包括一對相鄰的由單向帶132構成的復合材料層片106的復合材料鋪層102(圖2)的橫截面視圖。改性材料可以被壓印在每一個復合材料層片106上。一個復合材料層片106的改性材料可以與相鄰復合材料層片106的改性材料接觸。改性材料可以彼此機械地互鎖和/或化學地互鎖。在本文公開的任意示例中，改性材料的成分可以被選擇為使得改性材料之間的接觸導致與改性材料之間的具有混溶或不混溶相互作用的交界面。
[0123]此外，任一種或多種改性材料可以是可溶、部分可溶或者不溶于樹脂112(圖2)。可溶或部分可溶的改性材料可以被配置為在樹脂的固化期間釋放催化劑或硬化劑以局部改變樹脂的固化特性(例如，固化時間和/或固化溫度)。在這方面，當可溶材料達到預定的溫度時，改性材料可以至少部分溶解在樹脂中，從而造成改性材料逐步釋放催化劑或硬化劑到樹脂中，并且由此相對于缺乏改性材料的樹脂的固化時間而減少樹脂固化時間。另夕卜，任一種或更多種改性材料可以具有低于樹脂反應熱的反應熱，其可以具有局部降低固化溫度從而降低復合材料層壓件中的局部熱變形的效果，這個效果的原因在于樹脂相對于纖維114的熱膨脹系數(shù)(CTE)的CTE的差異。在進一步的示例中，任一種或更多種改性材料可以是多孔的，以便當復合材料結構遭受外部負荷或力時局部地增大樹脂沿至少一個方向的應變能力。
[0124]圖12是復合材料鋪層102(圖2)的橫截面視圖，其中改性材料被壓印在每一個復合材料層片106上以有利于使每個復合材料層片106的改性材料互鎖。每一個復合材料層片106上的改性材料的壓印圖案200可以被壓印成具有機械互鎖特征222。例如，一個復合材料層片106上的壓印圖案200可以包括齒224、鉤或者用于物理接合可以被壓印在相對復合材料層片106的改性材料上的對應機械互鎖特征222并與其互鎖的其他機械特征。在一些示例中，圖12中的一個復合材料層片106的改性材料可以被配置為與相鄰復合材料層片106的改性材料化學地互鎖。
[0125]圖13示出復合材料鋪層102 (圖2)的橫截面視圖，并示出具有不同纖維取向的單向帶132的若干相鄰復合材料層片106。改性材料的壓印圖案200可以被壓印在復合材料層片106上以有利于或使相鄰復合材料層片106之間的改善的粘性和/或層片能夠橋接。壓印圖案200還可以被施加在相鄰單向帶132的側表面131之間。在本文公開的任一示例中，改性材料可以被壓印在一種或更多種纖維形式上以便為復合材料層壓件104提供任意數(shù)量的期望功能。例如，改性材料可以被壓印以改善粘性、導電性、抗腐蝕性、層間剪切強度和斷裂韌度、裂紋抑制能力、熱特性以及其他功能。有利地，以可重復的方式以微米級精度來精確控制每個壓印圖案200的材料、尺寸、幾何形狀和位置的能力可以導致改善復合材料層壓件的特定性能。
[0126]圖14是用于在纖維束114或者單向帶132或者形式上壓印第二材料202的壓印圖案200的系統(tǒng)的示例的示意性說明。在所示的示例中，系統(tǒng)包括纖維束114的線軸282。纖維束114(圖13)可以是干纖維或者纖維束114可以被樹脂112預浸漬(圖2)。纖維束114可以經(jīng)由饋送輥270被饋送到壓印機床256中。壓印機床256可以包括具有沉積頭262的壓印機260，用于將改性材料以壓印圖案200壓印到纖維束114上。在一些示例中，如脈沖壓印操作時所期望的，壓印機260可以沿導軌258相對于紙張平面沿從左到右的方向可運動，其中纖維束114的一段長度可以被移動到壓印機床256中并且被停止以允許壓印機260將壓印圖案施加到所述一段長度的纖維束114上。當束在壓印機床256內(nèi)處于靜止時，壓印機260也可以沿進出紙張平面的方向移動。在另一些示例中，壓印機260可以處于靜止，并且纖維束114可以連續(xù)運動通過壓印機床256且同時壓印機260將壓印圖案200連續(xù)地壓印到纖維束114上。
