本發(fā)明關(guān)于用于航空器或航天器的具有儲(chǔ)能層的蒙皮壁板和用于制造用于蒙皮壁板的儲(chǔ)能層的方法。

背景技術(shù)：

盡管通常適用于任何種類的航空器或航天器，本發(fā)明及其基于的問(wèn)題將參考客機(jī)更詳細(xì)地加以解釋。

現(xiàn)代客機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼包括加強(qiáng)元件的剛性框架，例如像由金屬或復(fù)合物蒙皮所覆蓋的縱梁、框架、裂縫、翼梁等等，其可根據(jù)特定要求而被構(gòu)造成柔性的或剛性的。例如，所述機(jī)身框架通常包括根據(jù)機(jī)身截面的形狀而被彎曲到圓周方向的一系列框架、以及結(jié)合到框架的多個(gè)縱向縱梁或桁梁。所述蒙皮本身通常包括許多單個(gè)蒙皮壁板，它們典型地被鉚釘、螺栓、螺釘和其它緊固件固定至此基部結(jié)構(gòu)框架，并且可由金屬板或金屬合金板(例如，鋁板)、纖維金屬層壓板(例如，玻璃層壓鋁增強(qiáng)環(huán)氧樹脂或纖維增強(qiáng)塑(例如，具有環(huán)氧樹脂基質(zhì)的碳纖維增強(qiáng)塑料(cfrp))等等而形成。對(duì)于所有這些應(yīng)用而言共同的是，所述航空器蒙皮主要地被優(yōu)化以滿足基本結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)目的，包括抵抗熱、壓力、雷電等的一般性/全面保護(hù)，提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、降阻作用、以及將氣動(dòng)力、負(fù)荷和壓力傳遞至基部結(jié)構(gòu)。

復(fù)合材料如cfrp已被越來(lái)越多地用于航空航天應(yīng)用，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S設(shè)計(jì)者改進(jìn)結(jié)構(gòu)性能且同時(shí)減少航空器重量、以及因此減少燃料消耗。用于制造復(fù)合鋪疊材料的最近的先進(jìn)膠帶鋪設(shè)、纖維鋪放和增材制造技術(shù)提供了廣闊的尚未開(kāi)發(fā)的潛能以用于改進(jìn)所述蒙皮結(jié)構(gòu)和用于直接地將結(jié)構(gòu)和功能元件實(shí)施到航空器的蒙皮內(nèi)，這原本將會(huì)必定需要復(fù)雜的安裝工作或是原本完全不可能的。例如，文檔us7,883,050b2和us7,829,796b2各自教導(dǎo)了用于航空器的蒙皮的多層雷電防護(hù)系統(tǒng)，而文檔wo2015/116265a1披露了用于航空器的多層除冰蒙皮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

相對(duì)于此背景技術(shù)，本發(fā)明的一個(gè)目的是將能源集成到航空器或航天器蒙皮內(nèi)以用于對(duì)電動(dòng)功能供電、而同時(shí)維持所述蒙皮的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

此目的是由具有權(quán)利要求1的特征的蒙皮壁板、具有權(quán)利要求13的特征的航空器、和具有權(quán)利要求14的特征的方法而實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于航空器或航天器的具有儲(chǔ)能層的蒙皮壁板，包括用于向所述蒙皮壁板提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)層，形成所述蒙皮壁板的外部支撐層的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)層和形成所述蒙皮壁板的內(nèi)部支撐層的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)層，以及嵌入于所述外部支撐層與所述內(nèi)部支撐層之間用于向所述蒙皮壁板提供功能能力的主要功能層。所述結(jié)構(gòu)層和所述主要功能層被一起形成為復(fù)合層壓物。所述功能層包括被構(gòu)造為結(jié)構(gòu)的電化學(xué)電池的儲(chǔ)能層。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，航空器或航天器包括具有多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的蒙皮壁板的功能性蒙皮。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種用于制造用于航空器或航天器的蒙皮壁板的儲(chǔ)能層的方法，包括將包含多個(gè)增強(qiáng)碳纖維的伸展?fàn)恳鲙膸Ч?yīng)器供應(yīng)至合并站，其中所述儲(chǔ)能層被構(gòu)造為電化學(xué)電池。所述方法還包括供應(yīng)來(lái)自復(fù)絲供應(yīng)源的多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲到合并站。所述離子富集的基質(zhì)材料絲特別地可以是環(huán)氧樹脂絲。所述方法還包括將多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲與所述伸展?fàn)恳鲙г谒龊喜⒄咎帀褐圃谝黄稹Ｋ龇椒ㄟ€包括將所述伸展?fàn)恳鲙c所述多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲一起在所述合并站處加熱到所述離子富集的基質(zhì)材料絲的熔融溫度以形成所述電化學(xué)電池的陽(yáng)極層。所述方法還包括淀積所述電化學(xué)電池的陽(yáng)極層。所述方法還包括供應(yīng)來(lái)自織物供應(yīng)源的金屬織物至所述合并站。所述金屬織物可特別地包括銅絲網(wǎng)。所述方法還包括供應(yīng)來(lái)自復(fù)絲供應(yīng)源的多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲到合并站。所述基質(zhì)材料絲特別地可以是環(huán)氧樹脂絲。所述方法還包括將多個(gè)基質(zhì)材料絲與所述金屬織物在所述合并站處壓制在一起。所述方法還包括將所述金屬織物與所述多個(gè)基質(zhì)材料絲一起在所述合并站處加熱至所述基質(zhì)材料絲的熔融溫度以形成所述電化學(xué)電池的陰極層。所述方法還包括淀積所述電化學(xué)電池的陰極層。

