特許 5961175 熱処理及び固化システム並びにその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961175

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】熱処理及び固化システム並びにその方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/32 20060101AFI20160719BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20160719BHJP

【ＦＩ】

   B29C43/32

   B29K105:08

【請求項の数】25

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-537887(P2013-537887)

(86)(22)【出願日】2011年11月4日

(65)【公表番号】特表2014-500164(P2014-500164A)

(43)【公表日】2014年1月9日

(86)【国際出願番号】US2011059434

(87)【国際公開番号】WO2012061768

(87)【国際公開日】20120510

【審査請求日】2014年6月4日

(31)【優先権主張番号】61/574,151

(32)【優先日】2011年7月28日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/495,661

(32)【優先日】2011年6月10日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/410,753

(32)【優先日】2010年11月5日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】513110687

【氏名又は名称】ライトウェイト ラブス，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100107364

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】ジェイコブセン，ロナルド エム．

(72)【発明者】

【氏名】ぺルク，アントニン

(72)【発明者】

【氏名】バムフォード ジュニア．，カルヴィン ディ．

(72)【発明者】

【氏名】クック，テランス ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】クロストン，ヴィクター ウェイン

(72)【発明者】

【氏名】ウォリック，ラッセル カーヴァー

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０２３７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７４７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下方チャンバアセンブリ上に、第１のツールを、上方チャンバアセンブリと整列するように配置し、該第１のツールが、第１の未処理構成部品群に接触かつこれを支持するステップと、
前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとを結合させて、前記第１のツール周りに加圧された環境を維持するように作動可能な圧気を形成するステップと、
前記第１のツール及び前記圧気に、自動結合システムを備えるサービスインターフェイスを介して少なくとも気体、液体、又は情報のいずれか１つに相当するサービスを供給するステップと、
前記第１の未処理構成部品群を加工するために用いられる一連の加工パラメータであり、該第１の未処理構成部品群に適用される温度、圧力及び／または真空プロファイルを含む一連の加工パラメータにより指示されるとおり、前記サービスが前記第１のツールに供給される、前記第１のツール内で、前記第１の未処理構成部品群を、熱処理及び固化するステップと、
前記第１のツール及び前記圧気から、前記サービスインターフェイスを介して前記サービスを解除するステップと、
前記上方チャンバアセンブリを、前記下方チャンバアセンブリから切り離して、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間に分離を形成するステップと、
前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間の高さが前記第１のツールの高さ以上となる前記分離を介して前記第１のツールを回収するステップと、
を含む、熱処理及び固化システム内で未処理構成部品を熱処理及び固化する方法。

【請求項2】

前記第１のツールが、前記圧気を実質的に満たす、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のツールが、前記圧気の約８０％を満たす、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記下方チャンバアセンブリ上に、少なくともさらに１つのツールを、前記上方チャンバアセンブリと整列するように配置すると同時に、前記第１のツールを前記圧気から回収し、前記少なくとも１つのさらなるツールが、少なくともさらに１つの未処理構成部品群と接触し、かつこれを支持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記サービスが、
前記一連の加工パラメータにしたがって、前記構成部品を加熱及び／または冷却する熱流体、
前記第１のツール内の前記第１の未処理構成部品群から気体を抜く真空、
前記一連の加工パラメータにしたがって、前記圧気を加圧する気体、
前記第１のツールと前記熱処理及び固化システムとの間で、情報及び／または制御信号を交換する通信経路、
前記未処理構成部品に注入する注入材料、または
前記第１のツールの機械システムを前記結合システムにロックするロックアクチュエータ、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記情報は、加工データを含み、該加工データが、前記一連の加工パラメータにより用いられる、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１のツール、材料、及び／または圧気に埋設された少なくとも１つのセンサにより、加工データを収集するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記加工データが、温度、圧力及び／または材料状態データを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記自動結合システムが自己密封システムである、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記熱処理及び固化システムの第１レイアップ及び離型ステーションにおいて、前記第１のツール内で前記第１の未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、かつ密封するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記熱処理及び固化システムの第１レイアップ及び離型ステーションにおいて、前記第１のツール内で前記第１の未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、密封するステップと、
前記熱処理及び固化システムの少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションにおいて、少なくとも１つのさらなるツール内で、少なくとも１つのさらなる未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、密封するステップと、
をさらに含み、
前記少なくとも１つのさらなる未処理構成部品群の前記積み重ね、袋掛け、密封ステップが、前記圧気内に前記第１のツールがある間に行われる、
請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記未処理構成部品が、
ガラス、カーボン、セラミック、金属及び／もしくは高分子繊維；ならびに熱硬化性重合体、熱可塑性重合体を含む複合基質材料；熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体；熱可塑性高分子樹脂、及び／もしくは熱硬化性高分子樹脂、を含む、複合材料、
繊維／金属交互積層体、
繊維／低密度芯交互複合体、
低密度芯複合積層体、
金属基質複合体、
低融点金属、
低融点金属基質複合体、ならびに
高分子接着剤を用いて貼着された金属
からなる群から選択された、少なくとも１種の未処理構成部品を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１のツールのサイズと実質的に合致するまで、前記圧気の体積を低減するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記一連の加工パラメータの加熱／冷却プロファイルを、
流体を循環させることによる、貫流及び／または対流、
電気ヒータによる、貫流及び／または対流、
ラジエータによる、貫流及び／または対流、
赤外線加熱、ならびに
マイクロ波加熱、
からなる群から選択される、少なくとも１つの熱伝達方法により供給する、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

上方チャンバアセンブリと、
前記上方チャンバアセンブリが結合して密閉圧気を形成するよう作動可能な下方チャンバアセンブリであって、該圧気が、加圧され、かつ／あるいは温度制御された環境を維持するよう作動可能である、下方チャンバアセンブリと、
第１のツールを収容する第１レイアップ及び離型ステーションと、
前記第１レイアップ及び離型ステーションから、前記第１のツールを、前記上方チャンバアセンブリと整列するように、前記下方チャンバアセンブリ上に配置するように作動可能なトランスファアセンブリと、
前記第１のツール及び前記圧気にサービスを供給する自動結合システムまたは固定連結部と、
前記自動結合システムを備えるサービスインターフェイスであって、前記第１のツール及び前記圧気に、少なくとも気体、液体、又は情報のいずれか１つに相当するサービスを供給するサービスインターフェイスと、
前記上方チャンバアセンブリまたは前記下方チャンバアセンブリ、前記トランスファアセンブリ、及び前記自動結合システムに結合した制御部であって、前記第１の未処理構成部品群を加工するために用いられる一連の加工パラメータであり、該第１の未処理構成部品群に適用される温度、圧力及び／または真空プロファイルを含む一連の加工パラメータにしたがって、前記第１のツールに前記サービスを導くように作動可能であり、前記一連の加工パラメータが、前記第１のツール内の前記第１の未処理構成部品群を硬化させるように作動可能な、制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１のツール及び前記圧気から、前記サービスインターフェイスを介して前記サービスを解除するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリを、前記下方チャンバアセンブリから切り離して、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間に分離を形成するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間の高さが前記第１のツールの高さ以上となる前記分離を介して、前記第１のツールを回収するように作動可能である、
熱処理及び固化システム。

【請求項16】

少なくとも１つのさらなるツールを収容する、少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションをさらに備え、前記制御部が、前記第１レイアップ及び離型ステーションへの前記第１のツールの後退と同時に、前記少なくとも１つのさらなるツールを、前記少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションから、前記下方チャンバアセンブリへと、前記上方チャンバアセンブリと整列するように配置するべく指示するよう作動可能であり、前記第１のツールが、前記第１のツール内における未処理構成部品の熱処理に続いて後退させられる、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項17】

前記自動結合システムまたは固定連結部が、前記上方チャンバアセンブリまたは前記下方チャンバアセンブリを貫通して、前記密閉圧気において、前記第１のツールにサービスを供給する、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項18】

