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特許5963186変形可能な担体膜を使用して、成形工具上にプリプレグ層を積層する方法
(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】5963186
(24)【登録日】2016年7月8日
(45)【発行日】2016年8月3日
(54)【発明の名称】変形可能な担体膜を使用して、成形工具上にプリプレグ層を積層する方法
(51)【国際特許分類】
B29C 70/06 20060101AFI20160721BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20160721BHJP
【ＦＩ】
B29C67/14 G
B29C67/14 T
B29K105:08
【請求項の数】8
【外国語出願】
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2011-240823(P2011-240823)
(22)【出願日】2011年11月2日
(65)【公開番号】特開2012-101538(P2012-101538A)
(43)【公開日】2012年5月31日
【審査請求日】2014年10月29日
(31)【優先権主張番号】12/945,024
(32)【優先日】2010年11月12日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100109726
【弁理士】
【氏名又は名称】園田 吉隆
(74)【代理人】
【識別番号】100101199
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義教
(72)【発明者】
【氏名】ロバート ディー． ホーキンス
(72)【発明者】
【氏名】カーティス エス． ウィルデン
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー イー． モディン
(72)【発明者】
【氏名】エドアルド デパーゼ
(72)【発明者】
【氏名】マイケル エル． グレーン
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン アダム ムシ
(72)【発明者】
【氏名】マックス ユー． キスマートン
【審査官】
▲高▼橋 理絵
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０４８７５９６２（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特表２００９−５０８７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１５８７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１６０８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２１３３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−２３８７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−１８１６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００８−５１７８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−１４７１０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８
Ｂ２９Ｃ ３９／００−３９／４４
Ｂ２９Ｃ ４３／００−４３／５８
Ｂ２９Ｃ ６３／００−６３／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合パーツを工具（９０）上に積層する方法であって、
複合プリプレグ（３０）を変形可能な担体膜（３２）の上に適用することと、
該複合プリプレグ（３０）を該工具（９０）に位置づける少なくとも前に、該担体膜（３２）を変形させることによって、該複合プリプレグ（３０）を工具（９０）上への積層に適した所望の形状及び寸法に変形させることと、
該変形した担体膜（３２）を使用して該変形した複合プリプレグ（３０）を該工具（９０）に適用することと、
該変形した複合プリプレグ（３０）から該担体膜（３２）を取り外すことと
を含み、
該担体膜（３２）の少なくとも一部を強化して、該担体膜（３２）の全体を変形させる時に前記少なくとも一部が該担体膜（３２）の他の部分より変形しないようにする、方法。
複合プリプレグ（３０）を変形可能な担体膜（３２）の上に適用することと、
該複合プリプレグ（３０）を該工具（９０）に位置づける少なくとも前に、該担体膜（３２）を変形させることによって、該複合プリプレグ（３０）を工具（９０）上への積層に適した所望の形状及び寸法に変形させることと、
該変形した担体膜（３２）を使用して該変形した複合プリプレグ（３０）を該工具（９０）に適用することと、
該変形した複合プリプレグ（３０）から該担体膜（３２）を取り外すことと
を含み、