本發(fā)明的一種構(gòu)思在于提供具有“供嵌入/埋設(shè)”支撐結(jié)構(gòu)和“嵌入的”功能結(jié)構(gòu)的分層復(fù)合物蒙皮壁板，一種結(jié)構(gòu)電池集成到其中并且提供用于操作所述蒙皮內(nèi)部或外部的電氣裝置的電力。所述支撐結(jié)構(gòu)可向所述蒙皮壁板提供所需硬度和剛度從而使得所述蒙皮可滿足與常規(guī)蒙皮相同的結(jié)構(gòu)要求。特別地，所述支撐層可提供如同那些能夠承載拉伸和/或壓縮負(fù)荷的承載能力。同時(shí),所述復(fù)合物蒙皮壁板的內(nèi)層合并了結(jié)構(gòu)電池來(lái)作為結(jié)構(gòu)層，并且很可能還有多個(gè)功能性方面。在結(jié)構(gòu)上，這些主要功能層也可被優(yōu)化以承載作用于所述支撐層與所述功能層之間的剪切負(fù)荷。另一方面，所述電化學(xué)電池是所述航空器或航天器蒙皮的結(jié)構(gòu)的部分并且在此意義上看起來(lái)似乎被集成到蒙皮內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)電池可以是被基質(zhì)材料所飽和的、并且插入設(shè)置有離子的碳纖維織物，其形成可提供強(qiáng)度以及電導(dǎo)率的電極。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到，一般而言，取決于特定應(yīng)用，在一方面是強(qiáng)度且另一方面是電導(dǎo)率之間必須選擇一定的權(quán)衡取舍。然而，包括碳納米管的碳纖維可以是對(duì)于某些高性能應(yīng)用而言有利的，因?yàn)檫@些可同時(shí)提供高的電導(dǎo)率和高強(qiáng)度。另外，碳納米管纖維可被設(shè)置呈極其小的幾何形狀。因?yàn)榈湫偷暮娇掌髅善さ谋砻娣e非常大，則根據(jù)本發(fā)明的蒙皮壁板可潛在地儲(chǔ)存相當(dāng)大量的電能，其可能被分接(tapped)以便操作所述蒙皮內(nèi)或所述蒙皮外部(例如在航空器內(nèi)部，像客艙、駕駛艙、或貨艙)的各種電氣裝置。為此，所述功能蒙皮的主要功能層可與所述航空器內(nèi)部通過(guò)所述內(nèi)部支撐層、和位于其間的任何其它層、利用對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的設(shè)置而電互連。原則上，本發(fā)明的教導(dǎo)因而可使得能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)飛行。此外，本發(fā)明有利地在一個(gè)復(fù)合物蒙皮層壓物內(nèi)將結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能機(jī)會(huì)相結(jié)合。本發(fā)明的教導(dǎo)可被運(yùn)用于機(jī)身蒙皮壁板以及用于機(jī)翼蒙皮壁板或類似物。

此外，本發(fā)明提供了一種精確的、還非常有效率的并且便利的以及成本敏感的方法來(lái)制造呈輕量級(jí)并且還在結(jié)構(gòu)方面強(qiáng)固的構(gòu)造的這種復(fù)合物蒙皮。在航空航天工程中出現(xiàn)非常大的蒙皮面積的情況下，這一點(diǎn)是特別相關(guān)的。本方法的一個(gè)特別有利的方面是在增材制造方法內(nèi)運(yùn)用伸展?fàn)恳鲙АＪ褂蒙煺範(fàn)恳鲙?，則包括許多單個(gè)纖維的薄材料層可被自動(dòng)地并且完全自主地應(yīng)用于一個(gè)工藝步驟中。具體地，包括多個(gè)增強(qiáng)纖維的伸展?fàn)恳鲙Э膳c多個(gè)基質(zhì)材料絲合并以形成所述電化學(xué)電池的一個(gè)電極層。這展示了當(dāng)干燥纖維的伸展?fàn)恳鲙Э梢栽诟咚龠M(jìn)行饋送時(shí)，提供高品質(zhì)快速堆疊工藝的可能性例如，以每單位時(shí)間所淀積的材料而考慮(例如，表達(dá)為每秒所淀積的面積重量或每秒所覆蓋的材料層)。為此，所述基質(zhì)材料絲可在恰好與伸展?fàn)恳鲙嗤乃俣鹊那闆r下而被加工。

伸展?fàn)恳鲙抢猛ㄟ^(guò)使用機(jī)械或電磁的伸展技術(shù)來(lái)將所需的干燥纖維類型的牽引索伸展為一定面積重量和寬度的平坦單向(ud)帶而制造的。所述牽引索的伸展能夠使得在維持寬度的一致性同時(shí)生產(chǎn)非常低面積重量和非常薄寬度的ud帶。原則上，這些帶可通過(guò)將所需纖維的帶進(jìn)行交錯(cuò)來(lái)進(jìn)一步加工以獲得具有纖維的平直取向(例如，在交叉鋪層(crossplied)的意義上而言)的織物。因此，實(shí)現(xiàn)了這樣的伸展?fàn)恳鲙?，其可充?dāng)具有常規(guī)交叉鋪層ud堆疊/疊層的機(jī)械性能并且易于裝運(yùn)織物的增強(qiáng)件。在本發(fā)明的意義內(nèi)的伸展?fàn)恳鲙б话愕匕ㄉ煺估w維索的帶，并且因而包括ud伸展?fàn)恳饕约霸醋越诲e(cuò)的伸展?fàn)恳鞯纳煺範(fàn)恳骺椢?。伸展?fàn)恳鳂O其適合于在被觸及并且被樹脂完全浸沒(méi)時(shí)作為纖維增強(qiáng)件。為此，本發(fā)明提供了基質(zhì)材料絲(例如，由環(huán)氧樹脂或另一合適材料制成)，其通過(guò)熔融所述基質(zhì)材料絲而被擠壓抵靠所述伸展?fàn)恳鲙Р⑶页收承孕问健?/p>

根據(jù)本發(fā)明的所述增材制造方法可與較常規(guī)的自動(dòng)化纖維放置(afp)或自動(dòng)化帶鋪設(shè)(atl)相組合，或用作它們的替代方案。afp機(jī)器是意圖增加先進(jìn)復(fù)合物部件的生產(chǎn)中的速率和精度的復(fù)合物制造技術(shù)的最近發(fā)展。apf機(jī)器將纖維增強(qiáng)件以自動(dòng)化方式放置于模具或芯軸上，并且使用一定數(shù)目的熱固性或熱塑性預(yù)浸漬材料的單獨(dú)的小寬度牽引索來(lái)形成復(fù)合物堆疊/疊層。然而，這種方法通常不會(huì)達(dá)到atl機(jī)器的相同淀積速率。例如，根據(jù)本發(fā)明的所述儲(chǔ)能層可根據(jù)本發(fā)明的方法而被增材制造，而同時(shí)所述蒙皮壁板的結(jié)構(gòu)層可利用常規(guī)堆疊工藝而淀積。替代地，通過(guò)供應(yīng)增強(qiáng)纖維材料的帶(例如，包括碳纖維或碳納米管纖維)、并且將其與基質(zhì)材料絲合并至隨后淀積的纖維增強(qiáng)復(fù)合物材料鋪層，則還有所述結(jié)構(gòu)層可在類似的脈絡(luò)/翅脈中被置放至所述儲(chǔ)能層。根據(jù)本發(fā)明的蒙皮壁板可具備電化學(xué)電池，包括多個(gè)單獨(dú)的電化學(xué)電池單元，每個(gè)電化學(xué)電池單元可包括根據(jù)本發(fā)明的陽(yáng)極層和陰極層，所述單個(gè)單元被彼此堆疊并且相互串聯(lián)連接。

