用于復合材料的輻射固化系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于固化復合材料的裝置(10、110、210、310、410、510、610)，其包括支撐各自具有指向加熱體積(V)的對應部分的輻射熱源的多個加熱單元(16)的加熱單元支撐件(12、112、212、312、412、512、612a、612b、612c)，其中所述加熱單元(16)中的至少一些可彼此獨立控制。所述加熱體積(V)由在所述加熱單元(16)被供電時所述加熱單元發(fā)射的輻射的組合形成。一種模具支撐件(14、114、314、414、514、614)被配置來保持包含待固化的所述復合材料的模具(11311、411、511)，使得所述模具與所述加熱單元(16)由所述加熱體積(V)的平面區(qū)段(S)分開。也公開一種用于使用輻射能量固化由復合材料制成的第一部件的方法和控制系統(tǒng)。
【專利說明】用于復合材料的輻射固化系統(tǒng)和方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年11月12日提交的美國臨時申請?zhí)?1 /90 3，153的優(yōu)先權，所述臨 時申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。 發(fā)明領域
[0003] 本申請涉及復合物的固化，更具體地說，涉及通過輻射加熱執(zhí)行的這種固化。
【背景技術】
[0004] 在輻射加熱中，大部分熱量從發(fā)射熱源傳遞到待通過輻射被加熱的表面。輻射能 量通常通過在電磁波譜的紅外波長內(nèi)的電磁波傳播，并且這種輻射加熱也被稱為紅外加 熱。
[0005] Davie等人的美國專利號7,824，165顯示一種用于固化復合機構的樹脂的系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)包括可選擇性地圍繞模具定位以便提供對復合機構的輻射加熱的多個加熱單元。加 熱單元優(yōu)選地活動安裝在外殼上以允許機械或手動的操縱或定位，以便最準確地符合特定 模具并且提供對其的有效加熱。必須針對每個模具配置確定加熱單元的精確布置，例如通 過固化過程的計算機模擬。因此，使用用于固化具有不同的整體形狀和/或配置的各種部件 (例如，飛機的多個結構元件)的這種系統(tǒng)可成為耗時和/或昂貴的。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 因此本公開的目的是提供一種用于復合材料的改進的輻射固化系統(tǒng)和方法。
[0008] 在一個方面，提供一種用于固化復合材料的裝置，所述裝置包括：加熱單元支撐 件，其支撐各自具有指向加熱體積的對應部分的輻射熱源的多個加熱單元，所述加熱單元 中的至少一些可彼此獨立控制，加熱體積由加熱單元被供電時由所述加熱單元發(fā)射的輻射 的組合形成；以及模具支撐件，其被配置來保持包含待固化的復合材料的模具，當模具由模 具支撐件保持時，模具與加熱單元至少由加熱體積的平面區(qū)段分開。
[0009] 在特定實施方案中，所有加熱單元可彼此獨立控制。
[0010]在特定實施方案中，模具支撐件包括與加熱單元間隔開并且被配置來保持模具的 至少一個支撐構件，每個支撐構件位于加熱體積中并且與加熱單元由加熱體積的平面區(qū)段 分開。
[0011] 在特定實施方案中，加熱體積的平面區(qū)段橫跨與模具暴露于加熱體積的表面相等 的表面延伸。模具表面可以是非平面的。
[0012] 在特定實施方案中，加熱體積的平面區(qū)段延伸超出模具。
[0013] 在特定實施方案中，裝置還包括控制器，所述控制器連接到加熱單元以控制對每 個加熱單元的電力供應來在模具的至少部分上形成輻射的連續(xù)分布。
[0014] 在特定實施方案中，裝置還包括用于收集指示復合材料溫度的數(shù)據(jù)的至少一個溫 度傳感器。控制器可連接到至少一個溫度傳感器以基于來自至少一個溫度傳感器的數(shù)據(jù)控 制對加熱單元的電力供應。
[0015] 在特定實施方案中，裝置還包括多個冷卻系統(tǒng)，所述多個冷卻系統(tǒng)由加熱單元支 撐件支撐并且朝向加熱體積取向，以便在被供電時在加熱體積中引導空氣流?？刂破骺蛇B 接到冷卻系統(tǒng)以基于來自至少一個溫度傳感器的數(shù)據(jù)控制對其的電力供應。
[0016] 至少一個溫度傳感器可包括熱成像攝像機。
[0017] 在特定實施方案中，模具支撐件滑動接合到加熱單元支撐件。加熱單元支撐件可 包括導軌，并且模具支撐件可包括與導軌互補并與導軌接合的構件來引導模具支撐件相對 于加熱單元支撐件的運動。
[0018] 在特定實施方案中，加熱單元定位在同一平面中。同一平面可水平延伸，模具與加 熱單元垂直間隔開。
[0019] 在特定實施方案中，加熱單元定位成使得加熱體積的對應部分中的一些重疊。加 熱體積的對應部分可靠近模具重疊。
[0020] 在特定實施方案中，加熱單元中的每一個是燈，輻射熱源縱向延伸并且被配置來 發(fā)射具有至少處于紅外范圍內(nèi)的波長的輻射。
[0021] 在特定實施方案中，模具支撐件可移除地接合到加熱支撐件，并且系統(tǒng)還包括被 配置來保持不同于第一模具的第二模具的第二模具支撐件。系統(tǒng)可選擇性地在第一配置與 第二配置之間配置，在所述第一配置中第一模具支撐件接合到加熱支撐件，在所述第二配 置中第一模具支撐件移除并且第二模具支撐件接合到加熱支撐件并且位于加熱體積中與 加熱單元間隔開。加熱單元的配置和取向在第一配置與第二配置之間保持恒定。
[0022] 在特定實施方案中，裝置還包括將加熱單元與加熱體積封閉在一起的絕緣材料 層。
[0023] 在特定實施方案中，裝置還包括各自具有指向加熱體積的對應部分的輻射熱源的 第二多個加熱單元。第二加熱單元中的至少一些可彼此獨立控制。第一多個加熱單元和第 二多個加熱單元彼此間隔開，兩者之間限定有加熱體積。當模具由模具支撐件保持時，模具 與第二多個加熱單元至少由加熱體積的第二平面區(qū)段分開。
[0024] 在另一個方面，提供一種使用輻射能量固化由復合材料制成的第一部件的方法， 所述方法包括:在第二部件固化時用由加熱單元發(fā)射的輻射能量加熱支撐第一部件的第一 模具，第一部件和模具位于被分成各自與加熱單元中的至少一個相關聯(lián)的多個區(qū)的加熱體 積中；接收指示第二部件溫度的第二部件溫度數(shù)據(jù);根據(jù)第二部件溫度數(shù)據(jù)計算目標溫度； 以及針對由第一模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個:從至少一個點接收指示區(qū)中第一部件的溫度 的第一部件溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)與區(qū)相關聯(lián)的第一部件溫度數(shù)據(jù)計算區(qū)中的溫度，將區(qū)溫度與 根據(jù)第二部件溫度數(shù)據(jù)計算的目標溫度進行比較，并且在區(qū)溫度超出根據(jù)第二部件溫度數(shù) 據(jù)計算的目標溫度左右的預定范圍時，調(diào)整與區(qū)相關聯(lián)的加熱單元中的至少一個。
[0025] 在特定實施方案中，針對由第一模具占據(jù)的區(qū)中的每一個執(zhí)行所述方法。
[0026] 在特定實施方案中，預定范圍是±0,使得每當區(qū)溫度與目標溫度不同時，調(diào)整與 區(qū)相關聯(lián)的加熱單元中的至少一個。
[0027] 在特定實施方案中，所述方法還包括當區(qū)溫度超出預定范圍時，調(diào)整在區(qū)上產(chǎn)生 冷卻空氣流的冷卻系統(tǒng)。
[0028] 在特定實施方案中，從接合到第一模具或第一部件的多個溫度傳感器中相應的一 個接收第一部件溫度數(shù)據(jù)。
