具有热塑性半径填料的复合结构的制作方法

[0001]
本公开总体上涉及复合材料制造，并且更具体地，涉及一种具有热塑性半径填料的复合结构以及制造该复合结构的方法。


背景技术：

[0002]
复合结构由于其高强度重量比、耐腐蚀性和其他有利特性而被广泛用于各种应用中。在飞机构造中，越来越多地使用复合材料来形成机身、机翼和其他部件。例如，飞机的机翼可包括通过复合桁条加强的复合蒙皮面板。
[0003]
复合桁条可设置为各种横截面形状。例如，机翼面板的复合桁条可具有通过以背对背布置组装一对复合通道(例如，l形通道)而形成的t形横截面。每个复合通道包括结合在倒圆的腹板-凸缘过渡部处的凸缘部分和腹板部分。复合通道的腹板部分以背对背布置组装以形成复合基部构件，并且这样产生复合基部构件中的由背对背复合通道的腹板-凸缘过渡部限定的纵向凹口。纵向凹口可被称为复合桁条的半径腔。为了改善具有复合桁条的复合结构的强度、刚度和耐久性，需要用半径填料填充每个半径腔。
[0004]
制造和安装半径填料的常规方法呈现出若干挑战。例如，一种方法涉及将预浸料复合材料(例如，预浸渍有树脂的单向增强纤维)的各个条带铺设到复合基部构件的半径腔中。在作为单独的复合板层安装到半径腔中之前，预浸料复合材料的每个条带可被切割成精确的宽度。预浸料复合材料的各个条带的逐层安装是费力且费时的。
[0005]
制造半径填料的另一种方法涉及将每个半径填料预制为匹配待填充的半径腔的形状。在将半径填料安装在半径腔中之前，将预浸料复合材料的各个条带以堆叠形式铺设，以在铺设工具上形成半径填料。对于具有单向增强纤维的半径填料，半径填料和复合基部构件的轴向刚度可能不匹配。例如，半径填料中的单向增强纤维的纵向定向导致半径填料相对于复合基部构件的轴向刚度具有高的轴向刚度。半径填料与复合基部构件之间的轴向刚度的不匹配可能导致已固化复合结构中的不期望的强度特性。半径填料的相对高的轴向刚度的影响可能在其中期望降低轴向刚度的复合桁条的末端处是明显的。
[0006]
用于减少半径填料相对于复合基部构件的轴向刚度的不匹配的一种方法是使用层压机来制造半径填料，该层压机被构造为除了层压具有零度纤维定向的复合板层之外，还层压具有非零度纤维定向(例如，+/-30度)的预浸料复合板层。铺设具有非零度纤维定向的各个复合板层的能力提供了一种用于使半径填料的轴向刚度与复合基部构件的轴向刚度更紧密地匹配的手段。此外，复合板层可铺设为使得半径填料的轴向刚度在复合桁条的末端处减小。尽管上面描述制造方法在结构上是有利的，但是层压机表现出在构造、操作和维护方面的大量资本费用。
[0007]
如可以看出的，本领域中需要一种避免上述挑战的制造具有半径填料的复合结构的系统和方法。


技术实现要素：

[0008]
通过提供一种制造已固化复合结构的方法的本公开来具体地解决和缓和与半径填料相关的上述需求。该方法包括，将多个半径填料段插入到沿着未固化复合基部构件的长度延伸的半径腔中，以形成未固化结构组件。多个半径填料段以首尾相连的布置放置在半径腔内，并且每个半径填料段具有相对的段端部并由热塑性材料形成。该方法还包括，将结构组件至少加热到基部构件固化温度，这使得首尾相连的成对的半径填料段的段端部熔合在一起并形成沿着复合基部构件的长度延伸的连续半径填料元件。该方法另外包括允许结构组件固化，以形成已固化复合结构。
[0009]
还公开了一种具有复合基部构件和多个半径填料段的未固化结构组件。复合基部构件具有基部构件固化温度和沿着复合基部构件的长度延伸的半径腔。多个半径填料段构造为以首尾相连的布置插入到半径腔中。多个半径填料段各自具有相对的段端部且是均质的并由热塑性材料形成。热塑性材料具有其中首尾相连的成对的多个半径填料段的段端部熔合在一起时的温度。基部构件固化温度至少与半径填料段的段端部熔合在一起时的温度一样高。
[0010]
还公开了一种具有复合基部构件和半径填料元件的已固化复合结构。复合基部构件具有沿着复合基部构件的长度延伸的半径腔。半径填料元件容纳在半径腔中并沿着半径腔的长度连续地延伸。半径填料元件是均质的并由具有以下两种性质中的至少一者的热塑性材料形成：(1)半径填料元件具有比复合基部构件的杨氏模量小的杨氏模量，和/或(2)半径填料元件具有比复合基部构件的失效时伸长率大的失效时伸长率。
[0011]
已讨论的特征、功能和优点可在本公开的各个实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，其进一步的细节可参考下面的描述和下面的附图看出。
附图说明
[0012]
通过参考附图，本公开的这些和其他特征将变得更显而易见，其中，贯穿全文，相同的附图标记指代相同的部件，并且在附图中：
[0013]
图1是飞机的透视图；
[0014]
图2是构造为飞机的机翼面板的已固化复合结构的示例的俯视图，机翼面板具有复合蒙皮面板和多个复合桁条；
[0015]
图3是沿着图2的线3-3截取的机翼面板的截面图，并且示出了联接到复合蒙皮面板的复合桁条；
[0016]
图4是沿着图2的线4-4截取的机翼面板的截面图，并且示出了联接到复合蒙皮面板的多个复合桁条；
[0017]
图5是机翼面板的由图4中的附图标记5标识的部分的放大图，并且示出了由热塑性材料形成并填充每个复合桁条的半径腔的连续半径填料元件。
[0018]
图6是复合桁条中的一个的放大图，示出了包含在由复合基部构件和复合条带限定的半径腔内的连续半径填料元件；
[0019]
图7是图6的复合桁条的分解图；
[0020]
图8是制造已固化复合结构的方法中包括的操作的流程图；
[0021]
图9是未固化复合基部构件和多个半径填料段的示例的局部分解透视图，多个半
径填料段由热塑性材料形成并构造为插入到未固化复合基部构件的半径腔中，以形成其中半径填料段在半径腔内呈首尾相连的布置的结构组件；
[0022]
图10是图9的结构组件的透视图，示出了呈首尾相连的布置以在未固化复合基部构件的半径腔内形成段系列的半径填料段；
[0023]
图11是结构组件的局部分解透视图，并且示出了用于将半径填料段捕获在半径腔内的可定位在未固化复合基部构件上的未固化复合条带；
[0024]
图12是多个半径填料段的另一示例的局部分解透视图，该多个半径填料段各自具有互锁特征部部，以用于将半径填料段的段端部互锁在未固化复合基部构件的半径腔内；
[0025]
图13是图12的结构组件的透视图，示出了以首尾相连的布置联接半径填料段的互锁特征部部；
[0026]
图14是具有互锁特征部部的两个半径填料段的示例的分解图，该互锁特征部部构造为用于将半径填料段的段端部互锁的燕尾构造；
[0027]
图15是图14的半径填料段的组装图；
[0028]
图16是多个半径填料段的示例的透视图，该多个半径填料段三维地印刷在构建板上并通过经由半径填料段的三维印刷而形成的多个分离突片互连；