本發(fā)明的有利實(shí)施例和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中可見(jiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述儲(chǔ)能層可被構(gòu)造為鋰離子電池。然而，在原則上，還有對(duì)于結(jié)構(gòu)化的電池或分層電池而言是公知的另外的技術(shù)和材料組合可被運(yùn)用于本發(fā)明內(nèi)，以代替基于鋰的技術(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，儲(chǔ)能層可包括有包含嵌置于離子富集的基質(zhì)材料內(nèi)的碳纖維的陽(yáng)極層。所述儲(chǔ)能層還可包括有包含嵌置于所述基質(zhì)材料內(nèi)的金屬織物的陰極層。所述碳纖維可包括具有基本石墨烯狀結(jié)構(gòu)的碳納米管纖維或其它碳的同素異形體。碳納米管提供若干優(yōu)點(diǎn)，其中特別是高電導(dǎo)率、高強(qiáng)度、和制造具有高的強(qiáng)度和電導(dǎo)率的透明功能層的可能性。由碳納米管制成的晶體管可被構(gòu)造成比常規(guī)的硅基晶體管薄得多，從而使得薄的并且柔性的電路層可被設(shè)置在的此基礎(chǔ)上，其可向分層的航空器蒙皮提供各種功能性。

所述碳纖維可被嵌入于鋰離子富集的基質(zhì)材料內(nèi)。所述金屬織物可包括銅絲網(wǎng)或其它金屬絲網(wǎng)或金屬合金絲網(wǎng)。本發(fā)明內(nèi)的術(shù)語(yǔ)“絲網(wǎng)”是指具有多個(gè)開(kāi)口的表面狀結(jié)構(gòu)，且所述多個(gè)開(kāi)口覆蓋所述表面狀結(jié)構(gòu)的相當(dāng)大部分。如在本發(fā)明的意義下所采用的所述術(shù)語(yǔ)“絲網(wǎng)”，也包括格柵、光柵、表面狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等。所述基質(zhì)材料可包括環(huán)氧樹脂或類似物，例如，熱塑性材料。作為金屬織物的替代，可有利地在環(huán)氧樹脂內(nèi)分散金屬顆粒以形成所述儲(chǔ)能層的陰極層。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，可設(shè)置陽(yáng)極層和陰極層的許多替代構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的電化學(xué)電池。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，至少所述外部支撐層可被構(gòu)造為視覺(jué)上透明的。所述主要功能層可包括被構(gòu)造為光伏模塊的能量采集層。所述光伏模塊可被構(gòu)造和布置成用以基于通過(guò)所述外部支撐層而傳輸至所述能量采集層上的光來(lái)產(chǎn)生電能并且用以利用所產(chǎn)生的電能來(lái)對(duì)所述儲(chǔ)能層充電。在此實(shí)施例中，所述蒙皮壁板因而被構(gòu)造為用于航空器的自持式蒙皮結(jié)構(gòu)，其可產(chǎn)生和儲(chǔ)存電能以向所述蒙皮壁板內(nèi)或所述航空器內(nèi)的各種電氣裝置供電。包括一個(gè)或許多光伏電池單元的光伏模塊可被設(shè)置呈非常薄的平面構(gòu)造。例如，聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池通常具有非常低的厚度并且可被制造成具有非常大的活性表面面積。雖然如此仍透明的(至少部分地透明)的高強(qiáng)度的支撐層可例如被設(shè)置在碳納米管纖維或其它石墨烯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。即便所述光伏模塊本身也可被設(shè)置呈視覺(jué)上透明的構(gòu)造。特別地，單壁碳納米管可由于它們的對(duì)于可見(jiàn)光、紫外和近紅外光譜的強(qiáng)吸收特性而用在太陽(yáng)能面板中。這樣的光伏模塊可利用增材制造或3d打印方法來(lái)制造。因此，這樣的能量采集層可在一個(gè)單一的集成式連續(xù)增材制造工藝中實(shí)施，所述蒙皮壁板的主要功能層中的一些或全部(即，儲(chǔ)能層、能量采集層、電致動(dòng)器層等等)在這種單一的集成式連續(xù)增材制造工藝中被淀積和構(gòu)造。不同的主要功能層以及結(jié)構(gòu)層可由實(shí)施于所述蒙皮壁板內(nèi)的專用隔離層而彼此分離或隔離開(kāi)。原則上，根據(jù)本發(fā)明的蒙皮壁板也可包括多于兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，即，不僅一個(gè)外部支撐層和一個(gè)內(nèi)部支撐層，還有額外的支撐層或結(jié)構(gòu)層，例如，散布于所述功能層內(nèi)以向所述蒙皮壁板提供額外的結(jié)構(gòu)支撐。例如，“活性”結(jié)構(gòu)電池層或電池單元層可被散布有“惰性”碳復(fù)合物層。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述主要功能層可包括被配置成當(dāng)向電場(chǎng)暴露時(shí)發(fā)生彎曲的電致動(dòng)器層。所述電致動(dòng)器層可由所述儲(chǔ)能層供電。這樣的電致動(dòng)器層可例如包括當(dāng)向電場(chǎng)暴露時(shí)發(fā)生彎曲的離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合物層或類似物并且因而可充當(dāng)“人工肌肉”。為此，所述離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合物層可被嵌入于電極網(wǎng)絡(luò)或格柵內(nèi)，且一側(cè)上的陰極層和另一側(cè)上的陽(yáng)極層被構(gòu)造成用以產(chǎn)生跨越所述離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合物層上的可變電場(chǎng)?；谶@樣的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)(例如，用于航空器機(jī)翼的)活性變形結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性結(jié)構(gòu)。同樣在此情況下，所述碳納米管的特異的電學(xué)和機(jī)械特性可展現(xiàn)出利用基于碳納米管的致動(dòng)器來(lái)替代傳統(tǒng)電致動(dòng)器的可能性。