前記自動結合システムがトレイを備え、該トレイが、
前記第１のツールと、前記上方チャンバアセンブリと、前記下方チャンバアセンブリとに結合し、
前記ツール及び前記圧気にサービスを配送し、
前記圧気を、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリとともに形成する
ように作動可能である、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項19】

前記トレイが、少なくとも１つのさらなるツールと結合するように作動可能であり、前記トレイは、
前記少なくとも１つのさらなるツールが、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリと整列されるように再配置を行い、
前記圧気を、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリとともに、前記少なくとも１つのさらなるツール周りに形成する、
ように作動可能である、請求項１８に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項20】

前記自動結合システムまたは固定連結部が、前記上方チャンバアセンブリまたは下方チャンバアセンブリを貫通して、前記密閉圧気内で前記第１のツールにサービスを供給する、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項21】

前記自動結合システム及びツールは、自己密封システムである、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項22】

前記サービスが、
前記一連の加工パラメータにしたがって、前記未処理構成部品を加熱及び／または冷却する熱流体、
前記密閉圧気において、前記ツール内の前記未処理構成部品から気体を抜く真空、
前記一連の加工パラメータにしたがって、前記密閉圧気を加圧する気体、
前記密閉圧気内の前記ツールと、前記熱処理及び固化システムとの間で、情報及び／または制御信号を交換する通信経路、
前記未処理構成部品内に注入する注入材料、または
前記密閉圧気において、前記ツール内で、液圧手段、電気手段、または空気圧手段により発動される機械システム、
のいずれか１つを含む、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項23】

前記第１レイアップ及び離型ステーションが、前記第１のツール内の第１の未処理構成部品群の積み重ね、袋掛け、密封を容易にする、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項24】

前記第１のツールが、前記第１の未処理構成部品群を含むすべり金を収容するクレードルを備え、該すべり金が、前記第１レイアップ及び離型ステーションにおいて収容される、請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【請求項25】

前記未処理構成部品が、
ガラス、カーボン、セラミック、金属及び／もしくは高分子繊維；ならびに熱硬化性重合体、熱可塑性重合体を含む複合基質材料；熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体；熱可塑性高分子樹脂、及び／もしくは熱硬化性高分子樹脂、を含む、複合材料、
繊維／金属交互積層体、
繊維／低密度芯交互複合体、
低密度芯複合積層体、
金属基質複合体、
低融点金属、
低融点金属基質複合体、ならびに
高分子接着剤を用いて貼着された金属
からなる群から選択された、少なくとも１種の未処理構成部品を含む、
請求項１５に記載の熱処理及び固化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本特許出願は、下記の米国仮特許出願につき、米国特許法第１１９条第（ｅ）項による優先権を主張し、その全体を、参照することにより本明細書に組み込み、かつすべての目的のために本特許出願の一部となす。
１．「メンブレンプレスを用いた複合部品の作製方法」と題する米国仮特許出願第６１／４１０，７５３号（代理人整理番号１１８９−０１０ＰＲＯ） ２０１０年１１月５日出願、係属中。
２．「複合部品の製造のための急速硬化システム」と題する米国仮特許出願第６１／４９５，６６１号（代理人整理番号１１８９−０１１ＰＲＯ） ２０１１年６月１０日出願、係属中。
３．「複合構成部品を形成するためのシステム及び方法」と題する米国仮特許出願第６１／４１８，５２１号。

【0002】

本発明は、例えば自動車、航空、スポーツ、及び複合体を利用するその他の産業用の、複合部品等の部品を製造するシステムに関する。該システムは、加圧下及び任意で真空下で、可変のサイズ、輪郭を持つ、平坦な部品の熱処理及び固化が可能である。

【背景技術】

【0003】

複合材料は、最新の高性能航空機内の重要な構成部品として用いられている繊維強化型複合（ＦＲＣ）構成部品を作製するために用いられ、自動車産業やスポーツ産業等の地上用途においてますます一般的になってきている。複合材料は、軽量、高強度、剛性など、多くの固有の属性を持つため望ましい。とりわけ航空用途について、大型で形状が複雑であり得るそのような複合材料構成部品は、多くの場合、飛行に関して決定的に重要であり、材料及び構造的完全性について厳格な安全性保障を要する。残念ながら、これらの材料は、ときに作製が困難で高コストである。

【0004】

典型的な複合材料構成部品は、熱処理され、固化された最終状態の、プラスチック樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を含浸された織繊維フィラメント及び／または単方向繊維フィラメントの２以上の層（例えば、炭素繊維、グラスファイバ、等）を含む。このような複合構成部品を形成する方法は、真空バッグ成形、加圧バッグ成形、オートクレーブ成形、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）などである。

【0005】

メーカ平均燃費（ＣＡＦＥ）、頭部損傷基準（ＨＩＣ）、歩行者保護等の新しい自動車産業規制は、スチール等、自動車に使用される従来の材料に対する課題である。スチールに関して、ＦＲＣ構成部品は、強度、重量、エネルギ吸収などの物理的特性のすべてにおいてすぐれている。したがって、ＦＲＣ構成部品は、質量低減やエネルギ吸収に関する要件等のこれらの新規の規制を満たすことができる。しかしながら、コスト的に有効なスチールの代わりとなるには、ＦＲＣ構成部品の製造に必要な時間とコストが削減されなければならない。加えて、例えばクラスＡ表面などの美しい表面を持つＦＲＣ構成部品を製造するのは、時間がかかり、かつ困難であり得る。クラスＡ表面は、審美的に理想的な反射性をもたらす曲率と接面の整合を持つ表面にすぎない。クラスＡ複合表面は、短距離のうねり、長距離のうねり、空隙その他の瑕疵や表面の特徴に関するさらなるクラスＡ要件を有し得る。クラスＡ表面とは、ある表面から次の表面へと曲率の連続性を持つものであるとしばしば解釈される。

【0006】

複合部品は、真空、加熱、冷却、及び圧力を利用し得るオートクレーブにおいて作製されることが多い。典型的な加工チャンバは、オートクレーブ、窯、整合金型を持つ圧縮プレスなどである。部品を、手動または自動化された手段で型の外形に合わせて積み重ね、任意で真空成形用に袋掛けすることができる。準備された型は、典型的には、アセンブリ領域から加工チャンバへと、カート、コンベア、またはその他の手動もしくは自動の手段により移送される。加工チャンバを閉じた後、積層体が加熱され、真空及び／または圧力により型の外形へと成形され、熱処理及び固化される。加工が終了すると、アセンブリが型出しされる。高性能複合体を製造するための既存のシステム及び方法は、典型的には１時間から８時間の範囲の長いサイクル時間をともない、生産性が低いと考えられている。加熱は、加熱にも冷却にも時間がかかる、熱気または加熱された型により行われる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態は、下記の図面の簡単な説明、詳細な説明、及び請求の範囲においてさらに記載される装置及び操作の方法に関する。その他の特徴は、添付の図面を参照してなされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【0008】

本発明に関するある実施形態は、熱処理及び固化システムを用いて、未処理構成部品を熱処理及び固化するための方法を提供する。この方法は、下方チャンバアセンブリ上に、第１のツールを、上方チャンバアセンブリと整列するように配置して、この第１のツールが未処理構成部品群と接触し、かつこれを支持するステップを含む。上方チャンバアセンブリは、下方チャンバアセンブリと結合して、密閉圧気を形成し、この圧気が、第１のツール周りに、加圧された環境を維持するように作動可能である。サービスが、自動結合システムを介して、第１のツールに対して供給され、このサービスにより、ツール内の未処理構成部品が、一連の加工パラメータにしたがって、熱処理及び固化される。

