。复合材料通常具有不连续的纤维或颗粒相，该不连续的纤维或颗粒相比连续的基质相更硬且更强。复合材料可以是颗粒增强的、纤维增强的或层状的复合材料。

复合结构的制造通常涉及，将部件正确的彼此对齐放置以获得期望的材料性质并将部件形成为一体。用于大多数高性能应用中的纤维增强复合材料用单向层以彼此成不相关的角度压制而成，由此沿若干方向分布平面内负荷。多种纤维放置过程被用来获得期望的定向组合。一些类型的固化或模制过程紧随纤维放置过程，以固定产品。基于正被制造的零件的类型的适合性来使用各种制造技术。

丝缠绕是一种用于通过将连续的树脂浸渍过的粗纱或丝束放置在具有所需形状的旋转心轴上来制作纤维增强复合材料的半自动制造方法。各种模制技术也被用于制造复合材料。这些实际上可以是手动或半手动的。在典型技术中，可以被预成形的纤维增强物以所需的布置被放置在封闭的铸模的腔体中，并且低粘度的液体树脂在压力下被注入腔体中，该液体树脂随后被固化。丝缠绕和模制技术通常不用于制造具有连续截面的连续长度的复合材料。

挤压成型是连续的、自动化的封闭模制过程，其对于恒定界面部件的大批量生产而言是有成本有益的。基本过程通常涉及，将连续的纤维拉过树脂槽(bathofresin)，与催化剂进行混合，然后进入预成形固定装置中，其中该区段是部分地预成形的并且移除了过多树脂。然后它经过加热的模具，其中树脂经历聚合，并且这决定了最终产品的局部几何形状和光洁度。然而，挤压成型仅允许对纤维定向的有限的控制，并且因此在形成复杂的复合结构中受到限制。

纤维增强复合结构的使用已经受到制造成本限制，这是由于其劳动密集的铺设过程本身是昂贵的并且由于质量控制所需的详尽检查产生额外的成本。已经通过开发用于改进的复合结构的自动化的柔性制造系统来解决这些问题。在这些程序中所识别的主要困难与“预浸料”的固结(用基质预浸渍的纤维阵列)和工具上的干纤维丝束相关联，特别是用于具有弯曲度的部件。

根据本发明的第一方面，提供了用于由多部件制造复合产品的设备，该设备包括：

输送带组件，该输送带组件包括背靠背的输送带，背靠背的输送带能驱动为使得能在输送带组件的输入端处将该部件接收在输送带之间，并且该部件能在输送带之间移动通过该设备；

压机，该压机被布置为通过向输送带之间的部件施加压力而将部件固结成平坦形式；

模具，输送带经过模具，模具被布置为使得，当在输送带之间的固结的部件移动通过模具时，固结的部件被成形为非平坦轮廓；以及，

加热器，该加热器用于施加热量，以将部件固化成非平坦轮廓，从而形成复合产品。

本发明提供了制造复合材料的自动方式。压机将部件固结在平坦件上，这通过施加压力并且可选地施加热量来部分地融化粘合剂。与试图利用非平坦轮廓来固结部件(比如真空模制等的现有技术)相比，在平坦件上进行固结更简单且更有效。

双输送带用于将产品拉过模具段，以将固结的部件的轮廓成形为期望的截面形式，并且通过施加热量以将产品固结成该形状。模具可以是成形为保持带与期望的最终产品一致的任何装置。模具可以通从平坦到期望的非平坦轮廓的转变中的一些或全部来约束该带，或者模具可以刚好允许该转变发生在带的在平坦状态与模具轮廓之间的不受约束的长度中。需要很少的压力或者不需要压力施加于在模具段中的固结的部件，以凝固产品。当产品在模具中被成形时该模具把产品“夹在中间”，经过该模具的传送带的使用意味着，当产品被拉过模具时，该产品经历与模具的表面的有很少的剪切力或没有剪切力，倘若产品是尚未干透的并且为了维持复合材料的部件(例如增强纤维)对齐，那么这是重要的。

因此，该技术生产出在部件的放置方面具有高精度的成形的复合材料，这在许多应用中对获得期望的复合材料性质是至关重要的。具有单独压机段和经过模具的输送带段的布置意味着，在期望生产具有不同截面或具有不同性质的复合产品的情况下可以针对不同轮廓来交换模具。这可以被简单地完成，而不干扰设备的压机段。

输送带可以是“连续的”(即，再循环的连续带)或不连续的带(其中可以使用两种长度的带材料，例如从转子或盒式布置供给，带材料然后与产品分离并被卷绕/卷起)。使用“连续的”输送带意味着，具有恒定非平坦轮廓的任何长度的复合材料在原则上可以由该设备连续地生产。注意，“轮廓”在这里是产品的正交于其纵向方向(即，将产品拉过成形模具的方向)的截面。产品可以通过在输送带组件之后的合适的切割自动装置而被定长切割。