所述電致動(dòng)器成可包括電活性的聚合物層。所述電致動(dòng)器層還可包括被構(gòu)造成用以產(chǎn)生跨越所述電活性聚合物層之上的電場(chǎng)的多個(gè)電極。電活性聚合物層包括介電的電活性聚合物、離子電活性聚合物(例如離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合物)，但還有極其先進(jìn)的巴基凝膠(buckygel)致動(dòng)器，所述巴基凝膠致動(dòng)器包括聚合電解質(zhì)材料構(gòu)成的聚合物負(fù)載式層，所述聚合電解質(zhì)材料包括夾在兩個(gè)電極層之間的由含有碳納米管的離子液體的凝膠組成的離子液體。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述主要功能層可包括結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控層。所述結(jié)構(gòu)監(jiān)控監(jiān)控層可包括被構(gòu)造成用以監(jiān)控所述蒙皮壁板的結(jié)構(gòu)健康參數(shù)的結(jié)構(gòu)傳感器。所述結(jié)構(gòu)傳感器可由所述儲(chǔ)能層供電。所述結(jié)構(gòu)傳感器可包括呈被實(shí)施于所述蒙皮壁板內(nèi)的傳感器、檢測(cè)器、或天線等形式的例如低噪音電子傳感器，示例包括加速度傳感器或壓電換能器。加速度傳感器可例如在所述蒙皮壁板上分布呈網(wǎng)狀構(gòu)造。當(dāng)目標(biāo)物在這樣的傳感器之一附近撞擊所述航空器時(shí)，則相應(yīng)的傳感器將檢測(cè)來(lái)自于所述撞擊的沖擊/震動(dòng)并且可提供對(duì)于撞擊位置的估計(jì)，以及很可能地提供對(duì)所影響區(qū)域和/或所述撞擊的強(qiáng)度的估計(jì)。壓電換能器可例如被置放于所述蒙皮壁板內(nèi)，用于通過(guò)致動(dòng)和感測(cè)所述蒙皮壁板中的彈性波傳播來(lái)評(píng)估對(duì)于所述蒙皮壁板的撞擊。在傳播通過(guò)所述材料的同時(shí)，這些波受到材料中的不連續(xù)性影響，像例如由撞擊或疲勞所導(dǎo)致的破裂、變形或移位。因此，所述傳播以非常特定的方式受影響，并且所傳播的波譜中的改變能夠被測(cè)量和分析以評(píng)估是否發(fā)生了損壞。以此方式，可用電子方式檢測(cè)和評(píng)估航空器的機(jī)身或機(jī)翼上的任何可能損壞。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述外部支撐層和所述內(nèi)部支撐層中的至少一個(gè)可由包括嵌入于基質(zhì)材料內(nèi)的碳納米管纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合物材料形成。碳納米管內(nèi)的絲和纖維是在市場(chǎng)上可購(gòu)得的并且因此可在增材制造方法或類似方法內(nèi)被嵌入到塑料材料的基質(zhì)(像環(huán)氧樹脂等)內(nèi)。所述蒙皮壁板可因此被構(gòu)造成具有高穩(wěn)定性和強(qiáng)度(由于納米管)的支撐結(jié)構(gòu)，并且具有儲(chǔ)存和/或產(chǎn)生電能以用于激勵(lì)各種功能性的功能性核心。

所述碳納米管纖維可被布置呈絲網(wǎng)的形式。所述絲網(wǎng)可實(shí)質(zhì)上覆蓋所述蒙皮壁板。在此實(shí)施例中，所述內(nèi)部支撐層和/或所述外部支撐層可具備高導(dǎo)電性的碳納米管纖維等的絲網(wǎng)。這種設(shè)置可替代常規(guī)的防雷層，因?yàn)樗鼈兺ǔ１辉O(shè)置用于具有復(fù)合物結(jié)構(gòu)和蒙皮的航空器或航天器。典型的常見(jiàn)cfrp復(fù)合物不會(huì)充分地傳導(dǎo)電流，從而使得其與具有金屬結(jié)構(gòu)的航空器形成對(duì)照的是需要實(shí)施一種專用的防雷層，通常是銅或銅合金或另一適當(dāng)?shù)慕饘俨牧系慕z網(wǎng)。具有一個(gè)或若干個(gè)包括碳納米管絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)層的蒙皮壁板將會(huì)使得這樣一種常規(guī)的防雷系統(tǒng)是非必要的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述蒙皮壁板還可包括次要功能層，所述次要功能層包括從外部鄰接所述外部支撐支撐層的外部次要功能層和從內(nèi)部鄰接所述內(nèi)部支撐層的內(nèi)部次要功能層。因此，所述蒙皮壁板可提供位于所述蒙皮的大致結(jié)構(gòu)部分的外部或內(nèi)部的額外的功能層，即，所述外部支撐層和所述內(nèi)部支撐層。

所述內(nèi)部次要功能層可包括由所述儲(chǔ)能層供電的電連接件、電子顯示器、電子界面和計(jì)算裝置等之中的至少一種。在實(shí)施例中，所述電連接件和/或所述電子界面可連接至所述蒙皮壁板的某些功能層。例如，所述儲(chǔ)能層以及能量采集層可連接至所述航空器內(nèi)部，例如連接至客艙、駕駛艙、或貨艙等內(nèi)的航空器電子器件。此外，所述電子界面可被配置成提供用戶對(duì)于所述功能層的特定功能的訪問(wèn)路徑以用于配置、維持或監(jiān)控目的。所述電子界面可將所述功能層連接至所述航空器內(nèi)的或設(shè)置于所述內(nèi)部次要功能層之中或之上的電子裝置。例如，柔性顯示器、觸摸屏等可被設(shè)置于內(nèi)部次要功能層之中以顯示和處理信息用于所述蒙皮壁板的功能層的特定功能性的配置和監(jiān)控?；诂F(xiàn)代增材制造技術(shù)，甚至柔性的和非常薄的電子器件(像電子電路、片狀顯示器、能夠彎曲的觸摸屏、超級(jí)電容等)可被設(shè)置于功能層內(nèi)。