【0009】

さらなる実施形態が、熱処理及び固化システムを提供する。この熱処理及び固化システムは、上方チャンバアセンブリと、下方チャンバアセンブリと、第１レイアップ及び離型ステーションと、トランスファアセンブリと、自動結合システムと、制御部と、を備える。上方チャンバアセンブリが、下方チャンバアセンブリと結合して、密閉圧気を形成し、この密閉圧気が、ツール周りに、加圧された環境を維持するように作動可能である。第１レイアップ及び離型ステーションは、ツールを収容して、ツールにおける未処理構成部品の積み重ね、袋掛け、及び密封を容易にする。トランスファアセンブリが、上方チャンバアセンブリと整列するように、下方チャンバアセンブリ上にツールを精確に配置する。この移送により、ツールが、レイアップ及び離型ステーションから下方チャンバアセンブリへと、上方チャンバアセンブリと整列するように物理的に移動される。自動結合システムが、ツール及び密閉圧気にサービスを供給する。上方チャンバアセンブリ、下方チャンバアセンブリ、レイアップ及び離型ステーション、トランスファアセンブリ、及び自動結合システムに結合された制御部が、一連の加工パラメータにしたがって、サービスが密閉圧気及びツールに対して供給されるように指示する。この一連の加工パラメータにより、個々の未処理構成部品群が、ツールに接触し、かつこれにより支持されて、熱処理及び固化されることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明の実施形態の理解のために、同様の参照番号が同様の構成を示す添付の図面と併せて以下の説明が参照される。

【図1】ある実施形態による熱処理及び固化システムの側面図である。

【図2】ある実施形態による自動結合システムの断面図である。

【図3】ある実施形態による、上部に予備成形材料が配置された金型の部分断面図である。

【図4】ある実施形態による、上部に真空バッグが配置された金型の部分斜視図である。

【図5】ある実施形態による、予備成形材料にわたって金型上に、真空バッグが配置されたプレス及び金型の部分斜視図である。

【図6】ある実施形態による、金型を熱処理及び固化システムに結合する自動結合システム用のツール連結システムの図である。

【図7】プレスサイクルが開始し、かつプレスサイクル完了後に、プレスから１以上の金型が除かれるように、金型をプレス内へと移動させる、ある実施形態による搬送機構の部分斜視縮小機械製図である。

【図8】ある実施形態による熱処理及び固化システムのブロック図である。

【図9】ある実施形態による、熱処理及び固化システム内の未処理構成部品を熱処理及び固化する方法に関する論理フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明のいくつかの実施形態を、図を参照して説明する。同様の参照番号が、様々な図面の同様の、かつ対応する部分を示すために用いられている。

【0012】

実施形態は、熱処理及び固化により、炭素繊維強化型プラスチック、グラスファイバ強化型プラスチック、または繊維強化型複合（ＦＲＣ）構成部品等の複合構成部品を形成するためのシステムを提供する。ＦＲＣ構成部品は、自動車、海洋産業、軍事防御、航空、医療機器の産業等の多くの産業において有用である。実施形態は、車両プラットフォーム全体にわたって、クラスＡ ＦＲＣボティパネルを形成するために特に有用である。ボディパネル及び関連の部品は、例えば、しかしこれらに限定されることなく、フード、フェンダ、ルーフ、ロッカ、スプリッタ、たるき、水上滑走艇、翼、ミラーカバー、デフレクタ等である。ＦＲＣ構成部品のさらなる例には、しかしこれらに限定されることなく、デッキリッド、バッテリアプリケーション、制御アーム、バンパ、サブフレーム、及び他の構造構成部品がある。実施形態は、特定の種類の複合物品の形成に限定されず、またそのような複合構成部品は、多様なサイズ、形状、用途であってよい。さらに、実施形態は、特定の産業に限定されないことを認識すべきである。

【0013】

本発明のある実施形態は、未処理構成部品を熱処理及び固化するための方法とともに、熱処理及び固化システムを提供する。この方法は、第１のツールを、下方チャンバアセンブリ上に、上方チャンバアセンブリと整列し、かつ未処理構成部品群と接触しかつこれを支持するように、配置する工程を含む。上方チャンバアセンブリは、下方チャンバアセンブリに結合して、密閉圧気を形成し、該密閉圧気が、第１のツール周りに、加圧された環境を維持するように作動可能である。下方アセンブリは、プラテン（すなわち平坦面）、あるいはいくらかの体積を持つ表面であってよい。サービスが、常置または一時自動結合システムであり得るサービスインターフェイスを介して、第１のツールに対して供給される。このサービスにより、ツール内の未処理構成部品を、一連の加工パラメータ（すなわち温度及び圧力プロファイル）にしたがって、熱処理し、固化することができる。

【0014】

他の実施形態が、熱処理及び固化システムを提供する。この熱処理及び固化システムは、上方チャンバアセンブリと、下方チャンバアセンブリと、第１レイアップ及び離型ステーションと、トランスファアセンブリと、自動結合システムと、制御部と、を備える。上方チャンバアセンブリが、下方チャンバアセンブリと結合して、密閉圧気を形成し、該密閉圧気が、ツール周りに加圧された環境を維持するように作動可能である。第１レイアップ及び離型ステーションが、ツールを収容して、ツールにおける未処理構成部品の積み重ね、袋掛け、及び密封を容易にする。トランスファアセンブリが、ツールを、下方チャンバアセンブリ上に、上方チャンバアセンブリに整列するように、精確に配置する。この移送により、ツールが、レイアップ及び離型ステーションから下方チャンバアセンブリへと、上方チャンバアセンブリと整列するように物理的に移動される。自動結合システムが、ツールと密閉圧気に対してサービスを供給する。上方チャンバアセンブリ、下方チャンバアセンブリ、レイアップ及び離型ステーション、トランスファアセンブリ、及び自動結合システムに結合された制御部が、一連の加工パラメータにしたがって、サービスが密閉圧気及びツールに対して供給されるように指示する。この一連の加工パラメータにより、個々の未処理構成部品群が、ツールに接触し、かつこれにより支持されて、熱処理及び固化されることが可能となる。

【0015】

図１は、ある実施形態による熱処理及び固化システムの側面図である。この熱処理及び固化システム１００は、下方チャンバアセンブリ１０２と、上方チャンバアセンブリ１０４と、コンベアアセンブリ１０６及び液圧プレス１０８と、上方チャンバ・アセンブリ・ガイド１１０と、ツールガイド１１２と、ツールに搭載された統合ローラシステム１１４と、プッシュプルアセンブリ１１６と、複数のツール載置センサ１１８と、エアホース１２０と、熱媒油ホース１２２と、自動結合システム１２４と、を備える。動作においては、レイアップ及び離型ステーション１２８におけるツール１２６を、未処理複合材料構成部品群、または熱処理及び固化処理対象かつ／あるいは設置された熱処理及び固化システム内に準備される構成部品群でもって装填してよい。ツール１２６内またはその上に、構成部品が積み上げられた後、構成部品を袋掛けすることができる。あるいは、バッグシステムが熱処理及び固化システム内で用いられない場合は、メンブレン式プレスを用いて密封してもよい。他の実施形態においては、上方チャンバアセブリへと統合された、固定付属バッグ・シール・システムを用いることもできる。ツールに結合され、コンベアアセンブリ１０６を介するプッシュプルアセンブリ１１６は、ツール１２６を、レイアップ及び離型ステーションから下方チャンバアセンブリ１０２上の位置に向かう地点へと、上方チャンバアセンブリ１０４と整列するように再配置する。上方チャンバアセンブリ１０４と下方チャンバアセンブリ１０２とを結合し、かつこれらの間の圧力を維持するために、液圧プレス１０８を用いてよい。下方チャンバアセンブリと、上方チャンバアセンブリとを連接して、該圧気を形成する。ツールガイド１１２沿いの様々なセンサ１１８が、熱処理及び固化システムの動作を指示する制御部（不図示）に対して、ツール１２６の位置を通知する。