固结的复合材料通常呈相对薄的、平坦的条带状材料，即，其厚度显著小于其轮廓的宽度，其通过模具被成形为具有非平坦轮廓，同时维持壁的厚度。

优选地，模具包括冷却区段，以用于在复合产品凝固之后冷却复合产品。这将产品冷却至其可以更容易从输送带移除并被定长卷绕或切割的温度。

优选地，模具的冷却区段从非平坦轮廓转变为平坦轮廓。当输送带将会在其行进结束时优选为平坦的时候，这有助于平滑地转回到平坦轮廓。在产品是双稳态可卷复合材料(BRC)的情况下并且在产品离开由产品平坦件辅助的输送带时期望产品被卷绕的情况下，这是特别有用的。

在一实施例中，压机是压带机，并且其中，输送带组件的带经过压带机的带，从而可由压带机至少部分地驱动。因此，输送带有效地“寄生”在压带机的带上，即，压带机的从动带与输送带组件的带之间的摩擦驱动输送带组件的带。这具有许多优点。在一优选实施例中，这允许平坦的加热的双输送压带机可以用于常见的类型，其通常用于聚合物和纤维材料的层压以及纤维增强的复合材料的固结和浸渍。这具有允许可从许多制造商获得的标准物品用作设备的平面固结区段、从而允许简化的结构和高度的灵活性的优点。这可以有助于降低设备的成本。

此外，该实施例允许模具和被设计为供给通过该模具的寄生带被制造为与相对高压的平坦压带机分开，该压带机提供处理产品所需的大部分热量，并且提供确保在许多纤维增强的复合材料中的良好的流动和固结所需的高压力，从而允许它们针对不同生产线而更容易地改变。倘若压带机足够宽，这也可以允许在单个平板压带机上使用多个模具和寄生输送带。

在另一实施例中，代替具有与压带机分开的寄生带，可以制造定制的压带机，其中，压带机的带被延伸，以经过模具并且使得无需使用寄生输送带。

应意识到，带的其他布置是可能的。在一些实施例中，使用了单个背靠背的输送带组件，其中，上带和下带经过压带机和模具。然而，原则上，多于一个双输送带组件可以串联地用于使产品移动通过设备的压机和模具段。

优选地，模具被布置为将产品成形为在一侧上具有大致凸出表面而在另一侧上具有大致凹入表面，其中，在经过模具之前，第一基底被应用于产品的凸出表面，而第二基底被应用于产品的凹入表面，其中，第一基底比第二基底更加能延伸，其中，每个基底由输送带或由定位在产品与输送带之间的隔膜提供。凹入表面和凸出表面指的是产品的相对侧，其中至少优选地，第二隔膜是大体上不可延伸的。这具有的优点为，当产品被成形时允许部件并且特别是增强纤维的准确放置。特别地，当产品由模具成形为非平坦轮廓时，产品的在产品凹入侧上的部件具有比产品的在凸出侧上的部件更短的路径长度(由于凹入侧上的更短的曲率半径)。这具有使凹入侧上的部件松开张紧或屈曲以适应它们被迫采用的更短的路径长度的倾向。因为在许多应用中需要严密控制产品的定向，所以这是不期望的。

例如，在纤维增强的复合材料中，重要的是纤维保持被教导/笔直。通过使用在凹入侧上的大体上不可延伸的基底布置和在凸出侧上的可延伸的基底，不可延伸的基底上的部件由于基底的相对不可延伸的性质而不允许被压缩，而凸出侧上的部件允许通过更加可延伸的基底来移动。因此，仅凸出侧上的部件移动，以补偿由弯曲轮廓所产生的不同路径长度，并且凸出侧上的该移动处于张紧，这维持部件的笔直性。有效地，该布置重新限定了弯曲成保持粘附到不可延伸的基底的凹入面的轴线的中心轴线。相比之下，不允许凹入侧上的部件被压缩和屈曲。这通过允许纤维被张紧不被压缩而允许部件并且特别是增强纤维的准确放置，以便对内侧和外侧弯曲部分上的不同路径长度和曲率半径进行补偿。

应注意，凸出侧上的部件的移动可以改变部件的角度。然而，由于该移动是可伸长的，因此可以利用已知的技术来预测该移动，并且因此该移动可以在部件的最终定向中被补偿，使得在最终的复合产品中获得部件的期望的最终定向。这在实现生产双稳态可卷复合材料(BRCs)所需的纤维等的准确定向中是特别有用的。

