用於單向不連續纖維複合材料模製複合物的壓塑的示蹤物的製作方法
2023-07-31 15:58:36
1.發明領域
本發明一般地涉及不連續纖維複合(DFC)材料的壓塑。更具體地，本發明旨在跟蹤或追蹤在高模製壓力複合物體壓塑期間發生的纖維切片在單向不連續纖維複合材料(UD-DFC)模製複合物中的運動。
2.現有技術描述
纖維增強複合材料結構通常包括樹脂基質和纖維作為兩種主要成分。這些結構很適合用於苛刻環境中，例如航空航天領域中，其中強度高和重量輕的結合是重要的。
預浸漬複合材料(預浸料)廣泛用於複合部件和結構體的製造中。預浸料為未固化樹脂基質和纖維增強材料的結合，所述預浸料易於模製和固化成最終複合部件。通過用樹脂預浸漬纖維增強材料，製造商可仔細控制樹脂待浸漬到纖維網絡中的量和位置並且確保樹脂根據需要分布在纖維網絡中。預浸料為用於製造承重結構件，特別是用於機翼、機身、艙壁和控制面的承載飛機部件的優選材料。重要的是，這些部件具有足夠的強度、損傷容限以及這種部件常規滿足的其他需求。
單向(UD)帶為預浸料的常見形式。單向帶中的纖維為彼此平行延伸的連續纖維。纖維通常為眾多的單根纖維或單絲的束形式，其稱之為「絲束」。將單向纖維用仔細控制量的未固化樹脂浸漬。UD預浸料通常置於保護層之間以形成UD最終帶，將其卷取用於儲存或運輸至製造設施。UD帶的寬度通常為小於一英寸到一英尺或更大。
單向帶不適合用作模製複合物以使用壓塑技術用於形成複雜的三維結構。當UD帶被迫適應複雜部件的特徵時，UD帶中的纖維的平行取向和連續性質造成纖維成束或橋接。因此，使用UD帶製造複雜的三維部件已經限制為辛苦的過程，其中將單個層的UD帶直接施用至三維模具，隨後在高壓釜或其他成型裝置中處理。使用UD帶的該疊鋪工序傾向於一個冗長而昂貴的過程。
已經發現模製複合物(一般稱之為不連續纖維複合材料(DFC)模製複合物)適合於壓塑複雜部件。一類DFC模製複合物由單根纖維的隨機片段構成，所述單根纖維與樹脂基質結合。隨機取向短纖維更容易適應複雜部件的特徵。但是，高壓模塑期間隨機短纖維的運動可在一個模製件至下一個模製件之間不可預期地改變，也可在給定部件的不同特徵之間而不同。
另一類DFC模製複合物(本申請中稱之為單向不連續纖維複合材料(UD-DFC))結合UD帶的屬性，使短纖維在單個模製複合物中隨機取向，所述單個模製複合物可精確地模塑和加工以形成各種相對複雜的結構。UD-DFC模製複合物由單向帶的隨機取向片段或切片構成，所述單向帶的隨機取向片段或切片用熱固性樹脂浸漬。該類準各向同性單向不連續纖維模製複合物已經用於製造模具和各種航空航天部件。UD-DFC模製複合物可購自Hexcel Corporation(Dublin,CA)，商品名為已經使用製備的該類部件的實例描述於美國專利Nos.7,510,390；7,960,674以及公布的美國專利申請US2012-0040169-A1中，將其內容併入本申請中以作參考。
UD-DFC模製複合物通常如下製備：通過將彼此平行的復絲絲束(紗)鋪設在適合的背襯上，用樹脂浸漬平行的絲束，以形成UD預浸料。然後將UD預浸料切斷以形成UD切片，UD切片一般為5mm至25mm寬、25mm至125mm長。然後形成一層準各向同取向的UD切片。將多層準各向同取向的UD切片結合在一起以形成層狀模塑材料，層狀模塑材料在本申請中稱之為單向不連續纖維複合材料(UD-DFC)模製複合物或材料。
在UD-DFC模塑期間，存在隨機取向切片整體地進行一些運動，特別在較高模塑壓力。構成單個切片的平行絲束也可以在各切片內局部扭曲，使得絲束的原始平行取向可能受幹擾。另外，構成絲束的單絲也可在各絲束內局部扭曲。
UD-DFC切片的整體和局部扭曲或變形可對所得模製件的機械性質具有顯著影響。對於結構應用，部件設計者必須理解和考慮在模塑期間這種扭曲所具有的影響。材料和工藝工程師負責嘗試減少UD-DFC切片的整體和局部扭曲。在任一情況下，需要提供在模塑過程期間跟蹤或追蹤UD-DFC切片、絲束和單絲的整體和局部運動兩者的方法。
技術實現要素：