所述外部次要功能層可被構(gòu)造為用于保護(hù)所述蒙皮壁板的保護(hù)層。這樣的保護(hù)可包括可以部分地透明或半透明的涂層等。然而，在本發(fā)明中可提供還更先進(jìn)的保護(hù)層，包括但不限于能量和/或輻射屏蔽、雷達(dá)吸收等。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述離子富集的基質(zhì)材料絲可通過(guò)涂覆鋰離子溶劑而富集有鋰離子。在一個(gè)示例中，所述鋰離子溶劑可例如被直接地在復(fù)絲供應(yīng)源處被涂覆至所述基質(zhì)材料絲，所述復(fù)絲供應(yīng)源可例如是單個(gè)線軸或一組線軸的多個(gè)單絲或復(fù)絲。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述伸展?fàn)恳鲙Э梢允抢脵C(jī)械表面處理、激光表面處理和化學(xué)表面處理之一來(lái)預(yù)處理以用于離子接收的表面。所述預(yù)處理可以是由本領(lǐng)域技術(shù)人員特別選定的以使得所述伸展?fàn)恳鲙У谋砻娼邮諑щ姷匿囯x子。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或所述金屬織物可與所述多個(gè)基質(zhì)材料絲和/或離子富集的基質(zhì)材料絲一起由激光束加熱。因此，相應(yīng)的增材制造裝置可包括激光器，所述激光器被構(gòu)造和布置成用以將激光束傳輸?shù)剿龊喜⒄緝?nèi)的所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或金屬織物和多個(gè)基質(zhì)材料絲上以加熱對(duì)所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或金屬織物和多個(gè)基質(zhì)材料絲。因此，在此實(shí)施例中，所述基質(zhì)材料絲可以用非常有成本效益的并且受控的方式而熔融，因?yàn)闇囟瓤衫盟黾す馄鞫_地受控制。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述多個(gè)基質(zhì)材料絲和/或離子富集的基質(zhì)材料絲可與所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或所述金屬織物一起被壓縮于兩個(gè)壓板之間，所述兩個(gè)壓板被構(gòu)造和布置成用以將所述多個(gè)基質(zhì)材料絲與所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或所述金屬織物在所述合并站內(nèi)一起壓縮。所述兩個(gè)壓板因而形成了一種隧道用以對(duì)所述基質(zhì)材料絲與所述伸展?fàn)恳鲙?所述金屬織物一起進(jìn)行引導(dǎo)和饋送、并且用以用受控方式將它們壓到一起。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述激光束可通過(guò)穿過(guò)所述兩個(gè)壓板中的至少一個(gè)壓板而傳輸。為此，所述壓板可用透明的方式形成以傳輸所述激光束。例如，一個(gè)或兩個(gè)壓板可由激光束能夠穿過(guò)的透明玻璃或玻璃狀材料形成。然而，所述兩個(gè)壓板限定了介于它們之間的空間，在所述空間中所述基質(zhì)材料絲與所述伸展?fàn)恳鲙Ш?或金屬織物一起被壓縮、且在所述空間中二者都被加熱以便將它們合并到一起。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述陽(yáng)極層和/或所述陰極層可通過(guò)利用壓延裝置將它們壓下而淀積。所述壓延裝置可特別地被加熱從而使得所述陽(yáng)極層和/或所述陰極層被擠壓抵靠制造臺(tái)和/或呈熔融或流體或半流體狀態(tài)的已淀積材料。這允許實(shí)現(xiàn)堆疊/疊層的光滑的、未破壞的積聚，而沒(méi)有任何間隙、空隙或空洞/凹處等。

根據(jù)所述方法的實(shí)施例，所述陽(yáng)極層和/或所述陰極層可利用切割裝置在所述壓延裝置之上或所述壓延裝置處被切斷。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將參考在如所附附圖中描繪的示例性實(shí)施例而更詳細(xì)地解釋。

附圖被包括以提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被集成到此說(shuō)明書中且構(gòu)成此說(shuō)明書的一部分。此附圖圖示出本發(fā)明的實(shí)施例并且與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和本發(fā)明的許多預(yù)期優(yōu)點(diǎn)將被容易地領(lǐng)會(huì)，因?yàn)樗鼈儏⒖枷旅娴脑敿?xì)描述變得更好地理解。附圖的元件并不一定相對(duì)于彼此成比例。在附圖中，類同的附圖標(biāo)記標(biāo)示類同的或功能上類同的部件，除非另外被指示。

圖1a和1b示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于航空器的具備儲(chǔ)能層的蒙皮壁板(在圖1a中呈立體圖并且在圖1b中呈截面圖)。

圖2a和2b示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)施用于制造圖1a和1b的儲(chǔ)能層的方法的制造裝置。

圖3示出用于利用圖2a和2b的制造裝置來(lái)制造儲(chǔ)能層的方法的流程圖。

圖4示出包括了具有圖1a和1b的蒙皮壁板的蒙皮壁板的示意性航空器。

附圖標(biāo)記列表

1蒙皮壁板

2結(jié)構(gòu)層

2a外部支撐層

2b內(nèi)部支撐層

3主要功能層

3a儲(chǔ)能層

3b能量采集層

3c電致動(dòng)器層

3d結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控層

4次要功能層

4a外部次要功能層

4b內(nèi)部次要功能層

5陽(yáng)極層

6陰極層

7電活性聚合物層

8電極

9結(jié)構(gòu)傳感器

10伸展?fàn)恳鲙?/p>

11帶供應(yīng)器

12合并站

13基質(zhì)材料絲

13’離子富集的基質(zhì)材料絲

14復(fù)絲供應(yīng)源

15金屬織物

16織物供應(yīng)源

17激光束

18壓板

19打印臺(tái)

20鋰離子溶劑

21復(fù)合物層

22壓延裝置

23激光器

24電引腳連接

30制造裝置

100航空器

l燈

p結(jié)構(gòu)健康參數(shù)

t熔融溫度

m方法

m1方法步驟

m2方法步驟

m3方法步驟

m4方法步驟

m5方法步驟

m6方法步驟

m7方法步驟

m8方法步驟

m9方法步驟

m10方法步驟

具體實(shí)施方式

盡管在本文中圖示和描述了具體實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解到，多種替代和/或等效實(shí)施方式可替換所示的具體實(shí)施例并且在不離開(kāi)本發(fā)明范圍的情況下被描述。一般而言，此申請(qǐng)旨在覆蓋本文中所討論的具體實(shí)施例的任何改編或變型。

參考附圖的圖1a和圖1b，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于航空器100的蒙皮壁板1。圖1a以立體圖示出蒙皮壁板1，而圖1b以截面圖示出蒙皮壁板1。