优选地，通过定位在产品与输送带之间的隔膜来提供相对可延伸的基底。可延伸的隔膜可以被认作为当产品在输送带之间被供给时置于产品上的释放薄膜，并且防止产品的该侧在处理期间粘到带上。这允许在弯曲的外部面上的滑动和延伸，并且管理内部面上的纤维的屈曲。优选地，通过在该侧上的输送带来提供相对较不可延伸的基底。

在替代实施例中，通过输送带本身来提供相对较不可延伸的基底。例如，凹入侧上的带可以由橡胶或凭借自身能力可延伸的其他材料制成。

当产品被供给到输送带组件中时，单独的隔膜或多个隔膜可以与产品的部件结合在一起。

在一实施例中，该设备包括包括涂料器，以用于在产品经过模具之前将产品的一个或两个表面粘附至相应的基底。该粘附可以通过固结的材料的胶粘剂而自然地发生。替代地，在例如当部件和隔膜在进入输送带组件之前被结合到一起的过程中，可以在隔膜与产品之间添加粘合剂层或类似物。

在一实施例中，模具被布置承将产品成形为缝管，该设备包括在输送带组件之后的密封组件，以用于对狭缝进行密封以形成管。应意识到，具有遵循产品的内侧和外侧表面的连续输送带使设备主要适于形成非封闭的轮廓。然而，可以通过产生具有相对小的狭缝的构件来形成封闭的轮廓。该设备然后可以通过焊接、粘合剂等来密封狭缝，以形成管。

优选地，该设备包括在输送带组件之前的一个或多个张紧件，该张紧件被布置为在部件中的一个或多个被接收在输送带之间之前张紧该部件中的一个或多个张紧件。这有助于以适当的拉伸和对齐将所有部件都供给到输送带组件中。当期望将光纤嵌入复合材料中时，这是特别有用的。因为复合材料在被弯曲时倾向于收缩，所以将预张紧施加于光纤缆线有助于保持最终产品中的这些教导。

根据本发明的第二方面，提供了一种由多部件制造复合产品的方法，该方法包括：

利用输送带组件来移动该部件，输送带组件包括背靠背的输送带，背靠背的输送带被驱动为使得，在输送带组件的输入端处将该部件接收在输送带之间，并且该部件在输送带之间移动通过该设备；

将压力施加于输送带之间的部件，以将该部件固结成平坦形式；

使输送带经过模具，使得当在输送带之间的固结的部件移动通过模具时，固结的部件被成形为非平坦轮廓；以及，

将热量施加于固结的部件，以将固结的部件固化成非平坦轮廓，从而形成复合产品。

优选地，该方法包括，施加热量和压力以固结该部件。这有助于获得更好的产品固结。

优选地，该方法包括，将复合材料层布置为形成双稳定可滚卷绕件。

优选地，该方法包括，形成缝管构件形式的复合产品，并且对狭缝进行密封以形成管。

在实施例中，材料包括预浸料层。

在实施例中，复合粘合剂包括以下中的一个或更多个：热固性或热塑性产品。

在实施例中，复合纤维包括以下中的一个或更多个：无碱玻璃、芳纶(aramid，芳香族聚酰酩)、碳、金属纤维、聚酯和其他纺织纤维。

在一实施例中，部件包括光纤，该方法包括在光纤被供给到输送带组件中之前张紧该光纤。

优选实施例在部件(诸如双稳态可卷复合材料(BRCs)，其固有地能够作为长连续区段来生产并且然后为了存储或运输而被卷绕)的制造中是特别有利的。优选实施例同样在任何热塑性、热固性或其他可热成形的弯曲的或部分弯曲的轮廓的连续或半连续成形中是特别有利的，在该过程(诸如挤出、拉挤和拉绕)中具有限的效用。特别地，由于在涉及与将剪切力施加在材料上的模具表面接触的产品经过的生产过程中控制纤维放置的问题，所以这是纤维增强的复合材料的连续制造中的情况。这也是由于纤维增强物必须逐层累积(诸如丝缠绕或拉绕)的过程的复杂性和相对缓慢性的情况，并且其中，由于张紧的纤维沿着下层形成物而滑动得超过某些极限的倾向，所以在放置角度上存在限制。

虽然使用经过模具的双带系统的几何形状实际上可以防止当管状轮廓经过模具时管状轮廓的封闭，但是优选实施例可以在制造封闭区段管中使用。与用于(特别是但不仅是)纤维增强的复合管和组合物料的制造的目前系统相比，这能够显著更快并且具有更低的成本并且允许更好的放置优化。情况是这样的，其易导致如下轮廓的出现，该轮廓在其他封闭轮廓上的表面之间仅具有微小缝隙，该轮廓然后可以作为利用与该设备协调地放置的粘结、接合或焊接头的该过程的主要部分或作为后操作而被完全封闭。在热塑性材料或具有作为其结构的一部分的热塑性接触面的材料的情况下，这可以通过焊接来实现，并且用于这种焊接的系统已经被证实过，这种焊接可以在母材料附近提供粘结层完整性。其他材料可以在间隙处通过胶粘结、机械紧固或存在的适于与特定目的用途的任何其他方式来封闭。