根據本發明，提供跟蹤或追蹤在UD-DFC模製複合物模塑期間UD-DFC切片的整體和局部運動兩者的方法。該跟蹤能力通過使示蹤切片包括在UD-DFC模製複合物中來提供。示蹤切片包括樹脂基質和至少一個單向碳單絲束，所述至少一個單向碳單絲束由多根碳單絲構成。示蹤切片進一步包括單向示蹤紗或絲束，所述單向示蹤紗或絲束由多根單向單絲構成，所述多根單向單絲可通過x射線或其他基於輻射的掃描技術和相關成像系統進行檢測。
發現在每個UD-DFC切片的一個碳單絲束上原位由非碳單絲構成的示蹤紗替代，提供跟蹤在模塑期間UD-DFC切片的整體和局部運動兩者的有效方法。需要提供跟蹤的小比例示蹤紗不足以不利影響模製件的機械性質。
本發明不僅涉及示蹤切片，而且涉及包括示蹤切片的UD-DFC模製複合物。示蹤切片可均勻分布在整個UD-DFC模製複合物中或示蹤切片可位在不同區域中，以提供切片運動的特定區域跟蹤。
示蹤切片特別用於跟蹤在模塑期間兩個UD-DFC模製複合物片之間接合點處UD-DFC切片的整體和局部運動。本發明特別適合於展現潛在的弱接合，其通常稱為「熔合線」。熔合線出現在高壓模塑期間兩片模塑材料彼此相遇而未充分混合時。定位示蹤切片在接合點處提供整體和局部追蹤在接合點處的切片運動。這種追蹤對於監控切片運動和纖維混合是重要的，以確定是否不需要的熔合線已經形成在接合點處。作為本發明的特徵，兩片UF-DFC的模塑首先針對位於所述片的僅一片中的示蹤切片進行。然後第二模塑操作針對位於另一片UD-DFC中的示蹤切片進行。然後將兩次模塑的X射線圖像重疊以提供接合處的組合圖像，所述接合處特別用於檢測熔合線的存在。發現進行其中兩片UD-DFC均在接合點處包含示蹤切片的單個模塑操作，導致展現熔合線時不是有效的單個X射線圖像。
本發明也涉及監控在高壓模塑期間UD-DFC模製複合物運動的方法。所述方法涉及監控示蹤切片的運動，所述示蹤切片可以在UD-DFC模製複合物中沿各種取向進行定位，這取決於預型件的構造和部件的大小。通常通過測量在模塑之前和/或之後兩者示蹤切片的位置來實現監控。所述方法可應用於監控由UD-DFC製備的部件中的接合處和熔合線。所述方法也可以用於監控疊層或剝離層(drop-offs)中的整體和局部切片運動和變形，以及模具和其他複雜形狀中的幾何截面變化與曲線。所述方法也可以用作質量控制工具以測量或觀測預型件已經成形之後和/或部件已經成型之後的示蹤切片，從而確保已經實現所需要的UD-DFC切片的定位和取向。
通過參考以下詳述並且結合附圖，本發明的上述以及許多其他特徵和伴隨的優點會變得更好理解。
附圖說明
圖1為根據本發明示例性示蹤切片的簡化俯視圖。
圖2為圖1中所示示蹤切片的簡化側視圖。
圖3為包括根據本發明示蹤切片的UD-DFC模製複合物片的簡化視圖。
圖4為由8片圖3中所示UD-DFC材料構成UD-DFC模製複合物的簡化側視圖。
圖5顯示在成形為用於模塑的預型件之前包含示例性示蹤切片的UD-DFC模製複合物片。
圖6顯示由圖5中所示UD-DFC模製複合物片形成的DFC預型件。
圖7顯示由壓塑圖6中所示UD-DFC預型件得到的模製件。
圖8為圖7中所示模製件的X射線圖像，所述圖像顯示觀察到玻璃纖維示蹤絲束的位置和取向。
圖9為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的4層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於頂層中，頂層為剝離層。
圖10為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的5層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於剝離層中，剝離層在層壓體的中間層中。
圖11為在模塑之前(A)以及模塑之後(B的)4層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於全層中，全層位於層壓體中的剝離層之下。
