特許 6181190 複合材外板と複合材スティフナとをオートクレーブ内で共硬化するための方法及び装置

(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】6181190

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】複合材外板と複合材スティフナとをオートクレーブ内で共硬化するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/18 20060101AFI20170807BHJP

   B29C 43/12 20060101ALI20170807BHJP

   B29C 70/40 20060101ALI20170807BHJP

   B64C 1/00 20060101ALI20170807BHJP

   B64C 1/12 20060101ALI20170807BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20170807BHJP

   B29L 31/30 20060101ALN20170807BHJP

【ＦＩ】

   B29C43/18

   B29C43/12

   B29C70/40

   B64C1/00 B

   B64C1/12

   B29K105:08

   B29L31:30

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-535658(P2015-535658)

(86)(22)【出願日】2013年8月28日

(65)【公表番号】特表2015-535762(P2015-535762A)

(43)【公表日】2015年12月17日

(86)【国際出願番号】US2013057089

(87)【国際公開番号】WO2014055180

(87)【国際公開日】20140410

【審査請求日】2016年6月9日

(31)【優先権主張番号】13/644,587

(32)【優先日】2012年10月4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】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】スティーヴンズ， ジェフリー スコット

(72)【発明者】

【氏名】バイ， スティーヴン ダグラス

(72)【発明者】

【氏名】デイ， ダン

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１８６８９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１８７０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２６１１９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−０３０９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０８６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３０８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０５６８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９２０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９４６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０３１７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複合材スティフナを複合材外板に対してオートクレーブ硬化するための装置であって、
複合材外板が配置され得るツール表面と、前記外板の下で、複合材スティフナが内部に配置されるようにそれぞれ適合される、複数のチャネルとを有する、ツール、
前記スティフナに印加されるオートクレーブ圧力に反応するように、前記チャネル内部に配置されるように適合される、複数の加圧可能なブラダ、
前記外板を前記スティフナに対して圧密化するために、前記ツールの上にシールされるように適合される、真空バッグ、並びに、
オートクレーブ圧力を使用して前記ブラダを加圧するために、前記ブラダに連結されるマニフォールドシステム、を備え、
前記マニフォールドシステムは、前記真空バッグを貫通し且つオートクレーブ圧力に晒される、通気管を含み、前記通気管は前記ブラダと流体連通する、装置。

【請求項2】

フレームをさらに備え、前記バッグは、再利用可能なバッグであり、前記フレームに取り付けられる、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ブラダは、その一端に通気固定具を含み、前記マニフォールドシステムが前記通気固定具に連結される、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記マニフォールドシステムは、マニフォールドボックスを含み、前記通気管は、前記マニフォールドボックス上に設けられ、前記通気固定具に連結される、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記マニフォールドボックスは、前記真空バッグが前記ツールの上にシールされる場合に、前記真空バッグの下に位置し且つこれと接触する、上壁を含み、前記通気管は前記上壁を貫通する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記真空バッグと前記通気管との間のシールをさらに含む、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記マニフォールドシステムと前記通気管とは、前記ツールの１つの側に沿って位置し、
前記真空バッグは、前記通気管にシールされるように適合される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

複合材スティフナと外板とをオートクレーブ内で共硬化する方法であって、
未硬化のスティフナをツール上に配置すること、
前記未硬化のスティフナ内に複数のブラダをそれぞれ配置すること、
前記ツールの上に未硬化の外板を、前記スティフナと接触させて配置すること、
前記ブラダをマニフォールドに連結すること、
前記ツールと前記マニフォールドとの上にバッグをシールすること、
前記バッグを通じて、前記マニフォールドをオートクレーブ圧力まで通気すること、及び
前記マニフォールドを通じて、オートクレーブ圧力を使用して前記ブラダを加圧すること
を含み、
前記ブラダを前記マニフォールドに連結することは、前記ブラダの各々の端部を、前記オートクレーブ圧力に晒される通気管に連結することを含み、前記通気管は前記ブラダと流体連通する、方法。