[0127]在圖14中，壓印機260可以響應于基于壓印圖案200的數(shù)字模型252的計算機可讀壓印程序254指令(例如，代碼)來操作。在一些示例中，壓印圖案200的數(shù)字模型252可以基于壓印圖案200的計算機輔助設計(CAD)模型，該CAD模型可以在計算機250上生成并且被顯示在計算機250的屏幕上。壓印程序254可以提供沉積頭262的位置控制并且還可以控制可以使用壓印介質264(例如，改性材料)被壓印的壓印圖案200的尺寸、形狀和大體構造。在一些示例中，壓印機床256可以包括顯示器274，用于觀察在纖維束114上壓印壓印圖案200(圖13)的進展。在將壓印圖案壓印在纖維束114上之后，壓印的纖維束276可以被纏繞在線軸282上。盡管未示出，不過壓印的纖維束276的線軸282可以被傳輸?shù)綇秃喜牧箱亴訁^(qū)域，在該區(qū)域中纖維束114可以以手動鋪放過程和/或通過使用自動帶鋪放機器(未示出)被鋪層成復合材料層壓件。
[0128]圖14A是由微粒266構成的壓印介質264的示例的示意性說明。微粒266可以被提供為大體球形形狀。然而，可以預期到其他形狀。圖14B是由纖維絲股線268構成的壓印介質264的示例的示意性說明。如以上所指示的，壓印介質264(例如，改性材料)可以包括有機單體、預聚物、聚合物、金屬粉末、無機填料和其他改性材料。圖14C是沉積頭262的尖端的放大視圖，其示出在纖維束114上形成的像素210。如以上所提及的，每個像素210可以具有高達100微米或更大的直徑并且可以具有至少近似0.1微米的厚度208。沉積頭262可以壓印連續(xù)像素210以便構建具有期望厚度208、長度204、寬度206和幾何形狀的壓印圖案200。
[0129]圖15是機器人設備272的示例的示意性說明，該機器人設備272用于將改性材料的壓印圖案200壓印到纖維形式上。在所示示例中，機器人設備272可以包括用于相對于單向帶132的復合材料層合件104(圖13)定位壓印機260的沉積頭262的鉸接臂。機器人設備272可以控制壓印機260以便在復合材料層壓件104的堆中的連續(xù)復合材料層片106上壓印改性材料的預定壓印圖案200。機器人設備272可以響應于基于壓印圖案200的數(shù)字模型252的計算機可讀壓印程序254指令(例如，代碼)來操作，這類似于圖14的壓印機床256所描述的設置。
[0130]圖16是用于將改性材料的壓印圖案200壓印到紡織織物134或者單向帶132或板上的壓印機床256的示例的示意性說明。在所示示例中，系統(tǒng)包括紡織織物134的卷軸284，該紡織織物134可以是干織物或者預浸織物。紡織織物134可以經(jīng)由饋送輥270被連續(xù)地饋送到壓印機床256中，該壓印機床256具有帶有沉積頭262的壓印機260，用于將改性材料以壓印圖案200壓印到紡織織物134上。壓印機260可以處于靜止或者壓印機260可以相對于壓印機床256 (類似于以上圖14描述的設置)沿各種不同方向中的任一方向移動。在將壓印圖案200壓印到紡織織物134上之后，壓印的纖維束278可以被纏繞在卷軸286 上。
[0131]圖16的系統(tǒng)可以可選地以脈沖模式設置來運轉，其中紡織織物134的一個節(jié)段或者一段長度可以被移動到壓印機260頭部中，并且可以移動壓印機260且同時將壓印圖案200沉積在該段長度的紡織織物134上，在這之后壓印的紡織織物278可以被纏繞在卷軸286上。紡織織物134的新的一段長度可以被饋送到壓印機床256中，以用于壓印。圖14中所圖示說明的纖維束114壓印系統(tǒng)也可以以脈沖模式設置來運轉。
[0132]圖17示出機器人設備272的示例，該機器人設備272用于將改性材料的壓印圖案200自動壓印到紡織織物134和/或單向帶132(圖6)或板上。機器人設備272可以以類似于以上圖16所描述的方式來運轉。在這方面，壓印程序254可以導致機器人設備272相對于復合材料鋪層102定位壓印機260，且同時沉積頭262被控制成壓印預定的壓印圖案200。