现将参考附图通过示例来描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的用于生产复合材料的设备的示例的侧视图；

图2示出了根据本发明的实施例的用于生产复合材料的设备的示例的正视立体图，

图3示出了根据本发明的实施例的用于生产复合材料的设备的示例的正视立体图。

图1至图3示出了根据本发明的实施例的用于生产复合材料100的设备10的示例的视图。设备10包括支撑结构12，该设备的各种元件被附接到支撑结构12，如下文描述描述。设备10包括输送带组件14，该输送带组件包括与下输送带18背靠背的上输送带16。两个输送带16、18处于围绕辊子20张紧的连续回路中，辊子20被安装在支撑结构上，并且该辊子旋转以允许带16、18移动。

设备10还包括本身已知的压带机30。在本实例中，压带机30包括一对从动的背靠背输送带32、34。压带机30具有压力辊子36或被布置为可控地向穿过压带机30的输送带32、34之间的工件施加压力的类似物36。压带机30还具有邻近于一个或两个输送带32、34的加热器38，以在工件穿过压带机30的输送带32、34之间时加热该工件。

控制器40被设置成自动地或半自动地响应于来自操作者的合适输入而控制压带机的运行，即，以所选择的速度驱动该带、选择性向压带机中的工件施加热或压力。控制器40优选为计算机系统或其他电子系统。控制器40或单独的控制器还可以控制设备的其他方面(诸如模具的加热/冷却)，以获得期望的温度。

输送带组件14的上输送带16和下输送带18经过压带机30的一对输送带32、34。优选地，输送带组件14的输送带16、18“寄生(parasitic)”在压带机30的输送带上。换言之，输送带组件14的带通过与压带机14的输送带的摩擦力而移动。(注意，图2和图3的下输送带18略微不同于在图1中示出的输送带，因为该下输送带延伸越过上输送带16。)

替代地或额外地，输送带组件14的输送带16、18可以在控制器40的控制下由诸如具有用马达驱动的一个或更多个辊子20的其他驱动件来驱动。

设备10在输送带组件14上游的区域50上具有供给装置，其中多卷组合物料安装在芯轴/心轴50上。在本实例中，组合物料包括多卷预浸料54，即，已经用基质浸渍的纤维阵列。组合物料50还可选地包括光纤缆线56。其他组合物料可以根据期望的最终产品来使用。而且在区域50上的供给装置中，设备10具有将组合物料50导向到输送带组件14中的供给导向件60，并且可选地具有将光纤缆线54张紧一适当张力的张紧件61。

部件50然后被寄生带16、18拉过输送带组件14。部件50首先被压带机30固结在平坦件上，以产生条带状的固结复合材料57。使组合物料固结所需的热和压力的最初施加首先通过施加热和压力而在压带机的平坦压力辊子36之间被实施。该固结过程确保部件在平坦表面上的紧密接合，并且旨在消除或至少减少层压产品中的部件之间的气泡、空隙等。部件57在该固结过程中被加热至尚未干透且柔韧的点，但是在该阶段不被完全固化/凝固。

设备10包括在压带机30之后的模具组件70，固结的复合材料57在该模具组件中被成形并凝固。输送带16、18进入具有固结复合材料的模具中，并且当该输送带穿过模具组件70之间时保持与固结复合材料接触。因此，输送带16、18(而不是固结复合材料57)与模具组件70接触。

模具组件70具有热成形区段71，离开压带机的平坦的固结复合材料57首先经过该热成形区段。在热成形区段71中，模具组件70将固结复合材料成形为恒定的非平坦的截面，并施加热量以将材料凝固成其成形的形式。模具组件70还具有在热成形区段71之后的冷成形区段72，其中成形的复合材料被冷却至冷到足以取下的点，并为存储或使用准备而卷绕或切割。设备80具有在输送带组件14的末端之后的取用区域80，最终产品在该取用区域中被卷绕或切割。优选地，当产品离开模具组件70时，冷成形区段71向后导向产品以具有平坦的截面，从而帮助在输送带组件14的末端处穿过辊子20。这还有助于定长冷却或切割最终产品。