【請求項9】

前記バッグをシールすることは、前記バッグを前記通気管の周囲でシールすることを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記ブラダを前記マニフォールドに連結することは、前記ブラダのうちの複数のブラダの端部を、前記通気管に連結することを含む、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

前記バッグをシールすることは、前記バッグと前記ツールとの上にフレームを配置すること、及び、前記フレームと前記ツールとの間で前記バッグを締結することを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記マニフォールドは複数のマニフォールドボックスを含み、前記方法は、
前記マニフォールドボックスを、前記ツール上の端から端まで、前記ブラダの一端に沿って、配置すること、及び
各マニフォールドボックスを、複数の前記ブラダと連結すること
をさらに含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、複合材部品の製造に関し、より詳細には、複合材外板と複合材スティフナとをオートクレーブ内で共硬化するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の複合材部品をオートクレーブ内で硬化することが必要となることがあり、これには、部品がオートクレーブ圧力によって倒壊することを防止するための内側ブラダを要する。例えば、航空機産業では、複合材外板が、ハット型の断面を有する複数のスティフナに対して、真空バッグ及びオートクレーブ圧力を使用して圧密化され、共硬化されることがある。オートクレーブ圧力による倒壊を避けるために、ブラダ内の内圧が実質的にオートクレーブ圧力と等しくなるように、ブラダが、オートクレーブ環境まで通気されることがある。ブラダの通気における技術の１つは、真空バッグを通じて通気される穴を、ブラダに配置することである。真空バッグを通じたブラダの通気は、バッグ内への漏れの可能性を増大させ、通気パイプの望ましくない予圧や硬化中の潜在的な繊維補強材の歪みや樹脂の枯渇（ｒｅｓｉｎ ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ）といった問題につながることがある。

【0003】

真空バッグを通じてブラダを通気する必要がなく、ブラダに対するオートクレーブ圧力の十分に均一な分配を促進するような、複合材外板と複合材スティフナとを共硬化するための方法及び装置の提供が望まれる。種々のタイプのアセンブリ用に容易に再構築できるような、上述の装置も求められる。

【発明の概要】

【0004】

記載の実施形態は、オートクレーブ硬化サイクル中に繊維強化樹脂スティフナを圧縮するために、ブラダのアレイにオートクレーブ圧力を分配するための方法及び装置を提供する。マニフォールドシステムは通気管を通じてオートクレーブ圧力をブラダに分配し、通気管は、再利用可能な真空バッグを、当該バッグの領域の外側の位置で貫通し、当該バッグは、硬化される部分を覆う。各通気管を通じ、１つよりも多いブラダを通気することによって、通気のためのバッグの穿通の数が削減される。このマニフォールドシステムは、端から端まで配置される複数の取り外し可能なマニフォールドボックスを備え、通気が必要なブラダの数に適合するように再構成され得る。通気管の予圧は回避され、起こり得る繊維の歪み及び／又は樹脂枯渇が大幅に低減される、あるいは取り除かれる。

【0005】

記載の一実施形態によれば、複合材スティフナを複合材外板に対してオートクレーブ硬化するための装置が提供される。この装置は、複合材外板が配置され得るツール表面と、外板の下で、複合材スティフナが内部に配置されるように適合される、少なくとも１つのチャネルとを有する、ツール、スティフナに印加されるオートクレーブ圧力に反応するように、チャネル内部に配置されるように適合される、少なくとも１つの加圧可能なブラダ、外板をスティフナに対して圧密化するために、ツールの上にシールされるように適合される、真空バッグ、並びに、オートクレーブ圧力を使用してブラダを加圧するために、ブラダに連結されるマニフォールドシステム、を備え、このマニフォールドシステムは、真空バッグを貫通し、オートクレーブ圧力に晒される、通気管を含む。バッグは、再利用可能なバッグであってよく、フレームに取り付けられる。ブラダは、その一端に通気固定具を含み、マニフォールドシステムがこの通気固定具に連結される。マニフォールドシステムは、マニフォールドボックスを含み、通気管はマニフォールドボックスに設けられ、通気固定具と連結される。マニフォールドボックスは、真空バッグがツールの上にシールされる場合に真空バッグの下に位置してこれと接触する、上壁を含み、通気管は上壁を貫通する。装置は、真空バッグと通気管との間のシールをさらに含み得る。マニフォールドシステムと通気管とは、ツールの１つの側に沿って位置し、真空バッグは、通気管にシールされるように適合される。