[0029] 在特定實施方案中，所述方法還包括：用由加熱單元發(fā)射的輻射能量加熱支撐第 二部件的第二模具，第二部件和模具位于加熱體積中；從預定的加熱廓線獲得第二目標溫 度;并且針對由第二模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個:從至少一個點接收指示區(qū)中第二部件溫 度的第二部件溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)與區(qū)相關聯(lián)的第二部件溫度數(shù)據(jù)來計算區(qū)中的溫度，將區(qū)溫 度與第二目標溫度進行比較，并且在區(qū)溫度超出第二目標溫度左右的預定范圍時，調(diào)整與 區(qū)相關聯(lián)的加熱單元中的至少一個。
[0030] 在特定實施方案中，針對由第二模具占據(jù)的區(qū)中的每一個執(zhí)行所述方法。
[0031] 在特定實施方案中，第二目標溫度左右的預定范圍是±0,使得每當區(qū)溫度與第二 目標溫度不同時，調(diào)整與由第二模具占據(jù)的區(qū)相關聯(lián)的加熱單元中的至少一個。
[0032] 在另一方面，提供一種用于控制第一部件的固化的控制系統(tǒng)，所述第一部件由第 一模具支撐并且位于被分成各自與至少一個輻射加熱單元相關聯(lián)的多個區(qū)的加熱體積中， 所述第一部件通過用與第一模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的至少一個輻射加熱單元 對第一模具的輻射加熱來固化，所述系統(tǒng)包括:區(qū)溫度模塊，其被配置來針對第一模具占據(jù) 的區(qū)中的至少一個從至少一個點接收指示區(qū)中第一部件的溫度的第一部件溫度數(shù)據(jù)，并且 根據(jù)第一部件溫度數(shù)據(jù)計算區(qū)中溫度；目標模塊，其被配置來接收指示在第二部件固化時 的第二部件的溫度的第二部件溫度數(shù)據(jù)，并且根據(jù)第二部件溫度數(shù)據(jù)計算目標溫度；比較 器模塊，其被配置來接收第一模塊占據(jù)的區(qū)中的至少一個中的溫度，并且將所述溫度與根 據(jù)第二部件溫度數(shù)據(jù)計算的目標數(shù)溫度左右的預定范圍進行比較，并且發(fā)送指示比較結果 的比較信號；以及致動模塊，其被配置來接收比較信號，并且調(diào)整與區(qū)中的至少一個相關聯(lián) 的至少一個加熱單元，所述區(qū)中的至少一個由第一模具占據(jù)并且其溫度超出預定范圍。 [0033]在特定實施方案中，目標溫度左右的預定范圍是±0,比較器模塊被配置來將第一 模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個中的溫度與目標溫度直接進行比較，并且致動模塊被配置來調(diào) 整與區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的至少一個加熱單元，所述區(qū)中的至少一個由第一模具占據(jù)并 且其溫度不同于目標溫度。
[0034] 在特定實施方案中，致動模塊還被配置來調(diào)整被取向來在區(qū)中的至少一個上產(chǎn)生 冷卻空氣流的對應冷卻系統(tǒng)，所述區(qū)中的至少一個由第一模具占據(jù)并且其溫度超出預定范 圍。
[0035] 在特定實施方案中，第二部件由第二模具支撐并且位于加熱體積中，所述第二部 件通過用與第二模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的至少一個輻射加熱單元對第二模具 的輻射加熱來固化，并且：區(qū)溫度模塊還被配置來針對第二模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個從 至少一個點接收指示區(qū)中第二部件的溫度的第二部件溫度數(shù)據(jù)，并且根據(jù)第二部件溫度數(shù) 據(jù)計算區(qū)中溫度；比較器模塊還被配置來接收第二模塊占據(jù)的區(qū)中的至少一個中的溫度， 并且將所述溫度與來自預定加熱廓線的第二目標溫度左右的預定范圍進行比較，并且發(fā)送 指示比較結果的第二比較信號；并且致動模塊還被配置來接收第二比較信號，并且調(diào)整與 區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的至少一個加熱單元，所述區(qū)中的至少一個由第二模具占據(jù)并且其 溫度超出其預定范圍。
[0036]在特定實施方案中，第二目標溫度左右的預定范圍是±0,比較器模塊被配置來將 第二模具占據(jù)的區(qū)中的至少一個中的溫度與第二目標溫度直接進行比較，并且致動模塊被 配置來調(diào)整與區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的至少一個加熱單元，所述區(qū)中的至少一個由第二模 具占據(jù)并且其溫度不同于第二目標溫度。
[0037] 在另外方面，提供一種用于固化復合材料的裝置，所述裝置包括：加熱單元支撐 件，其支撐多個可獨立控制的輻射加熱單元，所述多個輻射加熱單元各自具有輻射熱源，所 述輻射熱源指向加熱體積的遠離所述輻射加熱單元延伸的對應部分，所述加熱單元在被供 電時發(fā)射循環(huán)通過加熱體積的輻射；以及模具支撐件，其包括至少一個支撐構件，所述至少 一個支撐構件與加熱單元間隔開并且被配置來保持包含待固化的復合材料的模具，每個支 撐構件位于加熱體積中并且與加熱單元至少由加熱體積的同一平面區(qū)段分開。
[0038] 附圖簡述
[0039] 為更好理解本發(fā)明及其其他方面和另外特征，參考結合附圖使用的以下描述，其 中：
[0040] 圖la為根據(jù)特定實施方案的用于固化復合材料的裝置的示意性三維視圖；
[0041] 圖lb為圖1的裝置的示意性剖視圖；
[0042]圖2為圖1的裝置的加熱單元支撐件的示意性三維視圖；
[0043]圖3為圖1的裝置的模具支撐件的示意性三維視圖；
[0044] 圖4為根據(jù)另一個特定實施方案的裝置的示意性三維視圖；
[0045] 圖5為根據(jù)另一個特定實施方案的裝置的示意性三維視圖；
[0046] 圖6-7為根據(jù)其他特定實施方案的用于在樹脂傳遞模塑期間固化復合材料的裝置 的示意性三維視圖；
[0047] 圖8為根據(jù)另一個特定實施方案的用于形成和固化纖維預成型件的裝置的示意性 三維視圖；
[0048]圖9為根據(jù)另一個特定實施方案的裝置的示意性三維視圖；
[0049] 圖10為根據(jù)特定實施方案的可與圖1-9的裝置一起使用的固化復合材料的方法的 流程圖；
[0050] 圖11為根據(jù)特定實施方案的確定圖10的方法中的區(qū)目標的步驟的流程圖；
[0051] 圖12為根據(jù)特定實施方案的檢測圖10的方法中的真空泄漏的步驟的流程圖；
[0052]圖13為根據(jù)特定實施方案的可與圖1-9的裝置一起使用的用于固化復合材料的系 統(tǒng)的方框圖；
[0053]圖14為根據(jù)特定實施方案的圖13的系統(tǒng)的控制器或控制系統(tǒng)的方框圖；并且 [0054]圖15為根據(jù)特定實施方案的圖14的控制系統(tǒng)的比較器模塊的方框圖。
[0055]在附圖中，以舉例的方式示出本發(fā)明的實施方案。應明確理解本說明書和附圖僅 為說明目的并且作為對理解的幫助。它們并非旨在為本發(fā)明限制的定義。
[0056]優(yōu)選實施方案的描述
[0057] 參考圖1，大體示出用于固化由復合材料制成的部件的裝置10。在本申請中，術語 "固化"旨在包括部分固化以及完全固化，例如將復合元件加熱到部分固化狀態(tài)以便能夠保 持預定形式，以及加熱到對應于部件在使用中的形式的最終狀態(tài)。
[0058] 裝置10通過輻射加熱支撐部件的模具來執(zhí)行部件的固化。在輻射加熱中，熱量通 過電磁波傳遞，而不需要加熱周圍空氣。輻射能量由模具吸收，并且經(jīng)由傳導通過模具傳遞 到復合材料。當與對流烘箱中的加熱相比較時，在周圍溫度由強制空氣對流控制，并且模具 和部件由通過粘緊到模具和/或部件的表面的邊界膜的空氣加熱的情況下，輻射加熱通常 允許更有效地且更準確地控制正加熱的部件的溫度。