【0016】

いったん整列されると、上方チャンバアセンブリが、液圧プレス１０８によって低下させられて、下方チャンバアセンブリ１０２とともに加圧シールを形成する。ツール１２６が自動結合システム１２４と整列し、接合する。自動結合システム１２４は、ツール、ならびに、上方チャンバアセンブリ１０４及び下方チャンバアセンブリ１０２により形成された密閉圧気に対して、多様なサービスを供給してよい。これらのサービスは、ツール１２６周りの圧気の環境を加圧するために用いられる高圧流体または高圧気体などを含み得る。ツール１２６において、空気または他の気体を、熱処理及び固化対象の構成部品群から抜くために、真空を用いることができる。一実施形態においては、熱処理及び固化対象の構成部品を、貫流及び／または対流により加熱するために、熱媒油を用い得る。他の実施形態においては、ラジエータ、赤外線パネル、抵抗加熱パネル、または他の加熱システムを配置して熱をもたらし、ツール１２６内の構成部品の熱処理及び固化を達成するようにしてもよい。ツールが圧気の８０％またはそれ以上を包含し得るので、（スペーサ及び仕切りの使用を伴っても伴わなくてもよい）この熱交換システムは、処理中の構成部品の熱プロファイルの制御に関して、従来のオートクレーブを用いる場合に従来利用可能であったものよりも効率的な方法をもたらす。例えば、オートクレーブにおいて、ツールはチャンバ体積の２０％未満を占め得る。これは、オートクレーブにおける急激な温度変化が、熱的に非常に非効率的であることを意味するか、あるいはツール及び材料が、大半のオートクレーブの低い熱伝導率及び大半のツール類の高いサーマルマスにより、不均一に加熱されることを意味し、結果的に、オートクレーブ、ツール類、及び材料の均一な加熱及び制御は、達成困難である。大半のオートクレーブの熱伝導能力が限られていることに起因する、特定の材料における暴走発熱反応は、比較的高速でオートクレーブの空気を加熱できるものの、材料から十分な発熱を引き出すために十分な熱エネルギ伝導率を持たない、大半のオートクレーブシステムについてのさらなる欠点である。本明細書において記載される熱処理及び固化システムは、典型的には反応材料の高速加熱速度の結果である、大半の発熱反応を制御するのに十分な熱伝導能力を有する。ツール１２６における構成部品は、一連の加工パラメータとして維持され、かつ制御部により実行される、圧力及び温度プロファイルにしたがって、熱処理かつ固化される。熱処理及び固化ののち、型開きに先立って圧気が減圧される。さらに型開きに先立って、自動結合システムを、ツールから後退させてもよい。この自動結合システムは、自己密封システムであって、ツールに内包される熱媒油、液圧、または他の流体が、自動チャンバ結合システムのツール側あるいは上方チャンバアセンブリ側のいずれからも、下方チャンバアセンブリの圧気から漏れださないようになっている。上方チャンバアセンブリが、ツール１２６の挿入及び回収に適する高さまで上昇させられる。

【0017】

図２は、ある実施形態による自動結合システム１２４のより詳細な断面である。図２は、自動結合システム１２４が貫通している上方チャンバアセンブリ１０４を示す。この結合システムは、様々なサービスのための外部連結部２０２と、ツール１２６及び自動結合システム１２４間の自己密封及び自動結合をもたらす内部自己密封連結部２０６とを備える。上述のように、外部連結部２０２に供給されるサービスは、例えば、一連の加工パラメータにしたがって、ツール及び構成部品を加熱かつ／もしくは冷却する熱流体、未処理構成部品から気体を抜く真空、一連の加工パラメータにしたがって圧気を加圧する気体または流体、ツールまたは圧気及び熱処理及び固化システム間の情報及び／もしくは制御信号を交換する通信経路、未処理構成部品へと注入する注入材料、ならびに／または自動結合システムに対してツールを固着可能とする自動結合システム内の機械システムを発動させる液圧であってよい。気体抜きは、気体を除去するように働くだけでなく、気体が除去されなかった場合に生じ得る空隙をも低減する。真空の適用を通じて気体を抜くことで、差圧が生成されて積層体が固化し、メンブレン／真空バッグが、大気圧、あるいは部分真空が用いられる場合は差圧において、積層体を圧縮する。メンブレン／真空バッグ下部における真空の適用により生成される差圧によって、正の大気圧（１気圧より大きく、５００ｐｓｉ以上に至る）が、ツール及びメンブレン／真空バッグ間に載置された材料にかかる。

【0018】

自動結合システム１２４にツールを固着するロック機構を作動させるために、液圧を用いることができる。結合システムのロックシステムは、液圧式または電気機械式であってよい。液圧プッシュ／プルシステム２０８が、チャンバアセンブリとのツールの係合／離脱を可能とする。他の実施形態では、プッシュ／プルシステム２０８は、ロック機構をもたらす係合／離脱機構として働いてもよい。通信経路が、圧気内またはツールから収集されて自動結合システムから制御部へともたらされるセンサ情報のための電子経路または光路をもたらしてもよい。これにより、制御部が、加工の間に実行される工程の様々な段階を監視かつ制御し、熱媒油の流れ、またはツール及び外部源間の熱伝導を操作することが可能となる。さらに、ツールについて符号化された識別情報を、通信経路を介して制御部に与えて、適切な一連の加工パラメータが、構成部品及びツール識別情報に基づいて確実に選択されるようにしてもよい。任意ではあるが、ツールにおいて符号化された識別情報は、ツールと格納された関連加工パラメータとの間の継ぎ目のない接続を促進し、その結果、１システムにおいて複数の独自のツールを用いる場合、格納された加工パラメータが、定位置にある加工対象ツールに基づいて、自動的に選択される。

【0019】

少なくともいくつかの実施形態においては、好適な予備成形ツールが、未処理構成部品を支持し、積み重ね、密封するために用いられる。これらのツールは、予備成形ツールを複合構成部品の形成に用いながら、ツールを加熱または冷却する流体を用いてよい。

【0020】

図３は、ある実施形態による、上部に予備成形された材料が配置された金型の図である。金型３００は、プレス３０２と界面接続できる。プレス３０２は、圧力プレス、またはブラダープレス、またはダイアフラム／メンブレンプレスともいう。金型３００は、その上部に、未処理構成部品３０４を保持するために有用である。任意で、未処理構成部品３０４は、予備成形ツールを用いて形成され、一般的に、繊維マット及び樹脂を含む。これは、炭素繊維、グラスファイバ、予備含浸繊維及びプラスチック繊維マット、ならびに樹脂フィルム層または注入樹脂を含んでよい。構成部品は、直接ツール内で、手動または自動で形成することも可能である。金型３００を加熱及び／または冷却して、未処理構成部品３０４の樹脂と相互作用させることができる。

【0021】

図４は、金型の部分斜視図である。図５は、予備成形された材料を覆って、上部に真空バッグが配置された金型の部分斜視図である。図４及び図５を参照して、真空バッグ３０６が、金型３００上に配置されて示されている。真空バッグ３０６は、未処理構成部品３０４からＦＲＣ構成部品を形成するために有用である。真空バッグ３０６は、様々な構成であり得る。真空バッグ３０６は、簡単に使用できるように、一体化された解除部分を用いて再密封可能である。バッグは、密封テープ、剥離層／離型フィルム（孔部が設けられている場合もある）、ブリーザ層、可撓メンブレン（シリコンが主流）が上部を覆うバリヤフィルム、または使い捨て真空バッグフィルムなどの材料の積層体を含んでよい。一実施形態では、袋掛けシステムは、バッグの材料側に恒久離型フィルムが塗布された予備成形シリコンメンブレンと、一体化されたブリーザ／密封外周とを含む、単体再使用型バッグである。真空バッグ３０６は、排気が可能であり、未処理構成部品３０４の繊維マットへと樹脂を押し込むために有用である。他の実施形態では、自動結合システムを通じて提供される供給サービスの１つとして、樹脂を、ツール内に積み重ねられた未処理構成部品へと注入してよい。特定の実施形態では、真空バッグ３０６は、ブリーザ層、離型フィルム、及び／またはテープなどの構成要素の除去ができるように構成されている。他の実施形態は、上方チャンバアセンブリの内面に真空バッグを組み入れてよく、あるいは上方チャンバアセンブリに組み入れられた、ＦＲＣ構成部品形成用のメンブレンを用いてよい。