該担体膜（３２）の少なくとも一部を強化して、該担体膜（３２）の全体を変形させる時に前記少なくとも一部が該担体膜（３２）の他の部分より変形しないようにする、方法。
【請求項2】
前記複合プリプレグ（３０）の適用には、プリプレグ層を前記担体膜（３２）と向き合った状態で圧縮することが含まれ、
前記変形した複合プリプレグ（３０）が前記工具（９０）に適用された後で、前記変形した複合プリプレグ（３０）から前記担体膜（３２）を取り外す、請求項１に記載の方法。
前記変形した複合プリプレグ（３０）が前記工具（９０）に適用された後で、前記変形した複合プリプレグ（３０）から前記担体膜（３２）を取り外す、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複合プリプレグ（３０）の適用には、
単向性のプリプレグテープのコース（４８ａ、４８ｂ、４８ｃ）を隣り合わせの状態で前記担体膜（３２）上に適用することを含む、請求項１に記載の方法。
単向性のプリプレグテープのコース（４８ａ、４８ｂ、４８ｃ）を隣り合わせの状態で前記担体膜（３２）上に適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記複合プリプレグ（３０）を前記担体膜（３２）に適用する前に、除去膜（５６）を前記担体膜（３２）上に適用し、
前記担体膜（３２）を使用して、前記除去膜（５６）を前記工具（９０）に適用する
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記担体膜（３２）を使用して、前記除去膜（５６）を前記工具（９０）に適用する
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記複合プリプレグ（３０）からの前記担体膜（３２）の取り外しは、前記複合プリプレグ（３０）を前記工具（９０）に適用した後で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記担体膜（３２）の少なくとも一部の強化は、
前記担体膜（３２）の担体部分（３２ｃ）の厚さを増加させること、
前記担体膜（３２）の該担体部分にエンボス加工を施すこと、及び
該担体部分に強化繊維（６０）を組み入れること
のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
前記担体膜（３２）の担体部分（３２ｃ）の厚さを増加させること、
前記担体膜（３２）の該担体部分にエンボス加工を施すこと、及び
該担体部分に強化繊維（６０）を組み入れること
のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記複合プリプレグ（３０）が前記工具（９０）に適用されている時に、前記担体膜（３２）を変形させる、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記複合プリプレグ（３０）の繊維の方向に対して横断する方向に前記担体膜（３２）を変形させることによって該繊維間の間隔を広げることを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は概して、複合構造を製造する工程に関し、より具体的には、複合層をハンドリングし、特に成形工具上に積層する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
プリプレグ層を工具上に積層する際には、しばしば、層を工具の曲線、形状及び／又は特徴に密接に適合させて、積層体に空隙、皺及び／又は座屈が実質的に発生しないようにする必要がある。層を成形工具表面に適合させる既知の技術には、積層工程中に層をダーティング、切断及び／又は分割する、及び／又は層を成形工具表面に適合させるために広範囲に手を走らせることが含まれる。これらの技術は時間を浪費する、及び／又は硬化部品に望ましくない機械的強度を与えることになりかねない。この問題に対する別の解決策には、比較的細いスリットプリプレグテープを使用して、複合材料を成形工具表面にさらに密接に適合させることが含まれる。しかしながら、スリップテープを使用することで、材料のコストが上がり、生産率が下がる可能性がある。これはスリットテープを設置するのにさらに時間を浪費し得るためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
したがって、層が工具に適用される際に変形して、層を正確に位置づけしたまま層を工具の形状に密接に適合させることを可能にする、複合層を成形工具の上に積層する方法が必要である。また、層材料を輸送中および積層中に安定した状態に保つことができる、層材料をハンドリングし、輸送する方法も必要である。
【課題を解決するための手段】
【0004】
開示の実施形態は、プリプレグ層が工具のシンプルな又は複雑な形状、輪郭及び特徴に適合される間に、プリプレグ層を支持し、位置づけし、変形させる方法を提供する。本方法は、積層工程中に層を支持する変形可能な担体膜を用いて、層が積層される際に皺及び／又は座屈が発生しないようにする。単体膜を使用することにより、プリプレグ層が正確に位置づけされ、必要に応じて成形工具表面に適合するように均一に変形することが可能になる。担体膜はまた、ハンドリング及び輸送中に複合層を安定化させるのにも使用される。本方法により、スリットテープの使用だけでなく、層の積層中の広範囲の手作業、ダーティング、切断、及び分割の必要が除去され得る。本方法はまた、複合材料の設置速度を上げることが可能であり、積層工程の自動化を促進することができる。さらに、本方法は層の境界線の精度を向上させ、必要な時に層材料のさらに均一な変形を提供することができ、この結果、硬化複合パーツの強度及び外観の両方を向上させる。