[0029]
图17是半径填料段的由图16的附图标记17标识的部分的放大图，并且示出了用于将分离突片与半径填料段分开的沿着半径填料段的侧边缘定位的弱化部分；
[0030]
图18是沿着图3的线18-18截取的复合桁条的示例的截面图，并且示出了复合通道，该复合通道各自具有与复合基部构件的凸缘部分垂直定向的腹板部分；
[0031]
图19是图18中的连续半径填料元件的放大图；
[0032]
图20是沿着图3的线20-20截取的复合桁条的示例的截面图，并且示出了以与复合基部构件的凸缘部分不垂直的腹板角定向的腹板部分；
[0033]
图21是图20中的连续半径填料元件的放大图；
[0034]
图22是图13的结构组件的示例旋转180度使得复合面板位于结构组件的底侧上的透视图；
[0035]
图23是真空袋装到固化工具的图22的结构组件的示例的截面图，并且示出了施加热和压力以固化该结构组件；
[0036]
图24是在施加热和压力期间沿着图23的线24-24截取的结构组件的截面图，并且示出了彼此邻接接触以限定段端部的端表面之间的首尾相连界面的一对半径填料段的段端部；
[0037]
图25是在图24的结构组件固化之后的已固化复合结构的截面图，并且示出了由于加热结构组件而在首尾相连界面处熔合在一起的半径填料段的段端部；
[0038]
图26是沿着图25的线26-26截取的已固化复合结构的截面图，并且示出了通过在施加热期间将首尾相连的半径填料段熔合在一起而形成的连续半径填料元件。
[0039]
图27是已固化复合结构的由图26的附图标记27标识的部分的放大图，并且示出了半径填料的分别熔合到复合基部构件的基部构件表面和/或复合条带的面板表面的半径填料侧表面；
[0040]
图28是具有多个位置标记的未固化复合蒙皮面板的示例的透视图，该多个位置标记标识复合蒙皮面板上的每个半径填料段的位置，以用于组装面板子组件；
[0041]
图29是在将半径填料段与位置标记对准地放置期间的面板组件的透视图；
[0042]
图30是真空袋装到固化工具的图28的面板子组件的截面图，并且示出了施加压力以将半径填料段至少部分地粘附到复合蒙皮面板的表面；
[0043]
图31是图30的面板子组件在移除真空袋之后的截面图，并且示出了多个复合基部构件，该多个复合基部构件组装到面板子组件，使得半径填料段被接收到多个复合基部构件的半径填料腔中，以形成结构组件；
[0044]
图32是真空袋装到固化工具的图31的结构组件的截面图，并且示出了施加热和压力以固化结构组件；
[0045]
图33是由图32的结构组件的固化产生的已固化复合制品的截面图；
[0046]
图34是图33的已固化复合制品的透视图；
[0047]
图35是包含连续半径填料元件并构造为j形横截面的已固化复合结构的示例的截面图；
[0048]
图36是包含连续半径填料元件并构造为i形横截面的已固化复合结构的示例的截面图；
[0049]
图37是包含连续半径填料元件并构造为帽形横截面的已固化复合结构的示例的截面图。
具体实施方式
[0050]
现参考示出本公开的优选实施例和各种实施例的附图，图1所示的是可包括一个或多个已固化复合结构110的飞机100的透视图，已固化复合结构中的一个或多个可具有由热塑性材料形成且如下所述地制造的连续半径填料元件330(图6)。飞机100可包括机身102、水平尾翼104、垂直尾翼106和一对机翼108，它们中的任何一者或多者可代表已固化复合结构110。例如，图2示出了被构造为具有复合蒙皮面板224和多个复合桁条116的机翼面板114的已固化复合结构110，其各自可包括连续半径填料元件330。图3是机翼面板114的翼向截面图，示出了联接到复合蒙皮面板224的复合桁条116。图4是机翼面板114的弦向截面图，示出了联接到复合蒙皮面板224的多个复合桁条116。
[0051]
图5是机翼面板114的一部分的放大图，示出了联接到复合蒙皮面板224的复合桁条116。复合蒙皮面板224由可分离地铺设在机翼蒙皮铺设工具(未示出)上的复合板层112形成。桁条中的每一个包括复合基部构件202，在所示的示例中，该复合基部构件由背对背的复合通道208构成，每个复合通道均具有l形构造。复合通道208中的每一个由复合板层112形成，该复合板层可铺设在基部构件铺设工具(未示出)上并以背对背的关系组装，以形成复合基部构件202。多个半径填料段300(例如，图9)插入到半径腔204中，并且复合条带222(例如，图11)可任选地组装在复合基部构件202上，以将半径填料段300封装在半径腔204内，从而形成可被加热和/或固化(例如，图23)的结构组件200，以形成已固化复合结构110(例如，复合桁条)。替代地，一个或多个结构组件200(例如，已固化的或未固化的)可被组装到复合蒙皮面板224(例如，已固化的或未固化的)并且共结合或共固化以形成已固化复合结构110，诸如图2所示的机翼面板114。
[0052]
图6是复合桁条116的示例的放大图，示出了包含在复合基部构件202的半径腔204内的连续半径填料元件330。图7是复合桁条116的分解图。如下面更加详细描述的，连续半
径填料元件330包括多个半径填料段300(例如，图9至图10)，该多个半径填料段安装在复合基部构件202的半径腔204中(例如，图9至图10)以形成结构组件200。半径填料元件330彼此以首尾相连的关系布置，以在半径腔204内形成段系列316(图10)。加热结构组件200，使半径填料段300的段端部312(例如，图9)熔合在一起并形成连续半径填料元件330。在一些示例中，结构组件200的加热可在复合基部构件202的固化期间发生(例如，图23)。
[0053]
如本文中公开的未固化结构组件200包括这样的示例：其中，复合基部构件202和/或复合面板220(例如，示出复合条带222的图11，或示出复合蒙皮面板224的图28)在将半径填料段300安装到半径腔204中之前固化，以在将热412(图23)施加到结构组件200期间熔合在一起。在这样的示例中，未固化结构组件200可在由于加热导致半径填料段300熔合在一起以形成连续半径填料元件330的意义上描述为未固化的。同样在这方面，如本文中公开的已固化复合结构110可在半径填料段300熔合在一起以形成连续半径填料元件330的意义上描述为已固化的。
[0054]
如图6至图7所示，复合基部构件202具有大体上v形的凹口，该凹口描述为沿着复合基部构件202的长度延伸的半径腔204。复合基部构件202包括由纤维增强的聚合物基质材料形成的层压复合板层112。复合板层112是各自包括预浸渍有树脂(例如，聚合物基质材料)的增强纤维的预浸料复合板层。
[0055]