[0059] 裝置10通常包括在實施方案中示出并且可移除地接合到彼此的加熱單元支撐件 12和模具支撐件14。
[0060] 參考圖la-b和圖2,加熱單元支撐件12支撐各自具有輻射熱源的多個輻射加熱單 元16。至少一些并且優(yōu)選地所有的加熱單元16可彼此獨立控制，即，可單獨調(diào)整由加熱單元 16產(chǎn)生的熱量的水平。在特定實施方案中，每個加熱單元16是發(fā)射具有至少處于紅外范圍 內(nèi)的波長的輻射的縱向延伸燈。在特定實施方案中，燈是具有1KW或1.6KW的瓦特數(shù)的240V 石英燈，諸如由Chromalox?制造的石英燈?？商娲厥褂闷渌愋偷妮椛浼訜釂卧?6。 [0061 ]加熱單元16-起限定加熱體積V(見圖2)，所述加熱體積V在特定實施方案中具有 遠離加熱單元16的前面18(即遠離輻射熱源從其發(fā)射的面)延伸的V形或基本V形;所述加熱 體積V對應于其中元件可由加熱單元16的輻射加熱的空間體積。換言之，加熱體積V由加熱 單元16在其被供電時發(fā)射的輻射的組合形成。在所示實施方案中，加熱單元16向上取向，并 且加熱體積V同樣地從加熱單元16的前面18向上延伸。
[0062] 輻射加熱器通常具有橫跨其表面或者在邊緣處的區(qū)域，在所述區(qū)域中能量輸出下 降到正常平均能量均勻度以下。其中能量輸出可以是更低的典型位置包括端部20。在特定 實施方案中，通過將加熱單元16定位成使得加熱體積V由鄰近加熱單元16加熱的部分重疊 來提高加熱均勻性。在所示實施方案中，加熱單元16定位在同一水平平面中，并且在加熱單 元16端部20對端部20鄰接的行中縱向?qū)剩渲兴鲂斜舜司鶆虻亻g隔開。其他配置也是 可能的。
[0063] 參考圖la-b和圖3,在所示實施方案中，模具支撐件14包括被配置來保持包含待固 化的復合材料的模具11的至少一個支撐構件22。如以上詳述的，每個支撐件構件22位于加 熱體積V中，使得由其支撐的模具11也位于加熱體積V中，與加熱單元16充分間隔開以便處 在加熱體積V的連續(xù)區(qū)域中，并且優(yōu)選地其中鄰近加熱單元16發(fā)射的輻射熱量重疊的區(qū)域。 每個支撐構件22也與加熱單元16間隔開，使得加熱體積V的同一平面區(qū)段S(圖lb)可被限定 成在加熱單元16與支撐構件22之間延伸。
[0064] 模具11在由模具支撐件14支撐時因此與加熱單元16至少由加熱體積V的平面區(qū)段 S分開，即，由加熱體積的由兩個平行且間隔開的平面界定的部分分開。在所示實施方案中， 平面區(qū)段S水平延伸。平面區(qū)段S至少橫跨模具11延伸，并且在特定實施方案中延伸超過模 具11。在模具11的面向加熱單元16的表面是平面的實施方案中，加熱體積V的平面區(qū)段S可 由模具11的此平面表面界定。在模具11的面向加熱單元的表面不是平面的實施方案中，加 熱體積的平面區(qū)段S可由延伸橫跨和/或接觸模具11的表面的平面界定。取決于模具支撐件 14的配置，平面區(qū)段S可替代性地由支撐構件22界定，其中模具11與其間隔開，即，進一步遠 離加熱單元16定位，如圖3所示。
[0065] 在特定實施方案中，支撐構件22具有可調(diào)整的位置，以便能夠改變它們相對于加 熱單元16的距離(例如，加熱體積V的平面區(qū)段S的厚度）。
[0066] 參考圖3,在所示實施方案中，模具支撐件14包括在水平平面中延伸的框架24,并 且支撐構件22包括第一多個間隔開的桿和第二多個間隔開的桿，所述多個間隔開的桿橫跨 框架24彼此垂直地延伸以形成位于平面內(nèi)的網(wǎng)狀圖案，并且限定用于支撐模具11的平面支 撐表面。桿22在加熱單元16上方延伸與其垂直間隔開，并且被設定尺寸和定位以便最小化 指向桿22支撐的模具11的輻射熱的阻塞。在另一個實施方案中，支撐構件22可成形來可拆 卸地接合模具11以阻止其運動(例如，包括與模具11的外表面互補的緊固件、夾具、表面）。
[0067]可替代地，如以上提出的，支撐構件22可在除模具11的面向加熱單元16的表面上 之外的另一個位置處接合模具11，使得模具11比支撐構件22更靠近加熱單元16,并且使得 加熱體積V的平面區(qū)段S的邊界由模具11的面向加熱單元16的表面限定。
[0068]在所示實施方案中，模具支撐件14還包括從框架24向下延伸并且各自包括用于與 地面接觸的輪28的4條支腿26,以便促進模具支撐件14與加熱單元支撐件12的接合與脫離。 導軌30設置在鄰近加熱單元支撐件12的地面上來接合模具支撐件14的互補構件32,以便引 導模具支撐件14與加熱單元12對準的位置。
[0069]在加熱單元16的側面暴露的情況下，一些熱量損失可能出現(xiàn)在加熱單元支撐件12 的側面、在加熱體積V的下面及周圍。在特定實施方案中并且參考圖la，加熱單元支撐件12 和/或模具支撐件14包括封閉加熱單元16的周長的反射側面34,以便幫助將邊緣損失引導 回加熱體積V。具有較高瓦特數(shù)的加熱單元16也可設置在加熱單元支撐件12的周長處以補 償側面損失。
[0070]除圖lb之外并且參考圖lb，在特定實施方案中，例如以柔性毯形式設置的絕緣材 料層36設置在模具11和模具支撐件14上方以及加熱單元支撐件12的周圍，以便封閉所使用 的加熱體積V的部分并且?guī)椭鷮崃堪讲考湍＞?1以減少從加熱體積V的邊緣的損 失。
[0071 ]在使用中，在加熱體積V中限定區(qū)。每個區(qū)鏈接到加熱單元16中的至少一個，定位 成引導位于其上的輻射熱量;在特定實施方案中，每個區(qū)鏈接到單個相應的加熱單元16,使 得區(qū)被限定成與加熱單元16中的每一個對準。例如熱電偶的溫度傳感器38設置在模具11或 待固化的部件上;部件和模具11可橫跨單個區(qū)延伸，但通常橫跨多個區(qū)延伸。如以下將進一 步詳述的，裝置10還包括控制器，所述控制器從溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)并且獨立控制對 加熱單元16的電力供應以便將每個區(qū)維持在期望的溫度。
[0072] 在特定實施方案中，加熱單元16在加熱單元支撐件12中具有相對于彼此的固定位 置和取向，即，盡管加熱單元16可以是例如為維修目的可移除的，但它們在每次使用裝置10 時保持在相同位置和取向中。因此，可通過測試件的受控加熱來實驗地特征化和限定加熱 體積V，例如在每個區(qū)中包含至少一個并且優(yōu)選多個溫度傳感器的測試板，在與加熱單元相 距不同距離處執(zhí)行的以便確定位于該距離處的部件是否可準確固化的連續(xù)測試中。一旦限 定加熱體積V的尺寸，裝置10就可被認證用于固化該體積內(nèi)的各種部件。因此，具有支撐構 件22(具有不同配置來支撐用于不同部件的不同模具11)的各種模具支撐件14可與相同的 加熱單元支撐件12選擇性地接合，并且部件可固化而不需要改變加熱單元16的配置。
[0073] 參考圖4,示出根據(jù)另一個實施方案的裝置110。類似于圖1的實施方案，加熱單元 支撐件112包括設置在水平平面中并且向上取向的加熱單元16,并且模具支撐件114與加熱 單元支撐件112接合，使得支撐構件22在加熱體積內(nèi)在加熱單元上方延伸。在此實施方案 中，加熱單元支撐件112和模具支撐件114附接到彼此。實施方案之間的類似元件以同一數(shù) 字識別并且將不在本文中進一步描述。
[0074] 在此實施方案中，加熱體積V封閉在殼體136中以最小化在其周邊處的熱量損失。 盡管未示出，可選擇性關閉的開口可限定在殼體136的頂和/或側壁中以便在需要時排空余 熱。
[0075] 熱成像攝像機138設置在殼體136的頂部上并且指向加熱體積V和正固化的部分。 熱成像攝像機138向代替放置在模具11和/或部分上的溫度傳感器38 (例如，熱電偶）的控制 器提供溫度數(shù)據(jù)。