【0005】
一実施形態によれば、複合パーツを工具上に積層する方法が提供されている。本方法は、変形可能な担体の上に複合プリプレグを適用し、担体を変形させることによってプリプレグを変形させることを含む。担体は、工具にプリプレグを適用するために使用される。本方法はさらに、変形したプリプレグから担体を取り外すことを含む。プリプレグの適用には、プリプレグ層を担体と向かい合わせに圧縮することを含む。担体は、プリプレグが工具に適用された後に、変形したプリプレグから取り外される。プリプレグの適用には、単向性のプリプレグテープのコースを担体上に隣り合わせの状態で適用することが含まれる。本方法はさらに、プリプレグが担体に適用される前に、担体上に除去膜および層ダブラーのうちの少なくとも一つを適用し、担体を使用して除去膜及びダブラーのうちの少なくとも一つを工具に適用することを含む。本方法はまた、担体の少なくとも一部を変形に対して強化することも含む。担体の変形は、プリプレグが工具に適用されているときに実行される。
【0006】
別の実施形態によれば、単向性プリプレグ繊維の結合度を変える方法が提供されている。本方法は、単向性プリプレグ繊維を変形可能な担体膜に接着して、膜を繊維の方向に対して横方向に変形させることによって、プリプレグ繊維の間の間隔を広げることを含む。
【0007】
さらに別の実施形態によれば、複合プリプレグを成形工具の上に積層する方法が提供されている。本方法は、プリプレグ材料を担体膜に配置し；担体膜を使用して、プリプレグ材料を工具に適用することを含む。担体膜を使用してプリプレグ材料を適用するステップは、プリプレグ材料が工具に適用されているときに、膜を変形させることによって、プリプレグ材料を変形させることを含む。プリプレグ材料を担体膜に配置するステップは、単向性プレプレグ繊維テープのコースを、担体膜上に隣り合わせの状態に設置し、テープのコースを担体膜に対して圧縮させることを含む。本方法は更に、プリプレグ材料が工具に適用された後で、プリプレグ材料から担体膜を取り外すことを含む。プリプレグ材料を担体膜に接着するステップは、プリプレグ材料を担体膜に対して圧縮することを含む。担体膜を変形させて、プリプレグ材料を工具の形状に適合させる。本方法はさらに、担体膜の少なくとも一部を変形に対して強化することを含むことができる。プリプレグ材料を担体膜に配置し、担体膜を使用してプリプレグ材料を工具に適用するステップを繰り返して、複合のパーツ積層体を形成する。
【0008】
本発明は：複合プリプレグを変形可能な担体の上に適用し；
担体を変形させることによって、プリプレグを変形させ；
担体を使用してプリプレグを工具に適用し；
担体を変形したプリプレグから取り外す
ことを含む、複合パーツを工具上に積層する方法に関するものである。
【0009】
本発明はまた：プリプレグを適用するステップが、プリプレグ層を担体と向かい合った状態で圧縮することを含み、
プリプレグが工具に適用された後で、担体を変形したプリプレグから取り外す、
上述した方法にも関するものである。
【0010】
本方法はまた、プリプレグを適用するステップが、単向性プリプレグテープのコースを担体上で隣り合わせの状態で適用する
ことを含む、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0011】
本発明はまた、プリプレグが担体に適用される前に、除去膜及び層ダブラーのうちの少なくとも一つを担体上に適用し、
担体を使用して、除去膜及びダブラーのうちの少なくとも一つを工具に適用する
ことをさらに含む、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0012】
本発明はまた、担体をプリプレグから取り外すステップが、プリプレグが工具に適用された後で実施される、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0013】
本方法はまた、担体の一部を変形に対して強化する
ことをさらに含む、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0014】
本方法はまた、担体の一部を強化するステップが下記：担体部分において担体の厚さを増加し、
担体部分において担体をエンボス加工し、
強化繊維を担体部分に組み入れる
のうちの少なくとも一つを含む、隣接して上記した方法に関するものである。
【0015】
本方法はまた、プリプレグが工具に適用されているときに、担体の変形が実施される、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0016】
本発明はまた、上述した方法のうちの一つによって複合パーツを積層することに関するものである。
【0017】
本方法はまた：単向性プリプレグ繊維を変形可能な担体膜に接着し；
