阅读说明：本技术 真空成型模具组件和相关使用方法 (Vacuum forming die assembly and related method of use ) 是由 J.R.托宾 于 2018-11-05 设计创作，主要内容包括：本公开内容涉及一种用于使构件真空成型的系统。该系统包括基座和定位在基座上的多个模具节段。多个模具节段可移除地联接在一起以限定构造成用于形成构件的模具腔。基座和多个模具节段中的一个或多个共同限定系统的多个真空室中的对应真空室。真空室中的至少一个与其它真空室流体地隔离。多个模具节段中的一个或多个还限定多个真空通路,该多个真空通路流体地联接模具腔和对应的真空室。(The present disclosure relates to a system for vacuum forming a component. The system includes a base and a plurality of mold segments positioned on the base. A plurality of mold segments are removably coupled together to define a mold cavity configured for forming a component. The base and one or more of the plurality of mold segments collectively define a corresponding vacuum chamber of a plurality of vacuum chambers of the system. At least one of the vacuum chambers is fluidly isolated from the other vacuum chambers. One or more of the plurality of mold segments further defines a plurality of vacuum passageways fluidly coupling the mold cavities and the corresponding vacuum chambers.)

真空成型模具组件和相关使用方法

技术领域

本公开内容大体上涉及真空成型模具。更特别地，本公开内容涉及真空成型模具组件和相关的使用方法，诸如用于形成风力涡轮构件。

背景技术

风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位在机舱中的发电机，以及一个或多个转子叶片。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理将风的动能转换成机械能。传动系将机械能从转子叶片传送到发电机。发电机然后将机械能转化成电能，该电能可供应至公用网。

每个转子叶片大体上包括各种节段，诸如沿转子叶片的前缘和后缘结合在一起的压力侧节段和吸入侧节段。使用合适的模制过程(诸如真空成型)来形成节段。例如，在典型的真空成型操作中，将加热的，柔软的热塑性材料片放置到模具的模具腔中。然后在模具腔内产生真空，使得热塑性材料符合模具腔的形状。然后将现在具有节段中的一个形状的热塑性材料冷却并从模具腔中取出。

在某些情况下，模具可为模块化的。即，模具可由可移除地联接在一起的多个模具节段形成。此类模块化构造降低模具成本，且促进对模具更容易且成本效益更合算的修改。然而，每个模具节段之间的接头可产生真空泄漏。

因此，在本领域中将欢迎用于真空成型构件(诸如风力涡轮构件)的改进系统，以及使用该系统形成此类构件的相关联的方法。

发明内容

该技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施该技术来获悉。

在一方面，本公开内容涉及一种用于使构件真空成型的系统。该系统包括基座和定位在基座上的多个模具节段。多个模具节段可移除地联接在一起以限定构造成用于形成构件的模具腔。基座和多个模具节段中的一个或多个共同限定系统的多个真空室中的对应真空室。一个或多个真空室与其它真空室流体隔离。多个模具节段中的一个或多个还限定多个真空通路，该多个真空通路流体地联接模具腔和对应的真空室。

在另一方面，本公开内容涉及一种用于形成用于风力涡轮的转子叶片节段的方法。方法包括将多个模具节段可移除地联接在一起以形成转子叶片板的模具。多个模具节段中的一个或多个限定模具的模具腔的一部分。模具腔构造成形成转子叶片板的外蒙皮。多个模具节段中的一个或多个部分地限定模具的多个真空室中的对应真空室。每个真空室与每个其它真空室流体地隔离。多个模具节段中的一个或多个还限定多个真空通路，该多个真空通路流体地联接模具腔和对应的真空室。该方法还包括将多个模具节段中的一个或多个加热到成型温度。该方法还包括将热塑性片放置在模具上，使得热塑性片的至少一部分定位在模具腔内或上方。另外，该方法包括向多个真空室中的一个或多个选择性地施加真空。当将真空施加到对应的真空室时，热塑性片与由每个模具节段限定的模具腔的部分相符，使得在将真空施加到所有真空室之后，热塑性片形成转子叶片节段的外蒙皮。

在另一方面，本公开内容涉及一种用于使用真空成型模具组件来使构件真空成型的方法。真空成型模具组件包括多个模具节段，该多个模具节段可移除地联接在一起以形成转子叶片板的模具。多个模具节段中的一个或多个限定模具的模具腔的一部分。模具腔构造成形成转子叶片板的外蒙皮。多个模具节段中的一个或多个部分地限定模具的多个真空室中的对应真空室。多个真空室中的一个或多个与每个其它真空室流体地隔离。多个模具节段中的一个或多个还限定多个真空通路，该多个真空通路流体地联接模具腔和对应的真空室。该方法还包括将多个模具节段中的每个加热到成型温度。该方法还包括将热塑性片放置在模具上，使得热塑性片的至少一部分定位在模具腔内或上方。该方法还包括向多个真空室中的一个或多个选择性地施加真空，使得当热塑性片符合模具腔时，热塑性片基本没有褶皱。