复合基部构件202的树脂可为热固性树脂或热塑性树脂。热塑性树脂可包括各种材料中的任何一者，该材料包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(asa)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚苯硫醚(pps)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯材料、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、共聚材料、丙烯酸树脂、碳氟化合物、聚酰胺、聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜和聚苯砜。热固性树脂也可包括各种材料，所述材料包括但不限于聚氨酯、酚醛树脂、聚酰亚胺、磺化聚合物、导电聚合物、苯并恶嗪、双马来酰亚胺、氰酸酯、聚酯、环氧树脂和倍半硅氧烷。复合基部构件202的增强纤维可由聚合材料(例如，塑料)、玻璃、陶瓷材料、碳(例如，石墨)、金属材料或它们的任意组合形成。考虑到上述用于树脂和增强纤维的材料成分，复合基部构件202可由任何纤维/树脂材料组合制成，该纤维/树脂材料组合包括但不限于玻璃纤维/环氧树脂、碳/环氧树脂、碳/双马来酰亚胺以及玻璃纤维/酚醛树脂。
[0056]
如上所述，复合基部构件202(图6至图7)可由彼此以背对背关系布置的两个复合通道208(图6至图7)形成。在图5至图7的示例中，复合通道208(图6至图7)各自具有l形横截面，当组装时，该l形横截面限定已固化复合结构110(诸如复合桁条116)的t形横截面126(例如，叶片部分)。然而，在其他示例(例如，图35至图37)中，复合基部构件202的复合通道208中的一个或多个可具有c形横截面、z形横截面或各种替代横截面形状中的任何一者。复合通道208可组装为形成已固化复合结构110的诸如j形横截面128(图35)、i形横截面130(图36)或帽形横截面132(图37)的各种不同横截面形状中的任何一者。已固化复合结构110能以任何长度设置。如下所述，任意数量的半径填料段300能以首尾相连的关系放置在半径腔204内，以形成包括达到100英尺或更长的长度在内的任何长度的连续半径填料元件330。如下所述，各个半径填料段300的长度可基于与制造、处理和/或安装半径填料段300相关的实践。
[0057]
仍然参考图5至图7，无论横截面形状如何，每个复合通道208具有腹板部分118和
至少一个凸缘部分122。每个腹板部分118和凸缘部分122通过倒圆的腹板-凸缘过渡部124互连。当复合通道208以背对背关系组装时，背对背的复合通道208的腹板-凸缘过渡部124限定上面提到的纵向v形凹口(在本文中被称为半径腔204)。为了改善已固化复合结构110的强度特性，半径腔204包含连续半径填料元件330。
[0058]
半径填料元件330是由热塑性材料形成的均质结构。半径填料元件330具有大体上三角形横截面形状，其具有构造为与限定半径腔204的横截面形状的相对的腹板-凸缘过渡部124的凸出表面互补的相对的凹入表面304。在一些示例中，半径填料元件330(例如，由首尾相连的半径填料段300的段系列316构成)可沿着复合基部构件202的整个长度连续延伸。构成连续半径填料段300的半径填料段300的热塑性材料可设置为各种成分中的任何一者，该成分包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(asa)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚苯硫醚(pps)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯材料、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)和共聚材料。
[0059]
半径填料元件330的热塑性材料可任选地包含遍布半径填料元件330分布的纤维(未示出)或其他填料材料。纤维可为可随机取向的短切纤维。纤维可由各种材料中的任何一者形成，所述材料包括聚合物材料(例如，塑料)、玻璃、陶瓷材料、金属材料或它们的任意组合。在一些示例中，半径填料元件330可不具有沿着半径填料元件330的纵向方向延伸的单向增强纤维。然而，在下面描述的其他示例中，半径填料元件330可包括单向增强纤维。
[0060]
半径填料元件330中不具有单向增强纤维可能会降低半径填料元件330的负载承载能力，包括沿着纵向或轴向方向的负载承载能力。就这一点而言，在半径填料元件330对于已固化复合结构110的轴向强度、轴向刚度和/或弯曲刚度的贡献可能相对较低或可忽略的意义上，半径填料元件330可描述为是非结构性的。
[0061]
对于当前公开的已固化复合结构110，沿着半径填料元件330的轴向或纵向方向，半径填料元件330具有比复合基部构件202的(例如，已固化复合结构的)杨氏模量低的杨氏模量(即，弹性模量)。替代地或附加地，半径填料元件330的失效时伸长率(例如，沿着轴向或纵向方向)高于已固化复合结构110的复合基部构件202的失效时伸长率。在本公开中，横向方向垂直于半径填料元件330的轴向或纵向方向。当前公开的半径填料元件330可比已固化复合结构110的复合基部构件202更软和/或更易延展，这可使半径填料元件330不易破裂，如下面所述。
[0062]
有利地，具有比复合基部构件202的杨氏模量低的杨氏模量的半径填料元件330允许已固化复合结构110在负载方向上显著变形，而不会使半径填料元件330失效。半径填料元件330的这样的失效可包括微裂，当被加载时，所述微裂可能损坏已固化复合结构110的结构完整性。这样的微裂可传播到半径填料元件330与复合基部构件202之间的侧表面界面308。已固化复合结构110的加载可包括在使用期间施加到已固化复合结构110的负载，例如施加在飞机100(图1)的复合机翼面板114上的飞行负载。替代地或附加地，随着已固化复合结构110从升高的固化温度冷却到室温，由于半径填料元件330在固化(例如，化学收缩)期间和/或在冷却(例如，热收缩)期间相对于复合基部构件202的不同收缩，也可能发生已固化复合结构110的加载。
[0063]
如可理解的，侧表面界面308处的破裂可能损坏已固化复合结构110的负载承载能力。例如，侧表面界面308处的破裂可能损坏已固化复合结构110承受由复合桁条116施加在