膜を、繊維の方向に対して横方向に変形させることによって、プリプレグ繊維の間の間隔を広げる
ことを含む、単向性プリプレグ繊維の結合度を変更する方法に関するものである。
【0018】
本発明はまた、繊維の結合度が隣接して上記した方法によって変更された、プリプレグ繊維層に関するものである。
【0019】
本方法はまた：プリプレグ材料を担体膜上に配置し；
担体膜を使用してプリプレグ材料を工具に適用し、これには膜を変形させることによってプリプレグ材料を変形させることが含まれる
ことを含む、複合プリプレグを成形工具の上に積層する方法に関するものである。
【0020】
本発明はまた、プリプレグ材料を担体膜上に配置するステップが：単向性プリプレグ繊維テープのコースを隣り合わせの状態で担体膜に設置し、
テープのコースを担体膜に対して圧縮する
ことを含む、隣接して上記した方法に関するものである。
【0021】
本発明はまた、プリプレグ材料が工具に適用された後で、プリプレグ材料から担体膜を取り外す
ことをさらに含む、複合プリプレグを成形工具の上に積層する上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0022】
本発明はまた、複合プリプレグを成形工具の上に積層し、プリプレグ材料を担体膜に接着するステップが、プリプレグ材料を単体膜に対して圧縮することを含む、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0023】
本発明はまた、担体膜を変形させて、プリプレグ材料を工具の形状に適合させる、複合プリプレグを成形工具の上に積層する、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0024】
本発明はまたさらに：担体膜の少なくとも一部を変形に対して強化する
ことを含む、複合プリプレグを成形工具の上に積層する、上述の方法のうちの一つに関するものである。
【0025】
本発明はまた、担体膜のうちの少なくとも一つを強化するステップが下記：担体膜部分において担体膜の厚さを増加させる、
担体膜部分において担体膜にエンボス加工を施す、
担体膜部分に強化繊維を組み入れる
のうちの一つを含む、複合プリプレグを成形工具の上に積層する、隣接して上記した方法に関するものである。
【0026】
本発明はまたさらに：除去膜及びダブラーのうちの少なくとも一つを担体膜に適用することによって、除去膜及び層ダブラーのうちの少なくとも一つを工具上に適用し、担体膜を使用して、除去膜及びダブラーのうちの少なくとも一つを工具上に配置する
ことを含む、複合プリプレグを成形工具の上に積層する、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0027】
本方法はまた、プリプレグ材料を担体膜上に配置し、担体膜を使用してプリプレグ材料を工具に適用するステップを繰り返して複合のパーツ積層体を形成する、複合プリプレグを成形工具の上に積層する、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0028】
本発明はまた、単向性プリプレグ繊維層を膜上に積層し、
層が上に載った状態で、膜を変形させる
ことを含む、プリプレグ繊維層を変形させる方法に関するものである。
【0029】
本方法はまた、膜を変形させるステップが、膜を層における繊維の配置方向に対して横方向に伸ばすことを含む、プリプレグ繊維層を変形させる、上述した方法に関するものである。
【0030】
本方法はまた、膜の少なくとも一部を変形しないよう抑制する
ことをさらに含む、プリプレグ繊維層を変形させる、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0031】
本発明はまた、膜の少なくとも一部を変形しないよう抑制するステップが、膜の一部を強化することによって実施される、プリプレグ繊維層を変形させる、上述した方法のうちの一つに関するものである。
【0032】
本発明はまた、プリプレグ繊維層を変形させる、上述した方法のうちの一つによって変形したプリプレグ繊維層に関するものである。
【0033】
本発明はまた、積層体を適合させる成形面を有する工具上に多重層の複合パーツを積層する方法にも関し、この方法は：変形可能な担体膜を提供し；
担体膜の一部を変形に対して強化し、これには担体膜部分に強化繊維を浸透させることが含まれ；
複合ダブラーを担体膜の表面上に配置し；
除去膜のストリップを担体膜の表面上に配置し；
複合層を、ダブラー及び除去膜のストリップを覆っている担体膜の表面上に配置し；これには、複数の単向性プリプレグ繊維テープのコースを担体膜表面上に隣り合わせの状態で設置することが含まれ；
層、ダブラー、及び除去膜のストリップを担体膜に対して圧縮し；
担体膜を使用して、層を積層工具に移し；
担体膜を使用して、ダブラー、除去膜のストリップ、及び層を工具上に積層し、これには担体膜を変形させて、層を工具の成形領域に適合させることによって層を変形させることが含まれ；
層が積層され工具に適合された時に、層から担体膜をはがす
ことを含む。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】変形前に、変形可能な担体膜上に保持された複合プリプレグ層の平面図である。