[0076] 加熱單元支撐件112除了類似于先前描述的實施方案支撐多個加熱單元16之外， 還支撐以風扇形式的多個冷卻系統(tǒng)140。每個風扇140指向加熱體積V的區(qū)中的相應一個。在 特定實施方案中，控制器基于區(qū)的溫度讀數(shù)控制每個風扇140。因此，當需要降低區(qū)中溫度 時，除了減少對相關聯(lián)的加熱單元16的供電之外，可增加對相關聯(lián)的風扇140的供電以便更 快速地冷卻區(qū)。
[0077] 在此實施方案中可見，柔性絕緣材料層137在加熱單元支撐件112周圍延伸以便最 小化從側面的熱量損失。
[0078] 參考圖5,示出根據(jù)另一個實施方案的裝置210。此實施方案類似于圖4的實施方 案，并且類似元件以同一數(shù)字識別并且將不在本文中進一步描述。
[0079]在此實施方案中，由加熱單元支撐件212支撐的冷卻系統(tǒng)240是空氣噴嘴。每個噴 嘴240指向加熱體積的區(qū)中的相應一個。在特定實施方案中，控制器基于區(qū)的溫度讀數(shù)控制 每個噴嘴240。因此，當需要降低區(qū)中溫度時，除了減少對相關聯(lián)的加熱單元16的供電之外， 可增加對相關聯(lián)的噴嘴240的供電以便更快速地冷卻區(qū)。當與風扇140相比較時，噴嘴240可 允許更具指向性的冷卻。
[0080]在特定實施方案中，圖1-5的裝置用于固化接收在模具11的表面上的由預浸料復 合材料制成的部件，并且其中模具11和預浸料封閉在真空下的適當類型的袋中。預浸料接 收在模具11的不暴露于輻射熱量的側面上，以便由加熱的模具11加熱而不用直接暴露于輻 射熱量以避免過熱。
[0081 ] 參考圖6-7,示出根據(jù)其他實施方案的裝置310、410。這些裝置310、410用于固化通 過樹脂傳遞模塑(RTM)形成的部件，其中纖維放置在閉式模具中，并且未固化的樹脂在固化 來形成部件之前以流體形式通過模具的一個或多個開口注入。因此，部件封閉在模具311、 411的至少兩個互補部分之間。每個實施方案的加熱單元支撐件312、412包括兩個加熱單元 16陣列，其中模具支撐構件314、414位于其間。
[0082]在圖6的實施方案中，加熱單元16的第一水平陣列316a位于模具支撐構件322下 方，其中加熱單元16向上取向；而加熱單元16的第二水平陣列316b位于模具支撐構件322上 方，其中加熱單元16向下取向。加熱體積V限定在加熱單元16的兩個陣列316a、316b之間。每 個陣列316a、316b包括兩共面行的加熱單元16,其中同一行中的加熱單元彼此鄰接并且兩 行也彼此鄰接。
[0083]支撐構件322附接到模具311的底部部分，并且模具的頂部部分相對于底部部分鉸 接。在此特定實施方案中，加熱單元支撐件312和模具支撐件314以單個結構連接?？商娲?地，模具支撐件312能夠可移除地接合到加熱單元支撐件314。
[0084]如在先前實施方案中，加熱單元16的每個陣列316a、316b與模具支撐構件322由加 熱體積V的平面區(qū)段間隔開。
[0085]在圖7的實施方案中，加熱單元16的第一垂直陣列416a位于模具支撐構件422的一 側上，并且加熱單元16的第二垂直陣列416b位于模具支撐構件422的相對側上，其中每個陣 列的加熱單元16朝向另一陣列的加熱單元16取向，使得加熱體積再次限定在兩個陣列 416a、416b之間。每個陣列416a、416b包括單行的加熱單元16,所述加熱單元16設置成其縱 向方向基本上垂直地延伸但相對于垂直方向成一個角度，并且其中同一行的加熱單元16彼 此成不同角度地延伸。
[0086]支撐構件422支撐模具411使得模線垂直延伸，并且附接到模具411的部分而允許 所述部分分開以打開模具411。在此特定實施方案中，加熱單元支撐件412和模具支撐件414 以單個結構連接。可替代地，模具支撐件414能夠可移除地接合到加熱單元支撐件412。 [0087]如在先前實施方案中，加熱單元16的每個陣列416a、416b與模具支撐構件422由加 熱體積的平面區(qū)段間隔開。在此實施方案中，平面區(qū)段垂直延伸。
[0088] 參考圖8,示出根據(jù)特定實施方案的另一個裝置510。裝置510用于制造纖維預成型 件，其中纖維由固化的黏合劑成形和保持。模具511在此情況下是由柔性材料制成的網(wǎng)形隔 膜，并且在真空壓力下在待形成的纖維周圍閉合。模具支撐構件522包括模具511可附接在 其上的框架。模具支撐件514具有其中加熱單元支撐件512集成在支撐構件522下方的手推 車配置。可替代地，模具支撐件514能夠可移除地接合到加熱單元支撐件512。
[0089] 加熱單元16以水平陣列設置并且向上取向，所述陣列包括四共面行的加熱單元 16,其中同一行中的加熱單元彼此鄰接并且行兩兩彼此鄰接。加熱體積V的平面區(qū)段在加熱 單元與支撐構件之間延伸。
[0090] 圖9示出另一個裝置610,所述裝置610可用于需要模具和部件從兩個相對側加熱 的任何過程。加熱單元16由三個加熱單元支撐件部分支撐。加熱單元16的第一水平陣列 616a由位于模具支撐件614的模具支撐構件622下方的第一加熱單元支撐件部分612a支撐， 其中加熱單元16向上取向。加熱單元16的第二水平陣列616b位于支撐構件612上方，其中加 熱單元16向下取向，并且以兩部分由互補的加熱單元支撐件部分612b、612c支撐?；パa的加 熱單元支撐件部分612b、612c各自以懸臂方式從側面結構642支撐它們的第二陣列616b的 部分，所述側面結構642從輪式基座544向上延伸。在使用中，側面結構642位于模具支撐件 514的附近，并且輪式基座644在加熱單元16的第一陣列616a下方延伸。加熱體積限定在加 熱單元16的兩個陣列616a、616b之間。每個陣列616a、616b包括多個間隔開的行的加熱單元 16，其中同一行中的加熱單元16彼此鄰接。
[0091]如在先前實施方案中，加熱單元的每個陣列616a、616b與模具支撐構件622由加熱 體積的平面區(qū)段間隔開。
[0092] 在每個實施方案中，所示出的模具支撐件22、322、422、522、622可由無論是類似于 所示實施方案中的另一個的模具支撐件還是具有不同配置的不同模具支撐件替代，并且由 相同配置和取向的加熱單元16固化，只要模具11、311、411、511和支撐在其上的部件位于對 應的加熱體積V中。因此，在特定實施方案中，裝置10、110、210、310、410、510、610可互換使 用以固化多種不同的部件而不用重新配置。
[0093] 盡管水平陣列已被示出為具有規(guī)則間隔開的加熱單元16,但在替代實施方案中加 熱單元16之間的間距可以是不規(guī)則的。用裝置10、110、210、310、410、510、610執(zhí)行的每個固 化循環(huán)可使用加熱單元16和加熱體積V的區(qū)中的所有或僅一些來執(zhí)行，取決于由正固化的 部件占據(jù)的體積，即，在特定實施方案中僅使用由正加熱的模具占據(jù)的區(qū)。
[0094] 在特定實施方案中，并且參考圖10,根據(jù)以下方法1000固化部件。
[0095]在步驟1002中，從用戶輸入和/或從數(shù)據(jù)庫獲得加熱循環(huán)參數(shù)。在特定實施方案 中，循環(huán)參數(shù)包括待應用的加熱廓線（例如，一起限定待遵循的固化"方案"的斜坡率、每個 暫停的溫度和時間、待加熱區(qū)），以及其中溫度讀數(shù)用于控制正加熱的區(qū)中的每一個的點 (例如，熱電偶）。多個點可用于控制單個區(qū)。每個區(qū)由至少一個點控制。可使用共同點來控 制多個區(qū)。在特定實施方案中，區(qū)是預先限定的并且總與相同的加熱單元相關聯(lián);在另一個 實施方案中，循環(huán)參數(shù)也包括加熱單元和對應區(qū)的識別。用戶可手動輸入每個參數(shù)或者從 數(shù)據(jù)庫檢索它們。用戶也可將一組特定參數(shù)保存到數(shù)據(jù)庫以用于再使用。
[0096]隨后在步驟1004處，開始加熱循環(huán)。在步驟1006處，給所使用的區(qū)的加熱單元供 電，并且通過由其發(fā)射的輻射能量加熱支撐部件的模具。