圖12為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的5層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於全層中，全層為層壓體的頂層。
圖13為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的5層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於全層中，全層位於的層壓體中間。
圖14為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的5層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於部分層中，所述部分層位於另一部分層的頂部以在層壓體的頂部上形成5cm重疊。
圖15為在模塑之前(A)以及模塑之後(B)的6層UD-DFC層壓體的X射線圖像，其中示蹤切片位於層壓體中間的部分層中，所述部分層位於另一部分層的頂部以在層壓體中間形成5cm重疊。
圖16顯示複合部件X射線圖像的側視圖，複合部件通過將兩個模製複合物片壓塑在一起製備，其中圖像(A)顯示當僅模製複合物片的頂部包含示蹤切片時的X射線圖像，其中圖像(B)顯示當僅模製複合物片的底部包含示蹤切片時的X射線圖像。
圖17顯示複合部件X射線圖像的側視圖，所述複合部件與圖16中所示複合部件相同，不同之處在於複合部件通過將兩個不同模製複合物片壓塑在一起製備，其中圖像(A)顯示當僅模製複合物片的頂部包含示蹤切片時的X射線圖像，其中圖像(B)顯示當僅模製複合物片的底部包含示蹤切片時的X射線圖像。
具體實施方式
根據本發明的示例性示蹤切片在圖1和2中示為10。示蹤切片10包括單向(UD)絲束12、14和16。各絲束由多根示為18、20和22的單向單絲構成。儘管可以使用其他類型的單絲，但優選UD絲束為碳纖維絲束，碳纖維絲束由碳單絲構成。
碳纖維絲束廣泛用於UD-DFC模製複合物中。碳纖維絲束一般包含1,000至50,000根單個碳單絲。商購碳單絲束包含例如約3000根單絲(3K)，6000根單絲(6K)，12000根(12K)單絲或24000根(24K)單絲。單根碳單絲一般具有線性重量為0.02至0.5毫克每米。
示蹤切片10也包括單向示蹤紗24。示蹤紗24由多根單向單絲26構成，所述多根單向單絲26可通過X射線或其他掃描/成像輻射進行檢測。示蹤紗24優選玻璃纖維紗，玻璃纖維紗包括多根單向玻璃單絲。示蹤紗中玻璃單絲的數量可以從1根變至需要許多單絲來實現需要的X射線圖像的程度。示蹤切片10中玻璃單絲的重量含量應該保持低得足以維持示蹤切片的機械和扭曲性質。優選地，示蹤切片中玻璃單絲的重量含量應該為示蹤切片總重量的5％至15％。
玻璃示蹤紗24的截面尺寸應該等於或優選大於UD碳單絲束12、14和16的截面尺寸。發現使用具有比碳單絲大的截面尺寸的玻璃紗在兩類纖維的X射線圖像之間提供較好的對比。碳單絲不可通過X射線或其他相關成像系統進行檢測，因此碳單絲的截面尺寸不是特別重要的。但是，玻璃單絲可通過X射線或其他相關成像系統進行檢測。
各示蹤切片中示蹤紗的總數量可變化。但是，優選各示蹤切片包括僅一根示蹤紗以防止來自X射線圖像的過度冗餘信息。
示蹤切片10也包括基質樹脂。樹脂基質可以為通常用於UD-DFC材料的樹脂中的任一種。基質樹脂的存在量為示蹤切片總重量的25至45wt％。實例包括環氧樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹脂或熱塑性樹脂，其用於結構複合材料。示例性熱塑性樹脂包括聚苯硫醚(PPS)、聚碸(PS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)。用熱塑性樹脂例如PES、PEI和/或PAI增韌的環氧樹脂為優選的樹脂基質。優選通常存在於用於航空航天工業的該類UD帶的樹脂。適合用作樹脂基質的示例性熱塑性增韌樹脂描述於美國專利Nos.7,754,322；7,968,179；和8,470,923中，將其內容併入本申請中以作參考。