【0006】

別の実施形態によれば、複数の複合材スティフナと複合材外板とをオートクレーブ硬化するための装置が提供される。この装置は、その上に複合材外板が配置されるように適合されるツールを備え、このツールは複数のチャネルを含み、各チャネルは、内部に複合材スティフナが配置されて外板と接触するように適合される。装置は、外板の上に配置され、外板をスティフナに対して圧密化するためのオートクレーブ圧力に晒されるように適合される、バッグをさらに備え、複数のブラダはそれぞれ、真空バッグを通じてスティフナに印加されるオートクレーブ圧力に反応するように、スティフナ内に配置されるように適合される。装置は、ツールチャネルの一端に沿って位置し、ブラダをオートクレーブ圧力に連結させるために、バッグの下に設けられる、マニフォールドシステムも含む。マニフォールドシステムは、バッグによって係合されるように適合された上壁を有するマニフォールドボックス、マニフォールドボックスの上壁とバッグとを貫通する通気管、及び、通気管をブラダ端部と連結するラインを含む。装置は、バッグを通気管に対してシールするための、通気管とバッグとの間のシール、フレーム、及び、ツールとフレームとの間のバッグ外周を締結するためのクランプをさらに備える。マニフォールドシステムは、シールされたバッグ外周の内側に位置する。各ブラダは細長く、その一端に通気固定具を含み、各通気固定具によって、マニフォールドシステムが解放可能に連結される。マニフォールドシステムは、端から端まで配置されて、各々が頂部を有する、複数のマニフォールドボックス、マニフォールドボックスの頂部とバッグとをそれぞれ貫通する複数の通気管を含む。通気管は、ブラダの端部と連結され、バッグにシールされる。

【0007】

さらに別の実施形態によれば、複合材スティフナと複合材外板とをオートクレーブ内で共硬化する方法が提供される。この方法は、未硬化のスティフナをツール上に配置すること、未硬化のスティフナ内にブラダをそれぞれ配置すること、ツールの上に未硬化の外板を、スティフナと接触させて配置すること、ブラダをマニフォールドに連結すること、ツールとマニフォールドとの上にバッグをシールすること、バッグを通じて、マニフォールドをオートクレーブ圧力まで通気すること、及び、マニフォールドを通じて、オートクレーブ圧力を使用してブラダを加圧することを含む。ブラダをマニフォールドに連結することは、ブラダの端部を、オートクレーブ圧力に晒される通気管に連結することを含む。バッグをシールすることは、バッグを通気管の周囲でシールすることを含む。ブラダをマニフォールドに連結することは、ブラダのうちの複数の端部を、通気管に連結することを含む。バッグをシールすることは、バッグとツールとの上に、フレームを配置すること、及び、フレームとツールとの間でバッグを締結することを含む。マニフォールドは複数のマニフォールドボックスを含み得、当該方法は、マニフォールドボックスを、ツール上に端から端まで、ブラダの一方の端部に沿って配置すること、及び、各マニフォールドボックスを複数のブラダと連結することをさらに含み得る。