复合蒙皮面板224上的拉脱负载420的能力。如图5所示，这样的拉脱负载420可垂直于复合蒙皮面板224的平面定向，并且能以使复合基部构件202从复合蒙皮面板224分离或剥离的趋势促使复合基部构件202远离复合蒙皮面板224。有利地，在本公开中，具有比复合基部构件202的杨氏模量小的杨氏模量的半径填料元件330允许已固化复合结构110显著拉紧，而不使半径填料元件330承载一些负载。就这一点而言，当前公开的半径填料元件330具有降低的破裂风险，由此改善了已固化复合结构110的强度和耐久性。尽管上面描述表示半径填料元件330可不具有单向增强纤维，但是在一些示例中，如果这样的增强纤维使得半径填料元件330具有与复合基部构件202的杨氏模量相对紧密地匹配(例如，在10％内)的杨氏模量，半径填料元件330可包括单向增强纤维。
[0064]
作为上述杨氏模量布置的替代或补充，半径填料元件330可描述为具有大于复合基部构件202的失效时伸长率的失效时伸长率(例如，在轴向或纵向方向上)。失效时伸长率可定义为部件(未示出)在断裂点处的长度(即，与其原始长度)的增加百分比，并且是部件在断裂之前的拉伸能力的度量。在本公开中，半径填料元件330相对于复合基部构件202的失效时伸长率的高失效时伸长率表示半径填料元件330相对于复合基部构件202的轴向刚度的降低的轴向刚度。在图5所示的联接到复合蒙皮面板224的复合桁条116的情况下，半径填料元件330的相对高的失效时伸长率意味着桁条可轴向拉紧很大的量，而没有半径填料元件330的失效(例如，破裂)的风险。此外，当前公开的半径填料元件330允许在复合桁条116的末端处的降低的轴向刚度，这减小或防止了在复合蒙皮面板224中在末端处的应力集中。
[0065]
在一些示例中，已固化复合结构110的半径填料元件330可在结构组件200的固化期间熔合到复合基部构件202的一个或多个部分。更具体地，如下面更详细地描述的，由于在结构组件200的固化期间施加的热412(图23)，半径填料元件330的一个或多个半径填料侧表面302(例如，凹入表面304)可在复合基部构件202的腹板-凸缘过渡部124处熔合到基部构件表面206。替代地或附加地，由于结构组件200的固化，半径填料元件330的平坦表面306可熔合到复合面板220(诸如可组装到复合基部构件202的复合条带222)的面板表面226。
[0066]
参考图8，示出了在制造已固化复合结构110的方法500中包括的操作的流程图。在将复合桁条116作为已固化复合结构110制造的情况下描述方法500。然而，方法500还可实施用于制造这样的已固化复合结构110，该已固化复合结构包括复合蒙皮面板224以及可与复合蒙皮面板224结合、共结合或共固化的多个复合桁条116。
[0067]
参考图9至图10，该方法的步骤502包括，将多个半径填料段300插入到沿着复合基部构件202的长度延伸的半径腔204中，以形成结构组件200。尽管图9示出将三个(3个)半径填料段300安装在半径腔204中，但是任意数量的半径填料段300能以首尾相连的关系安装在半径腔204内。如上面提到的，各个半径填料段300的长度可基于与制造和处理半径填料段300相关的实践。例如，半径填料段300可设置为3英尺的长度，以允许手动处理各个半径填料段300并将各个半径填料段安装到半径腔204中。然而，半径填料段300中的一个或多个可设置为5-10英尺的长度，但是可考虑更长的长度(例如，约15英尺)。各个半径填料段300的长度可部分地取决于复合基部构件202的总长度，在一些示例中，该总长度可为30英尺或更长，例如所提及的机翼面板114的复合桁条116的100英尺长。如上所述，每个半径填料段
300具有相对的段端部312，每个段端部具有端表面314。
[0068]
半径填料段300由上面描述的热塑性材料形成。如上所述，半径填料段300的热塑性材料具有比已固化复合结构110的复合基部构件202的杨氏模量小的杨氏模量。附加地或替代地，半径填料段300的热塑性材料具有比已固化复合结构110的复合基部构件202的失效时伸长率大的失效时伸长率。
[0069]
半径填料段300的横截面形状和尺寸可与半径腔204的横截面形状和尺寸互补(例如，匹配)。图9至图10中的限定复合基部构件202的背对背复合通道208可在半径填料段300的安装期间支撑在工具(未示出)上。在一些示例中，半径填料段300可一次一个地插入到半径腔204中。相邻的成对半径填料段300的段端部312优选地放置为彼此邻接接触，以有利于在复合基部构件202的固化期间段端部312的熔合。然而，在其他示例中，相对小的间隙(例如，小于0.10英寸宽-未示出)可存在于一个或多个首尾相连的成对半径填料段300的段之间。如果加热到将热塑性材料的粘度降低到允许热塑性材料在复合基部构件202的固化期间填充这样的间隙的程度的温度，则存在于一个或多个相邻的成对半径填料段300之间的间隙可至少部分地被热塑性材料填充。在本文中公开的示例中的任何一个中，半径填料段300的热塑性材料并非必须被加热到其熔化温度以使段端部312熔合在一起。段端部312熔合在一起的温度可以是热塑性材料的玻璃化转变温度，并且其可低于熔化温度。
[0070]
参考图11，该方法可任选地包括，在复合基部构件202上组装诸如复合条带222的复合面板220，以将半径填料段300封装在半径腔204内。复合基部构件202、半径填料段300和复合条带222的组合可限定用于固化为已固化复合结构110的结构组件200，如下所述。在未示出的替代示例中，复合面板220可为具有比复合条带222大的宽度的复合蒙皮面板224(图28)，使得多个复合基部构件202(包含半径填料段300)可组装到复合蒙皮面板224，以形成用于加热和/或固化以形成已固化复合结构110的结构组件200。
[0071]
参考图12至图13，将半径填料段300插入到半径腔204中的步骤502可包括，经由半径填料段300的段端部312上包括的互锁特征部320将首尾相连的成对的多个半径填料段300的段端部312互锁。例如，将半径填料段300安装到半径腔204中可包括，在安装在半径腔204中之前将一个半径填料段300的段端部312上的互锁特征部320接合到另一个半径填料段300的段端部312上的互锁特征部320。段端部312的互锁可确保每对相对的段端部312的端表面314彼此接触，以改善将端表面314熔合在一起。此外，互锁特征部320可防止半径填料段300的位置在半径腔204内的纵向移动。互锁特征部320可设置为各种不同构造中的任何一者。
[0072]
例如，参考图14至图15，半径填料段300经由互锁特征部320的互锁可包括，使一个半径填料段300的段端部312上的突片322与相邻的半径填料段300的段端部312上的凹口或凹部324接合。如下文更详细地描述的，互锁特征部320可在使用各种制造方法中的任何一者制造半径填料段300期间整体地形成在段端部312上，如下文所述。在所示的示例中，突片322具有燕尾构造326，构造为嵌在也具有燕尾构造326并且尺寸设计成提供突片322在凹部324内的紧密配合的凹部324内。然而，互锁特征部320可设置为各种不同尺寸、形状和构造中的任何一者，并且不限于具有燕尾构造326的突片322和凹部324。