【図4】膜に複合材料の幾つかのコースが適用されている担体膜の平面図である。
【図9】変形した層を扇形パターンに伸ばしている担体膜上の９０度層の平面図である。
【図10】変形前の、圧縮された４５度層を有する担体膜の平面図である。
【図12】層、層ダブラー及び除去膜のストリップが適用された担体膜の断面図である。
【図13】繊維強化材を含む実質的に変形不可能な領域を含む、変形前の担体膜の図である。
【図15】強化された分離領域を有する担体膜の平面図である。
【図17】一体的に形成されたエンボス加工部分を有する担体膜の図である。
【図18】層を積層するために、変形可能な担体膜を使用して、複合構造を積層する方法のフロー図である。
【図19】複合スティフナーの斜視図である。
【図21】航空機の製造及び就航方法のフロー図である。
【図22】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
まず図１、２及び３を見てみると、複合材料の層３０が担体膜３２上に直接接触した状態で保持され、担体−層のアセンブリ３４を形成している。担体膜３２を使用して、積層工程中に層３０を運ぶ及び/又は層３０を工具(図示せず)に適用して、複合パーツ積層体（図示せず）を製造することができる。図１〜３に示す実施例では、プリプレグ層３０は、９０度の配向性を持つ単向性の強化繊維４０を含むが、パーツ積層体の他の層（図示せず）は、所定の層スケジュールに基づき他の繊維配向性を有することができる。
【0036】
繊維４０には好適なポリマー樹脂４２が予め含浸されており、このポリマー樹脂４２は硬化後に繊維４０を望ましい配置方向に保持するマトリックスとして作用する。複合層３０は、後に更に詳しく説明するように、積層工程中、変形する前は長さＬ１及び幅Ｗ１を有している。層３０は、層３０の未硬化樹脂４２の粘着性によって担体膜３２に接着しているが、追加の粘着付与剤を使用して、層３０及び担体膜３２の間に必要な付着力を与えることができる。層３０を担体膜３２上に配置した後で、層３０を担体膜３２に対して圧縮して、層にバックリング、皺、又は他の凹凸が実質的に発生しないようにすることができる。
【0037】
層３０周囲の膜３２上に一又は複数の縁部マージン３６、３８が残るように、層３０を担体膜３２上に配置して、膜３２のハンドリング及び／又は積層工程中に担体膜３２を変形させる、操作する及び／又は保持するのに使用する場合があるハードウェア又は機器（図示せず）の膜３２への取り付けをしやすくすることができる。後に説明するように、担体膜３２上に圧縮されると、層−担体膜アセンブリ３４は工具（図示せず）の異なる輪郭及び形状に一致するように変形することができる。担体膜３２により、樹脂４２の制御された均一の又は不均一の変形が可能になり、また、オフラインの積層ステーション（図示せず）から積層工具（図示せず）へプリプレグ層３０を輸送する担体としてのみ使用することも可能である。本明細書に使用されるように、「変形する」及び「変形している」は、層の材料を、単一及び複合曲線を含む一又は複数の方向に、及び一又は複数の平面内に伸ばす及び／又はせん断することを指している。
【0038】
担体膜３２は、少なくとも一方向、図示した実施例においてＸ軸４４に沿って繊維４０の配置方向に対して横方向に変形することができる。担体膜３２は、例えば非限定的に、ラテックス製のゴム又は同様の用途に好適な厚さを有する天然又は合成の変形可能な材料を含むことができる。担体膜３２の材料は、変形後に実質的に元のサイズ及び形状に戻る伸縮材料であってよい。積層工程中に、膜を反対側の縁部マージン３８でつかみ、矢印４６によって示される反対方向、実質的にＸ軸４４に沿って膜３２を引っ張ることによって、層３０を変形させることができる。
【0039】
層３０が変形する前は、繊維４０は隙間ｄ１を有していて良い。粘弾性樹脂４０（図３）は繊維方向に対して直交する方向（この場合、Ｙ軸４５）に変形した時にへこんで、繊維４０が繊維方向、すなわちＸ軸４４に平行方向にほぼ同時に滑る又はせん断することにより、プリプレグ層３０が積層工具（図示せず）の輪郭に適合することが可能になる。
【0040】
図４及び５を参照すると、手動で、又は自動繊維配置機器（図示せず）を使用して、単向性テープの複数の個々のコース４８ａ、４８ｂ、４８ｃを隣り合わせに、実質的に平行に接触している状態で膜３２上に配置することによって、層３０を担体膜３２に適用することができる。用途、及び使用される特定材料によっては、コースの端部５０はわずかに重なり合ってよく、コース４８間に間隙Ｇを形成してもよい。担体膜３２の変形を利用して、工具（図示せず）上に層３０を積層中に、コース４８間の重なり又は間隙Ｇの幅を制御することができる。さらに、担体膜３２を使用して、層３０を形成するのに使用されるプリプレグ材料の結合度を変えることができる。例えば、プリプレグ材料の結合度は、材料を望ましい結合度に均一に変形させることによって変えることができる。担体膜３２を使用して、このようにプリプレグ材料の結合度を変えることは、パーツの重量及び／又は材料のコストを削減することができるインターリーブダブラーを作製するのに役に立ち得る。
【0041】