[0097]在整個循環(huán)中，如1008所示，接收多個點中的每一個的溫度數(shù)據(jù)。每個讀數(shù)指示部 件的溫度;例如可直接在部件上，或者在支撐部件的模具上得到讀數(shù)。因此，接收并處理指 示在點位置處或周圍的部件溫度的多個點的溫度數(shù)據(jù)。在特定實施方案中，多個點限于指 示為用于控制循環(huán)參數(shù)中的區(qū)中的每一個的點。在另一個實施方案中，多個點包括其中溫 度被測量并且不用于控制(例如，用于為監(jiān)測目的顯示）的另外點。
[0098] 在步驟1010中，根據(jù)所接收溫度數(shù)據(jù)，使用來自識別為用于控制該區(qū)的循環(huán)參數(shù) 的點的溫度數(shù)據(jù)來計算至少一個區(qū)中并且在特定實施方案中為每個區(qū)中的溫度。根據(jù)至少 一個點的溫度計算每個區(qū)的溫度;然而，如上所述，取決于點的位置和所期望的控制程度， 可使用單個點來控制多于一個區(qū)。例如，在位于第一區(qū)中的第一點處的溫度可用于控制第 一區(qū)，在位于第二區(qū)中的第二點處的溫度用于控制第二區(qū)，并且在第一點與第二點處的溫 度可一起用于控制位于第一區(qū)與第二區(qū)之間的第三區(qū)。
[0099] 如果區(qū)由單個點處的溫度控制，那么在此點溫度處得到區(qū)溫度。如果區(qū)由多個點 處的溫度控制，那么根據(jù)這些多個讀數(shù)，例如，通過其平均值計算區(qū)溫度。在特定實施方案 中，每個點處的溫度對于控制區(qū)的影響被加權以將其布置考慮在內(nèi)。如果使用表面讀數(shù)測 量溫度（例如，通過紅外成像系統(tǒng)），那么通過接收用于該區(qū)的圖像的適當處理以確定區(qū)中 期望數(shù)目點處的溫度來確定區(qū)溫度。
[0100] 隨后在步驟1012中，確定至少一個區(qū)并且在特定實施方案中為每個區(qū)的目標溫 度。當固化單個部件時，從循環(huán)參數(shù)獲得作為理論溫度的目標溫度，在基于所要求的加熱廓 線來執(zhí)行分析的特定時間時，應當已經(jīng)到達所述理論溫度。
[0101]在特定實施方案中，同時固化第一部件和第二部件，其中一旦執(zhí)行固化，第一部件 (例如，輔助部件)就被固化以便代表第二部件(例如，主部件)的固化狀態(tài)，例如以便在破壞 試驗中使用來獲得指示第二部件特性的結果。通常，通過在高壓釜中固化，第一部件和第二 部件在相同的高壓釜或烘箱中固化，其中將每個部件放在相同的真空壓力下，例如通過臍 連接在兩個模具腔之間提供流體連通。然而，由于溫度可在高壓釜或烘箱的殼體內(nèi)變化，兩 個部件的固化可能彼此不同。
[0102] 在本實施方案中，并且參考圖11，確定區(qū)的目標溫度包括在步驟1100中確定區(qū)是 否是輔助區(qū)，即，包含旨在代表第二部件的固化的第一部件的區(qū)。如以上詳述的，如果區(qū)包 含第二部件，那么在步驟1102中從循環(huán)參數(shù)獲得目標溫度。
[0103] 如果區(qū)包含第一(代表性)部件，那么如步驟1104所示，從第二部件的溫度數(shù)據(jù)獲 得區(qū)的目標溫度。例如，第一部件的目標溫度可被限定為在執(zhí)行分析的特定時間與第二部 件相關聯(lián)的所有點的溫度的平均值。溫度可基于其位置來加權?？商娲?，第一部件的目標 溫度可被限定為單個點處的溫度或者僅點中的被選擇來代表第二部件的關鍵位置的部分 的溫度的平均值。因此，多于一個的代表性(例如，輔助)部件可與第二部件一起固化，其中 每個代表性部件代表第二部件的特定區(qū)段的固化。
[0104] 另外，應理解本方法可用于僅固化第一部件，而第二部件使用另一種方法和/或系 統(tǒng)、并且使用輻射加熱或任何其他類型的適當加熱來固化。
[0105] 為了使第一部件的固化能表示第二部件的固化，優(yōu)選地鏈接兩個模具腔(例如，通 過臍連接)來確保相同的真空壓力施加到兩者。
[0106] 重新參考圖10,一旦在步驟1012中已經(jīng)獲得每個區(qū)的目標溫度，就在步驟1014中 將至少一個區(qū)并且在特定實施方案中為每個區(qū)（每個輔助區(qū)，以及如果使用相同系統(tǒng)固化 第二部件則包含第二部件的每個區(qū)）中的溫度與其目標左右的預定范圍進行比較。在特定 實施方案中，預定范圍是±0,使得直接執(zhí)行與目標的比較。
[0107] 如果區(qū)溫度超出范圍，那么在步驟1016中調(diào)整分配到區(qū)的加熱單元和/或冷卻系 統(tǒng)(如果設置有此類冷卻系統(tǒng)）。在所示特定實施方案中，通過調(diào)整對加熱單元和/或冷卻系 統(tǒng)的電力輸入來調(diào)整加熱單元和/或冷卻系統(tǒng)。其他調(diào)整也是可能的。
[0108] 因此，在所示實施方案中，如果區(qū)溫度高于預定范圍，那么降低對加熱單元的電力 輸入和/或增加對冷卻系統(tǒng)的電力輸入;如果區(qū)溫度低于預定范圍，那么增加對加熱單元的 電力輸入和/或降低對冷卻系統(tǒng)的電力輸入。
[0109] 在其中預定范圍是±0的特定實施方案中，因此每當溫度不同于目標時調(diào)整加熱 單元。因此，在特定實施方案中，可以每秒1000次或更多的頻率調(diào)制每個加熱單元的電力輸 入。
[0110] 如果區(qū)溫度處于范圍內(nèi)，那么如步驟1018所示，維持對分配到區(qū)的加熱單元和/或 冷卻系統(tǒng)(如果設置有此類冷卻系統(tǒng)）的電力輸入。
[0111] 任選地，如1020所示，當在真空下執(zhí)行固化時，相同系統(tǒng)可用于檢測真空泄漏。參 考圖12,在步驟1200中獲得壓力讀數(shù)，并且在步驟1202中將所述壓力讀數(shù)與預定目標范圍 (例如，從循環(huán)參數(shù)獲得的)進行比較。如果壓力讀數(shù)超出范圍，那么在步驟1204中調(diào)整真空 水平。盡管未示出，但如果不能維持真空水平，那么可能生成報警(音頻/和或視覺）。有利 地，由于熱量指向模具并且被包含，工人仍可訪問固化部件的環(huán)境來校正任何泄漏，如果能 夠通過在固化部件時的檢查來檢測此類泄漏。
[0112] 重新參考圖10,隨后在步驟1022中，進行評估來確定是否已結束所要求的加熱循 環(huán)。如果不是，那么從以上描述的步驟1008重復方法的步驟，使得在整個加熱循環(huán)的持續(xù)時 間中獨立且連續(xù)地監(jiān)測并控制每個區(qū)中的溫度。
[0113] 在特定實施方案中，選擇目標左右的預定范圍，其可以是±0或具有不同值，使得 正固化的部件經(jīng)歷具有特定斜坡率或斜坡率范圍，例如1T/min(0.6°C/min)的最小斜坡率 和/或5°?/ 1^11(2.7°(：/1^11)的最大斜坡率，和/或具有每個停留溫度期間的特定可接受變 化，例如最多±l〇°F( ±5.6°C)的溫度斜線上升。應理解可使用其他斜坡率和/或可接受的 停留溫度變化?？稍诠袒陂g或之后使用位于用于控制區(qū)的點和/或位于部件上的其他點 處的溫度來執(zhí)行這些條件的驗證。
[0114] 參考圖13,大體示出用于控制一個或多個部件的固化的系統(tǒng)700。系統(tǒng)700包括被 配置來從用戶接收循環(huán)參數(shù)的用戶接口702(例如，鍵盤、觸摸屏、鼠標等），以及從其可獲得 循環(huán)參數(shù)并且循環(huán)參數(shù)可保存在其中的數(shù)據(jù)庫704。數(shù)據(jù)庫704也可從固化過程接收歷史數(shù) 據(jù)804,以便能夠保存例如在正執(zhí)行固化時獲得的溫度數(shù)據(jù)。