所述蒙皮壁板1可以是如圖4中所示的航空器100的蒙皮的不會(huì)并且可被鉚釘、螺栓等固定到所述航空器100的基部結(jié)構(gòu)框架。所述蒙皮壁板1可以例如是覆蓋所述航空器100的機(jī)身或機(jī)翼的一部分或所有的功能性蒙皮的部分。在此意義上，多個(gè)這樣的蒙皮壁板1可被用來(lái)覆蓋所述航空器100的整個(gè)機(jī)身或機(jī)翼機(jī)構(gòu)。然而，在其它應(yīng)用中，僅小數(shù)目的蒙皮壁板1可被用于所述航空器100的特定部分中，而所述蒙皮的其它部分是由更多常規(guī)的蒙皮壁板而形成的。僅僅出于圖示目的，圖1a和1b示意性描繪了根據(jù)本發(fā)明的蒙皮壁板1的特定實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)清楚的是，可以設(shè)想到在形狀或在層構(gòu)造上與所描繪示例不同的所述蒙皮壁板1的許多其它變型。原則上，如將在下面描述的所述蒙皮壁板1的實(shí)施例，可不僅用在航空器中，也用在運(yùn)輸行業(yè)內(nèi)的一般應(yīng)用中，例如，在陸運(yùn)、水運(yùn)或空運(yùn)交通工具中。

圖1a描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蒙皮壁板1的基本構(gòu)造。所述蒙皮壁板1包括結(jié)構(gòu)層2，用于向所述蒙皮壁板1提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所述結(jié)構(gòu)層2之一形成所述蒙皮壁板1的外部支撐層2a。所述其它結(jié)構(gòu)層2形成所述蒙皮壁板1的內(nèi)部支撐層2b。此處，外部和內(nèi)部是相對(duì)于所述航空器內(nèi)側(cè)而限定的。一個(gè)或若干個(gè)主要功能層3可被嵌入于所述外部支撐層2a與所述內(nèi)部支撐層2b之間以用于向所述蒙皮壁板1提供功能能力。圖1a描繪一個(gè)單一的示意性主要結(jié)構(gòu)層3用于圖示目的。所述結(jié)構(gòu)層2a、2b和所述主要功能層3被一起形成為復(fù)合層壓物。所述支撐層2a、2b可被構(gòu)造成用以提供承載能力，特別是它們可被構(gòu)造成用來(lái)承載拉伸和/或壓縮負(fù)荷。同時(shí)，所述主要結(jié)構(gòu)層3可被優(yōu)化以承載作用于所述支撐層2a、2b與所述功能層3之間的剪切負(fù)荷。

所述外部支撐層2a與所述內(nèi)部支撐層2b中的至少一個(gè)可由包括嵌入于基質(zhì)材料(例如，環(huán)氧樹脂)內(nèi)的碳納米管纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料形成。所述碳納米管纖維可被特別地布置呈絲網(wǎng)形式，所述絲網(wǎng)基本上覆蓋所述蒙皮壁板。所述碳納米管纖維同時(shí)滿足若干目的。一方面，它們提供高水平的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而同時(shí)維持所述蒙皮壁板1的非常低的一般重量。另一方面，碳納米管纖維的特征在于非常高的電導(dǎo)率。覆蓋所述蒙皮壁板1的這樣的碳納米管纖維的絲網(wǎng)因而還可用作雷電防護(hù)并且可將常規(guī)的雷電防護(hù)層替代為復(fù)合蒙皮(例如，由銅絲網(wǎng)或類似物制成)。

現(xiàn)在參考圖1b，各種不同的主要功能層3、3a、3b、3c、3d被描述為可根據(jù)本發(fā)明實(shí)施到蒙皮壁板1內(nèi)，即，在所述外部支撐層2a與所述內(nèi)部支撐層2b之間，要么一起如圖1b所示般組合，或者呈具有僅一個(gè)或若干特定的主要功能層3、3a、3b、3c、3d的不同構(gòu)造。在類似的脈絡(luò)/翅脈(vein)中，次要功能層4、4a、4b被描述為要么置于所述外部支撐層2a外部、或者在所述內(nèi)部支撐層2b內(nèi)部。然而，在任何情況下，所述主要功能層3包括用于向所述航空器100的蒙皮壁板1和/或內(nèi)部電氣部件提供電能。在此特定實(shí)施例中，所述外部支撐呈2a被構(gòu)造為視覺(jué)上透明的，而同時(shí)所述內(nèi)部支撐層2b是由視覺(jué)上不透明材料形成。所述外部支撐層2a被薄的、類似的透明外部次要功能層4a(例如，透明涂層或類似物)所覆蓋。直接地位于所述外部支撐層2a下方的是與所述外部支撐層2a鄰接的另一結(jié)構(gòu)層2。此額外的結(jié)構(gòu)層2可以例如是隔離透明層，所述隔離透明層將所述外部支撐層2a與所述內(nèi)部層電隔離，所述內(nèi)部層充當(dāng)雷電防護(hù)物。

下一個(gè)下部層是被構(gòu)造為能量采集層3b的主要功能層3。所述能量采集層3被構(gòu)造為光伏模塊，其能夠基于被傳輸通過(guò)基部的視覺(jué)上透明層(即，所述外部次要功能層4a、所述外部支撐層2a、和額外的結(jié)構(gòu)層2)來(lái)產(chǎn)生電能。所述光l照射所述能量采集層3b，所述能量采集層3b繼而基于入射光l產(chǎn)生電能。

作為下一個(gè)下部層，主要功能層3被構(gòu)造為從下方與所述能量采集層3b鄰接的儲(chǔ)能層3a。所述儲(chǔ)能層3a被形成為結(jié)構(gòu)的電化學(xué)電池，特別是鋰離子電池，并且經(jīng)由至電引腳連接24或其它合適的器件而被電連接至能量采集層3b，從而使得所述能量采集層3b可對(duì)所述儲(chǔ)能層3a進(jìn)行充電。為此目的，所述儲(chǔ)能層3a包括陽(yáng)極層5(未示出，比較圖2a和2b)和陰極層6，所述陽(yáng)極層5包括嵌入于離子富集基質(zhì)材料內(nèi)的碳纖維，所述陰極層6包括基本上由嵌入于所述基質(zhì)材料內(nèi)的銅絲網(wǎng)或類似物形成的金屬織物15。所述碳纖維可被特別地嵌入于鋰離子富集環(huán)氧樹脂內(nèi)。這樣的陽(yáng)極層5和陰極層6的制造工藝相對(duì)于圖2a、2b、3進(jìn)一步在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。所述蒙皮壁板1因此提供適合用作一種具有高的儲(chǔ)能能力的自持式和可充電的儲(chǔ)能單元的所述航空器100外殼。此外，這種高效的能源可被用來(lái)對(duì)所述蒙皮壁板1內(nèi)以及所述航空器100內(nèi)(例如，所述航空器100的客艙內(nèi))的電動(dòng)功能進(jìn)行供電(常見(jiàn)下面對(duì)于進(jìn)一步的功能層的描述)。