図６、７及び８は、図１の矢印４６の方向に、Ｘ軸４４に沿って変形させた後の層３０を示す。図６から、層３０の幅Ｗ１がほぼ同じままであるのに対して、層３０の長さＬ２は、担体膜３２が変形した結果、より長く変形していることが分かる。担体膜３２の変形により、層３０の樹脂４２が効率的に変形し、その結果、強化繊維間の隙間が寸法ｄ１よりも大きい寸法ｄ２まで広がる。このような層３０の変形により、積層工程中に、層３０が工具表面（図示せず）の輪郭及び他の特徴により良く適合することが可能になり、積層中の層材料を安定させることができる。担体膜３２はプリプレグ層３０が工具（図示せず）の上で成形されているときに、プリプレグ層３０の分割、皺形成、及び／又はバックリングを防ぎ、積層工程中に層３０が工具上に正確に位置づけされることを可能にし得る。一般に、図１〜８に関連して上述したように、９０度層３０を変形させるときは、繊維４０はＸ軸４４に沿ってほぼ均一に変形すると予測され得ることに注目すべきである。しかしながら、非９０度層３０を変形させるときは、繊維の変形は均一でない場合がある。例えば、０度層３０（図示せず）をＸ軸４４の方向に変形させるときは、層３０の端部５５（図６）近辺の繊維４０が、０度の配置方向を保つ層３０の中央５７付近の繊維４０に対して角度をなして（図示せず）せん断する場合がある。このせん断効果は、中央５７から端部５５に向かって徐々に増加し得る。このせん断変形の補正は、層３０の端部５５を予め選択された角度（図示せず）で切断することによって行うことができる。４５度層３０を変形させるときは、繊維４０のせん断及び伸張の両方が起こる。
【0042】
図９は、担体膜３２を使用して、９０度層３０を単一平面内で放射状又は扇形のパターン６５に変形させたところの図であり、繊維の方向は実線で示されている。図示していないが、この同じ放射状のパターン６５を他の面に変形させることができる。
【0043】
図１０及び１１は、図９に示すように、変形前に幅Ｗ１及び長さＬ１を有する４５度繊維配置方向を有するプリプレグ層３０を示す。この実施例では、担体膜３２は直交するＸおよびＹ軸４４、４５に沿って変形し、これにより層３０が同様に、両方の軸に沿ってより長くＬ２変形する。Ｙ軸に沿って膜３２が伸びた結果、繊維４０の配置方向角度が、４５度未満のある角度θに変化する。単一軸又は２つの直交軸４４、４５に沿って変形している層の実施例を図１〜１０に示したが、層３０は、層３０を適合させなければならない用途の要件及び工具（図示せず）の形状によっては、他の方向及び他の平面内において変形させることができる。さらに、後に説明するように、担体膜３２の一又は複数の部分のみを変形させて、層３０の対応する部分（図示せず）のみが積層工程中に変形するようにすることが可能である。
【0044】
ある用途においては、担体膜３２を使用して、例えば非限定的に、ダブラー、除去膜、及びコールプレート等の工具（図示せず）上に、層３０とともに積層アセンブリの追加品目を予め位置決めし配置することが可能である。例えば、図１２は複合ダブラー５４が層３０と担体膜３２の間に挟まれた担体膜３２上に配置された層３０を示す。同様に、除去膜のストリップ５６は、積層された層３０から担体膜３２を取外し、剥がしやすくすることができる膜３２上の縁部マージン３６に沿って層３０と担体膜３２の間に挟まれている。このため、この実施例では、積層工程中の担体膜３２の使用により、層３０、ダブラー５４、及び除去膜のストリップ５６が単一ステップにおいて互いに対して正確に位置づけされ、工具（図示せず）の上に積層されることが可能になる。
【0045】
前述したように、ある用途においては、積層工程中に層３０の一部のみを変形させることが可能である又は望ましい。担体膜３２の変形を、パーツの形状及び成形要件に合った幾つかの任意の技術を利用して、層の担体３２の弾力性を選択的に抑制するように適合させることができる。図１３は、積層工程中に膜３２が変形しているときに、変形に抵抗する強化部分５８を含む一区分３２ｃを有する担体膜３２を示す。この実施例では、膜部分３２ｃの強化は、膜３２が変形されるべき方向に、この実施例においてはＸ軸４４に沿って配向している単向性繊維６０を担体膜３２に含浸させることによって達成される。
【0046】
変形前は、図１３に示すように、担体膜は長さＬ１を有し、強化部分３２ｃは幅Ｒ１を有する。担体膜３２が、繊維６０の軸方向に相当するＸ軸４４に沿って変形すると、繊維６０は大幅には変形せず、この結果、強化部分３２ｃの幅Ｒ１は実質的に変わらない一方で、変形が可能である強化部分３２ｃの両側に膜３２の強化していない部分３２ａ、３２ｂがあるために担体膜３２の全体的な長さがＬ２に変形する。また、強化部分３２ｃに、膜３２がある程度変形するが、他の、膜３２の強化していない領域よりも変形しない強化剤を用いることも可能である。強化部分３２ｃは、例えば非限定的に、膜３２内にクロスステッチ（図示せず）を含むことができる。使用される強化剤の種類によっては、膜３２が伸びたときに強化部分３２ｃの幅Ｗがさらに狭まったり、狭まらなかったりする。
【0047】