[0073]
该方法可包括经由机加工、三维印刷、模具挤出、注塑成型和/或使用各种其他制造技术中的任何一者来制造半径填料段300。三维印刷可包括诸如通过立体光刻、选择性激
光烧结、熔融长丝制造或各种其他增材制造技术中的任何一者对半径填料段300进行增材制造。有利地，三维印刷和/或注塑成型允许将每个半径填料段300制造为紧密地匹配半径腔204的工程模型(例如，计算机辅助设计模型)中限定的形状和尺寸。
[0074]
参考图16，示出了三维地印刷在可为网孔板或实心片或材料块(未示出)的构建表面356上的多个半径填料段300的示例。在一些示例中，用于复合基部构件202的所有半径填料段300可印刷在构建表面356上。有利地，用于相对长(例如，60英尺)的复合桁条116的半径填料段300可印刷在相对小(例如，2英尺乘3英尺)的构建表面356上。在其他示例中，用于已固化复合结构110的一个机体组(shipset)(例如，复合机翼面板114)的所有半径填料段300可根据已固化复合结构110的尺寸和复合基部构件202的数量有利地印刷在若干构建表面356上。半径填料段300中的至少一些能以彼此间隔开的平行关系印刷在构建表面356上，并且彼此之间可间隔达到几英寸或更多。替代地，半径填料段300中的至少一些可紧密地嵌在一起或间隔成相对紧密地在一起。
[0075]
在图16中，半径填料段300可包括诸如唯一序列号的标识信息354，该标识信息可在半径填料段300的制造期间或之后添加到每个半径填料段300。每个序列号可标识半径填料段300的段系列316(图9至图10)内的每个半径填料段300在相应的复合基部构件202的半径腔204中的相对位置。就这一点而言，序列号可标识每个半径填料段300将安装到其中的复合基部构件202。标识信息354可通过油墨印花、机加工、压印、雕刻、印花和/或通过三维印刷为下沉或凸起标记来添加，或者通过使用对比色介质来添加。
[0076]
多个半径填料段300的制造可任选地包括制造具有将半径填料段300互连的分离突片350的多个半径填料段300。分离突片350可沿着相邻的成对半径填料段300的长度以间隔距离来定位。在图16的示例中，分离突片350可在相邻的半径填料段300的侧边缘310之间延伸。有利地，分离突片350提供了一种用于将半径填料段300在分离突片350处彼此分开以单独插入到半径腔204中之前作为机体组保持在一起的装置。分离突片350可在半径填料段300的印刷期间诸如经由三维印刷另外地制造。替代地或附加地，互锁特征部320(例如，图12至图15)也可在半径填料段300的印刷期间经由三维印刷另外地制造。
[0077]
参考图17，每个分离突片350可具有一个或多个弱化部分352，以有利于半径填料段300彼此分离。在所示的示例中，每个分离突片350可在分离突片350与半径填料段300的相交处具有在半径填料段300的侧边缘310附近延伸跨过分离突片350的宽度的凹口或凹槽。弱化部分352的横截面可足够薄以通过手动反复弯曲直到弱化部分352破裂而被折断，但是弱化部分352的横截面也可足够厚，以允许半径填料段300的机体组作为一个整体抬离构建表面356，并且在不引起各个半径填料段300彼此分离的情况下被携带和/或处理。
[0078]
参考图18至图21，在一些示例中，复合基部构件202的半径腔204可具有在沿着复合基部构件202的纵向方向的两个或更多个位置处不同的横截面形状和/或横截面尺寸。例如，半径腔204的横截面尺寸可沿着纵向方向呈锥形。在另一示例中，图18和图20示出了具有t形横截面126的复合桁条116(图3)，其中，腹板部分118的局部腹板角120沿着复合桁条116的纵向方向变化。图19和图21示出了与图18和图20中的不同局部腹板角120对应的半径填料段300的横截面形状的变化。在这样的示例中，制造半径填料段300的步骤502可包括制造这样的半径填料段300：该半径填料段在半径填料段300安装到半径腔204中的位置处具有与半径腔204的横截面形状和横截面尺寸互补的横截面形状和横截面尺寸。在一个示例
中，半径填料段300可制造成具有与复合基部构件202的腹板部分118的局部腹板角120匹配的横截面形状。此外，在上面描述的制造技术中，半径填料段300的尺寸和形状可设计成使得半径填料段300的总体积基本上等于在复合基部构件202固化之后的半径腔204的体积或至少与在复合基部构件固化之后的半径腔的体积一样大。就这一点而言，半径填料段300制造为考虑复合基部构件202中的树脂收缩的横截面尺寸和/或形状。
[0079]
有利地，三维印刷、注塑成型、机加工和某些其他制造技术允许制造其半径腔204的横截面形状和/或尺寸沿着复合基部构件202的纵向方向变化的半径填料段300。通过模具挤出制造半径填料段300可实现恒定的横截面形状和/或恒定的横截面尺寸，并且这可适用于其中半径腔204也具有基本上恒定的横截面形状和/或基本上恒定的横截面尺寸的示例。然而，热塑性材料可具有足够的柔韧性，以允许恒定横截面形状和/或尺寸的半径填料段300用于在半径腔204的横截面形状和/或横截面尺寸上具有相对小的变化的复合基部构件202中。
[0080]
有利地，半径填料段300的热塑性材料对外置时间和温度相对不敏感，这与必须储存在相对冷的温度下(例如，在0
°
f的冷冻库或冰箱中)以防止热固性材料在铺设之前过早固化的热固性材料不同。考虑到热塑性材料对外置时间和温度的不敏感性，半径填料段300的制造可在场外以及在生产设施处在需要与复合基部构件202组装之前进行。如本领域中已知的，复合材料(例如，热固性预浸料)的外置时间可描述为复合材料可从冷藏库中取出并暴露于环境温度的时间量，并且其会减少复合材料的保质期。此外，以相对短的长度制造半径填料段300的能力可有利于在场外制造半径填料段300，从而节省宝贵的地面空间并消除与用于制造半径填料段300的现场设备相关的资本成本。
[0081]
参考图22，示出了在固化之前的结构组件200的示例。如上所述，结构组件200包括具有基部构件固化温度以及沿着复合基部构件202的长度延伸的半径腔204的未固化复合基部构件202。未固化复合基部构件202可包括构造为彼此以背对背关系放置的两个复合通道208。如上所述，每个复合通道208具有通过腹板-凸缘过渡部124(图6)互连的腹板部分118(图6)和至少一个凸缘部分122(图6)。如上面提到的，腹板部分118能以彼此背对背的关系组装，并且腹板-凸缘过渡部124共同形成半径腔204(图9)。
[0082]
结构组件200还包括构造为以首尾相连的布置(图9至图10)插入到半径腔204中的多个半径填料段300(图9)。在一些示例中，半径填料段300可具有介于3-10英尺之间的长度，这可有利于半径填料段300的制造、储存、运输和/或安装。然而，半径填料段300可具有小于3英尺的长度。在其他示例中，半径填料段300具有介于5-15英尺之间的长度。然而，半径填料段300可长于15英尺。