還參考圖1b，所述蒙皮壁板1還包括主要功能層3。除了所述能量采集層3b和所述儲(chǔ)能層3a，所述蒙皮壁板1包括電致動(dòng)器層3c，所述電致動(dòng)器層3c被配置成當(dāng)向電場(chǎng)暴露時(shí)發(fā)生彎曲，其中所述電致動(dòng)器層3c由儲(chǔ)能層3a供電并且包括電活性聚合物層7以及多個(gè)電極8，所述多個(gè)電極8被配置成用以跨越所述電活性聚合物層7而產(chǎn)生電場(chǎng)。所述電極8可被布置為位于所述電致動(dòng)器層3c一側(cè)上的陰極層和位于所述電致動(dòng)器層的另一側(cè)上的陽(yáng)極層，每個(gè)包括多個(gè)單獨(dú)的電極和/或電極柵等。所述電致動(dòng)器層3c可例如包括離子聚合物－金屬?gòu)?fù)合物層或當(dāng)向電場(chǎng)暴露時(shí)發(fā)生彎曲的類似物，并且可用作“人造肌肉”以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)變形的接口，例如，用于主動(dòng)地調(diào)適航空器機(jī)翼。

此外，所述蒙皮壁板1的主要功能層3包括結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控層3d，所述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控層3d包括被配置用以監(jiān)控所述蒙皮壁板1的結(jié)構(gòu)健康參數(shù)p的結(jié)構(gòu)傳感器9，其中所述結(jié)構(gòu)傳感器9由儲(chǔ)能層供電。所述結(jié)構(gòu)傳感器9可包括例如加速度傳感器或壓電換能器，所述結(jié)構(gòu)傳感器9可被分布于所述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控層3d上并且因而分布在所述蒙皮壁板1上，呈網(wǎng)狀構(gòu)造。當(dāng)目標(biāo)物在這樣的傳感器之一附近撞擊所述航空器100時(shí)，則相應(yīng)的傳感器將檢測(cè)來(lái)自于所述撞擊的沖擊/震動(dòng)并且可提供對(duì)于撞擊位置的估計(jì)，以及很可能地提供對(duì)所影響區(qū)域和/或所述撞擊的強(qiáng)度的估計(jì)。

仍參見(jiàn)圖1b，所述蒙皮壁板1還包括位于所述內(nèi)部支撐層2b的內(nèi)側(cè)上的內(nèi)部次要功能層4b，所述內(nèi)部次要功能層4b還包括也由所述儲(chǔ)能層3a供電的功能裝備。這樣的電力裝備可包括而不限于電連接件，電子顯示器、電子界面和計(jì)算裝置。例如，所述電子界面可被配置成提供用戶對(duì)于所述功能層3的特定功能的訪問(wèn)路徑以用于配置、維持或監(jiān)控目的。電子界面可將所述功能層連接至所述航空器100內(nèi)的或設(shè)置于所述內(nèi)部次要功能層4b之中或之上的電子裝置。例如，柔性顯示器、觸摸屏等可被設(shè)置于內(nèi)部次要功能層4b之中或之上以顯示和處理信息用于所述蒙皮壁板1的功能層3的特定功能性的配置和監(jiān)控。

所有主要和次要功能層3a、3b、3c、3d、4a、4b以及所述航空器100內(nèi)側(cè)可在原則上經(jīng)由電引腳連接24、或像層間電子器件的其它合適器件等而連接至儲(chǔ)能層3a，從而使得所述儲(chǔ)能層3a可向所述功能層3a、3b、3c、3d、4a、4b以及概括地向航空器100提供電能。這些種類的電引腳連接24也可被配置為數(shù)據(jù)連接以在所述蒙皮壁板1與所述航空器100的其余部分之間傳輸信息。可根據(jù)所述蒙皮壁板1和所述航空器100的特定配置來(lái)設(shè)置所述連接的各種配置。

圖2a和2b示意性圖示了一種用于實(shí)施用于制造圖1a和1b的儲(chǔ)能層3a的方法m的制造裝置30。圖3示出用于利用圖2a和2b的制造裝置30來(lái)制造儲(chǔ)能層3a的方法m的流程圖。

特別地參考圖2a和圖3,所述方法m一般地包括在m1下將包含多個(gè)增強(qiáng)碳纖維的伸展?fàn)恳鲙?0從帶供應(yīng)器11供應(yīng)至合并站12。通過(guò)使用機(jī)械或電磁伸展技術(shù)來(lái)通過(guò)將干燥纖維類型(例如，碳纖維、碳納米管纖維或它們的組合)的牽引索伸展成具有一定的面積重量和寬度的平坦帶而制造出伸展?fàn)恳鲙?0。另外，這些帶可通過(guò)將所述帶交錯(cuò)或交織來(lái)進(jìn)一步處理以獲得具有纖維的各種取向的織物。在本發(fā)明的意義內(nèi)的伸展?fàn)恳鲙?0一般地包括伸展纖維索的帶，并且因而包括單向的伸展?fàn)恳饕约霸醋越诲e(cuò)或交織的伸展?fàn)恳鞯纳煺範(fàn)恳骺椢铩Ｔ趫D2a中設(shè)置了來(lái)自一種帶供應(yīng)器11的伸展?fàn)恳鲙?0，所述帶供應(yīng)器11被構(gòu)造為線軸。具有一個(gè)線軸的所述打印裝置30的所描述變型被選擇以僅用于例解目的并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到，根據(jù)最近的特定應(yīng)用，許多其它變型可以是有利的。例如，一個(gè)單個(gè)線軸可足以用于大多數(shù)應(yīng)用，而其它用法情況可需要眾多的提供不同類型伸展?fàn)恳鲙?0的線軸。