図１３及び１４に示す実施例の場合、強化領域５８は担体膜３２内部の中央に位置しており、担体膜３２の全幅Ｗ全体に延在する。図１５は、強化領域５８が担体膜３２の縁部マージン３６、３８から内向きに間隔を置いて配置され、膜３２の領域内で中心からずれて配置されている実施例を示す。図１３及び１４に示す実施例のように、図１５に示す強化領域５８はまた、単向性又は多方向であってよい担体膜３２に強化繊維６０（図１４参照）を組み入れることもできる。例えば、強化繊維の配置方向に相当する２つの直交方向において、例えばＸ及びＹ軸４４、４５に沿って変形に抵抗するように、繊維６０を互いに織り込んで、膜３２に組み入れることができる。同様に、他の方向において強化領域５８内の膜３２の変形に抵抗するように、さらなる配置方向、例えば４５度の配置方向に繊維６０を配置することができる。図示した強化領域５８の形状はおおむね正方形になっているが、他の種々の形状も可能である。
【0048】
膜３２の局所的な変形を防止する又は低減する他の強化技術が可能である。例えば、図１６に示すように、実質的に変形しない、図１３、１４及び１５の強化領域５８は、担体膜の厚さＴ１を強化領域５８の厚さＴ２まで増加させることによって作製可能である。図１７は、望ましい強化を達成するための別の技術を示し、この技術では、担体膜３２は望ましいパターン６３のエンボス加工したくぼみ６２、この場合は、一又は複数の方向への変形に抵抗するダイアモンドを含む。一部の用途では、二以上の上述した技術を用いて、実質的に変形しない領域５８を作製することが望ましくあり得る。例えば非限定的に、エンボス加工したくぼみ６２、膜の厚みＴ２の増加、及び強化繊維５８の組合せを使用することができる。一又は複数の上述した強化技術を用いて、担体膜３２の異なる領域において異なる度合いで膜を延長させることができる。
【0049】
ここで、前述した変形可能な担体膜３２を使用して複合パーツを形成するために層を積層する方法のステップを広く示す図１８に注目する。６４で開始し、用途及び積層される層３０に好適な寸法及び形状を有する変形可能な担体膜３２が提供される。６６において、変形可能な担体膜３２の一部を必要に応じて強化することができる。６８において、除去膜５６（図１２）を必要に応じて変形可能な担体膜３２に適用して、積層後に担体膜３２を層３０から取り外しやすくする。７０において、一又は複数の層ダブラー５４（図１１）又は他の材料を必要に応じて変形可能な担体膜３２に適用することができる。
【0050】
７２において、プリプレグ層３０を手動で、又は自動機器を使用して変形可能な担体に適用し、プリプレグ材料のコース４９（図４）を担体膜３２上に隣り合わせに、場合により実質的に接触している状態で設置する。層３０は、層３０の左右が反対になるように、反転した、鏡像の様に担体膜３２上に積層する。層３０を膜３２上で反転させることにより、膜３２が工具９０に移された時に、層３０が適切な配置方向を有することになる（図２０参照）。７４において、任意のダブラー及び/又は除去膜を含む層材料は、変形可能な担体膜３２に対して圧縮される。この圧縮は、手の一振り（図示せず）で、又は加熱を伴っても伴わなくてもよい真空を使用して機械的に行うことができる。７６において、担体膜３２は少なくとも一方向に変形し、これにより層３０が、工具９０の形状及び微細構成を含む工具９０上への積層に最も適した所望の形状及び/又は寸法に変形する。７８において、層３０が膜３２上に位置し、膜３２及び工具９０の間に位置づけされると、担体膜３２を使用して工具９０上に層３０を位置づけし積層する（図２０参照）。８０において、工具９０上に層３０を積層した後で、担体膜３２を、積層体３０からはがすことによって除去する。８２において、担体膜３２を必要に応じて再使用する、又は廃棄することができる。ステップ６８〜８０は、パーツ積層体のすべての層３０が積層されるまで繰り返すことができる。【0051】
図２０は、図１８に示す積層方法のステップを示し、ここで図１９に示す、Ｌ形断面及び曲率半径Ｒを有する湾曲スティフナー１００を湾曲した工具９０に設置する。工具９０は、図１９に示すスティフナー１００のウェブ１００ａと湾曲フランジ１００ｂをそれぞれ形成するための、２つの隣接した湾曲工具表面９０ａ、９０ｂを含む。８４に示すように、単向性プリプレグ材料のコース４８を変形可能な担体膜３２上に隣り合わせに設置して、８６に示す完成した９０度層３０を形成する。完成した層３０を次に膜３２上で圧縮し、その後８８において、工具表面９０ａの曲線とおおむね一致するように、膜３２を伸ばして矢印８７で示すように半径方向に変形させる。８９で示すように、層３０を扇形に変形させて、膜３２を使用して工具表面９０ａ上に配置して、スティフナー１００の湾曲したウェブ１００ａを形成する。担体膜３２及び剥離層（図示せず）を次に部分的に形成された層３０から取り外すことができる。担体膜３２を取り外した状態で、層３０を次に工具表面９０ｂの上で成形して、スティフナー１００のフランジ１００ｂを形成する。上の実施例では、担体膜３２を使用して単一平面の曲線に沿って層を形成することを示したが、担体膜３２を使用して、複合湾曲面、アーチ等を有する工具（図示せず）の上に層を形成することもできる。
【0052】
次に図２１及び２２を参照すると、本発明の実施形態は、図２１に示す航空機の製造及び就航方法１０２と、図２２に示す航空機１０４において使用することができる。試作段階においては、例示の方法１０２は航空機１０４の規格及び設計１０６と材料調達１０８を含むことができる。製造段階においては、航空機１０４の部品及びサブアセンブリの製造１１０と、システム統合１１２が行われる。ステップ１１０では、開示の方法及び装置を用いて、次にステップ１１２で組み立てられる胴体フレーム部分及びスティフナー等の複合パーツを製造することができる。その後に、航空機１０４は認可及び納品１１４を経て、就航１１６される。顧客によって使用されている間、航空機１０４には定期的な整備及び保守１１８（修正、再構成、改修等を含むことができる）が予定される。