【0008】

さらなる実施形態によれば、複合材部品に印加される圧力を、当該部品のオートクレーブ硬化中に、分配する方法が提供される。この方法は、複合材部品をツール上に配置すること、オートクレーブ圧力に反応するように、ブラダを当該部品内に配置すること、ツールの１つの側に沿って複数のマニフォールドボックスを配置すること、各マニフォールドボックスを、ブラダのうちの少なくとも１つに連結すること、ツールとマニフォールドボックスとの上に真空バッグをシールすること、及び、真空バックを通じて各マニフォールドボックスを通気することを含み、真空バッグを通じて各マニフォールドボックスを通気することは、通気管を真空バッグに貫通させることと、各通気管を真空バッグにシールすることとを含む。各マニフォールドボックスを、ブラダのうちの少なくとも１つに連結することは、マニフォールドラインをブラダ上の通気吸気口固定具に連結するための、クイックディスコネクトを使用することを含む。

【0009】

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モードと、更にはその目的及び利点とは、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】補強複合材外板の上面斜視図である。

【図2】図１に示す補強外板の底面斜視図であり、オートクレーブにおいて外板と共硬化されたスティフナが見えている。

【図3】図１及び２に示す外板を補強するために使用され得る、ハット型スティフナの斜視図である。

【図4】ブレード型スティフナの一部分の図である。

【図5】外板とスティフナとをオートクレーブ内で共硬化するための装置の機能ブロック図である。

【図6】図５に示す装置の一実施形態の上面斜視図である。

【図7】図６に示す装置の底面斜視図であるが、ツールおよびツール基部は明示するために図示していない。

【図8】図６の線８−８で切り取った断面図である。

【図9】図５〜８に示す装置の部分を形成するツールの上面斜視図である。

【図10】図５〜８に示す装置の底面斜視図であり、ツールも図示する。

【図11】図１０に示す底部ツールの分解斜視図である。

【図12】図１及び２に示す外板を補強するために使用される、スティフナのアレイの斜視図である。

【図13】オートクレーブ硬化中、図１２に示すスティフナ内にそれぞれ配置される、ブラダのアレイの斜視図である。

【図14】図１３に示すブラダの端面斜視図であり、ブラダ通気固定具が示されている。

【図15】装置の斜視図であり、スティフナとブラダの位置が見えるよう、フレーム及び真空バッグは明示のために除去されている。

【図16】マニフォールドシステムの部分を形成するマニフォールドボックスの１つの斜視図である。

【図17】図１６の線１７−１７で切り取った断面図である。

【図18】図１６と同様の図であるが、マニフォールドボックスのカバーを除去し、明示のために固定用の接続ホースを図示せずに示している。

【図19】図６の線１９−１９で切り取った断面図であり、明示のために固定具間の接続ホースは示していない。

【図20】マニフォールドボックスの１つの一部分の等角図であり、通気管と、隣接する２つのマニフォールド固定具とを見せるために、カバーが除去されている。

【図21】外板とスティフナとをオートクレーブ内で共硬化する方法のフロー図である。

【図22】航空機の製造および保守方法のフロー図である。

【図23】航空機のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

まず図１及び２を参照すると、記載の実施形態は、外板３０の底部側３４と共硬化された複合材積層スティフナ３２で補強される、繊維強化された複合材積層外板３０を作製するための方法及び装置に関する。下記でより詳細に述べるように、外板３０及びスティフナ３２は、レイアップされて所望の形状に成形され、次いで、オートクレーブ（図１及び２に図示せず）内で共硬化される。スティフナリブと称することもあるスティフナ３２は、既知の数種のタイプのいずれかであり得る。例えば、図３に示すように、スティフナ３２は、ハット状セクション３６と共硬化プロセス中に外板３０の底部側３４に取り付けられるフランジセクション３８とを有する、ハット型スティフナ３２であり得る。図４は、ブレードセクションもしくはウェブセクション４０及びフランジセクション３８を有する、ブレードスティフナ３２と称される別のタイプのスティフナ３２を示す。