【0022】

図６は、金型を熱処理及び固化システムに結合させる自動結合システム用のツール連結システムプレートの図である。ツール連結システム６００は、熱流体の給送及び還流用の外部及び内部連結部６０２と、真空ライン用の外部及び内部連結部６０４と、金型の圧力監視用の自動索６０６と、密閉圧気の加圧用の外部及び内部連結部６０８と、情報交換用の通信経路接続６１０とを備え、その非限定的な例は、金型の温度監視及びフィードバック提供用の抵抗熱装置（ＲＴＤ）である。さらに、温度監視を、熱電対、光高温計、その他の同様のシステムによって実施してもよい。実施形態において、実際の温度または温度の変化率を監視してよい。ツール連結システムは、流体給送部、流体還流部、及びセンサ等の、金型３００に様々な要素を連結するための複数の連結部を備えてよい。該して、それらの要素は、サービスを供給し、金型３００と連絡する。これらの要素は、一般的に、金型３００との流体連絡などのように、金型３００と連絡している状態にある。

【0023】

いくつかの実施形態において、ツール連結システムは、金型３００の温度監視及びフィードバック用の抵抗熱装置（ＲＴＤ）の雌雄コネクタを備える。ＲＴＤに加えて、あるいはその代わりに、金型３００の温度及び圧力計測の他の形態を利用することもできる。これらの形態とは、例えば熱電対、光高温計、その他の同様のシステムなどである。実施形態において、実際の温度あるいは温度の変化率を監視してよい。

【0024】

自己結合システムの内部連結部は、例えば、熱流体の給送及び還流用の連結部、プレスの圧力監視のための真空及び自動索用の連結部、及び制御部への温度及び圧力監視データ及び識別データ中継のための通信経路接続（光学的または電気的）などである。自動結合システムの内部連結部６００は、さらに、ツールへと熱流体を給送するための熱流体排出弁６０２と、該熱流体を還流するための熱流体吸入弁６０４と、第１位置合わせピン６１２と、圧気の圧力監視用の真空コネクタ６０５及び静的コネクタ６０６と、コネクタ６０７により供給を受ける液圧アクチュエータによって作動される中ナットと、第２位置合わせピンまたはブッシング６１４と、を含む。

【0025】

圧気を加圧することにより、プレスサイクル中に、金型３００及び未処理構成部品に圧力が印加されて、未処理構成部品３０４からＦＲＣ構成部品が形成される。圧気及び金型３００は、自動結合システムの内部連結部６００によって与えられる圧力、温度、及び／または真空プロファイルを有する。熱処理及び固化システムは、金型３００を支持するための下方フレームを備える。

【0026】

ツールの配置、ならびに温度及び圧力の適用などの熱処理及び固化システムの動作は、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）によって監視かつ制御される。共用処理装置及び／または個別の処理装置を用いて、ＰＬＣを実施してよい。処理装置は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央処理装置、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、プログラマブル・ロジック・デバイス、状態機械、論理回路、アナログ回路、ディジタル回路、及び／または動作命令に基づいて信号（アナログ及び／またはディジタル）を操作するあらゆる装置であり得る。メモリは、単一のメモリデバイスまたは複数のメモリデバイスであってよい。そのようなメモリデバイスは、読み出し専用メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、及び／またはディジタル情報を格納するあらゆるデバイスであってよい。なお、ベースバンド処理モジュールが、状態機械、アナログ回路、ディジタル回路、及び／または論理回路を介して、その１以上の機能を実施する場合、対応する動作命令を格納するメモリに、状態機械、アナログ回路、ディジタル回路、及び／または論理回路を含む回路が組み込まれる。

【0027】

典型的には、金型３００と熱処理及び固化システムとの間の連結は、上方チャンバアセンブリが下方チャンバアセンブリに連接した後、共通の連結設計により自動化される。特に、一旦金型が圧気に入ると、自動連結システムのツール及び内部連結部６００が、互いに結合し、係合する。一旦結合されると、金型３００及び熱処理及び固化システムが、互いに流体（及び、典型的に、電気連絡）状態になる。要素の結合は、一般的に、次のとおりである（金型３００及び自動連結システムの集結後）。すなわち、真空コネクタが結合し、静的コネクタが結合し、雄留ピンと雌中ナットとが結合し、位置合わせブッシングと位置合わせピンとが結合し、ＲＴＤ雄コネクタとＲＴＤ雌コネクタとが結合し、熱流体吸入弁が結合し、熱流体排出弁が結合する。流体を包含する連結部は自己密封式であり、この手順の間に、圧気に流体が漏れ出すのを防ぐ。このような構成は、複数のツールの変形（例えば金型３００の変形）が経時変化を伴うことなく利用が可能となるなどの、製造上の汎用性をもたらす。例えば、金型３００の多様な構成が利用でき、連結システムを介して、単純に熱処理及び固化システムに「プラグイン」される。なお、金型３００は、多様なサイズ、形状、及び構成であり得ることを認識すべきである。

【0028】

熱処理及び固化システムは、未処理構成部品の必要に応じて、様々な時間の長さにおいて様々な圧力をかけることが可能な閉鎖加圧環境を生成することができる。例えば、熱処理及び固化システムは、約２分間、約１５０ｐｓｉまで加圧できる密閉圧気を生成できる。圧気は、さらに、２分より長い、または短い様々な時間の長さにおいて、１５０ｐｓｉより高い、または低い圧力まで加圧できる。処理圧力は８０から１５０ｐｓｉの範囲内ではあるが、材料及び所望の部品の特徴に応じて、それよりも高いこともあり、あるいは低いこともある。少なくともいくつかの実施形態における処理圧力は、１５０ｐｓｉよりもかなり高くなり得る。例えば、一実施形態では、約３００ｐｓｉの圧力を用いてよい。同様に、少なくともいくつかの実施形態における処理圧力は、８０ｐｓｉよりかなり低くなり得る。選択される圧力または圧力範囲は、未処理構成部品及び処理において用いられる樹脂、材料、または接着剤の特性に依存する。

【0029】

少なくともいくつかの実施形態において、図１の上方チャンバアセンブリ内の液圧アクチュエータシステムが、選択的な圧力を金型３００の一部または全体に対して与え、それにより、未処理構成部品３０４をプレスする。グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）等のヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）を用いて、工程に関連した加工パラメータを監視かつ制御することができる。加工パラメータは、加工サイクル中の圧気及びツールの圧力、真空、及び／または温度を含む。

【0030】

図７は、プレスサイクルが開始し、かつプレスサイクル完了後に、プレスから１以上の金型が除かれるように、金型をプレス内へと移動させる、ある実施形態による搬送機構の部分斜視縮小機械製図である。搬送機構７００は、プレスサイクルのために、金型３００を熱処理及び固化システム内に搬送し、プレスサイクル後に、金型３００を熱処理及び固化システムから除く。搬送機構７００は、金型３００を保持、送出、及び収納するトレイに結合することができる。少なくとも一実施形態において、搬送機構は、ツールまたはトレイに結合する動力駆動プッシャ／プーラ棒材である。少なくともいくつかの実施形態において、該トレイは、上方チャンバアセンブリ及び下方チャンバアセンブリと界面接続して、圧力バウンダリを形成してよい。さらに、該トレイは、シャットルテーブルまたはトレイを介してサービスをツールに対して供給する、内部ライン及び連結部を有してもよい。さらに、該トレイは、下方チャンバアセンブリの一部であってもよい。