【0053】
方法１０２の各プロセスは、システム・インテグレーター、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって行われる又は実施することが可能である。この説明の目的のために、システム・インテグレーターは、非限定的に、任意の数の航空機メーカー及び主要なシステム下請業者を含むことができ、第三者は、非限定的に、任意の数の供給メーカー、下請業者及びサプライヤを含むことができ、オペレータは、航空機、リース会社、軍部、サービス組織等であってよい。
【0054】
図２２に示すように、例示の方法１０２によって製造される航空機１０４は、複数のシステム１２２と内装１２４を有する機体１２０を含むことができる。開示の方法及び装置を用いて、機体１２０の一部を形成するフレーム部分及びスティフナーを製造することができる。高レベルシステム１２２の例は、一以上の推進システム１２６、電気システム１２８、油圧システム１３０、及び環境システム１３２を含む。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙における実施例を示したが、本発明の原理は自動車産業等の他の業界にも応用することができる。
【0055】
本明細書で具体化した装置を、製造及び就航方法１０２の任意の一以上の段階において活用することができる。例えば、製造プロセス１１０に対応する部品又はサブアセンブリは、航空機１０４が就航されている間に製造される部品又はサブアセンブリと同様の方法で製作又は製造することができる。また、一以上の装置の実施形態を、例えば航空機１０４の組立を実質的に早めることによってまたは航空機１０４にかかる費用を削減することによって、製造段階１１０及び１１２において利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態を、航空機１０４が就航している間に、例えば非限定的に、整備及び保守１１８に利用することができる。
【0056】
本発明の実施形態を特定の例示の実施形態について説明したが、当然ながら特定の実施形態は例示目的のものであって、限定するものではなく、当業者によって他の変形例を発想することが可能である。また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
複合パーツを工具上に積層する方法であって：
複合プリプレグを変形可能な担体の上に適用し；
担体を変形させることによってプリプレグを変形させ；
担体を使用してプリプレグを工具に適用し；
変形したプリプレグから担体を取り外す
ことを含む方法。
（態様２）
プリプレグの適用には、プリプレグを担体と向き合った状態で圧縮することが含まれ、
プリプレグが工具に適用された後で、変形したプリプレグから担体を取り外す、
態様１に記載の方法。
（態様３）
プリプレグの適用には：
単向性のプリプレグテープのコースを隣り合わせの状態で担体上に適用する
ことが含まれる、態様１に記載の方法。
（態様４）
プリプレグを担体に適用する前に、除去膜及び層ダブラーのうちの少なくとも一つを担体上に適用し；
担体を使用して、除去膜及びダブラーのうちの少なくとも一つを工具に適用する
ことをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様５）
プリプレグからの担体の取り外しは、プリプレグを工具に適用した後で行う、態様１に記載の方法。
（態様６）
担体の少なくとも一部を変形しないように強化する
ことをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様７）
担体の一部の強化には：
担体部分の担体の厚さを増加させること、
担体部分の担体にエンボス加工を施すこと、及び
担体部分に強化繊維を組み入れること
のうちの少なくとも一つが含まれる、態様６に記載の方法。
（態様８）
プリプレグが工具に適用されている時に、担体を変形させる、態様１に記載の方法。
（態様９）
態様１に記載の方法によって積層された複合パーツ。
（態様１０）
繊維の方向に対して横方向に膜を変形させることによって、プリプレグ繊維間の間隔を広げる、
態様１に記載の方法。
（態様１１）
態様１０に記載の方法によって変更された繊維結合度を有するプリプレグ繊維層。
【符号の説明】
【0057】
３０ 複合材料の層３２ 担体膜
３２ａ 層の強化していない部分
３２ｂ 層の強化していない部分
３２ｃ 強化部分
３４ 担体−層アセンブリ
３６ 縁部マージン
３８ 縁部マージン
４０ 繊維
４２ 層の樹脂
４４ Ｘ軸
４５ Ｙ軸
４８ａ 単向性のテープのコース
４８ｂ 単向性のテープのコース
４８ｃ 単向性のテープのコース
５０ コースの端部
５５ 層の端部
５６ 除去膜のストリップ
５７ 層の中央部
５８ 強化繊維
６０ 単向性繊維
６２ エンボス加工したくぼみ
６３ パターン
６５ 放射状／扇形パターン
９０ 工具
９０ａ 工具表面
９０ｂ 工具表面
１００ 湾曲スティフナー
１００ａ ウェブ