將示蹤切片以與常規UD-DFC切片相同的方式製備，唯一的不同之處在於將由X射線可檢測單絲構成的紗替代各切片中的一個碳單絲束或將由X射線可檢測單絲構成的紗添加至碳單絲束。可以通過如下製備示蹤切片：製備樹脂浸漬的UD帶，所述UD帶由單個可檢測絲束以及一個或多個平行碳單絲束構成。然後可將該相對窄的(例如2mm至12mm寬)UD帶切斷以形成示蹤切片。但是，優選的方法是製備相對寬的樹脂浸漬的UD帶(例如250mm至500mm寬)，其中可檢測紗線間隔開(例如每根可檢測紗間隔8mm至12mm)，使得較寬的帶可沿著與紗線平行的方向切割以形成單個帶(例如8mm至12mm寬)，所述帶各自包含可檢測紗。然後將許多單個帶切割以形成示蹤切片，示蹤切片包括單根可檢測紗。
可檢測紗中的單絲數量以及可檢測單絲的截面尺寸和形狀基於碳示蹤切片中纖維絲束的類型以及示蹤切片的總寬度進行選擇。例如，以下玻璃纖維絲束和碳單絲束的組合適於示蹤切片。
示蹤切片的大小應該與其餘UD-DFC材料中其他切片的大小匹配。但是，可以需要某些應用以製備比UD-DFC材料中非示蹤切片小或大的示蹤切片。通常，示蹤切片的大小將為5mm至25mm寬以及25mm至125mm長。
圖3描述UD-DFC材料層30，其中單一層的共面準各向同取向的示蹤切片示為32。將示蹤切片與共面準各向同取向的UD-DFC切片(未示出)混合，使得UD-DFC材料包括示蹤切片32和規則UD-DFC切片的組合。構成UD-DFC層30的示蹤切片的數量可為UD-DFC層中切片總數量的100％下至切片總數量的1％，這取決於層30需要的用途。
UD-DFC材料層30包括單一共面層的示蹤切片32與規則UD-DFC切片的組合，UD-DFC材料層30通常與其他單一層的共面示蹤和/或規則切片組合，以形成多層化的UD-DFC模製複合物示蹤片材，所述示蹤片材包含例如3至6個共面層的切片。然後將多層化的示蹤片與其他多層化的UD-DFC片堆疊，其他多層化的UD-DFC片可以包含示蹤片材(UD-DFC材料30)或可以不包含示蹤片材(UD-DFC材料30)，以形成圖4中所示的UD-DFC模製複合物56。UD-DFC模製複合物56由單個多層化的示蹤片材46構成，多層化的示蹤片46包含至少一個示蹤片材30以及七個多層化的UD-DFC片材40、42、44、48、50和52，多層化的示蹤片材46包含規則(非示蹤)UD-DFC切片。模製複合物56通常單獨使用或與其他模製複合物片組合以形成各種預型件，所述預型件可壓塑以形成複合部件。
模製複合物56顯示為僅一個UD-DFC片(46)為多層化的示蹤片材。在許多場合下，特別當預型件包括其中模製複合物重疊的部分時，不可能得到有用的X射線圖像，因為有太多示蹤切片存在於該部分中。根據本發明，示蹤切片最終處於預型件和模製件的特定部分中的數量通過如下控制：1)改變共面切片的起始層30中示蹤切片32的數量；2)改變多層化的UD-DFC片中起始層30的數量；3)改變模製複合物56中示蹤切片包含的多層化的UD-DFC片數量。
對於大多數模塑應用，優選從起始單一層30開始，起始單一層30佔示蹤切片的50％至100％。然後將示蹤切片層30與3層的單一共面規則UD-DFC切片組合以形成多層化的示蹤片材。然後模製複合物通過多層示蹤片材與7個多層化片組合形成，7個多層化片各自包含4層規則UD-DFC切片，所述規則UD-DFC切片各自為單個切片厚。拍攝模塑之前和模塑之後兩者的X射線圖像以確定是否可得到適合的圖像。根據需要，可增加或減少示蹤切片層30中示蹤切片的數量以得到適合的X射線圖像。另外，可增加或減少多層示蹤片材中示蹤切片層的數量和/或可增加或減少模製複合物中多層示蹤片材的數量以得到適合的X射線圖像。