[0083]
同样如上所述，多个半径填料段300中的每个具有相对的段端部312(图9至图10)。如图12至图15所示，在一些示例中，半径填料段300的段端部312具有互锁特征部320，该互锁特征部构造为彼此接合并且将首尾相连的成对半径填料段300互锁(例如，图12至图13)。在图14至图15的示例中，互锁特征部320包括合并到半径填料段300中的一个半径填料段的段端部312中的突片322以及合并到相邻的一个半径填料段300的段端部312中的凹部324。突片322构造为嵌在凹部324内，以用于将半径填料段300互锁。然而，如上面提到的，互锁特征部320可设置为各种不同构造中的任何一者，并且不限于图12至图15中所示的突片322和凹部324的布置。
[0084]
在插入到复合基部构件202的半径腔204中之前，半径填料段300可以通过如图16至图17所示的分离突片350可移除地互连。如上所述，分离突片350可将半径填料段300互连，从而允许半径填料段300作为一组保持在一起，并且在即将安装到复合基部构件202的半径腔204中之前分离。分离突片350各自可包括用于在安装在半径腔204中之前使半径填料段300彼此分离的至少一个弱化部分352。
[0085]
如图18至图21所示，结构组件200的半径腔204可具有在沿着未固化复合基部构件202的纵向方向的两个或更多个位置处不同的横截面形状和/或横截面尺寸。例如，横截面形状和/或横截面尺寸可沿着复合基部构件202的纵向方向逐渐改变。半径填料段300的横截面形状和横截面尺寸可与半径腔204的横截面形状和横截面尺寸互补。例如，如图18至图21所示，半径填料段300可制造为可沿着复合基部构件202的长度逐渐改变的与局部腹板角120匹配的横截面形状。
[0086]
半径填料段300中的每个是均质的，并且由上面描述的热塑性材料形成。如上所述，半径填料段300的热塑性材料具有以下性质中的至少一者：(1)杨氏模量小于已固化复合结构110的复合基部构件202的杨氏模量，和/或(2)失效时伸长率大于已固化复合结构110的复合基部构件202的失效时伸长率。
[0087]
如下面更详细地描述的，在结构组件200中，热塑性材料具有玻璃化转变温度，在该玻璃化转变温度下，首尾相连的成对多个半径填料段300的段端部312熔合在一起。基部构件固化温度至少与热塑性材料的玻璃化转变温度一样高。如下面更详细地描述的，在结构组件200的加热期间，半径填料段300的段端部312熔合在一起，如下面更详细地描述的。半径段端部312熔合在一起导致半径填料段300的首尾相连结合，以形成已固化复合结构110的上述连续半径填料元件330。
[0088]
参考图23，制造已固化复合结构110的方法500(例如，图8)的步骤504包括，将结构组件200至少加热到使得首尾相连的成对(图24)的多个半径填料段300的段端部312(图9至图10)在首尾相连界面318处熔合在一起(图25)并形成连续半径填料元件330(图25)的基部构件固化温度。如图23所示，结构组件200包括复合基部构件202以及可封装在复合面板220与背对背复合通道208之间的半径填料段300。尽管图23将结构组件200示出为具有背对背的复合通道208和封装半径填料段300的复合条带222的复合基部构件202(例如，固化的或未固化的)，但是在未示出的另一示例中，结构组件200可为复合蒙皮面板224(例如，固化的或未固化的)，多个复合基部构件202和相应的半径填料段300(以及任选地，复合条带222)连接到该复合蒙皮面板。无论构造如何，结构组件200可安装在固化工具400上，并且一个或多个垫板402可任选地定位在复合基部构件202上。例如，图23示出了分别定位在复合基部构件202的复合通道208上的一对l形垫板402。真空袋404和一个或多个处理层(例如，透气层、释放层-未示出)可放置在组件上以促进固化。真空袋404的周缘可使用诸如胶带密封剂或粘性胶带的边缘密封件406密封到固化工具400。真空配件(未示出)可安装到真空袋404，并且可流体地联接到诸如真空泵(未示出)的真空源408。
[0089]
结构组件200可在对由真空袋404围住并容纳结构组件200的空间抽真空(例如，经由真空源408)之前和/或期间被加热。真空压力的施加可产生对结构组件200的压实压力410，以用于在从结构组件200抽出水分、被困的空气和/或挥发物的同时固结复合材料和半径填料段300。在一些示例中，组件(例如，真空袋装到固化工具400的结构组件200)可定位
在高压釜中，以用于在固化过程期间加热和固结结构组件200。在其他示例中，结构组件200可高压釜外过程中固化。在一些示例中，结构组件200可在烤箱中固化。
[0090]
为了固化结构组件200，可通过各种不同的机制中的任何一者来施加热412，该机制包括但不限于强制空气加热、对流加热、感应加热或其他类型的加热。在一些示例中，结构组件200可从环境温度(例如，室温68
°
f)至少加热到复合基部构件202的基部构件固化温度，并可维持预定温度保持时间，以允许复合基部构件202固化以允许半径填料段300的段端部312(图9至图10)熔合在一起。在涉及由在室温下或稍高于室温下固化的预浸料材料形成的复合基部构件202的其他示例中，施加热412可涉及将预浸料材料从冷藏库移至室温环境并允许预浸料材料的温度提高到室温，以用于铺设和固化复合基部构件202。热412可根据需要施加，以允许将半径填料段300的段端部312熔合在一起并促进预浸料材料的固化。
[0091]
参考图24至图25，为了促进相邻的成对半径填料段300的段端部312在每个首尾相连界面318(图24)处的熔合，基部构件固化温度可至少与半径填料段300的热塑性材料的玻璃化转变温度一样高。玻璃化转变温度可描述为热塑性材料从相对硬、易碎或固态转变为较软、有弹力或粘性状态时的温度。如图25所示，热塑性材料在其玻璃化转变温度下或高于其玻璃化转变温度下的粘性性质可允许位于端表面314(图24)处的热塑性材料在半径填料段300的首尾相连界面318处混合并熔合在一起，以形成沿着复合基部构件202的长度(例如，整个长度)延伸的连续半径填料元件330。在其他示例中，固化温度可至少与半径填料段300的热塑性材料的熔融温度一样高。替代地或附加地，在一些示例中，固化温度可至少与半径填料段300的热塑性材料可流动到可能存在于半径填料段300与复合基部构件202上或之间的任何间隙(未示出)或表面空隙中时的温度一样高。结构组件200可在升高的温度(例如，至少基部构件固化温度)下至少维持允许相邻半径填料段300的端表面314彼此混合并熔合的温度保持时间(例如，在一个或多个固化阶段期间)。