[0115] 系統(tǒng)700包括控制器或控制系統(tǒng)706,所述控制器或控制系統(tǒng)706從用戶接口 702 和/或數(shù)據(jù)庫704接收循環(huán)參數(shù)802,并且接收由傳感器708提供的數(shù)據(jù)806,所述傳感器708 可包括以上所述的傳感器38,諸如熱電偶、熱成像系統(tǒng)138以及壓力傳感器。控制器706將致 動信號808發(fā)送到加熱單元16、冷卻系統(tǒng)40、140(如果設置有此類冷卻系統(tǒng)）以及任選地真 空系統(tǒng)710。系統(tǒng)700還包括從控制器706接收包含待顯示信息的顯示信號710的顯示單元 712(例如，屏幕）。在特定實施方案中，所顯示的信息包括由每個傳感器在循環(huán)期間讀取的 溫度和對應的目標溫度，壓力讀數(shù)和/或在循環(huán)期間是否維持足夠真空的指示，以及提供到 加熱單元中的每一個的電力輸入。在特定實施方案中，所顯示的溫度讀數(shù)包括用于控制每 個區(qū)的溫度傳感器的數(shù)據(jù)，以及來自僅用于監(jiān)測目的的另外溫度傳感器的數(shù)據(jù)?？梢园?圖和/或數(shù)字形式的任何適當形式顯示信息。
[0116] 參考圖14,更詳細地示出根據(jù)特定實施方案的控制器或控制系統(tǒng)706?？刂破?06 通常包括輸入模塊714、區(qū)溫度模塊716、目標模塊718、比較器模塊720、致動模塊722以及輸 出模塊724。
[0117] 輸入模塊714接收包括溫度數(shù)據(jù)812和任選地壓力數(shù)據(jù)814的傳感器數(shù)據(jù)806,并且 將溫度數(shù)據(jù)812發(fā)送到區(qū)溫度模塊716,將壓力數(shù)據(jù)814(如果適用)發(fā)送到比較器模塊720并 且將兩者發(fā)送到輸出模塊724。輸入模塊714接收循環(huán)參數(shù)802,并且相應地將指示控制至少 一個區(qū)并且在特定實施方案中控制每個區(qū)的點的選擇的控制數(shù)據(jù)815發(fā)送到區(qū)溫度模塊 716,并且將主部件的區(qū)溫度和任選地壓力的目標數(shù)據(jù)816發(fā)送到比較器模塊720。在其中加 熱單元16和/或冷卻系統(tǒng)40、140不總與加熱體積的相同區(qū)相關聯(lián)的實施方案中，輸入模塊 714還基于循環(huán)參數(shù)將指示哪些加熱單元/冷卻系統(tǒng)與每個區(qū)相關聯(lián)的數(shù)據(jù)818發(fā)送到致動 模塊722?？商娲?，在模塊中的每一個中所需的信息可由該模塊直接接收，并且輸入模塊 714可省略。
[0118] 如以上詳述的，區(qū)溫度模塊716接收溫度數(shù)據(jù)812,并且針對正加熱的區(qū)中的至少 一個并且具體地每一個，根據(jù)與區(qū)相關聯(lián)的點的溫度數(shù)據(jù)計算區(qū)溫度。在第一部件和第二 部件通過相同系統(tǒng)來固化，其中第一部件的固化代表第二部件的固化的情況下，區(qū)溫度模 塊從而計算由第一部件的模具占據(jù)的至少一個和具體地每一個區(qū)的區(qū)溫度，以及由第二部 件的模具占據(jù)的至少一個和具體地每一個區(qū)的區(qū)溫度。
[0119]當正固化代表性(例如，輔助)部件時，使用目標模塊718。如以上詳述的，目標模塊 718例如從區(qū)溫度模塊716接收與第二部件相關聯(lián)的點的溫度數(shù)據(jù)812,并且根據(jù)此溫度數(shù) 據(jù)計算第一(代表性)部件的目標溫度。
[0120]比較器模塊720從區(qū)溫度模塊716接收至少一個并且具體地每個區(qū)的區(qū)溫度820、 821，將區(qū)中溫度與其目標左右的預定范圍進行比較，并且發(fā)送指示此比較結果的比較信號 822。任選地，比較器模塊720還將模具中壓力與其目標進行比較。參考圖15,在特定實施方 案中，比較器模塊包括:壓力比較器726，其從輸入模塊714接收壓力數(shù)據(jù)814和目標816，并 且發(fā)送指示壓力數(shù)據(jù)814與目標816之間比較結果的比較信號822;主溫度比較器728,其從 區(qū)溫度模塊716接收第二(例如，主)部件的區(qū)的區(qū)溫度820并且從輸入模塊714接收第二部 件的區(qū)的目標數(shù)據(jù)816,并且發(fā)送指示區(qū)溫度820與目標數(shù)據(jù)816之間比較結果的比較信號 822;以及輔助溫度比較器730,其從區(qū)溫度模塊716接收第一（例如，輔助)部件的區(qū)的區(qū)溫 度821并且從目標模塊718接收第一部件的區(qū)的目標824,并且發(fā)送指示區(qū)溫度821與目標 824之間比較結果的比較信號822。在另一個實施方案中，壓力比較器726省略，并且真空由 不同系統(tǒng)監(jiān)測。
[0121] 在特定實施方案中，目標溫度及其左右的范圍對于同一部件的所有區(qū)是相同的。 可基于相同或不同加熱循環(huán)同時固化多于一個的部件，所述加熱循環(huán)以其相應循環(huán)參數(shù)為 特征。目標溫度和/或其左右的范圍可因此對于不同部件的區(qū)而不同。
[0122] 重新參考圖14,致動模塊722從比較器模塊720接收比較信號822并且將致動信號 808發(fā)送到加熱單元16,以便基于比較信號調(diào)整對與所使用的至少一個區(qū)并且在特定實施 方案中與所使用的每個區(qū)相關聯(lián)的加熱單元16的電力供應，例如，以便在比較信號指示區(qū) 溫度高于目標左右的預定范圍時減少電力，并且在比較信號指示區(qū)溫度低于目標左右的預 定范圍時增加電力。在一個實施方案中，當冷卻系統(tǒng)40、140與區(qū)相關聯(lián)使用時，致動模塊 722也將致動信號822發(fā)送到冷卻系統(tǒng)40、140以便基于比較信號調(diào)整與每個區(qū)相關聯(lián)的冷 卻系統(tǒng)40、140(例如，通過調(diào)整電力供應），例如，以便在比較信號指示區(qū)溫度高于目標左右 的預定范圍時增加電力；并且在比較信號指示區(qū)溫度低于目標左右的預定范圍時減少電 力。當壓力正由系統(tǒng)監(jiān)測時，致動模塊822也基于相關聯(lián)的比較信號將致動信號發(fā)送到真空 系統(tǒng)710。
[0123] 輸出模塊724從每個相關模塊接收待顯示和/或保存在數(shù)據(jù)庫中的信息，例如從輸 入模塊714接收每個點(包括用于控制的點和任選地另外點）的溫度數(shù)據(jù)812、壓力數(shù)據(jù)814、 第二部件目標數(shù)據(jù)和壓力目標數(shù)據(jù)816，從目標模塊718接收第一目標數(shù)據(jù)824，并且從致動 模塊722接收指示致動信號808的致動數(shù)據(jù)826(例如，從加熱單元請求的電力的％ )，并且相 應地將顯示信號810和/或待保存到數(shù)據(jù)庫704的歷史數(shù)據(jù)804發(fā)送到顯示單元712?？商娲?地，與模塊中的每一個相關聯(lián)的顯示信號810和/或歷史數(shù)據(jù)804可由該模塊直接產(chǎn)生，并且 輸出模塊724可省略。
[0124] 應理解控制系統(tǒng)700可包括比所示實施方案多或少的模塊。例如，同一模塊可被配 置來執(zhí)行多于一種功能。
[0125] 在特定實施方案中，裝置10、110、210、310、410、510、610允許在烘箱/高壓釜之外 加熱和固化復合材料，這可允許在固化期間接近部分，例如以便一旦部分已經(jīng)通過加熱軟 化，施加壓力來幫助使部分符合模具，或校正真空泄漏而不用停止固化過程。裝置可相對于 工具和可用其加熱的部分的變型提供除烘箱或高壓釜之外的類似通用性，通過使加熱單元 位于固定位置中以便限定加熱體積，所述加熱體積可被特征化和/或認證來與接收在加熱 體積中的任何部分幾何形狀一起使用，而通過單獨控制加熱體積的每個區(qū)和/或來自代替 對流加熱的輻射能量使用的更低電力要求，提供固化條件的更準確的控制和/或再現(xiàn)性。