模製複合物56可成形為任何適合的預型件形狀，然後壓塑以形成複合部件。如圖5中所示，模製複合物56已經切割成初步預型件或切割件(cut-out)60。初步預型件60包括已經切割成模製複合物的槽62以及摺疊線64和66。將初步預型件60沿著摺疊線64和66摺疊，使得標籤部分68和69重疊，結果形成預型件70，其示於圖6中。可以使用多於一片的模製複合物56以形成初步預型件60，初步預型件60包括多層模製複合物。
將預型件70使用已知壓塑工序固化以製備最終部件80，如圖7中所示。模製件80是設計為使飛機的兩個主要結構連接在一起的夾子。兩個主要結構飛機部件82和84示於虛線框中。夾子80為複雜UD-DFC飛機部件類型的實例，所述複雜UD-DFC飛機部件可使用根據本發明的示蹤切片製備和監控。
預型件70的模塑根據已知的UD-DFC模製複合物模塑工序進行。將預型件70放入通常由兩半模具構成的模具中，並且成形為需要的形狀。一旦設置在模具中，所述模具預熱至樹脂的固化溫度，預型件在高壓模塑以形成夾子80。環氧樹脂的通常高壓固化溫度為120℃至225℃。優選的固化溫度為170℃至205℃。在固化溫度的模具內的內部壓力優選高於500psi並且低於2000psi。一旦預型件70已經完全固化(在固化溫度通常為3分鐘至1小時)，將部件從模具移去並且冷卻以形成複合夾子80。
根據本發明，使示蹤切片32定位於用於形成預型件70的模製複合物56的層46中，示蹤切片32通過X射線成像或基於其他輻射的掃描或成像技術，例如計算機化斷層顯像(CT)掃描進行觀察或成像。優選根據已知航空航天無損檢測程序的X射線成像。圖像可以進行數位化以協助建模和監控模製複合物模塑過程期間的運動。
為了監控UD-DFC切片模塑期間的運動，優選預型件70進行X射線成像以確定原始的示蹤切片32的整體定位以及玻璃紗和單絲的局部定位。模製夾子80進行X射線成像以確定示蹤切片和玻璃單絲的後成型定位。可以將兩個X射線圖像比較以確定示蹤切片模塑過程期間整體運動和局部扭曲的程度。
其中預成型X射線圖像與後成型X射線圖像相比的前面監控過程在使用特定類型的UD-DFC模製複合物進行初始設計與優化特定部件的壓塑過程中是特別有用的。預型件70也可以在流水線生產期間常規地進行X射線成像以確保示蹤切片滿足預期的整體和局部定位要求。對於模製夾子80的常規X射線成像同樣真實的是確保根據設計預期產生示蹤切片運動。
包括根據本發明示蹤切片32的夾子80的X射線圖像在圖8中示為90。位於各種示蹤切片32中的玻璃絲束24可見為白線92。顯示玻璃紗的X射線圖像提供示蹤切片的整體位置以及位於示蹤切片內各玻璃絲束局部扭曲或彎曲的圖像的度量。
本發明特別用於監控在UD-DFC模製複合物片或層之間的接合點處UD-DFC切片的運動和混合。例如，模塑之前4層UD-DFC層壓體的X射線圖像示於圖9A中。層壓體構造示意性示於位於圖9右上角的方框內。UD-DFC層壓體包括3全層的規則UD-DFC模製複合物以及包含示蹤切片的部分頂層(T)。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。部分示蹤層T形成層壓體構造頂部上的剝離層，其中示蹤層在層壓體頂部僅以部分的方式結束。圖9B為高壓模塑之後4層層壓體的X射線圖像。可以看出，一些玻璃示蹤紗在模塑期間已經沿剝離線整體運動並且所述玻璃示蹤紗已經由它們的起始線性形狀變扭曲。監控示蹤切片在剝離接合處整體運動和局部扭曲的該能力為通過本發明示蹤切片構造提供的特別優勢。
圖10A為模塑之前的5層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖10右上角的框內。UD-DFC層壓體包括4全層的規則UD-DFC模製複合物以及包含示蹤切片的部分中間層(T)。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。示蹤層T在層壓體構造的中間形成剝離層，其中示蹤層在層壓體的中間僅以部分的方式結束。圖10B為高壓模塑之後的4層層壓體的X射線圖像。可以看出，一些玻璃示蹤紗在模塑期間已經沿剝離線整體運動並且所述玻璃示蹤紗由它們的起始線性形狀已經變扭曲。