参照以下描述和所附权利要求书，本技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出该技术的实施例，且连同描述一起用来解释该技术的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本技术的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述，在附图中：

图1是根据本公开内容的方面的风力涡轮的一个实施例的透视图；

图2是根据本公开内容的方面的风力涡轮的模块化转子叶片的一个实施例的透视图；

图3是根据本公开内容的方面的图2中示出的模块化转子叶片的分解视图；

图4是根据本公开内容的方面的模块化转子叶片的前缘节段的一个实施例的截面视图；

图5是根据本公开内容的方面的模块化转子叶片的后缘节段的一个实施例的截面视图；

图6是根据本公开内容的方面的图2的模块化转子叶片的截面视图；

图7是根据本公开内容的方面的图2的模块化转子叶片的截面视图；

图8是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的顶视图；

图9是根据本公开内容的方面的大体上沿线9-9截取的图8中示出的系统的截面视图；

图10是根据本公开内容的方面的大体上沿线10-10截取的图8中示出的系统的截面视图；

图11是根据本公开内容的方面的模具节段的一个实施例的截面视图；

图12是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的示意图；

图13是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的顶视图，特别地示出放置在系统的模具上的热塑性片；

图14是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的截面视图，特别地示出符合该系统的模具腔的热塑性片；

图15是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的透视图，特别地示出具有定位在模具上方的三维打印机的系统的模具；

图16是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的透视图，特别地示出三维打印机，该三维打印机打印转子叶片板的结构构件的第一数量的层；

图17是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的侧视图，特别地示出三维打印机，该三维打印机打印转子叶片板的结构构件的第二数量的层；

图18是根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的系统的一个实施例的侧视图，特别地示出三维打印机，该三维打印机打印转子叶片板的后缘延伸部；

图19是示出根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的方法的一个实施例的流程图；以及

图20是示出根据本公开内容的方面的用于使构件真空成型的方法的另一实施例的流程图。

本说明书和图中的参考符号的重复使用意在表示本技术的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参照该技术的当前实施例，其中一个或多个示例在附图中示出。该详细描述使用数字和字母标记来表示图中的特征。图中相似或类似的标记用于表示该技术的相似或类似的部分。如本文中使用的用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示各个构件的位置或重要性。

每个示例提供作为该技术的解释，不是该技术的限制。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中作出修改和变型。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可用于另一实施例上，以产生还另外的实施例。因此，意图的是，本技术覆盖如落入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变型。

现在参照图，图1示出根据本公开内容的示例性风力涡轮10的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮10大体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16，以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20且从毂22向外延伸的至少一个转子叶片20。例如，在图1中示出的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个的转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开以促进旋转转子18，以将来自风的动能转换成可用的机械能，并然后转换成电能。例如，毂20可以可旋转地联接到定位在机舱16内的发电机24。

现在参照图2和图3，示出根据本公开内容的转子叶片16的各种视图。如示出的，所示出的转子叶片22具有分段或模块化构造。还应理解的是，转子叶片22可包括本领域中现在已知或以后开发的任何其它合适的构造。如示出的，模块化转子叶片22包括至少部分地由热固性和/或热塑性材料构成的主叶片结构26以及与主叶片结构26构造的至少一个叶片节段28。更特别地，如示出的，转子叶片22包括多个叶片节段28。叶片节段28也可至少部分地由热固性和/或热塑性材料构成。

如本文中描述的热塑性转子叶片构件和/或材料大体上包含性质上可逆的塑料材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在加热到某个温度时变得易曲折或可模制且在冷却时回复到较刚性的状态。此外，热塑性材料可包括非晶态热塑性材料和/或半晶态热塑性材料。例如，一些非晶态热塑性材料大体上可包括但不限于苯乙烯、乙烯基、纤维素、聚酯、丙烯酸、聚砜和/或酰亚胺。更特别地，示例性非晶态热塑性材料可包括聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、糖化(glycolised)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、非晶态聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯，或任何其它合适的非晶态热塑性材料。另外，示例性半晶态热塑性材料大体上可包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物、丙烯酸乙酯、聚酯、聚碳酸酯和/或缩醛。更特别地，示例性半晶态热塑性材料可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮，或任何其它合适的半晶态热塑性材料。

此外，如本文中描述的热固性构件和/或材料大体上包含性质上不可逆的塑料材料或聚合物。例如，热固性材料一旦固化，不能容易地改造或回复到液态。如此，在初始形成之后，热固性材料大体上耐热、腐蚀和/或蠕变。示例热固性材料大体上可包括但不限于一些聚酯、一些聚氨酯、酯类、环氧树脂，或任何其它合适的热固性材料。

另外，如提到的，如本文中描述的热塑性和/或热固性材料可选地可用纤维材料来增强，该纤维材料包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或类似物或其组合。另外，纤维的方向可包括多轴、单向、双轴、三轴或任何其它另一合适的方向和/或其组合。此外，取决于对应叶片构件中所需要的刚度、叶片构件在转子叶片22中的区域或位置和/或构件的期望可焊接性，纤维含量可不同。