【0012】

ここで図５を参照すると、外板３０及びスティフナ３２は、全体的に４２で示す装置を使用して、オートクレーブ４４内で共硬化され得る。装置４２は、全体として、再利用可能な真空バッグ４８がシールされ得るツール４６を含む。ツール４６はその中に、スティフナチャージと称されることがある、複数の未硬化の複合材スティフナ３２を有するように構成される。ブラダ５２は、オートクレーブ４４及び真空バッグ４８によって印加される圧密圧力に反応するように、各スティフナ３２の内部に配置される。未硬化の複合材外板（図５には図示せず）は、未硬化のスティフナ３２のフランジセクション３８上を覆い且つこれに接触して、ツール４６上に配置される。装置４２に連結された真空システム６３は、真空バッグ４８を外板３０に対して引き下げるように真空バッグ４８内で真空引きし、硬化プロセス中に外板３０をスティフナ３２のフランジセクション３８（図３及び４）に対して圧密化するために使用される。ブラダ５２が倒壊しないよう、ブラダ５２をオートクレーブ圧力まで通気するために、各ブラダ５２にマニフォールドシステム５４が連結４７される。マニフォールドシステム５４は、ツール４６の１つの側６５に沿って端から端まで、ブラダ５２の端部からわずかに離間されて配列され得る、一又は複数のマニフォールドボックス５７を含む。硬化サイクル中、各マニフォールドボックス５７は真空バッグ４８の下に位置し、ツール４６の境界の外側のある位置で真空バッグ４８を通って上方に伸びる、通気管５６を含む。オートクレーブ４４環境内へと伸びる通気管５６により、オートクレーブ圧力がブラダ５２に対して内側で印加されることができ、換言すれば、マニフォールドシステム５４が、オートクレーブ４４環境とブラダ５２の内部容積との間の圧力を等しくする。

【0013】

ここで図６、７、８を参照すると、装置４２のさらなる詳細が示されている。装置４２は、広義には、再利用可能な真空バッグ４８が取り付けられるフレームアセンブリ５０を備える。真空バッグ４８は、非限定的に、例えば、繰り返される圧密化サイクルと再利用に耐えられる、エラストマ又はその他の材料を含み得る。フレームアセンブリ５０は、金属などの剛性材料で形成される、概して矩形の外側フレーム５３、及び、外側フレーム５３に取付けられるクロスフレーム部材５１を備える。真空バッグ４８は、外側フレーム５３に取り付けられ、ツール４６とマニフォールドシステム５４との双方の全領域を覆う。

【0014】

フレームアセンブリ５０は、外側フレーム５３の外周に、ハンドル５９及びクランプ５８も含み得る。ハンドル５９は、フレームアセンブリ５０を真空バッグ４８と共に手動で持ち上げて取り去ることを可能にし、これにより外板３０とスティフナ３２と（図６〜８には示さず）をロード及びアンロードできる。外側フレーム５３は、フレームアセンブリ５０がツール４６の上に降下される（図５）場合、アセンブリの位置あわせを補助するための、ガイド６２を備えてもよい。図８で最もよく見て取れるように、真空バッグ４８は、ツール基部プレート６８に対して、フレームアセンブリ５０の部分を形成するクランププレート６７で締結されるように適合される、平坦な外周縁６４を含む。クランプ５８の作動により、外側フレーム５３をツール４６に対してロードし、これによりクランププレート６７を平坦な外周縁６４に対してロードし、真空バッグ４８とツール４６との間に真空気密シールを作成する。

【0015】

通気管５６は、真空バッグ４８の１つの側６５に沿って配置され、円形の通気管リングシール６０によって画定される、真空バッグ４８の開口部を通って、上方に伸びる。通気管リングシール６０は、硬化サイクルに備えてフレームアセンブリ５０がツール４６上に降下されるとき、通気管５６を摺動可能に受け、真空バッグ４８と通気管５６との間で、実質的に真空気密の外周シールを形成する。幾つかの実施形態で、通気管５６を、真空バッグ４８を穿通しないよう、下方に向けることが可能であり得る。真空バッグ４８をツール４６とマニフォールドボックス５７とに対して引かせて、真空バッグ４８を排気するために、真空バッグ４８の内側を適切な真空システム６３（図３）と連結するための一又は複数の真空ライン固定具６６が設けられてもよい。