仍參見(jiàn)圖2a和圖3，方法m還包括在m2下供應(yīng)來(lái)自復(fù)絲供應(yīng)源14的多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲13’到合并站12。所述基質(zhì)材料絲13’可由環(huán)氧樹脂或熱塑性或另一合適的可熔融材料形成。所述復(fù)絲供應(yīng)源14被構(gòu)造為一種提供多個(gè)單絲的線軸。然而，根據(jù)本發(fā)明的原理可提供其它變型，它們基于不同構(gòu)造。例如，所述復(fù)絲供應(yīng)源14可不被構(gòu)造為一個(gè)單一線軸，而是作為一種具有眾多單獨(dú)線軸的布置，其可能提供各種不同種類的基質(zhì)材料。

所述離子富集的基質(zhì)材料絲13’通過(guò)涂覆鋰離子溶劑20而富集有鋰離子。為此目的，所述伸展?fàn)恳鲙?0是利用由激光器23傳輸?shù)剿錾煺範(fàn)恳鲙?0上的激光束17而受預(yù)處理的用于離子接收的表面。

仍參見(jiàn)圖2a和圖3，方法m還包括在m3下將多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲13’與所述伸展?fàn)恳鲙?0在合并站12處壓制在一起。所述多個(gè)基質(zhì)材料絲13’與所述伸展?fàn)恳鲙?0在兩個(gè)壓板18之間被壓制在一起。

仍參見(jiàn)圖2a和圖3,所述方法m還包括在m4下將所述伸展?fàn)恳鲙?0與所述多個(gè)離子富集的基質(zhì)材料絲13’一起在所述合并站12處加熱到所述離子富集的基質(zhì)材料絲13’的熔融溫度t以形成所述電化學(xué)電池的陽(yáng)極層5。所述伸展?fàn)恳鲙?0與所述多個(gè)基質(zhì)材料絲13′一起由激光束17加熱。所述激光束通過(guò)傳遞經(jīng)過(guò)所述兩個(gè)壓板18中的至少一個(gè)而在所述伸展?fàn)恳鲙?0和所述多個(gè)基質(zhì)材料絲13’上傳輸。為此目的，至少一個(gè)壓板18被透明地形成以傳輸激光束17。在圖2a和圖2b的實(shí)施例中，所述右側(cè)壓板18可特別地被構(gòu)造為透明板，例如玻璃板，而所述左側(cè)壓板18可以是金屬板等。然而，例如在本發(fā)明的具有位于合并站12處的多于一個(gè)激光器23的實(shí)施例中，例如，在所述合并站12的每側(cè)上具有一個(gè)激光器，原則上，這兩個(gè)壓板18可形成為玻璃板。

因此，通過(guò)在所述合并站內(nèi)在所述基質(zhì)材料絲13’和所述伸展?fàn)恳鲙?0上施加壓力，單絲13’被與所述伸展?fàn)恳鲙?0合并以形成未固化的(即未固結(jié)的)基質(zhì)材料例如環(huán)氧樹脂和碳纖維的結(jié)構(gòu)化的電化學(xué)電池的陽(yáng)極層5。仍參見(jiàn)圖2，所述方法m還包括在m5下淀積所述結(jié)構(gòu)化電化學(xué)電池的陽(yáng)極層5。所述陽(yáng)極層5是通過(guò)利用壓延(ironing)裝置22下壓所述陽(yáng)極層5而淀積。所述壓延裝置22可特別地被加熱從而使得所述陽(yáng)極層5內(nèi)的基質(zhì)材料被保持呈熔融或流體狀態(tài)，從而使得當(dāng)所述陽(yáng)極層5被擠壓抵靠所述打印臺(tái)19和已有的復(fù)合物層21時(shí)，形成一種光滑的、未破壞的積聚物而沒(méi)有任何(不希望的)間隙、空隙或空洞/凹處。即便在圖2b中未圖示，所述制造裝置30可提供位于所述壓延裝置22上游處的切割裝置，即，位于所述合并站12與所述壓延裝置22之間，被構(gòu)造用以在所述壓延裝置22上方或該處切斷所述陽(yáng)極層5。所淀積的材料可隨后固結(jié)。

現(xiàn)在參考圖2b和圖3,在所述陽(yáng)極層5形成之前或之后，陰極層6可被形成在與所述陽(yáng)極層5相同的脈絡(luò)/翅脈中。為此，所述方法m包括在m6下供應(yīng)來(lái)自織物供應(yīng)源16的金屬織物15(例如包括銅絲網(wǎng))至所述合并站12。所述方法m還包括在m7下供應(yīng)來(lái)自復(fù)絲供應(yīng)源14的多個(gè)基質(zhì)材料絲13至所述合并站12。所述方法m還包括在m8下將多個(gè)基質(zhì)材料絲13與所述金屬織物15在所述合并站12處壓制在一起。所述方法m還包括在m9下再次利用激光束17來(lái)將所述金屬織物15與所述多個(gè)基質(zhì)材料絲13一起在所述合并站12處加熱至所述基質(zhì)材料絲13的熔融溫度t以形成所述電化學(xué)電池的陰極層6。所述方法m還包括在m10下淀積所述結(jié)構(gòu)化電化學(xué)電池的陰極層6。

使用上面詳細(xì)描述的方法m，多個(gè)陽(yáng)極層5和陰極層6可被淀積于每個(gè)的頂部上，從而使得實(shí)現(xiàn)了堆疊式層構(gòu)造以形成多層、多單元電池。為此，方法步驟m1至m5以及方法步驟m6至m10分別地可按需經(jīng)常地重復(fù)。然而，對(duì)于某些實(shí)施例，可足以提供一個(gè)單個(gè)陽(yáng)極層5和一個(gè)單個(gè)陰極層6。

在前述的詳細(xì)描述中，各種特征在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中被分組在一起，目的在于合理地組織本公開(kāi)內(nèi)容。應(yīng)理解到，上述描述旨在是例解性的，而非限制性的。旨在覆蓋所有替代、修改和等效物。當(dāng)檢視上述描述時(shí)，許多其它示例將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。

實(shí)施例被選擇和描述以便最佳地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)踐應(yīng)用，以由此使得普通技術(shù)人員能最佳地運(yùn)用本發(fā)明和具有適合于所設(shè)想特定用途的各種修改的各種實(shí)施例。當(dāng)檢視上述描述時(shí)，許多其它示例將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。