更特别地，如示出的，主叶片结构26可包括以下的任何一个或其组合：预成型的叶片根部区段30，预成型的叶片末端区段32，一个或多个连续翼梁帽34、36、38、40，一个或多个抗剪腹板42(图6-7)，固定到叶片根部区段30的额外结构构件44，和/或转子叶片22的任何其它合适的结构构件。此外，叶片根部区段30构造成安装或以其它方式固定到毂20(图1)。另外，如图2中示出的，转子叶片22限定翼展46，翼展46等于叶片根部区段30与叶片末端区段32之间的总长度。如图2和图6中示出的，转子叶片22还限定翼弦48，翼弦48等于转子叶片22的前缘50与转子叶片22的后缘52之间的总长度。如大体上理解的，随着转子叶片22从叶片根部区段30延伸到叶片末端区段32，翼弦48相对于翼展46大体上可在长度上不同。

特别地参照图2-4，具有任何合适大小和/或形状的任何数量的叶片节段28或节段大体上可沿纵向轴线54在大体上沿翼展的方向上布置在叶片根部区段30与叶片末端区段32之间。因此，叶片节段28大体上用作转子叶片22的外壳/覆盖物，且可限定基本空气动力学的轮廓，诸如通过限定对称的或弧形的翼型件形截面。在额外的实施例中，应理解的是，叶片22的叶片节段部分可包括本文中描述的节段的任何组合，且不限于如所描绘的实施例。另外，叶片节段28可由任何合适的材料构成，包括但不限于热固性材料或可选地用一种或多种纤维材料增强的热塑性材料。更特别地，在某些实施例中，叶片节段28可包括以下的任何一个或其组合：压力侧节段56和/或吸力侧节段58(图2和图3)、前缘节段60和/或后缘节段62(图2-6)、无接头节段、单接头节段、多接头叶片节段、J形叶片节段或类似物。

更特别地，如图4中示出的，前缘节段60可具有前压力侧表面64和前吸力侧表面66。类似地，如图5中示出的，后缘节段62中的每个可具有后压力侧表面68和后吸力侧表面70。因此，前缘节段60的前压力侧表面64和后缘节段62的后压力侧表面68大体上限定转子叶片22的压力侧表面。类似地，前缘节段60的前吸力侧表面66和后缘节段62的后吸力侧表面70大体上限定转子叶片22的吸力侧表面。另外，如图6中特别示出的，前缘节段60和后缘节段62可在压力侧接缝72和吸力侧接缝74处连结。例如，叶片节段60、62可构造成在压力侧接缝72和/或吸力侧接缝74处重叠。此外，如图2中示出的，相邻叶片节段28可构造成在接缝76处重叠。因此，在叶片节段28至少部分地由热塑性材料构成的情况下，相邻叶片节段28可沿接缝72、74、76焊接在一起，这将在本文中更详细地论述。备选地，在某些实施例中，转子叶片22的各个节段可经由构造在重叠的前缘节段60和后缘节段62和/或重叠的相邻前缘节段60或后缘节段62之间的粘合剂(或机械紧固件)来固定在一起。

在特定的实施例中，如图2-3和图6-7中示出的，叶片根部区段30可包括与其一起灌注的一个或多个纵向延伸的翼梁帽34、36。例如，叶片根部区段30可根据2015年6月29日提交的题为“Blade Root Section for a Modular Rotor Blade and Method ofManufacturing Same(用于模块化转子叶片的叶片根部区段和制造其的方法)”的编号为14/753,155的美国申请来构造，该申请通过引用以其整体结合于本文中。

类似地，叶片末端区段32可包括与其一起灌注的一个或多个纵向延伸的翼梁帽38、40。更特别地，如示出的，翼梁帽34、36、38、40可构造成抵靠转子叶片22的叶片节段28的相反内表面来接合。此外，叶片根部翼梁帽34、36可构造成与叶片末端翼梁帽38、40对准。因此，翼梁帽34、36、38、40大体上可设计成在风力涡轮10的操作期间控制在大体上沿翼展的方向(平行于转子叶片22的翼展46的方向)上作用在转子叶片22上的弯曲应力和/或其它负载。另外，翼梁帽34、36、38、40可设计成承受在风力涡轮10的操作期间出现的沿翼展的压缩。此外，翼梁帽34、36、38、40可构造成从叶片根部区段30延伸到叶片末端区段32或其一部分。因此，在某些实施例中，叶片根部区段30和叶片末端区段32可经由它们相应的翼梁帽34、36、38、40来连结在一起。