【0016】

図９、１０ａ及び１１は、図５に示すツール４６の典型的な一形態のさらなる詳細を示す。ツール４６は、ツールビレット７０、及び、溶接又はその他の適切な技術でツールビレット７０に取付けられる、下部のツール基部プレート６８を含む。ツールビレット７０は、金属などの中実の材料を含み得、この材料から、機械加工などによりチャネル７４が形成され得る。各チャネル７４は、スティフナ３２のハット状セクション３６のような、スティフナ３２の一部に対応する断面形状を有する。ツールビレット７０は、外板３０と共にスティフナ３２のフランジセクション３８が置かれる、ツール上面７２も有する。

【0017】

図１０に示すように、ツール基部プレート６８は、複数のツール基部プレート開口７６を含み、図示の例でこれらは概して矩形の形状である。ツール基部プレート開口７６は、ツールビレット７０の底部側へのアクセスを可能にし、ツール４６のより均質な加熱／冷却とともに、より素早く加熱及び冷却を行うために、ツールビレット７０裏側周辺の空気循環を可能にする。ツール基部プレート６８は、ツールビレット７０に必要な剛性を与え、材料費やツール重量を削減するよう、より薄いツールビレット７０を使用できるようにする。しかしながら、他の実施形態で、ツールビレット７０が必要な剛性を備えるよう十分に厚い場合には、ツール基部プレート６８が不要となることがある。図１０では、真空ライン吸気口固定具６６とツールビレット７０の頂部とに連結されて、真空バッグ４８の排気を可能にする、ツール基部プレート６８を通る真空ライン７８の配置も見て取れる。

【0018】

先述のように、予備成形された未硬化のスティフナ３２が、硬化サイクルに備えて、ツールビレット７０のチャネル７４内に配置される。図１及び２に示す、補強外板３０の場合、ツールビレット７０は、図１２に示すように、未硬化のスティフナ３２のアレイがロードされる。図１３は、これより前にツールビレット７０のチャネル７４内に置かれた未硬化のスティフナ３２内にそれぞれ配置される、対応するブラダ５２のアレイを示す。一般的に、ブラダ５２は、未硬化のスティフナ３２のものと実質的に一致する断面形状と長さとを有する。幾つかの応用例では、部品のアセンブリに応じて、個々のスティフナ３２やブラダ５２が、異なる断面形状及び／又は長さを有し得る。図１４は、図２及び３に示すスティフナ３２のハット状セクション３６を形成するのに適した、概して正方形の断面形状を有するブラダ５２の１つを示す。先述のように、ブラダ５２は、一般的に可撓性、不浸透性の、弾性ラバーなどの材料で形成され得る。各ブラダ５２は、ブラダ５２をマニフォールドシステム５４（図５）と解放可能に連結するように適合されるクイックディスコネクトを部分的に形成する、ブラダ通気固定具８０を含む。

【0019】

図１５は、ツール基部８１上で支持されるツール４６を示し、未硬化のスティフナ３２がツールビレット７０のチャネル７４内にロードされ、ブラダ５２がスティフナ３２内に配置されている。各マニフォールドボックス５７は、ブラダ通気固定具８０（図１４）に連結され、互いに連結され、及び、後述する送気管又はホース（図１５では図示せず）によって通気管５６に連結される、マニフォールド固定具８２を含む。この図で見て取れるように、マニフォールド固定具８２と通気管５６とを含むマニフォールドボックス５７は、ブラダ５２の一端で、フレームアセンブリ５０がツール４６の上に設けられる場合には真空バッグ４８の下方で、ツール４６の１つの側に沿って位置する。