【0031】

図８は、ある実施形態による熱処理及び固化システム８００のブロック図を示す。熱処理及び固化システム８００は、加工チャンバ８０２と、少なくとも１つのレイアップ及び離型ステーション８０４と、任意で追加の（複数の）レイアップ及び離型ステーション８０６と、トランスファアセンブリ８０８と、結合システム８１０と、制御部８１２と、サービスモジュール８１４と、を備える。加工チャンバ８０２は、下方チャンバアセンブリに連接している上方チャンバアセンブリにより形成され得る加圧密閉圧気をもたらし、ここにおいて、上方チャンバアセンブリが、液圧プレスシステム８１６を介して、下方チャンバアセンブリに結合され、かつ切り離される。レイアップ及び成形ステーション８０４は、ツール８１８を収容し、ここにおいて、ツールは、処理対象の、すなわち加工チャンバ内において熱処理及び固化される未処理構成部品のための支持部としての役割を果たしてよい。レイアップは、トランスファアセンブリ８０８を介したレイアップ及び離型ステーション８０４から加工チャンバ８０２までの移送に先立ち、ツール８１８に対して、未処理構成部品を積み重ね、袋を掛け（ｂａｇｇｉｎｇ）、密封する工程を伴ってよい。

【0032】

制御部８１２は、センサネットワーク８２０と、液圧プレス８１６と、加工チャンバ８０２と、レイアップ及び離型ステーション８０４と、光学レイアップ及び離型ステーション８０６と、トランスファアセンブリ８０８と、結合モジュール８１０と、サービスモジュール８１４とに対して結合する。トランスファアセンブリは、レイアップ及び離型ステーション８０４から加工チャンバ８０２へとツールの動きを導く。ツールは、自動的に結合モジュール８１０に結合できるように配置される。そして、制御部８１２は、加工チャンバに閉鎖を指示してよく、加熱、冷却、加圧、吸気、情報／データの交換等のサービスを、サービスモジュールを介してもたらすことができる。

【0033】

制御部８１２は、サービスモジュールに指示して、所定の圧力、温度、及び／または真空プロファイルにしたがって、ツール８１８内に積み重ねられた構成部品を硬化させる一連の加工パラメータを実行する。

【0034】

少なくともいくつかの実施形態において、追加のレイアップ及び離型ステーションが設けられ、追加のツール８２２を収容可能である。これにより、ツール８１８上で第１の未処理構成部品群が加工される間、追加の未処理構成部品群が、ツール８２２内で積み重ねられ、袋掛けされ、密封される。このことは、加工チャンバ休止時間を、加工チャンバの内外にツールを移送するために必要な時間のみにまで縮小させることにより、処理量を大幅に増大させることを可能とする。

【0035】

結合システム８１０は、加工チャンバの壁面、下方チャンバアセンブリ、またはツールを支持するトレイを貫通してよく、一連の加工パラメータにより求められるように、加工チャンバの内部とツールに対して、サービスを供給する。すべてのこれらの結合システムは、自己密封システムであってよく、加工流体が、加工チャンバ内またはツール上に漏れないようになっている。ここでも、これらのサービスは、加工チャンバ内に配置されたツールまたは他の熱交換構造と熱交換する熱流体、未処理構成部品から気体を抜く真空、加工チャンバ８０２の密閉圧気を加圧する気体、加工チャンバ及びツール内のセンサに、制御部８１２へと加工データを返させる通信経路などであってよい。ツール８１８またはツール８２２と関連するさらなる識別情報が、制御部８１２によって用いられて、未処理構成部品の硬化のために実行される、一連の加工パラメータを決定してよい。ツールが加工チャンバ内に既に配置されている状態で、樹脂等の注入材料を、ツール内に積み重ねられ袋掛けされた未処理構成部品内へと注入してよい。さらに、液圧を用いて、制御部８１２によって指示されるように、結合システムにツールを固着させてもよい。処理を迅速化するために、ツール８１８及び８２２は、すべり金を収容するクレードルを備えてよい。このすべり金は、未処理構成部品群を保持できる。すべり金が、レイアップ及び離型ステーションにおいて収容される場合は、すべり金を、クレードル上のユニットとして載置して、ツール内の構成部品の積み重ねを容易にしてよい。すべり金ツールにおける積み重ねにかかる労力が、熱処理／固化サイクルよりも実質的に長くかかる場合、数多のすべり金ツールを用いることができる。すべり金ツール手法は、数多の完全なツールを作製するのと比べて、コストの低減を可能とする。すべり金は、外郭を備えてよく、チャンバ／圧気の内外を移動する加熱されたクレードルツール内に載置するのに先立って、これを「レイアップ」し、かつ真空袋掛けすることができる。

【0036】

これらの構成部品は、非限定的な例として、ガラス、カーボン、セラミック、金属繊維または高分子繊維；例えば、しかしこれに限定されない熱硬化性重合体、熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体、熱可塑性高分子樹脂、熱硬化性高分子樹脂等の複合基質材料；繊維／金属交互積層体、繊維／低密度芯交互複合体、低密度芯複合積層体、金属基質複合体、低融点金属、低融点金属基質複合体；及び接着剤または高分子接着剤を用いた金属、等の強化型繊維を用いて、複合材料から製造してよい。

【0037】

加工チャンバ８０２の圧気が、スペーサまたは仕切りの設置及び除去により可変の体積を有することにより、圧気の体積を、処理中のツールのサイズに実質的に合致させるようにしてよい。他の種類の加熱及び冷却は、赤外線の照射及び／またはマイクロ波照射の使用などであってよい。

【0038】

図９は、ある実施形態による、熱処理及び固化システム内の未処理構成部品を熱処理及び固化する方法に関する論理フロー図（例えば、制御部８１２により実行される）である。動作９００は、第１のツールが下方チャンバアセンブリ上に配置されるブロック９０２において開始する。第１のツールは、上方チャンバアセンブリと整列するように配置され、この第１のツールが、第１の未処理構成部品群を支持する。これらの構成部品は、金属、複合材料、ファイバガラス、熱硬化材料、熱可塑性材料またはその他の同様の材料であってよい。ブロック９０４において、上方チャンバアセンブリ及び下方チャンバアセンブリが連接または結合して、圧気を形成する。この圧気は、ツール及び未処理構成部品の周囲において加圧された環境をもたらして、ツール及び未処理構成部品を該圧気と接触させ、かつ該圧気内において支持されるようにしてよい。この加圧された環境を、特定の圧力プロファイルを有するように制御して、上方チャンバアセンブリ内の未処理構成部品の処理を支援してよい。ブロック９０６において、結合システムを介して、圧気内のツールに対してサービスを供給する。これらのサービスは、注入材料の供給、圧気を加圧する気体または流体、圧気内においてツールまたは熱交換構造と熱交換を行うために用いられる熱媒油または熱流体、情報、データ、及び／またはツール及び圧気内の他の構成に対する動力信号などの電気信号を交換する通信経路、ならびに一連の加工パラメータにしたがって未処理構成部品に真空を適用することが可能な真空などであってよい。

【0039】

ブロック９０８において、未処理構成部品を、一連の加工パラメータにより指示されるように、圧気内において、加工あるいは熱処理かつ固化させる。未処理構成部品の処理に関するさらなるステップは、結合システムを介する圧気としてのツールの係合及び離脱であってよい。前述のように、サービスを、ツール及び／または圧気に恒久的に取り付けてよく、あるいはここに記載するように、必要に応じて、結合または切り離しをしてよい。上方チャンバアセンブリを、上方チャンバアセンブリと下方チャンバアセンブリとの分離を最小にするように解放し、その解放が、圧気内の整列位置へ、かつ整列位置から、ツールを移送するためだけに十分な程度であるようにしてよい。この配置を、処理のためにツールを準備し、かつ加工構成部品を処理後に除去することが可能なレイアップ及び離型ステーションに結合する、トランスファアセンブリによって円滑化することが可能である。このトランスファアセンブリは、少なくともいくつかの実施形態において、圧気から１ツールを回収すると同時に、さらなるツールを、上方チャンバアセンブリと整列するように下方チャンバアセンブリ上に配置して、さらなる処理に供してよい。これにより、圧気の解放に必要な時間が最短となる。