因此，设备10允许复合材料或层压板的优质的机械生产，其中该产品被固结在平坦件上，并且它们经过模具组件，产品在该模具组件中通过施加热量而被成形并被凝固的。生产可以是连续的，从而允许生产任何长度的产品。在平坦件上进行固结允许优质的固结被执行。使用双输送带16、18使产品经过模具允许产品当其在模具中被成形时的优质控制。

这种方法可以应用于热固性或热塑性产品，或应用于热固性与热塑性材料的组合，或应用于任何其他材料或可以在有或没有压力和随后冷却的情况下通过施加热量而形成为稳定形式的材料的组合。该方法可以被用来形成双稳态可卷复合材料(BRC)。

现在将会更详细地讨论设备的各种部件。

压带机30

这种类型的许多公司制造单元的规模范围为从广泛用于服装贸易中的500mm宽、60mm加热长度单元到这样的5m带宽单元，该5m带宽单元具有多加热区域、预加热系统、用于加热压盘和及弄完辊子的区域可控液压系统、以及计算机控制的温度压力和跟踪系统。

英国卢顿的可靠机械(ReliantMachinery)制造了适于与本设备10一起使用的种类的压带机。由可靠机械(ReliantMachinery)制造的压带机10实际上是模块化的，因此可以添加初始装配，由此当需求增大时可增加吞吐量。

带宽、供应速度和可在压盘和紧握辊子上获得的压力的范围是较大的。一般来说，加热区段越长，给定材料的吞吐量越快。压力对可以被处理的材料的范围也有显著影响，这是因为低压系统需要更长的温度时间(time-on-temperature)来固结给定铺设。

可以在其余的系统设计和建造开始之前作出对使用哪一种压带机30的决定。该决定最终是商业决定。较宽的带式机器具有的内在优点为，如果工作宽度小于压紧带宽度的一半，那么用于特定产品的寄生传送带可以被并行地供给通过，从而吞吐量成倍增加配合的寄生传送带的数量。每条线可以供给通过不同的模具组，因此不只一种产品类型可以被同时制造。

对于特定实例，为了达到大约60cm的BRC套筒直径，压带机将会需要大约2.5米的床宽。

寄生输送带组件14

在由图1示出的一个替代实施例中，设备10可以被构造为定制的压带机，其中，压带机传送带从压带机主体中延伸出来并且行进通过模具，而不具有如在图1中示出的单独的寄生输送带16、18。然而，优选的是，使用标准压带机30并以寄生的方式使各寄生带16、18配合每条生产线，即，使得它们作为工作的一部分而行进通过压带机并延伸出来，以在重新循环为向后供给通过压带机30之前行进通过成形模具区段71、72。

使用寄生输送带组件30的优点包括如下。

不存在对所需的压带机的结构更改，这显著节约了开发时间。

由寄生输送带16、18与相关联的一组供给转子60、张紧件61和模具70组成的专线可以被单独地制造、装配并从压机30中移除，而不干扰基础的压机装配。

该系统极其灵活，这是因为多个寄生带14和模具组70可以在相同的压带机30上同时行进。模具组可以被添加或被移除，而不干扰已经在适当位置的其他模具组。

扩展是便利的，这是因为可以带来新的压带机能力，并在最小的更改或干扰的情况下一体形成为现有的模具/寄生带组。

然而，该方法意味着必须审慎地设计寄生带/模具组，使得在多组配合的情况下它们不会潜在地干扰其近邻。

可以有利的是，将独立的驱动件放置在寄生输送带14上，以便减少主压带机驱动件30上的负荷并减小滑动的可能性。这可以与张紧件和对齐系统相结合，并且预期到合适的系统可以从传送带系统的制造商获得现货供应。

该设备可以被布置为使得对于改变/配合带存在侧入口。替代地，带粘结系统可以用于接合该带。

输送带16、18可以是“连续的”，即如在图1至图3中示出的再循环的连续带。替代地，可使用不连续的带(未示出)，其中两种长度的带材料可用于移动产品通过压机和模具区段。两种长度可以从转子或盒式布置来供给，然后在产品已经被模具区段成形之后与产品分离，并且然后为了再使用或丢弃而被卷绕/卷起。该设备还可以与在图1至图3中示出的相同。特别地，该设备可以是独立的自定义单元，或使用上述的压带机和寄生带。

加热模具区段71

将平坦的固结的条带状物57成形为其最终弯曲形式的非常简单的方法是在两个导向件之间张紧输送带组件14的带16、18：第一导向件在热成形区段71的开始处是平坦的，而第二导向件在热成形区段71的结束处被弯曲成完全期望的轮廓形状。这些可以处于热风烘箱内，以施加热量来固化复合材料。