[0133]圖18是圖示說明可以被包括在方法300中的一種或更多種操作的流程圖，該方法300用于將第二材料202 (圖4)的圖案施加到纖維束114(圖4)、紡織織物134 (圖16)和/或單向帶132 (圖4)上。方法300的步驟302可以包括提供由第一材料120形成的多個增強纖維絲116(圖4)。如以上所指示的，所述多個增強纖維絲116可以被提供為纖維束、單向帶、紡織織物或其他纖維形式。
[0134]方法300的步驟304可以包括使用壓印機260的沉積頭262將第二材料202壓印到多個增強纖維絲116上。例如，圖14和圖16圖示說明了一種包括壓印機床256的壓印機260的系統(tǒng)，其用于相對于纖維形式定位沉積頭262。圖15和圖17圖示說明一種具有鉸接臂的機器人設備272，該鉸接臂用于相對于復合材料鋪層104定位壓印機260的沉積頭262。在一些示例中，沉積頭262可以基于壓印程序254的可編程代碼被移動或定位，該代碼可以源于計算機250上的預定壓印圖案200生成器的數(shù)字模型252(計算機輔助設計模型)。
[0135]如可以理解的，可替代系統(tǒng)可以被實施以用于將改性材料壓印到纖維形式上。改性材料的壓印可以在一種或更多種形式的增強纖維絲116(圖8)的制造期間發(fā)生，諸如在纖維束114(圖8)、單向帶132(圖9)、紡織織物134和/或纖維預制件136的制造期間發(fā)生。改性材料的壓印可以通過在纖維預制件136的鋪層期間相對于包含多個增強纖維絲116的纖維預制件136 (圖2)移動壓印機沉積頭262和/或通過將第二材料202 (圖13)壓印到纖維預制件上來實現(xiàn)。
[0136]在一些示例中，壓印圖案200可以由具有近似0.01到500微米的長度204、寬度206和/或厚度208的改性材料形成。在一些示例中，第二材料202可以以預定的壓印圖案200被壓印在多個增強纖維絲116的外部126上。例如，圖8-13圖示說明沉積在纖維束114、單向帶132的頂表面128和/或底表面130上的壓印圖案200。如以上所指示的，改性材料(例如，壓印介質)可以以各種不同的尺寸、材料和構造中的任一中來提供，包括但不限于如分別在圖14A和圖14B中所示的微粒266和/或纖維絲股線268。
[0137]在一種示例中，第二材料202 (圖1)的壓印可以包括第二材料202在紡織織物的纖維束的斷片/草皮(divot)和/或交叉處或者在層片和/或帶之間的富集樹脂的凹處(未示出)中的目標放置。在一種實施例中，在鋪放紡織織物或預浸件的復合材料層片的過程期間，聚合物納米粒子(未示出)可以被放置在富集樹脂的凹處中，諸如在紡織織物的纖維束的斷片和/或交叉處，以防止由于復合材料結構100的溫度變化所導致的微裂紋或應力裂紋。
[0138]圖19是圖示說明可以被包括在方法400中的一種或更多種操作的流程圖，該方法400用于通過使用圖14-17中示意性示出的系統(tǒng)中的一種將壓印圖案200壓印到纖維形式上。方法的步驟402可以包括提供要被壓印的纖維形式，諸如纖維束114、紡織織物134或單向帶132。步驟404可以包括將纖維束114加載到線軸上，或者將紡織織物134或單向帶132加載到卷軸上。步驟406可以包括將纖維束114或者紡織織物134傳輸?shù)綁河C床256 (如圖14和圖16中所示)，或者將機器人設備272的壓印機260定位在纖維束114、單向帶132或紡織織物134上方(如圖15和圖17中所示)。
[0139]方法400的步驟408可以包括提供壓印介質264以用于壓印到纖維束114、紡織織物134或單向帶132上。步驟410可以包括將壓印介質264加載到壓印機260中(如圖14-17中所示)。步驟412可以包括設計要被壓印到纖維形式上的壓印圖案200。例如，計算機250可