【0040】

要約すれば、実施形態は、熱処理及び固化システムを提供する。この熱処理及び固化システムは、上方チャンバアセンブリと、下方チャンバアセンブリと、第１レイアップ及び離型ステーションと、トランスファアセンブリと、自動結合システムと、制御部と、を備える。上方チャンバアセンブリは、下方チャンバアセンブリに結合して、密閉圧気を形成し、この密閉圧気が、ツール周りに加圧された環境を維持するように作動可能である。第１レイアップ及び離型ステーションは、ツールを収容して、ツールにおける未処理構成部品の積み重ね、袋掛け、及び密封を容易にする。トランスファアセンブリは、下方チャンバアセンブリ上に、ツールを、上方チャンバアセンブリに整列するように、精確に配置する。この移送により、ツールが、レイアップ及び離型ステーションから下方チャンバアセンブリへと、上方チャンバアセンブリと整列するように物理的に移動される。自動結合システムは、ツールと密閉圧気とに対してサービスを供給する。上方チャンバアセンブリ、下方チャンバアセンブリ、レイアップ及び離型ステーション、トランスファアセンブリ、及び自動結合システムと結合する制御部は、サービスが密閉圧気及びツールに対して供給されるように指示する。

【0041】

当該技術における平均的な知識を有する者であれば、「実質的」または「略」という用語は、本明細書において用い得るとおり、対応の用語について、当該産業において許容される公差を与えることと認識するであろう。そのような当該産業において許容される公差の範囲は、１パーセント未満から２０パーセントであり、かつ、しかしこれに限定されることなく、構成部品の数値、集積回路工程変動、温度のばらつき、上昇及び降下時間、及び／または熱雑音に相当する。当該技術における平均的な知識を有する者であれば、さらに、「作動可能に結合する」という用語は、本明細書において用いられ得るように、他の構成部品、要素、回路、またはモジュールを介する直接的な結合及び間接的な結合を含み、間接的な結合については、介在構成部品、要素、回路、またはモジュールが、ある信号の情報を変更しないが、その電流レベル、電圧レベル、及び／またはパワーレベルを調整することが可能である、ということを認識するであろう。また、当該技術における平均的な知識を有する者であれば、推定される結合（すなわち１要素が推論によって他の要素に結合される場合）が、「作動可能に結合される」と同様に、２要素間の直接的及び間接的な結合を含むことを認識するであろう。