圖11A為模塑之前的4層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖11右上角的框內。UD-DFC層壓體包括2全層的規則UD-DFC模製複合物以及包含示蹤切片的全層(T)，示蹤切片位於UD-DFC模製複合物層的頂部上。部分的規則UD-DFC模製複合物層位於示蹤層T的頂部上。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。圖11B為高壓模塑之後的4層層壓體的X射線圖像。
圖12A為模塑之前的5層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖12右上角的框內。UD-DFC層壓體包括4全層的規則UD-DFC模製複合物以及包含示蹤切片的全層(T)，示蹤切片位於UD-DFC模製複合物層的頂部上。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。圖12B為高壓模塑之後的5層層壓體的X射線圖像。
圖13A為模塑之前的5層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖13右上角的框內。UD-DFC層壓體包括4全層的規則UD-DFC模製複合物以及包含示蹤切片的全層(T)，示蹤切片位於UD-DFC模製複合物層的中間。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。圖13B為高壓模塑之後的5層層壓體的X射線圖像。
圖14A為模塑之前的5層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖14右上角的框內。UD-DFC層壓體包括3全層的規則UD-DFC模製複合物以及位於3全層頂部上的部分的規則UD-DFC模製複合物層。包含示蹤切片的部分層(T)位於層壓體頂部上使得所述部分層(T)與部分的規則UD-DFC模製複合物層重疊5cm。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。圖14B為高壓模塑之後的5層層壓體的X射線圖像。在這種情況下可以看出，一些玻璃示蹤紗在模塑期間已經沿重疊線僅輕微地整體運動並且所述玻璃示蹤紗由它們的起始線性形狀已經變扭曲。
圖15A為模塑之前的6層UD-DFC層壓體的示例性X射線圖像。層壓體構造示意性示於位於圖14右上角的框內。UD-DFC層壓體包括4全層的規則UD-DFC模製複合物以及部分的規則UD-DFC模製複合物層，所述部分的規則UD-DFC模製複合物層位於包含示蹤切片的部分層(T)頂部上的層壓體中間。定位部分示蹤層和規則層使得部分示蹤層與規則層彼此重疊5cm。示蹤切片中的玻璃紗在X射線圖像中可見為各自50mm長的相對直的線段。圖15B為高壓模塑之後的6層層壓體的X射線圖像。可以看出，與其中在表面重疊的圖14相比，一些玻璃示蹤紗在模塑期間已經沿重疊線整體運動並且所述玻璃示蹤紗由它們的起始線性形狀已經變扭曲。
圖16A和圖16B顯示已經由預型件模製的複合部件的X射線圖像，所述預型件包括上部UD-DFC模製複合物片以及下部UD-DFC模製複合物片。圖16A中，僅上部UD-DFC模製複合物片包括示蹤切片。圖16B中，僅下部UD-DFC模製複合物片包括示蹤切片。示蹤切片中的玻璃示蹤紗在X射線圖像中顯現為黑色曲線段。優選X射線圖像由包含示蹤切片的片中的僅一片得到從而使得可以看到示蹤物在片之間的接合點處的運動。當兩個片均包含示蹤切片時，難以確定示蹤物沿著片之間的接合處的運動。兩個X射線圖像16A和16B可彼此比較和/或彼此疊加以提供準確顯示切片沿兩個UD-DFC模製複合物片之間接合處的運動以及切片的最終位置和取向。圖16中的兩個圖像一起觀察時，顯示上部UD-DFC模製複合物片和下部UD-DFC模製複合物片的良好運動和混合。
圖17A和圖17B為圖16中所示的相同複合部件的X射線圖像，不同之處為使用不同的上部UD-DFC模製複合物片和下部UD-DFC模製複合物片。圖17中的兩個圖像一起觀察時顯示上部UD-DFC模製複合物片和下部UD-DFC模製複合物片的弱的運動和混合。