[0092]
参考图26至图27，在一些示例中，将结构组件200至少加热到基部构件固化温度的步骤504还可包括，将结构组件200加热到使得半径填料段300至少部分地粘附或熔合到复合基部构件202的温度。例如，图26示出已固化复合结构110的横截面，该横截面示出通过复合条带222和复合通道208封装的连续半径填料元件330。图27示出了连续半径填料元件330的每个凹入表面304与每个复合通道208的腹板-凸缘过渡部124的外表面之间的侧表面界面308。还示出了连续半径填料元件330的平坦表面306与已固化复合结构110的底部上的复合条带222的面板表面226之间的侧表面界面308。连续半径填料元件330可沿着上面描述的侧表面界面308中的任何一者熔合到复合基部构件202，这可显著改善已固化复合结构110的强度和耐久性。
[0093]
对于由热固性材料形成的复合基部构件202，基部构件固化温度可介于150
°
f至350
°
f的范围内。例如，一种类型的热固性材料可具有约150
°
f的基部构件固化温度，而另一种类型的热固性材料可具有约250
°
f的基部构件固化温度。更进一步，又一种类型的热固性材料可具有约350
°
f的固化温度，并且其可与由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)形成的半径填料段300兼容，这可允许段端部312在约350
°
f下熔合在一起。
[0094]
对于由在室温(例如，68-72
°
f)或稍高于室温(例如，80-85
°
f)下固化的复合预浸料材料形成的复合基部构件202，施加热412可涉及将复合预浸料材料移出冷藏库(例如，从40
°
f的冰箱中移出)并允许将复合预浸料材料至少加热到室温，以用于在安装半径填料段
300和固化结构组件200之前将复合预浸料材料铺设为复合基部构件202。有利地，热塑性材料可选择为使得用于复合基部构件202的材料系统的标准固化过程(例如，指定的固化温度和保持时间)可保持不变。然而，在一些示例中，可根据需要将另外的热施加到结构组件200，以用于将热塑性半径填料的段端部312熔合在一起。对于其中复合基部构件202由在稍高于室温的温度(例如，80-85
°
f)下固化的复合预浸料材料制成的构造，可向结构组件200施加额外的热以使得半径填料段300熔合在一起。
[0095]
方法500的步骤506包括，允许结构组件200固化和冷却(例如，至室温)，以由于半径填料段300熔合在一起而形成包含连续半径填料元件330的已固化复合结构110。如上面提到的，结构组件200可在高压釜内固化，或者结构组件200可在高压釜外过程中固化。在一些示例中，包含半径填料段300的结构组件200可利用多阶段固化过程来固化。例如，加热结构组件200的步骤504可包括，将结构组件200从环境温度加热到第一温度(例如，中间温度)，并且在两阶段固化过程的第一阶段期间在第一温度下保持第一保持时间。第一阶段可允许复合基部构件202脱气。第一温度可低于复合基部构件202的热固性树脂开始交联和聚合(例如，固化)时的温度。该方法可进一步包括将结构组件200从第一温度加热到可为基部构件固化温度的第二温度，并且在两阶段固化过程的第二阶段期间在第二温度下保持第二保持时间。第二阶段可允许结构组件200固化以形成已固化复合结构110，其可主动冷却和/或被动冷却以产生已固化复合结构110。第一温度或第二温度与半径填料段300的热塑性材料的玻璃化转变温度一样高，以允许半径填料段300的段端部312熔合在一起并形成连续半径填料元件330。
[0096]
在其中复合基部构件202由石墨-环氧树脂预浸料形成的两阶段固化过程的特定示例中，在第一阶段期间，结构组件200可被加热到260-290
°
f的第一温度保持170-190分钟的第一保持时间。在第二阶段期间，结构组件200可从第一温度加热到340-370
°
f的第二温度保持80-100分钟的第二保持时间。在优选的示例中，在第一阶段期间，第一温度可在270-280
°
f的范围内保持175-185分钟的第一保持时间。在第二阶段期间，第二温度可在350-360
°
f的范围内保持85-95分钟的第二保持时间。
[0097]
参考图28至图31，示出了通过如下方式形成面板子组件230的过程的示例，即，将多个半径填料段300以彼此首尾相连的关系安装在诸如复合蒙皮面板224的复合面板220(例如，固化的或未固化的)上，以形成以彼此间隔开的平行关系布置的多个段系列316。对此，图28至图31示出了用于进行将半径填料段300插入到半径腔204中的步骤502的替代方法。参考图28，该方法包括，在复合面板220上施加每个半径填料段300的侧边缘310的位置标记328。在复合面板220上施加位置标记328可通过施加相对于复合面板220的相对深色的复合材料而言可见的相对浅色的标记来进行。例如，位置标记328可使用银铅笔施加在已固化复合面板220上。
[0098]
参考图29，该方法还可包括，将半径填料段300与先前施加到复合面板220上的位置标记328对准地以首尾相连的布置放置在复合面板220上。位置标记328可标识每个半径填料的段端部312，并且还可标识每个半径填料元件330在复合面板220上的横向位置。半径填料段300的首尾相连系列包括段系列316。如图29所示，多个段系列316能以彼此间隔开的关系形成在复合面板220上。复合面板220和半径填料段300的组合包括面板子组件230。
[0099]
参考图30，该方法可另外包括，将半径填料段300真空压实到复合面板220，以将半
径填料段300在复合面板220上至少部分地结合或轻轻地粘附到位。该过程可包括，将面板子组件230放置在固化工具400上并用真空袋404覆盖面板子组件230。真空袋404的周缘可使用边缘密封件406(诸如上面提到的胶带密封剂)密封到固化工具400。一个或多个真空配件(未示出)可安装到真空袋404，以用于将真空袋404流体地联接到真空源408(未示出)。对真空袋404抽真空可将半径填料段300压靠在复合面板220上，这可将半径填料段300轻轻地粘附到复合面板220，从而防止在组装复合基部构件202的过程期间和/或在复合基部构件202的固化期间半径填料段300相对于彼此的位置的偏移。有利地，半径填料段300的热塑性材料的相对刚性的性质防止在由真空袋404施加的压实压力下半径填料段300的横截面形状的变形，该变形可能在由层压复合预浸料带形成的常规半径填料中出现。
[0100]
参考图31，该方法还可包括，将多个复合基部构件202(例如，固化的或未固化的)组装到面板子组件230，使得半径填料段300接收到复合基部构件202的相应半径腔204中。复合面板220、半径填料段300和复合基部构件202的组合限定结构组件200。