另外，翼梁帽34、36、38、40可由任何合适的材料(例如热塑性或热固性材料或其组合)构成。此外，翼梁帽34、36、38、40可由热塑性或热固性树脂拉挤成。如本文中使用的，用语“拉挤”、“拉挤物”或类似物大体上包含增强材料(例如纤维或者织造或编织股线)，其用树脂浸渍且被拉动穿过固定模，使得树脂固化或经历聚合。如此，制造拉挤部件的过程典型地以产生具有恒定截面的复合零件的复合材料的连续过程为特征。因此，预固化复合材料可包括由增强热固性或热塑性材料构成的拉挤物。此外，翼梁帽34、36、38、40可由相同的预固化复合物或不同的预固化复合物来形成。另外，拉挤构件可由粗纱产生，该粗纱大体上包含长且窄束的纤维，该纤维不组合，直到由固化树脂所连结。

参照图6-7，一个或多个抗剪腹板42可构造在一个或多个翼梁帽34、36、38、40之间。更特别地，抗剪腹板42可构造成增加叶片根部区段30和/或叶片末端区段32中的刚性。此外，抗剪腹板42可构造成封闭(close out)叶片根部区段30。

另外，如图2和图3中示出的，额外的结构构件44可固定到叶片根部区段30，且在大体上沿翼展的方向上延伸，以便向转子叶片22提供另外的支承。例如，结构构件44可根据2015年6月29日提交的题为“Structural Component for a Modular Rotor Blade(用于模块化转子叶片的结构构件)”的编号为14/753,150的美国申请来构造，该申请通过引用以其整体结合于本文中。更特别地，结构构件44可在叶片根部区段30与叶片末端区段32之间延伸任何合适的距离。因此，结构构件44构造成为转子叶片22提供额外的结构支承以及为如本文中描述的各个叶片节段28提供可选的安装结构。例如，在某些实施例中，结构构件44可固定到叶片根部区段30，且可延伸预定的沿翼展的距离，使得前缘节段60和/或后缘节段62可安装到其。

图8-11示出用于真空成型各种热塑性构件的系统100的一个实施例。在若干实施例中，系统100构造成形成风力涡轮10的热塑性构件。例如，系统100可构造成转子叶片22的叶片节段28中的一个，诸如压力侧节段56、吸入侧节段58、前缘节段60或后缘节段62中的一个。然而，在备选实施例中，系统100可构造成形成用于任何合适的应用中的任何热塑性构件，包括风力涡轮外部的应用。

如图8-10中示出的，系统100限定各种方向。更特别地，系统100的方向可相对于系统100构造成形成的特定热塑性构件来限定。如提到的，在一些实施例中，系统100可构造成形成叶片节段28中的一个。在此类实施例中，系统100限定在系统100的根侧104和系统100的尖侧106之间延伸的翼展方向(例如，如由图8-10中的箭头102所指示的)。系统100还限定在系统100的前缘侧110与系统100的后缘侧112之间延伸的弦向方向(例如，如由图8-10中的箭头108所指示的)。此外，系统100限定在系统100的底侧116和系统100的顶侧118之间延伸的竖直方向(例如，如由图8-10中的箭头114所指示的)。然而，在备选实施例中，取决于热塑性构件的特定构造，系统100可限定除翼展方向102、弦向方向108和竖直方向114之外或代替其的其它方向。

如图9和图10中示出的，系统100包括基座120。大体上，基座120构造成支承系统100的模具122。在示出的实施例中，基座120具有板状构造，其允许在其上放置模具122。然而，基座120可具有任何其它合适的构造。

如提到的，系统100还包括模具122。更特别地，如图8-10中示出的，模具122可具有模块化构造。在该方面，模具122可由多个模具节段124形成。大体上，模具节段124可移除地联接在一起(例如，经由合适的紧固件)。如此，可通过断开模具节段124并用新的模具节段124替换某些模具节段124来容易地改变或修改模具122的构造。在图8-10中示出的实施例中，模具122包括三个模具节段124，三个模具节段在翼展方向102上堆叠且可移除地联接在一起。密封剂(例如，硅树脂)可放置在每对相邻的模具节段124之间以在其之间密封。然而，在备选实施例中，模具122仅包括两个模具节段124或多于四个模具节段124。此外，模具节段124在弦向方向108或任何其它合适的方向上堆叠在一起。另外，在若干实施例中，模具节段124可由铝和任何其它合适的材料形成。

每个模具节段124包括各种表面。例如，如示出的，每个模具节段124可包括顶表面126和底表面128。大体上，每个模具节段124的顶表面126可定位在系统100的顶侧118处或附近，而每个模具节段124的底表面128可定位在系统100的底侧116处或附近。如此，顶表面126沿竖直方向114与底表面128间隔开。在若干实施例中，模具节段128的顶表面126可包括第一部分130和第二部分132。另外，每个模具节段124也可包括其它表面。

系统100的模具122限定模具腔134。更特别地，模具腔134大体上可具有与系统100构造成形成的热塑性构件对应的形状。例如，在系统100构造成形成叶片节段28中的一个的实施例中，模具腔134大体上具有与叶片节段28对应的形状。此外，如提到的，模具122可由多个模具节段124形成。如此，每个模具节段124的顶表面126的第一部分130限定模具腔124的一部分。在该方面，每个模具节段124的顶表面126的第一部分130具有系统100构造成形成到的构件(例如，叶片节段28中的一个)对应的形状。