该系统具有非常容易制造的优点。

在另一系统中，使用匹配的铸模模具，该铸模模具遵循从平坦到完全成形的过渡的内和外弯曲轮廓。这可以与嵌入的加热元件配合，或在成形期间被放置在烘箱内以将材料保持在所需的温度。这个系统在避免复合材料(尤其是在较厚铺设中)的分层方面是有利的。

简言之，模具提供了两个表面或两个表面的平坦部件，其之间的间隙为产品提供所需的轮廓。模具可以是管状的，或遵循产品从平坦到最终轮廓的过渡或其任何组合。应意识到，可以通过该方法来获得用于该产品的许多轮廓。此外，布置模具区段的许多方式可用于获得最终期望的轮廓。

模具71从平坦到完全成形的长度由形成该过渡弯曲而不屈曲所需的距离来限定。

期望的是，模具71连续越过完全成形区段，以允许在进入冷却区段之前在一些停留时间内处于用于聚合物的温度。不同的聚合物在该类型的保持阶段期间对晶体产生有不同的响应，从对保持时间具有非常小的敏感性的烯烃变化到在冷却之前需要被保持在成形状态下的一些TPUs(热塑性聚氨酯)，以便获得其最佳的机械性能。优选根据正被使用的聚合物的特性来指定用于任何给定加热模具的参数。

冷却模具区段72

冷却模具区段72包括内和外支撑套筒，在套管中和/或内部地供应有冷水或其他冷却液。其长度是吞吐量的速度、冷却液和热质量的性质以及工作本身传导性的函数。实际上，获得热量通常比散出热量更缓慢，并且这可能是最长的处理区段。计算给定工作在给定吞吐量下所需的冷却长度是相对简单的。由于大直径、相对厚的区段将会需要比更小区段显著更长的冷区段，因此在对系统在取用侧上的布局进行设计并针对其运行选择位置时重要的是，允许足够的空间用于可能需要的最长冷区段。

供给区段50、60、61

供给区段50、60、61可以是卷绕处理架52、引导件60和张紧件61的标准组件。用于织物和复合材料行业和基础的这种类型的许多公司制造设备应当是“商业上的现货供应的”。机构上的供给装置还应当与不仅沿着全部长度而且在生产期间的特定时刻插入释放薄膜和剥落板层的能力相配合，以便于进入用于在现场进行插接的光纤。

光纤供给装置和张紧件60

光纤在复合材料中的包含物是可选的。嵌入在复合材料中的光纤可以用作例如传感器或用于通信。由于需要保持光纤笔直并且接近零残余应力，将会在末端中的供给装置处需要张紧机构61，其可以被调整为将准确且可预测的预应力置于这些纤维上。这是因为复合材料将会在升高温度下粘合至纤维，并且然后将会趋向于随着他们固化和冷却而经历收缩。因此为了在制造后接近零应力，光纤需要在输入侧上被预加应变。大量的类似的纤维张紧子系统存在于每一种类型的缝合、编织和纤维处理机器上。合适的张紧件61应当可与这些来源识别开。

取用区域80

取用端将会包括用于最终产品的冷却机构以及测量吞吐量且在到达所需的长度进行切断的装置。虽然切割头可能必须根据产品来进行专门适应，但这种类型的卷绕机构是普通的。

材料

该设备可以与但不限于与所有烯烃和热塑性聚氨酯一起使用。也可以使用其他聚合物，并且这仅可能受最大工作温度限制。高温热塑性材料-PEEK、PEK-TP聚酰胺可以是有用的，但来自层压行业的标准生产设备正常仅工作高达220/240摄氏度。

该设备可以与所有标准增强纤维一起使用。无碱玻璃可能是到目前为止最常用的增强物，但是如果需要，优选设备应当被设计为使用芳族聚酰胺、碳、金属纤维、聚酯和其他纺织纤维。

优选设备可以使用热塑性基质聚合物。例如，由于环境原因，可能期望，可能期望使用热固性基质聚合物。由于基本压带机几何形状与使用热固性材料一致，因此如果需要，设计和构造应当考虑改进更长的加热的固化区段的可能性。

隔膜

在一优选实施例中，在模具的成形过程中，产品的凸出表面粘附至总体上不可延伸的基底，并且产品的凹入表面粘附到相对不可延伸的基底。基底可以通过应用于产品的单独隔膜或通过在产品的相关侧上使用预定性质的输送带而提供。如在下面更详细地解释的，这是有利的，其中产品的任何纤维或其他成分倾向于在其成形时移位或屈曲。

在一个实例中，可延伸隔膜被应用于产品的凸出表面，在成形过程中与产品的凹入表面上的相对不可延伸的输送带的使用相结合。替代地，相对不可延伸的隔膜可以被应用于产品的凹入表面。隔膜可以被提供为单独的材料卷(例如被提供在卷筒52上)，该材料通过部件的外侧上的输送带系统而被供给。一旦产品已经被成形，就可以从产品中移除隔膜。