[0101]
参考图32，该方法可另外包括，将结构组件200真空袋装到复合面板220。类似于图30所示的上述真空袋装过程，图31的结构组件200可支撑在固化工具400上，并且可用密封到固化工具400的真空袋404覆盖。可经由一个或多个真空配件(未示出)对真空袋404抽真空压力。如上面关于图23所述，该方法可另外包括，向结构组件200施加热412，以将温度至少升高到基部构件固化温度，该基部构件固化温度使得首尾相连的成对的多个半径填料段300的段端部312(例如，图24)在首尾相连界面318处熔合在一起并在每一个复合基部构件202内形成连续半径填料元件330(图25)，从而形成已固化复合结构110。
[0102]
参考图33至图34，示出了由图32的结构组件200的固化产生的已固化复合结构110的示例。复合基部构件202可被共结合或共固化到复合蒙皮面板224，并且这使得每个复合基部构件内的多个半径填料段300熔合在一起，以在每个复合基部构件202中形成连续半径填料元件330。
[0103]
如上面提到的，图35至图37示出的是对于复合基部构件202使用各种不同横截面的复合通道208的已固化复合结构110的横截面构造的非限制性示例。例如，图35示出了具有通过将z形复合通道与l形复合通道组装而形成的j形横截面128的已固化复合结构110的示例。图36示出了具有通过组装彼此呈背对背关系的一对c形复合通道而形成的i形横截面130的已固化复合结构110的示例。图37示出具有通过组装初级层压体134、包裹层压体136和复合条带222而形成的帽形横截面132的已固化复合结构110的示例，它们共同封装各自包括多个首尾相连半径填料段300的一对连续半径填料元件330。
[0104]
有利地，在已固化复合结构110中使用由热塑性材料形成并以首尾相连的关系熔合在一起的半径填料段300在制造、结构性能和成本方面提供了显著的优点。例如，具有由热塑性材料形成的连续半径填料元件330的已固化复合结构110可比其中半径填料由层压的碳-环氧树脂复合板层形成的可比较的已固化复合结构的重量轻。此外，多个半径填料段300能以相对短的长度制造，其可比由复合板层形成并延伸已固化复合结构的整个长度的常规半径填料更有利于处理、储存、运输和组装。此外，半径填料段300的热塑性材料可无需冷藏，这种冷藏对于制造常规半径填料所用的热固性预浸料复合板层而言通常是需要的。就这一点而言，当前公开的半径填料段300可提前在场外制造并储存，直至需要，这可消除与用于制造由复合板层形成的常规半径填料的现场制造设备相关的资本设备成本。
[0105]
如上面提到的，半径填料段300可通过三维(3d)印刷来制造，这有利地允许紧密匹配基于半径腔204的工程模型(例如，cad模型)的形状需要。如上面提到的，半径填料段300的相对短的长度有利于供应商在场外制造。然而，3d印刷半径填料段300的能力有利于现场制造。有利地，与铺设常规半径填料的复合板层所需的专用层压机的成本相比，现场3d印刷机的成本相对低。此外，3d印刷机可用于各种部件的现场制造，并且不限于半径填料段300。3d印刷的另一优点在于，制造半径填料段300的热塑性材料可选择为可与可形成复合基部构件202的各种预浸料材料系统兼容。
[0106]
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
[0107]
条款1.一种未固化结构组件，所述未固化结构组件包括：
[0108]
复合基部构件，具有基部构件固化温度和沿着所述复合基部构件的长度延伸的半径腔；
[0109]
多个半径填料段，构造为以首尾相连的布置插入到所述半径腔中，所述多个半径填料段各自具有相对的段端部，并且所述多个半径填料段是均质的并由热塑性材料形成；
[0110]
所述热塑性材料具有其中首尾相连的成对的所述多个半径填料段的所述段端部熔合在一起时的温度；
[0111]
所述基部构件固化温度至少与所述半径填料段的所述段端部熔合在一起时的温度一样高。
[0112]
条款2.根据条款1的未固化结构组件，其中：
[0113]
所述段端部各自具有互锁特征部，所述互锁特征部构造为将首尾相连的成对的所述多个半径填料段互锁。
[0114]
条款3.根据条款1的未固化结构组件，其中：
[0115]
所述多个半径填料段在彼此分开以插入到所述半径腔中之前通过分离突片可移除地互连。
[0116]
条款4.根据条款1的未固化结构组件，其中，所述半径填料段的热塑性材料包括以下项中的至少一者：
[0117]
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(asa)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚苯硫醚(pps)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯材料、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、共聚材料。
[0118]
条款5.根据条款1的未固化结构组件，其中：
[0119]
所述基部构件包括嵌入树脂中的增强纤维；
[0120]
所述复合基部构件的树脂包括热固性树脂和热塑性树脂中的一者；
[0121]
所述热塑性树脂包括以下项中的一者：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(asa)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚苯硫醚(pps)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯材料、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、共聚材料；丙烯酸树脂、碳氟化合物、聚酰胺、聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜和聚苯砜；并且
[0122]
所述热固性树脂包括以下项中的一者：聚氨酯、酚醛树脂、聚酰亚胺、磺化聚合物、导电聚合物、苯并恶嗪、双马来酰亚胺、氰酸酯、聚酯、环氧树脂和倍半硅氧烷；并且
[0123]
所述复合基部构件的增强纤维由塑料、玻璃、陶瓷、碳、金属或它们的任意组合中的至少一者形成。
[0124]
本公开的其他变型和改进对于本领域普通技术人员而言可以是显而易见的。因此，本文中描述和示出的部件的特定组合意在仅表示本公开的某些实施例，而无意用作对落入本公开的精神和范围内的替代实施例或装置的限制。

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