此外，模具122可包括一个或多个对准特征136。更特别地，如下文将更详细描述的，可将热塑性片放置在模具122上以形成热塑性构件。在该方面，对准特征136促进热塑性片在模具122上的适当定位。如此，在图8和图10中示出的实施例中，对准特征136是竖直壁或台肩，热塑性片可抵靠在该垂直壁或台肩上。然而，对准特征136可为凸起、突起、线、脊、销或任何其它合适的特征，以帮助热塑性片的对准。

现在参照图10，基座120和模具122共同限定多个真空室138、140、142。大体上，真空室138、140、142中的一个或多个与其它真空室138、140、142隔离，使得真空室138、140、142中的一个内的压力与其它真空室138、140、142中的每个的压力无关。在该方面，且如下文将更详细论述的，可将真空施加到真空室138、140、142中的一个，而不必要求将真空施加到其它真空室138、140、142中的任何一个。此外，在若干实施例中，每个真空室138、140、142对应于模具节段124中的一个。更特别地，如示出的，每个真空室138、140、142由基座120的一部分和模具节段124中的一个的底表面128限定。在该方面，在若干实施例中，系统100可包括用于每个模具节段124的一个真空室138、140、142。例如，在示出的实施例中，系统100包括三个真空室138、140、142。然而，在备选实施例中，取决于模具节段124的数量，系统100可包括更多或更少的真空室138、140、142。在一个实施例中，密封件(未示出)可定位在基座120与模具节段124之间，以防止其间的真空泄漏。由于真空室138、140、142彼此流体隔离并与模具节段124中的一个对应，因此系统100与常规的真空成型系统不同，可防止在相邻成对模具节段124之间形成真空泄漏。

此外，如图8-10中示出的，每个模具节段124限定多个真空通路144。更特别地，每个真空通路144将模具腔134和对应的真空室138、140、142流体地联接。在该方面，每个真空通路144在从对应模具节段124的顶表面126到对应模具节段124的底表面128之间竖直地延伸。在若干实施例中，真空通路144延伸通过每个模具节段124的顶表面126的第一部分130，而每个模具节段124的顶表面126的第二部分132没有真空通路144。在此类实施例中，每个模具节段144的顶表面126的第二部分132与每个真空室138、140、142流体地隔离。

如图10中示出的，系统100还包括真空系统146，该真空系统构造成选择性地将真空施加到每个真空室138、140、142。大体上，真空系统146构造成独立于其它真空室138、140、142将真空施加到一个或多个真空室138、140、142。更特别地，如示出的，真空系统146可包括真空泵148，其构造成在真空系统146内产生或以其它方式生成真空。真空系统146还包括多个阀150、152、154。大体上，阀150、152、154中的每个对应于真空室138、140、142中的一个，以选择性地将对应的真空室138、140、142流体联接到真空泵148。即，阀150、152、154在打开时将对应的真空室138、140、142流体地联接到真空泵148，以将由真空泵148产生的真空施加到对应的真空室138、140、142。相反，阀150、152、154在关闭时将对应的真空室138、140、142与真空泵148流体地隔离，以防止将由真空泵148产生的真空施加到对应的真空室138、140、142。在图10中示出的实施例中，阀150与真空室138相关联，阀152与真空室140相关联，且阀154与真空室142相关联。然而，在备选实施例中，取决于真空室138、140、142的数量，真空系统148可包括更多或更少的阀150、152、154。另外，真空系统146包括用于将真空系统148的每个构件与彼此以及真空室138、140、142流体地联接的导管的各种导管。在另外的实施例中，真空系统146可包括用于每个真空室138、140、142的一个真空源148，使得不需要阀来控制每个真空室138、140、142内的压力。

在一个实施例中，如图10中示出的，系统100可包括多个压力传感器158。大体上，每个压力传感器158与真空室138、140、142中的一个可操作地相关联。如此，每个压力传感器158配置成检测指示相关联的真空室138、140、142内的压力的参数。在图10中示出的实施例中，系统100包括三个压力传感器158。然而，在备选实施例中，系统100可包括更多或更少的压力传感器158，包括零压力传感器158。压力传感器158可为机械仪表或电子传感器。

往回参照图9，系统100可包括一个或多个加热元件160，其配置成加热模具122。如示出的，在若干实施例中，加热元件160可联接到模具节段124的底表面128或以其它方式与模具节段的底表面接触，以加热模具122的每个模具节段124。例如，每个加热元件160可操作地联接到一个或多个模具节段124。每个加热元件160可为电阻加热元件或任何其它合适类型的加热元件160。虽然图9示出三个加热元件160，系统100可包括更多或更少的加热元件160。此外，加热元件160可作为单个单元操作(例如，同时打开和关闭)或彼此独立地操作。