这诸如要确保产品的任何纤维或其他定向的成分仅在延伸的意义上扭曲，诸如以确保他们保持笔直并消除任何部件松开张紧和可能屈曲的倾向。这对纤维增强的复合材料的增强纤维尤其有用。固结的材料被模具70从平坦成形为非平坦的倾向是因为产品的凹入侧上的任何纤维由于凹入侧上的较小曲率半径和路径长度(并且因此，松开张紧和可能屈曲)而被“压缩”，靠近凸出侧的纤维的倾向由于凸出侧上较大曲率半径和合成路径长度而被拉伸。期望控制纤维的放置，并且尤其期望保持纤维被张紧，以控制其位置并保持其笔直。凹入侧上的总体上不可延伸的基底的使用防止该侧上的纤维被压缩，而凸出侧上的可延伸的基底允许纤维在该侧上移动。

应当注意，可能倾向于在期望的成形轮廓的凹入侧上屈曲的这种纤维或任何其他元件仍将会经历其角度相对于成形轴线的改变，但是当这些改变仅在拉伸载荷下时，角度的这种改变量是可预测的，并且重要的是保持了笔直度。这通过确保产品在处理期间粘附至可延伸和不可延伸的基底的表面来完成。这可能是在热塑性材料的处理期间的融化和热固性材料预固化的固有粘附性的结果。然而，如果期望，可以在基底/产品界面处使用低粘性胶粘剂或其他合适的介质，以实现稍后从最终产品移除的目的。假设这些情况存在，当随着产品进入且行进通过模具70时产品被弯曲成期望的轮廓时，它将会保持在凹入表面上粘附到不可延伸的基底，从而防止在该面上的压缩扭曲，同时凸出表面上的可延伸的基底可以伸展，从而允许它们延伸。

相对可延伸的基底优选为薄的，具有高杨氏模量。优选地，相对可延伸的基底能够在成形的作用期间在作用于此的力下由于内弯曲路径与外弯曲路径之间的差而延伸至所见的峰值应力。

“IqbalK.,PellegrinoS.和Daton-Lovett”(1998)(“DeployableCompositeSlitTubes”9月6-9日英国剑桥可展开结构IUTAMIASS研讨会会议)描述了具有恒定截面的另一种复合构件。这些STEMs(通常为本领域的从业者称为双稳态可卷复合材料(BRCs))不同于具有工程常数的其他种类，特别是制造它们的材料的泊松比和各项同性以如下方式进行设计，该方式为当主弯曲被弄直时引起它们自然地成形为卷绕。其通常以引起延伸成形和卷绕成形稳定的方式而进行设计，从而去除约束用于存储、运输等的卷绕形式的需要。

使用可延伸的和不可延伸的基底的上述技术可能在部件(诸如BRCs，其固有地能够被生产为长连续区段并且然后为了存储或运输而被卷绕)制造方面具有实用性。更一般来说，该技术可能在任何热塑性、热固性或其他可热成形的弯曲的或部分弯曲的轮廓的连续或半连续成形中具有实用性，在该过程(诸如挤出、拉挤和拉绕)中具有限的实用性。具体地，由于在涉及与将剪切力施加在材料上的模具表面接触的产品经过的过程中控制纤维放置的问题，或者由于纤维增强物必须逐层累积(诸如丝缠绕或拉绕)的过程的复杂性和相对缓慢性，所以这是纤维增强的复合材料的连续制造中的情况，并且由于张紧的纤维沿着下层形成物的滑动超过某些限制的倾向，所以在放置角度上存在限制。

封闭区段

尽管未固有地适于管和其他封闭区段，但因为输送带组件14的几何形状防止了轮廓的封闭，所以与用于(特别是但不仅是)纤维增强的复合管和组合物料的制造的目前系统相比，设备10能够显著更快并且具有更低成本并且允许更好的放置优化。情况是这样的，其易导致如下轮廓的出现，该轮廓在其他封闭轮廓上的表面之间仅具有微小缝隙，该轮廓然后可以作为利用与该设备协调地放置的粘结、接合或焊接头的该过程的主要部分或作为后操作而被完全封闭。在热塑性材料或具有作为其结构的一部分的热塑性接触面的材料的情况下，这可以通过焊接来实现，并且用于这种焊接的系统已经被证实过，这种焊接可以在母材料附近提供粘结层完整性，例如参见“WeldingofGlassReinforcedPolypropyleneComposites”，作者：LarsEckstrom，博士论文，剑桥大学，2003。其他材料可以在间隙处通过胶粘结、机械紧固或存在的适于与特定目的用途的任何其他方式来封闭。