示蹤切片也在監控UD-DFC切片位置和沿摺疊線的運動中是特別有用的，摺疊線例如圖5夾子初步預型件60中的摺疊線64和66。例如，將位於摺疊線64和66上的示蹤切片在扁平初步預型件60中進行X射線成像。將由摺疊線64和66形成的曲線也在預型件70和模製夾子80中進行X射線成像。X射線圖像的比較允許監控和測量示蹤切片的整體運動以及在模製夾子80中成形初步預型件60期間切片的局部扭曲。另外，為了簡單測量示蹤切片的位置和扭曲的目的，摺疊線處的X射線成像可以在製備夾子期間三個階段的任一個階段進行。該測量過程不必需包括監控示蹤切片的運動的步驟。
示蹤切片在監控其中存在重疊部分的UD-DFC模製複合物的預型件部分中的UD-DFC切片位置和運動中也是有用的。例如當初步預型件60進行摺疊以形成預型件70時，位於初步預型件60中的槽62任一側上的UD-DFC模製複合物標籤重疊。包含重疊的UD-DFC模製複合物預型件70的部分將包括其他未重疊部分的兩倍數量的示蹤切片。因此，可以需要減少重疊部分中示蹤切片的數量以防止X射線圖像的過載。
如上所述，可將UD-DFC模製複合物中示蹤切片的數量通過改變單一層示蹤切片中示蹤切片的數量、以及改變包括在UD-DFC模製複合物中示蹤切片層的數量進行簡單和準確地改變和控制。準確地控制和改變示蹤切片在UD-DFC模製複合物中的密度的該能力在其中成形預型件包含重疊部分的UD-DFC模製複合物的場合下是特別有用的。
AS4/8552UD纖維預浸料為已經用於製備切片的商購UD預浸料(Hexcel Corporation,Dublin CA)，所述切片隨機取向以形成單一共面層的準各向同性切片。AS4/8552預浸料為碳纖維(AS4)/環氧樹脂(8552)單向帶，所述單向帶為40cm寬、0.016cm厚，並且具有纖維面積重量為約145克/平方米。用於製備該UD帶的碳單絲束為AS4碳纖維，AS4碳纖維具有3K、6K、12K或24K單絲。所述帶的樹脂含量為38wt％，其中樹脂(8552)為熱塑性增韌環氧樹脂。將帶切割以提供8mm的帶並且切斷以提供50mm長的AS4-規則切片。切片密度為約1.52克/立方米。
優選示例性AS4-示蹤切片以與上述AS4-規則切片相同的方式製備，不同之處為當製備AS4/8552UD帶時，每隔8mm將截面尺寸匹配的玻璃纖維單絲絲束替代AS4碳單絲束。將玻璃-絲束改性UD帶每隔8mm切割並且在50mm間隔切斷製備各自包括單個玻璃纖維絲束的示蹤切片。其他示例性示蹤切片可以相同方式通過將玻璃纖維絲束替代成如下其他碳纖維UD預浸料來製備：例如UD帶預浸料AS4/IM7(環氧樹脂/碳纖維)、IM7/8552(熱塑性增韌環氧樹脂/碳纖維)、3501-6/T650(環氧樹脂/碳纖維)和IM7/M21(熱塑性增韌環氧樹脂/碳纖維)。
圖3中所示示例性UD-DFC示蹤材料層由單一層的共面切片構成，所述示例性UD-DFC示蹤材料層通過如下形成：將足夠數量的AS4-示蹤切片和規則AS4切片施用至剝離紙或其他支持片的表面，使得層的面積重量為400gsm至4000gsm。AS4-示蹤切片的數量應該為AS4-示蹤切片和AS4-規則切片總數量的50％至100％。
將四個示例性UD-DFC示蹤材料層結合以形成4層多層化的UD-DFC示蹤片材。然後UD-DFC模製複合物(圖4中的56)通過如下形成：將4層多層化的UD-DFC示蹤片材與4層僅包含AS4-規則切片的多層UD-DFC片結合。然後所得示蹤UD-DFC模製複合物以與規則UD-DFC模製複合物相同的方式使用。
示蹤UD-DFC複合物的X射線成像在壓塑之前和/或之後兩者使用常規地用於航空航天工業的X射線裝置和系統來實現。
因此已經描述了本發明的示例性實施方式，本領域技術人員應該注意的是，本申請的披露內容僅為示例性的，在本發明範圍內可以進行各種其他替代、適應和修改。因此，本發明不受限於上述實施方式，而僅受限於以下權利要求。