【0042】

本発明のいくつかの実施形態の上述の記載は、例示及び説明の目的で提示されており、網羅的、あるいは本発明を開示された通りの形態に限定することは意図されておらず、上記の教示内容に照らして、修正及び変形が可能であり、あるいは本発明の実施から達せられ得る。詳細に記載された実施形態は、原理及び実際の応用を説明するものであり、これにより、当業者に、様々な実施形態を利用し、かつさまざまな修正を適宜、考慮される特定の用途に加えることを可能とする。本発明の範囲は、ここに添付する請求項、及びその均等物によって定義されることが意図される。さらに、添付の請求項により記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、及び調整ができるということが理解されるべきである。
（付記）
付記１の熱処理及び固化システム内で未処理構成部品を熱処理及び固化する方法は、下方チャンバアセンブリ上に、第１のツールを、上方チャンバアセンブリと整列するように配置し、該第１のツールが、第１の未処理構成部品群に接触かつこれを支持するステップと、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとを結合させて、前記第１のツール周りに加圧された環境を維持するように作動可能な圧気を形成するステップと、前記第１のツール及び前記圧気に、自動結合システムを備えるサービスインターフェイスを介して少なくとも気体、液体、又は情報のいずれか１つに相当するサービスを供給するステップと、前記第１の未処理構成部品群を加工するために用いられる一連の加工パラメータであり、該第１の未処理構成部品群に適用される温度、圧力及び／または真空プロファイルを含む一連の加工パラメータにより指示されるとおり、前記サービスが前記第１のツールに供給される、前記第１のツール内で、前記第１の未処理構成部品群を、熱処理及び固化するステップと、前記第１のツール及び前記圧気から、前記サービスインターフェイスを介して前記サービスを解除するステップと、前記上方チャンバアセンブリを、前記下方チャンバアセンブリから切り離して、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間に分離を形成するステップと、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間の高さが前記第１のツールの高さ以上となる前記分離を介して前記第１のツールを回収するステップと、を含む。
付記２の方法は、付記１に記載の方法において、前記第１のツールが、前記圧気を実質的に満たす。
付記３の方法は、付記１に記載の方法において、前記第１のツールが、前記圧気の約８０％を満たす。
付記４の方法は、付記１に記載の方法において、前記下方チャンバアセンブリ上に、少なくともさらに１つのツールを、前記上方チャンバアセンブリと整列するように配置すると同時に、前記第１のツールを前記圧気から回収し、前記少なくとも１つのさらなるツールが、少なくともさらに１つの未処理構成部品群と接触し、かつこれを支持するステップをさらに含む。
付記５の方法は、付記１に記載の方法において、前記サービスが、前記一連の加工パラメータにしたがって、前記構成部品を加熱及び／または冷却する熱流体、前記第１のツール内の前記第１の未処理構成部品群から気体を抜く真空、前記一連の加工パラメータにしたがって、前記圧気を加圧する気体、前記第１のツールと前記熱処理及び固化システムとの間で、情報及び／または制御信号を交換する通信経路、前記未処理構成部品に注入する注入材料、または前記第１のツールの機械システムを前記結合システムにロックするロックアクチュエータ、のうちの少なくとも１つを含む。
付記６の方法は、付記５に記載の方法において、前記情報は、加工データを含み、該加工データが、前記一連の加工パラメータにより用いられる。
付記７の方法は、付記１に記載の方法において、前記第１のツール、材料、及び／または圧気に埋設された少なくとも１つのセンサにより、加工データを収集するステップをさらに含む。
付記８の方法は、付記７に記載の方法において、前記加工データが、温度、圧力及び／または材料状態データを含む。
付記９の方法は、付記１に記載の方法において、前記自動結合システムが自己密封システムである。
付記１０の方法は、付記１に記載の方法において、前記熱処理及び固化システムの第１レイアップ及び離型ステーションにおいて、前記第１のツール内で前記第１の未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、かつ密封するステップをさらに含む。
付記１１の方法は、付記１に記載の方法において、前記熱処理及び固化システムの第１レイアップ及び離型ステーションにおいて、前記第１のツール内で前記第１の未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、密封するステップと、前記熱処理及び固化システムの少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションにおいて、少なくとも１つのさらなるツール内で、少なくとも１つのさらなる未処理構成部品群を積み重ね、袋を掛け、密封するステップと、をさらに含み、前記少なくとも１つのさらなる未処理構成部品群の前記積み重ね、袋掛け、密封ステップが、前記圧気内に前記第１のツールがある間に行われる。
付記１２の方法は、付記１に記載の方法において、前記未処理構成部品が、ガラス、カーボン、セラミック、金属及び／もしくは高分子繊維；ならびに熱硬化性重合体、熱可塑性重合体を含む複合基質材料；熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体；熱可塑性高分子樹脂、及び／もしくは熱硬化性高分子樹脂、を含む、複合材料、繊維／金属交互積層体、繊維／低密度芯交互複合体、低密度芯複合積層体、金属基質複合体、低融点金属、低融点金属基質複合体、ならびに高分子接着剤を用いて貼着された金属からなる群から選択された、少なくとも１種の未処理構成部品を含む。
付記１３の方法は、付記１に記載の方法において、前記第１のツールのサイズと実質的に合致するまで、前記圧気の体積を低減するステップをさらに含む。
付記１４の方法は、付記１に記載の方法において、前記一連の加工パラメータの加熱／冷却プロファイルを、流体を循環させることによる、貫流及び／または対流、電気ヒータによる、貫流及び／または対流、ラジエータによる、貫流及び／または対流、赤外線加熱、ならびにマイクロ波加熱、からなる群から選択される、少なくとも１つの熱伝達方法により供給する。
付記１５の熱処理及び固化システムは、上方チャンバアセンブリと、前記上方チャンバアセンブリが結合して密閉圧気を形成するよう作動可能な下方チャンバアセンブリであって、該圧気が、加圧され、かつ／あるいは温度制御された環境を維持するよう作動可能である、下方チャンバアセンブリと、第１のツールを収容する第１レイアップ及び離型ステーションと、前記第１レイアップ及び離型ステーションから、前記第１のツールを、前記上方チャンバアセンブリと整列するように、前記下方チャンバアセンブリ上に配置するように作動可能なトランスファアセンブリと、前記第１のツール及び前記圧気にサービスを供給する自動結合システムまたは固定連結部と、前記自動結合システムを備えるサービスインターフェイスであって、前記第１のツール及び前記圧気に、少なくとも気体、液体、又は情報のいずれか１つに相当するサービスを供給するサービスインターフェイスと、前記上方チャンバアセンブリまたは前記下方チャンバアセンブリ、前記トランスファアセンブリ、及び前記自動結合システムに結合した制御部であって、前記第１の未処理構成部品群を加工するために用いられる一連の加工パラメータであり、該第１の未処理構成部品群に適用される温度、圧力及び／または真空プロファイルを含む一連の加工パラメータにしたがって、前記第１のツールに前記サービスを導くように作動可能であり、前記一連の加工パラメータが、前記第１のツール内の前記第１の未処理構成部品群を硬化させるように作動可能な、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１のツール及び前記圧気から、前記サービスインターフェイスを介して前記サービスを解除するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリを、前記下方チャンバアセンブリから切り離して、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間に分離を形成するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間の高さが前記第１のツールの高さ以上となる前記分離を介して、前記第１のツールを回収するように作動可能である。
付記１６の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、少なくとも１つのさらなるツールを収容する、少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションをさらに備え、前記制御部が、前記第１レイアップ及び離型ステーションへの前記第１のツールの後退と同時に、前記少なくとも１つのさらなるツールを、前記少なくとも１つのさらなるレイアップ及び離型ステーションから、前記下方チャンバアセンブリへと、前記上方チャンバアセンブリと整列するように配置するべく指示するよう作動可能であり、前記第１のツールが、前記第１のツール内における未処理構成部品の熱処理に続いて後退させられる。
付記１７の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記自動結合システムまたは固定連結部が、前記上方チャンバアセンブリまたは前記下方チャンバアセンブリを貫通して、前記密閉圧気において、前記第１のツールにサービスを供給する。
付記１８の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記自動結合システムがトレイを備え、該トレイが、前記第１のツールと、前記上方チャンバアセンブリと、前記下方チャンバアセンブリとに結合し、前記ツール及び前記圧気にサービスを配送し、前記圧気を、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリとともに形成するように作動可能である。
付記１９の熱処理及び固化システムは、付記１８に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記トレイが、少なくとも１つのさらなるツールと結合するように作動可能であり、前記トレイは、前記少なくとも１つのさらなるツールが、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリと整列されるように再配置を行い、前記圧気を、前記上方チャンバアセンブリ及び前記下方チャンバアセンブリとともに、前記少なくとも１つのさらなるツール周りに形成する、ように作動可能である。
付記２０の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記自動結合システムまたは固定連結部が、前記上方チャンバアセンブリまたは下方チャンバアセンブリを貫通して、前記密閉圧気内で前記第１のツールにサービスを供給する。
付記２１の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記自動結合システム及びツールは、自己密封システムである。
付記２２の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記サービスが、前記一連の加工パラメータにしたがって、前記未処理構成部品を加熱及び／または冷却する熱流体、前記密閉圧気において、前記ツール内の前記未処理構成部品から気体を抜く真空、前記一連の加工パラメータにしたがって、前記密閉圧気を加圧する気体、前記密閉圧気内の前記ツールと、前記熱処理及び固化システムとの間で、情報及び／または制御信号を交換する通信経路、前記未処理構成部品内に注入する注入材料、または前記密閉圧気において、前記ツール内で、液圧手段、電気手段、または空気圧手段により発動される機械システム、のいずれか１つを含む。
付記２３の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記第１レイアップ及び離型ステーションが、前記第１のツール内の第１の未処理構成部品群の積み重ね、袋掛け、密封を容易にする。
付記２４の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記第１のツールが、前記第１の未処理構成部品群を含むすべり金を収容するクレードルを備え、該すべり金が、前記第１レイアップ及び離型ステーションにおいて収容される。
付記２５の熱処理及び固化システムは、付記１５に記載の熱処理及び固化システムにおいて、前記未処理構成部品が、ガラス、カーボン、セラミック、金属及び／もしくは高分子繊維；ならびに熱硬化性重合体、熱可塑性重合体を含む複合基質材料；熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体；熱可塑性高分子樹脂、及び／もしくは熱硬化性高分子樹脂、を含む、複合材料、繊維／金属交互積層体、繊維／低密度芯交互複合体、低密度芯複合積層体、金属基質複合体、低融点金属、低融点金属基質複合体、ならびに高分子接着剤を用いて貼着された金属からなる群から選択された、少なくとも１種の未処理構成部品を含む。
付記２６の熱処理され固化された材料は、未処理構成部品が、ガラス、カーボン、セラミック、金属及び／もしくは高分子繊維；ならびに熱硬化性重合体、熱可塑性重合体を含む複合基質材料；熱硬化性高分子基質複合体、熱可塑性高分子基質複合体；熱可塑性高分子樹脂、及び／もしくは熱硬化性高分子樹脂、を含む、複合材料、繊維／金属交互積層体、繊維／低密度芯交互複合体、低密度芯複合積層体、金属基質複合体、低融点金属、低融点金属基質複合体、ならびに高分子接着剤を用いて貼着された金属、からなる群から選択された、少なくとも１種の未処理構成部品を含み、前記構成部品が、第１のツール内で、積み重ねられ、袋掛けされ、かつ密封され、前記第１のツールが、熱処理及び固化システムの圧気内に配置され、該熱処理及び固化システムが、単一のツールと、前記第１のツールの体積と実質的に合致する体積の該圧気とを処理するように作動可能であり、前記第１のツール及び該圧気が、該熱処理及び固化システムから、前記第１のツール及び該圧気に、少なくとも気体、液体、又は情報のいずれか１つに相当するサービスを供給するように作動可能な自動結合システムによってサービスに結合され、該熱処理及び固化システムと未処理構成部品群との間で熱交換が行われ、該熱が、該熱処理及び固化システムにより実行される一連の加工パラメータにしたがって交換され、該熱が交換されて、前記未処理構成部品群が熱処理及び固化されて、熱処理され固化された材料が生成され、かつ前記第１のツールから前記熱処理され、かつ固化された材料が離型される、未処理構成部品群を含み、前記一連の加工パラメータは、前記第１のツール内の第１の未処理構成部品群を硬化させるように作動可能であり、前記第１の未処理構成部品群を加工するために用いられるものであり、該第１の未処理構成部品群に適用される温度、圧力及び／または真空プロファイルを含み、制御部は、前記第１のツール及び前記圧気から、前記サービスインターフェイスを介して前記サービスを解除するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリを、前記下方チャンバアセンブリから切り離して、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間に分離を形成するように作動可能であり、前記上方チャンバアセンブリと前記下方チャンバアセンブリとの間の高さが前記第１のツールの高さ以上となる前記分離を介して、前記第１のツールを回収するように作動可能である、プロセスにより製造された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】