【0020】

ここで図１６〜１９を参照すると、マニフォールドボックス５７の１つのさらなる詳細が示される。マニフォールドボックス５７は、シート状金属などの任意好適な剛性材料で形成され、概して開かれた内部を有する。端から端まで配置される場合、マニフォールドボックス５７の端壁９０は、横並びに配置される。図１６及び１７で最もよく見て取れるように、マニフォールドボックス５７は、実質的に平坦な上壁８４と、外側の、傾斜した側壁８８とを含む。上壁８４は、通気管開口８６を含み、これを通って通気管５６が上壁８４を越えて上方に伸びる。しかしながら、先述のように、通気管５６は、マニフォールドボックス５７の底部とツール基部８１（図１５）とを通って下方に伸びてもよく、これにより、真空バッグ４８の穿通を回避する。上壁８４及び傾斜した側壁８８は、一体構成であってもよく、あるいは、別個の部分であって、作業員がマニフォールドボックス５７の開かれた内部にアクセスできるようそれぞれ取り外し可能であってもよい。図１８及び１９に最もよく見て取れるように、マニフォールドボックス５７は、長手方向に離間した複数の強化用リブ９８をさらに含み得る。

【0021】

図１７、１９、及び２０に最もよく見て取れるように、通気管５６は、概して開かれた内部を有し、図２０に示すように適切なホース又は送気管１０２によって固定具８２に連結され得る固定具９５を備える、通気管基部１００に設けられる。図１８及び１９で見て取れるように、マニフォールドボックス５７は、ツール４６に面した側壁開口９４を有し、これにより、固定具８２を、クイックディスコネクト９６を使用して、各ブラダ５２の通気固定具８０に連結させる。クイックディスコネクト９６は、各マニフォールドボックス５７の、ブラダ５２からの連結解除を可能にする。連結解除されると、マニフォールドボックス５７のうちの一又は複数は、マニフォールドシステム５４を、硬化される特定の部品アセンブリに適応するよう再構成するために、必要に応じて取り外され得る。例えば、図１及び２に示す補強外板は、オートクレーブ圧力を対応するスティフナ３２（図１２）内に配置されたブラダ５２（図１３）に送達するために、端から端まで配置されたマニフォールドボックス５７のうちの４つを用いる。補強外板３０が、より少ない数のスティフナ３２を要する（したがって、より少ないブラダ５２を要する）場合、マニフォールドボックス５７のうちの一又は複数は、単純にこれらをツール基部８１（図１５）から持ち上げ取り去るだけで、取り除かれ得る。

【0022】

上述の装置４２は、図２１に示す方法を使用して、外板３０とスティフナ３２とをオートクレーブ内で共硬化するために用いられ得る。開始ステップ１０４で、予備成形された、未硬化の複合材積層スティフナ３２がツール４６上に配置され、その後１０６で、ブラダ５２がスティフナ３２内に配置される。次いで１０８で、未硬化の複合材積層外板３０が、ツール４６の上に配置され、スティフナ３２と接触させられる。ステップ１１０で、各ブラダ５２は、ブラダ５２にオートクレーブ圧力を供給可能なマニフォールドシステム５４と連結される。次いで、ステップ１１２で、ツール４６の上及びマニフォールドシステム５４の上に、真空バッグ４８がシールされる。通気管５６は、真空バッグ４８を貫通し、これにシールされる。ステップ１１４で、マニフォールドシステム５４を使用して、ブラダ５２が、真空バッグ４８を通じてオートクレーブ圧力まで通気される。ステップ１２６で、ブラダ５２が、通気管５６を通じて送達されるオートクレーブ圧力を使用して加圧される。