[0126] 裝置10、110、210、310、410、510、610也可允許在同一時間使用相同的裝置和控制 系統(tǒng)來同時固化兩個或更多個部件，但遵循具有不同斜坡率和/或停留溫度和次數(shù)的不同 固化循環(huán)。
[0127] 如以上詳述的，裝置10、110、210、310、410、510、610也可允許旨在代表第二部件的 固化的第一部件在更密切地遵循第二部件固化條件的條件下通過由第二部件中的溫度變 化控制來固化。
[0128] 盡管已參考以特定順序執(zhí)行的特定步驟描述和示出本文所述的方法和系統(tǒng)，但應 當理解，在不背離本發(fā)明的教義的情況下，可將這些步驟組合、細分或重新排序以形成等效 的方法。
[0129] 因此，所述步驟的順序和分組并不是對本發(fā)明的限制。
[0130] 對本發(fā)明的以上描述的實施方案的修改和改進對于本領域的技術人員可以是明 顯的。上述描述旨在是示例性而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍旨在僅由附加權利要求書 的范圍限定。
【主權項】
1. 一種用于固化復合材料的裝置，所述裝置包括： 加熱單元支撐件，其支撐各自具有指向加熱體積的對應部分的輻射熱源的多個加熱單 元，所述加熱單元中的至少一些可彼此獨立控制，所述加熱體積由在所述加熱單元被供電 時由所述加熱單元發(fā)射的輻射的組合形成；以及 模具支撐件，其被配置來保持包含待固化的所述復合材料的模具，當所述模具由所述 模具支撐件保持時，所述模具與所述加熱單元至少由所述加熱體積的平面區(qū)段分開。2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所有所述加熱單元可彼此獨立控制。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其中所述模具支撐件包括與所述加熱單元間隔開并 且被配置來保持所述模具的至少一個支撐構件，每個支撐構件位于所述加熱體積中并且與 所述加熱單元由所述加熱體積的所述平面區(qū)段分開。4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其中所述加熱體積的所述平面區(qū)段橫跨與 所述模具暴露于所述加熱體積的表面相等的表面延伸。5. 根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述模具的所述表面是非平面的。6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的裝置，其中所述加熱體積的所述平面區(qū)段延伸超 出所述模具。7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的裝置，其還包括控制器，所述控制器連接到所述 加熱單元以便控制所述加熱單元中的每一個來在所述模具的至少部分上形成所述輻射的 連續(xù)分布。8. 根據(jù)權利要求7所述的裝置，其還包括用于收集指示所述復合材料的溫度的數(shù)據(jù)的 至少一個溫度傳感器，所述控制器連接到所述至少一個溫度傳感器來基于來自所述至少一 個溫度傳感器的數(shù)據(jù)控制所述加熱單元。9. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的裝置，其還包括多個冷卻系統(tǒng)，所述多個冷卻系 統(tǒng)由所述加熱單元支撐件支撐并且朝向所述加熱體積取向，以便在被供電時在所述加熱體 積中引導空氣流。10. 根據(jù)權利要求8所述的裝置，其還包括多個冷卻系統(tǒng)，所述多個冷卻系統(tǒng)由所述加 熱單元支撐件支撐并且朝向所述加熱體積取向以便在被供電時在所述加熱體積中引導空 氣流，所述控制器連接到所述冷卻系統(tǒng)以便基于來自所述至少一個溫度傳感器的所述數(shù)據(jù) 控制所述冷卻系統(tǒng)。11. 根據(jù)權利要求8或10所述的裝置，其中所述至少一個溫度傳感器包括熱成像攝像 機。12. 根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的裝置，其中所述模具支撐件滑動接合到所述加 熱單元支撐件。13. 根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述加熱單元支撐件包括導軌，并且所述模具支 撐件包括與所述導軌互補并與所述導軌接合的構件來引導所述模具支撐件相對于所述加 熱單元支撐件的運動。14. 根據(jù)權利要求1至13中任一項所述的裝置，其中所述加熱單元定位在同一平面中。15. 根據(jù)權利要求14所述的裝置，其中所述同一平面水平延伸，所述模具與所述加熱單 元垂直間隔開。16. 根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的裝置，其中所述加熱單元定位成使得所述加熱 體積的所述對應部分中的一些重疊。17. 根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中所述加熱體積的所述對應部分靠近所述模具重 置。18. 根據(jù)權利要求1至17中任一項所述的裝置，其中所述加熱單元中的每一個是燈，所 述輻射熱源縱向延伸并且被配置來發(fā)射具有至少處于紅外范圍內(nèi)的波長的輻射。19. 根據(jù)權利要求1至18中任一項所述的裝置，其中所述模具支撐件是第一模具支撐件 并且可移除地接合到所述加熱支撐件，并且其中所述模具是第一模具，所述系統(tǒng)還包括被 配置來保持與所述第一模具不同的第二模具的第二模具支撐件，所述系統(tǒng)可選擇性地在第 一配置與第二配置之間配置，在所述第一配置中所述第一模具支撐件接合到所述加熱支撐 件，在所述第二配置中所述第一模具支撐件移除并且所述第二模具支撐件接合到所述加熱 支撐件并且位于所述加熱體積中與所述加熱單元間隔開，所述加熱單元的配置和取向在所 述第一配置與所述第二配置之間保持恒定。20. 根據(jù)權利要求1至19中任一項所述的裝置，其還包括將所述加熱單元與所述加熱體 積封閉在一起的絕緣材料層。21. 根據(jù)權利要求1至20中任一項所述的裝置，其中所述多個加熱單元是第一多個加熱 單元，所述裝置還包括各自具有指向所述加熱體積的對應部分的輻射熱源的第二多個加熱 單元，所述第二加熱單元中的至少一些可彼此獨立控制，所述第一多個加熱單元和所述第 二多個加熱單元彼此間隔開，兩者之間限定有所述加熱體積，并且當所述模具由所述模具 支撐件保持時，所述模具與所述第二多個加熱單元至少由所述加熱體積的第二平面區(qū)段分 開。22. -種使用輻射能量固化由復合材料制成的第一部件的方法，所述方法包括： 在固化第二部件時用加熱單元發(fā)射的輻射能量加熱支撐所述第一部件的第一模具，所 述第一部件和所述第一模具位于被分成各自與所述加熱單元中的至少一個相關聯(lián)的多個 區(qū)的加熱體積中； 接收指示所述第二部件的溫度的第二部件溫度數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算目標溫度；以及 針對由所述第一模具占據(jù)的所述區(qū)中的至少一個： 從至少一個點接收指示所述區(qū)中的所述第一部件的溫度的第一部件溫度數(shù)據(jù)， 根據(jù)與所述區(qū)相關聯(lián)的所述第一部件溫度數(shù)據(jù)計算所述區(qū)中的溫度， 將所述區(qū)的所述溫度與根據(jù)所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算的所述目標溫度進行比較，以 及 當所述區(qū)的所述溫度超出根據(jù)所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算的所述目標溫度左右的預 定范圍時，調(diào)整與所述區(qū)相關聯(lián)的所述加熱單元中的所述至少一個。