如图10中示出的，每个模具节段124可限定延伸穿过其中的一个或多个流体通路162。在一个实施例中，流体可流过模具节段124中的流体通路162以冷却模具122，诸如低于热塑性片的玻璃化转变温度。在一个实施例中，流体通路162可沿弦向方向108延伸。如此，流体通路162可沿翼展方向102彼此间隔开。然而，在备选实施例中，流体通路162可以以任何合适的方式延伸穿过模具节段124。模具节段124的另外的实施例可根本不限定流体通路162。此外，可将流体同时地供应到所有流体通路162，或彼此独立地选择性地供应到流体通路162。

图11示出模具节段124中的一个的另一实施例。如示出的，模具节段124限定三个流体通路162A、162B、162C。例如，流体通路162A可联接到加热流体源(未示出)，使得加热流体可流过其中以加热模具节段124以真空成型热塑性片。流体通路162B可流体地联接到冷却流体源(未示出)，使得冷却流体可流过其中以冷却模具节段124。流体通路162C可流体连接到真空泵148(图10)，使得其中存在真空。如此，一个或多个真空通路144可将模具腔134和流体通路146流体地连接。流体通路162A-C可沿弦向方向108延伸。如此，流体通路162A-C可沿翼展方向102彼此间隔开。然而，在备选实施例中，流体通路162A-C可以以任何合适的方式延伸穿过模具节段124。在另外的实施例中，模具板128可仅限定一些流体通路162A-C。例如，一个模具节段124可限定流体通路162A，相邻的模具节段124可限定流体通路162B，且另一相邻的模具板124可限定流体162C。可在整个模具组件100中重复该布置。

另外，如图11中示出的，模具组件100可包括围绕其周边定位的垫圈264。大体上，垫圈194构造成在模具122和放置在模具122上以形成构件的热塑性片170(图14)之间提供密封。在某些实施例中，当由增强的热塑性片(例如，玻璃纤维)形成构件时，使用垫圈194。例如，在一个实施例中，垫圈194可由硅树脂形成。但垫圈194可由任何其它合适的材料形成。

现在参照图12，系统100还可包括控制器164，该控制器164配置成电子地控制系统100的一个或多个构件(诸如真空泵148)；阀150、152、154；和/或加热元件160的操作。大体上，控制器164可对应于任何合适的基于处理器的装置，包括一个或多个计算装置。如图12中示出的，例如，控制器164可包括一个或多个处理器166以及一个或多个相关联的存储装置168，该存储装置配置成执行各种计算机实现的功能(例如，执行本文中公开的方法、步骤等)。如本文中使用的用语“处理器”不但指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，而且是指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)，以及其它可编程电路。另外，存储器装置168大体上可包括存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它适合的存储器元件，或其组合。存储器装置168可存储指令，当指令由处理器166执行时，该指令引起处理器166执行各种功能，诸如下文参照图19描述的方法200的一个或多个方面。此外，控制器164还可包括各种其它适合的构件，诸如通信电路或模块、一个或多个输入/输出通道、数据/控制总线和/或类似的。

下文将在形成叶片节段28中的一个的背景下描述系统100的操作。然而，如提到的，系统100可构造成形成任何其它合适的热塑性构件。

在若干实施例中，控制器164可配置成将模具122，且更特别地，模具节段124加热到适合于将热塑性片170(图13)形成为叶节节段28的成型温度。更特别地，控制器164可通信地联接到加热元件160。如此，控制器164可配置成将控制信号(例如，如由图12中的虚线箭头172所指示的)传输到加热元件160，以指示加热元件160将模具122加热至成型温度。例如，成型温度可大于热塑性片170的玻璃化转变温度。在一个实施例中，控制器164可配置成彼此独立地控制每个加热元件160。在另一实施例中，控制器164可配置成独立于联接到每个其它模具节段124的加热元件160来控制联接到每个模具节段124的加热元件160。

如本文中使用的，“玻璃化转变温度”是指非晶聚合物或结晶聚合物的非晶部分从硬而脆的玻璃态转变成橡胶态的温度。例如，可根据ASTM E1240-09通过动态力学分析(DMA)来确定玻璃化转变温度(T_g)。可使用TA Instruments的Q800仪器。可在-120°C至150°C范围内的温度扫描模式下以3°C/min的加热速率以张力/张力几何形状进行实验运行。在测试期间，应变幅度频率可保持恒定(2Hz)。可测试三(3)个独立样品以获得平均玻璃化转变温度，该温度由tanδ曲线的峰值限定，其中tanδ限定为损耗模量与储能模量的比率(tanδ=E''/E')。

如图13中示出的，模具122可构造成容纳用于形成叶片节段28的外蒙皮78(图14)的热塑性片170。更特别地，热塑性片170放置在模具节段124的第一表面126上，使得热塑性片170的至少一部分定位在模具腔134中或上方。在该方面，热塑性片170的一部分定位在每个模具节段124的顶表面126的第一部分130上方。如提到的，系统100的某些实施例包括一个或多个对准特征136。在此类实施例中，热塑性片170可与对准特征136对准。例如，如图13中示出的，热塑性片170可与对准特征136邻接。