已经具体参考所示的实例描述了本发明的实施例。然而，应认识到，可以在本发明的范围内对所描述的实例作出变化和更改。

Claims (23)

1.用于由多个部件制造复合产品的设备，所述设备包括：

输送带组件，所述输送带组件包括背靠背的输送带，所述背靠背的输送带能驱动为使得能在所述输送带组件的输入端处将所述部件接收在所述输送带之间，并且使得所述部件能在所述输送带之间移动通过所述设备；

压机，所述压机被布置为通过向所述输送带之间的所述部件施加压力而将所述部件固结成平坦形式；

模具，所述输送带经过所述模具，所述模具被布置为使得，当在所述输送带之间的固结的部件移动通过所述模具时，所述固结的部件被成形为非平坦轮廓；以及，

加热器，所述加热器用于施加热量，以将所述部件固化成所述非平坦轮廓，从而形成所述复合产品。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模具包括冷却区段，以用于在所述复合产品固化之后冷却所述复合产品。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述模具的所述冷却区段从非平坦轮廓转变为平坦轮廓。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述压机被布置为施加热量和压力以固结所述部件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述压机是压带机，并且其中，所述输送带组件的带经过所述压带机的带，从而能由所述压带机至少部分地驱动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述模具被布置为将所述产品成形为在一侧上具有大致凸出表面而在另一侧上具有大致凹入表面，其中，在经过所述模具之前，第一基底被应用于所述产品的所述凸出表面，而第二基底被应用于所述产品的所述凹入表面，其中，所述第一基底比所述第二基底更加能延伸，其中，每个基底由输送带或由定位在所述产品与所述输送带之间的隔膜提供。

7.根据权利要求6所述的设备，包括涂料器，以用于在所述产品经过所述模具之前将所述产品的一个或两个表面粘附至相应的基底。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，所述模具被布置成将所述产品成形为缝管，所述设备包括位于所述输送带组件之后的密封组件，以用于对狭缝进行密封以形成管。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，包括位于所述输送带组件之前的一个或多个张紧件，所述张紧件被布置为在所述部件中的一个或多个被接收在所述输送带之间之前张紧所述部件中的一个或多个。

10.一种由多个部件制造复合产品的方法，所述方法包括：

利用输送带组件来移动所述部件，所述输送带组件包括背靠背的输送带，所述背靠背的输送带被驱动为使得，在所述输送带组件的输入端处将所述部件接收在所述输送带之间，并且所述部件在所述输送带之间移动通过设备；

将压力施加于所述输送带之间的所述部件，以将所述部件固结成平坦形式；

使所述输送带经过模具，使得当在所述输送带之间的固结的部件移动通过所述模具时，所述固结的部件被成形为非平坦轮廓；以及，

将热量施加于所述固结的部件，以将所述固结的部件固化成所述非平坦轮廓，从而形成所述复合产品。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：在所述复合产品已经固化成非平坦轮廓之后，利用所述模具的第二部分来冷却所述复合产品。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述模具的所述第二部分从非平坦轮廓转变为平坦轮廓。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，包括：施加热量以及压力以固结所述部件。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，压带机用于固结所述部件，其中，所述输送带组件的所述输送带经过所述压带机的带之间并且由所述压带机至少部分地驱动。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，所述产品在所述非平坦轮廓中具有大致凸出表面和大致凹入表面，所述方法包括：在所述产品经过所述模具之前，将第一基底应用于所述产品的所述凸出表面，并且将第二基底应用于所述产品的所述凹入表面，其中，所述第一基底比所述第二基底更加能延伸，其中，每个基底由输送带或由定位在所述产品与所述输送带之间的隔膜提供。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，包括：在所述产品经过所述模具之前，将所述产品的一个或两个表面粘附至相应的基底。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，包括：将所述复合产品的层布置为形成双稳定可滚卷绕件。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，包括：形成缝管构件形式的复合产品，并且对狭缝进行密封以形成管。

19.根据权利要求10至18中任一项所述的方法，其中，材料包括预浸料层。

20.根据权利要求10至19中任一项所述的方法，其中，复合粘合剂包括以下中的一个或多个：

热固性或热塑性产品；

和/或复合纤维，所述复合纤维包括以下中的一个或多个：

无碱玻璃、芳纶、碳、金属纤维、聚酯和其他纺织纤维。

21.根据权利要求10至20中任一项所述的方法，其中，所述部件包括光纤，所述方法包括在所述光纤被供给到所述输送带组件中之前张紧所述光纤。

22.大体上根据在上文中参考附图描述并且通过所述附图所示的任何一个实例的设备。

23.一种大体上根据在上文中参考附图描述并且通过所述附图所示的任何一个实例的方法。