23. 根據(jù)權利要求22所述的方法，其中針對由所述第一模具占據(jù)的所述區(qū)中的每一個 執(zhí)行所述方法。24. 根據(jù)權利要求22或23所述的方法，其中所述預定范圍是±0,使得每當所述區(qū)的所 述溫度與所述目標溫度不同時，調(diào)整與所述區(qū)相關聯(lián)的所述加熱單元中的所述至少一個。25. 根據(jù)權利要求22至24中任一項所述的方法，其還包括，針對由所述第一模具占據(jù)的 所述區(qū)中的所述至少一個，當所述區(qū)的所述溫度超出所述預定范圍時，調(diào)整在所述區(qū)上產(chǎn) 生冷卻空氣流的冷卻系統(tǒng)。26. 根據(jù)權利要求22至25中任一項所述的方法，其中從接合到所述第一模具或所述第 一部件的多個溫度傳感器中的相應一個接收所述至少一個點的所述第一部件溫度數(shù)據(jù)。27. 根據(jù)權利要求22至26中任一項所述的方法，其還包括： 用所述加熱單元發(fā)射的所述輻射能量加熱支撐所述第二部件的第二模具，所述第二部 件和所述第二模具位于所述加熱體積中； 從預定加熱廓線獲得第二目標溫度；以及 針對由所述第二模具占據(jù)的所述區(qū)中的至少一個： 從至少一個點接收指示所述區(qū)中的所述第二部件的溫度的所述第二部件溫度數(shù)據(jù)， 根據(jù)與所述區(qū)相關聯(lián)的所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算所述區(qū)中的溫度， 將所述區(qū)的所述溫度與所述第二目標溫度進行比較，以及 當所述區(qū)的所述溫度超出所述第二目標溫度左右的預定范圍時，調(diào)整與所述區(qū)相關聯(lián) 的所述加熱單元中的所述至少一個。28. 根據(jù)權利要求27所述的方法，其中針對由所述第二模具占據(jù)的所述區(qū)中的每一個 執(zhí)行所述方法。29. 根據(jù)權利要求27或28所述的方法，其中所述第二目標溫度左右的所述預定范圍是 ±0,使得每當所述區(qū)的所述溫度與所述第二目標溫度不同時，調(diào)整與所述第二模具占據(jù)的 所述區(qū)相關聯(lián)的所述加熱單元中的所述至少一個。30. -種用于控制第一部件的固化的控制系統(tǒng)，所述第一部件由第一模具支撐并且位 于被分成各自與至少一個輻射加熱單元相關聯(lián)的多個區(qū)的加熱體積中，所述第一部件通過 用與所述第一模具占據(jù)的所述區(qū)中的至少一個相關聯(lián)的所述至少一個輻射加熱單元對所 述第一模具的輻射加熱來固化，所述系統(tǒng)包括： 區(qū)溫度模塊，其被配置來針對所述第一模具占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個，從至少 一個點接收指示所述區(qū)中的所述第一部件的溫度的第一部件溫度數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所述第一 部件溫度數(shù)據(jù)計算所述區(qū)中的溫度； 目標模塊，其被配置來接收指示在所述第二部件固化時的所述第二部件的溫度的第二 部件溫度數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算目標溫度； 比較器模塊，其被配置來接收所述第一模塊占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個中的所述 溫度，并且將所述溫度與根據(jù)所述第二部件溫度數(shù)據(jù)計算的所述目標數(shù)溫度左右的預定范 圍進行比較，并且發(fā)送指示所述比較結果的比較信號；以及 致動模塊，其被配置來接收所述比較信號并且調(diào)整與所述區(qū)中的所述至少一個相關聯(lián) 的所述至少一個加熱單元，所述區(qū)中的所述至少一個由所述第一模具占據(jù)并且其所述溫度 超出所述預定范圍。31. 根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述目標溫度左右的所述預定范圍是±0,所述 比較器模塊被配置來將所述第一模具占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個中的所述溫度與所 述目標溫度直接進行比較，并且所述致動模塊被配置來調(diào)整與所述區(qū)中的所述至少一個相 關聯(lián)的所述至少一個加熱單元，所述區(qū)中的所述至少一個由所述第一模具占據(jù)并且其所述 溫度不同于所述目標溫度。32. 根據(jù)權利要求30或31所述的系統(tǒng)，其中所述致動模塊還被配置來調(diào)整被取向來在 所述區(qū)中的所述至少一個上產(chǎn)生冷卻空氣流的對應冷卻系統(tǒng)，所述區(qū)中的所述至少一個由 所述第一模具占據(jù)并且其所述溫度超出所述預定范圍。33. 根據(jù)權利要求30至32中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第二部件由第二模具支撐并 且位于所述加熱體積中，所述第二部件通過用與所述第二模具占據(jù)的所述區(qū)中的至少一個 相關聯(lián)的所述至少一個輻射加熱單元對所述第二模具的輻射加熱來固化，并且其中： 所述區(qū)溫度模塊還被配置來針對所述第二模具占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個，從至 少一個點接收指示所述區(qū)中的所述第二部件的溫度的第二部件溫度數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所述第 二部件溫度數(shù)據(jù)計算所述區(qū)中的溫度； 所述比較器模塊還被配置來接收所述第二模塊占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個中的 所述溫度，并且將所述溫度與來自預定加熱廓線的第二目標數(shù)溫度左右的預定范圍進行比 較，并且發(fā)送指示所述比較結果的第二比較信號;并且 所述致動模塊還被配置來接收所述第二比較信號并且調(diào)整與所述區(qū)中的所述至少一 個相關聯(lián)的所述至少一個加熱單元，所述區(qū)中的所述至少一個由所述第二模具占據(jù)并且其 所述溫度超出其所述預定范圍。34. 根據(jù)權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述第二目標溫度左右的所述預定范圍是±0， 所述比較器模塊被配置來將所述第二模具占據(jù)的所述區(qū)中的所述至少一個中的所述溫度 與所述第二目標溫度直接進行比較，并且所述致動模塊被配置來調(diào)整與所述區(qū)中的所述至 少一個相關聯(lián)的所述至少一個加熱單元，所述區(qū)中的所述至少一個由所述第二模具占據(jù)并 且其所述溫度不同于所述第二目標溫度。35. -種用于固化復合材料的裝置，所述裝置包括： 加熱單元支撐件，其支撐多個可獨立控制的輻射加熱單元，所述多個輻射加熱單元各 自具有輻射熱源，所述輻射熱源指向加熱體積的遠離所述輻射加熱單元延伸的對應部分， 所述加熱單元在被供電時發(fā)射循環(huán)通過所述加熱體積的輻射;以及 模具支撐件，其包括至少一個支撐構件，所述至少一個支撐構件與所述加熱單元間隔 開并且被配置來保持包含待固化的所述復合材料的模具，每個支撐構件位于所述加熱體積 中并且與所述加熱單元至少由所述加熱體積的同一平面區(qū)段分開。
【文檔編號】B29C35/02GK105829045SQ201480061898
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月12日
【發(fā)明人】保羅·特魯多, 穆赫奇內(nèi)·里費, 哈?！ど橙R克
【申請人】龐巴迪公司