现在参照图10、12和14，控制器164可配置成在将热塑性片170放置在模具122上之后将真空施加到每个真空室138、140、142。更特别地，控制器164通信地联接到真空泵148和阀150、152、154。如此，控制器164可配置成将控制信号172传输到真空泵148，以指示真空泵148在真空系统146内产生或生成真空。控制器164还可配置成将控制信号172传输到阀150、152、154，以指示阀150、152、154打开以将真空施加至对应的真空室138、140、142。当向每个真空室138、140、142施加真空时，真空泵148通过真空通路144将空气(例如，如由图10和13中的箭头174所指示的)从模具腔134中抽出，并进入真空室138、140、142。然后，空气174在离开系统100之前从真空室138、140、142流出并流过各种导管156和真空泵148。模具腔134中的真空引起热塑性片170符合模具腔134的形状(即，符合模具节段124的第一表面126的第一部分130)，从而形成叶片节段28的外蒙皮78。

如提到的，控制器164可配置成控制阀150、152、154，使得独立于其它真空室138、140、142将真空施加到真空室138、140、142。更特别地，控制器164可配置成控制阀150、152、154，使得真空按顺序施加到真空室138、140、142，以防止在热塑性片170中形成褶皱。例如，在一个实施例中，控制器164可配置成将真空施加到真空室138，然后施加到真空室140，最后施加到真空室142。在该方面，热塑性片170的一部分符合由与真空室138相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分，然后符合由与真空室140相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分，且最终符合由与真空室142相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分。如此，热塑性片170沿翼展方向102从根侧104朝尖侧106拉动，从而防止其中的褶皱。

在另一实施例中，控制器164可配置成将真空施加到真空室142，然后施加到真空室140，且最后施加到真空室140。即，首先将真空施加到与具有对准特征136的模具节段124对应的真空室138、140、142。在该方面，热塑性片170的一部分符合由与真空室142相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分，然后符合由与真空室140相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分，并最终符合由与真空室138相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分。如此，热塑性片170在沿翼展方向102拉动之前固定在对准特征136上，以防止其中的形成褶皱。

在另一实施例中，控制器164可配置成在将真空同时施加到真空室138、142之前，不按顺序施加真空，诸如施加到真空室140。在该方面，在同时符合由与真空室138、142相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分之前，热塑性片170的一部分符合由与真空室140相关联的模具节段124所限定的模具腔134的部分。如此，热塑性片170在其中心位置处固定至模具122，并然后沿翼展方向102从该中心位置向外拉出以防止在其中形成褶皱。然而，在备选实施例中，控制器164可配置成以任何其它合适的方式将真空施加至真空室138、140、142。

如提到的，在一个实施例中，系统100包括压力传感器158。如图12中示出的，压力传感器158可通信地联接到控制器164。如此，控制器164可配置成接收指示对应真空室138、140、142内的压力的测量信号(例如，如由图12中的虚线箭头176所指示的)。然后，控制器164可配置成基于所接收的测量信号176来确定一个或多个真空室138、140、142内的压力。在备选实施例中，压力传感器158可不通信地联接到控制器164。例如，在此类实施例中，压力传感器158可包括指示所测量的压力的显示器。

往回参照图14，在某些情况下，叶片节段28的外蒙皮78在成形后可需要修剪。在该情况下，控制器164可配置成控制切割工具178(例如，计算机数字控制(CNC)水喷射切割装置)以移除外蒙皮78的多余部分180。然而，热塑性片170可在放置在模具122上之前修剪成外蒙皮78的期望尺寸，使得外蒙皮78不包括多余部分180。

在某些实施例中，由系统100形成的叶片节段28仅包括外蒙皮78。在此类实施例中，控制器164可配置成将控制信号172发送到加热元件160，以指示加热元件160在外蒙皮78的形成和/或修剪之后终止操作。一旦外蒙皮78冷却到低于其玻璃化转变温度的温度，就可从模具122上移除外蒙皮78。在一个实施例中，冷却剂可循环通过流体通路162以减小冷却时间。

然而，在其它实施例中，叶片节段28可包括结构构件80(图17)，诸如翼梁帽34、36、38、40中的一个，或联接到外蒙皮78的延伸部82(图19)，诸如后缘延伸部或锯齿部。在此类实施例中，模具122可相对于CNC三维打印装置182(“CNC装置182”)定位。例如，如图15中示出的，可将模具122放置在CNC装置182的基座184上或其中。备选地，模具122可定位在CNC装置182下方或邻近CNC装置182。在特定的实施例中，CNC装置182可配置成包括沿外蒙皮78的轮廓的工装路径。