【0023】

本願の実施形態は、潜在的に様々な用途、例えば、航空宇宙産業、海洋産業、自動車産業などとりわけ運輸業における用途、及び複合材部品のオートクレーブ硬化が利用され得るその他の用途に応用され得る。したがって、ここで図２２及び２３を参照すると、本願の実施形態は、図２２に示す航空機の製造及び保守方法９４、及び図２３に示す航空機１２０に関して使用することが可能である。本明細書に記載の実施形態の航空産業への応用は、例えば、非限定的に、スティフナと補強外板との硬化を含み得、これらは非限定的に、ごく一部の例として、ビーム、スパー、ストリンガ、及び翼外板などを含み得る。製造前の段階では、例示的な方法１１８は、航空機１２０の仕様及び設計１２２と、材料調達１２４とを含み得る。製造段階では、航空機１２０のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１２６とシステムインテグレーション１２８とが行われる。その後、航空機１２０は認可及び納品１３０を経て運航１３２に供される。顧客により運航される間に、航空機１２０は定期的な整備及び保守１３４（改造、再構成、改修なども含み得る）を受ける。

【0024】

方法１１８の工程の各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行され、又は実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

【0025】

図２３に示すように、例示的な方法１１８によって製造された航空機１２０は、複数のシステム１３８及び内装１４０を有する機体１３６を含むことができる。高次システム１３８の例には、推進システム１４２、電気システム１４４、油圧システム１４６、および環境システム１４８のうちの一又は複数が含まれ得る。任意の数の他のシステムが含まれることもある。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、海洋産業及び自動車産業などの他の産業にも適用しうる。

【0026】

本書で具現化されたシステム及び方法は、製造及び保守方法１１８の一又は複数の任意の段階において用いられ得る。例えば、製造プロセス１２６に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１２０の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方法で作製又は製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１２０の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１２０のコストを削減することにより、製造段階１２６及び１２８で利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機１２０の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守３４に利用することができる。

【0027】

種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提供されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態に照らして別の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び、様々な実施形態の開示内容と考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を、他の当業者に対して促すために選択及び記述されている。

【0028】

本発明の代替的実施形態は以下のように特許請求され得る。

【0029】

Ａ８．
複数の複合材スティフナと複合材外板とをオートクレーブ加工するための装置であって、
その上に複合材外板が配置されるように適合され、複数のツールチャネルを内部に含む、ツールであって、各ツールチャネルは、その内部に、複合材スティフナが外板と接触して配置されるように適合される、ツール、
外板の上に配置され、外板をスティフナに対して圧密化するためのオートクレーブ圧力に晒されるように適合される、バッグ、
バッグを通じてスティフナに印加されるオートクレーブ圧力と反応するように、スティフナ内に配置されるようにそれぞれ適合される、複数のブラダ、及び、
ブラダをオートクレーブ圧力と連結するために、ツールチャネルの一端に沿って位置し、バッグの下に設けられる、マニフォールドシステム
を備える、装置。

【0030】

Ａ９．
マニフォールドシステムは、
バッグによって係合されるように適合された上壁を有する、マニフォールドボックス、
マニフォールドボックスの上壁とバッグとを貫通する通気管、及び、
通気管をブラダ端部と連結するライン
を含む、請求項Ａ８に記載の装置。

【0031】

Ａ１０．
バッグを通気管に対してシールするための、通気管とバッグとの間のシール
をさらに備える、請求項Ａ９に記載の装置。

【0032】

Ａ１１．
フレーム、及び、
ツールとフレームとの間のバッグ外周を締結するための、クランプ
をさらに備える、請求項Ａ８に記載の装置。

【0033】

Ａ１２．
マニフォールドシステムはバッグ外周の内側に位置する、請求項Ａ１１に記載の装置。

【0034】

Ａ１３．
各ブラダは細長く、その一端に通気固定具を含み、
各通気固定具によって、マニフォールドシステムが解放可能に連結される、請求項Ａ８に記載の装置。

【0035】

Ａ１４．
マニフォールドシステムは、
端から端まで配置され、各々が頂部を有する、複数のマニフォールドボックス
マニフォールドボックスの頂部とバッグとを各々が貫通する、複数の通気管
を含み、
通気管は、ブラダの端部に連結され、バッグにシールされる、
請求項Ａ９に記載の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】