在相对于CNC装置182定位模具122之后，CNC装置182可配置成在叶片节段28的外蒙皮78上形成结构部件80。更特别地，系统100的控制器164可配置成控制加热元件160(例如，经由控制信号172)以将模具122和外蒙皮78保持在成型温度或接近成型温度。当模具122和外蒙皮78处于或接近成型温度时，CNC装置182的打印头186(例如，挤出机)可构造成打印或以其它方式沉积结构部件80的第一数量的层188，如图16中示出的。当外蒙皮78处于或接近成型温度时，在外蒙皮78上打印第一数量的层188促进结构部件80的第一层和外蒙皮78之间的热结合。在示例性实施例中，第一数量的层188可为三层。虽然在备选实施例中，第一数量的层188可为更多或更少的层。在第一数量的层188打印之后，控制器164可配置成指示(例如，经由控制信号172)加热元件160终止操作或减小加热。

在打印或沉积结构部件80的第一数量的层188之后，CNC装置182的打印头186可将结构部件80的第二数量的层190打印或以其它方式沉积到第一数量的层188。如图17中示出的，第一数量的层188和第二数量的层190大体上形成整个结构部件80，诸如结构部件80的整个竖直厚度。在一些实施例中，在加热元件160的操作已终止之后，打印第二数量的层190。如此，在打印第二数量的层190时，外蒙皮78的温度可下降到其玻璃化转变温度以下。在该方面，可在完成第二数量的层190的打印时将叶片节段28从模具122移除。

现在参照图18，CNC装置182的打印头186可配置成形成叶片节段28的延伸部82。更特别地，如示出的，打印头186配置成在外蒙皮78和每个模具节段124的顶表面126的第二部分182上打印或另外沉积多个层192。即，打印头186将延伸部80的一部分直接打印到模具122上。在一个实施例中，延伸部82可为后缘延伸部，诸如锯齿部。

在某些实施例中，模具组件100可结合到或另外组合到其它类型的模具组件或模具组件部分中。例如，模具组件100可用于形成转子叶片22的靠近其末端定位的部分，而具有不同构造的另一模具组件(例如，不需要机加工其模具腔的模具组件)可用于形成转子叶片22的靠近其中跨的部分。然而，模具组件100可单独使用以形成构件。

图19示出根据本主题的方面的用于形成用于风力涡轮的转子叶片节段的方法200的一个实施例。虽然图19出于示出和论述的目的描绘以特定顺序执行的步骤，本文中论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。如此，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整本文中公开的方法的各个步骤。

如图19中示出的，在(202)处，方法200包括将多个模具节段可移除地联接在一起以形成转子叶片节段的模具。例如，如提到的，多个模具节段124可以可移除地联接在一起以形成模具122。在某些实施例中，模具122可构造成形成用于风力涡轮10的转子叶片22的叶片节段28中的一个。

在(204)处，方法200包括将多个模具节段中的每个加热至成型温度。例如，如提到的，控制器164可将控制信号172发送到加热元件160，以指示加热元件160将模具122加热至成型温度，诸如高于热塑性片170的玻璃化转变温度的温度。

此外，在(206)处，方法200包括将热塑性片定位在模具上，使得至少一部分热塑性片定位在模具腔内。例如，如提到的，可将热塑性片170放置在模具122上，使得热塑性片170的至少一部分定位在模具腔134内或上方。

另外，在(208)处，方法200包括向每个真空室施加真空。例如，如提到的，控制器164可配置成将控制信号172传输到特定的阀150、152、154，以指示那些阀150、152、154打开，使得将真空施加到对应的真空室138、140、142。

图20示出根据本主题的方面的用于使用真空成型模具组件来使构件真空成型的方法300的一个实施例。虽然图20出于示出和论述的目的描绘以特定顺序执行的步骤，本文中论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。如此，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整本文中公开的方法的各个步骤。

如图19中示出的，在(302)处，方法300包括将多个模具节段中的每个加热至成型温度。例如，如提到的，控制器164可将控制信号172发送到加热元件160，以指示加热元件160将模具122加热至成型温度，诸如高于热塑性片170的玻璃化转变温度的温度。

在(304)处，方法300包括将热塑性片定位在模具上，使得至少一部分热塑性片定位在模具腔内。例如，如提到的，可将热塑性片170放置在模具122上，使得热塑性片170的至少一部分定位在模具腔134内或上方。

另外，在(306)处，该方法300还包括向多个真空室中的一个或多个选择性地施加真空，使得当热塑性片符合模具腔时，热塑性片基本没有褶皱。例如，如提到的，控制器164可配置成将控制信号172传输到特定的阀150、152、154，以指示那些阀150、152、154选择性地打开，使得将真空以热塑性片170没有或基本没有褶皱的方式施加到对应的真空室138、140、142。这可包括将真空按顺序施加到真空室138、140、142或将真空不按顺序施加到真空室138、140、142。如本文中使用的，褶皱是模制缺陷，其导致在模具上形成的热塑性片上的皱褶或在成型过程期间干扰热塑性片与模具表面的连续接触。褶皱也可称为网或结网缺陷。

该书面描述使用示例来公开该技术(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施该技术，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。该技术的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言非实质性差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。