特許 6442466 セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートの成形システム及び方法

(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】6442466

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートの成形システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B28B 11/12 20060101AFI20181210BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20181210BHJP

   B23K 26/402 20140101ALI20181210BHJP

   B23K 26/073 20060101ALI20181210BHJP

   B23K 26/18 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   B28B11/12

   B23K26/38 Z

   B23K26/402

   B23K26/073

   B23K26/18

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-236360(P2016-236360)

(22)【出願日】2016年12月6日

(65)【公開番号】特開2017-124604(P2017-124604A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2017年2月16日

(31)【優先権主張番号】14/974,047

(32)【優先日】2015年12月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ホンチャン・チェン

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・ロバート・ハヤシ

(72)【発明者】

【氏名】マーティン・キン−フェイ・リー

(72)【発明者】

【氏名】ニティン・ガーグ

(72)【発明者】

【氏名】ノーラン・リーアンダー・クーシノー

(72)【発明者】

【氏名】デリック・ウェイン・ノッツ

【審査官】 永田 史泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２４８５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１２１２６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１５５２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３６９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１７０８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１７４２４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｂ１１／００−１１／２４

Ｂ２３Ｋ２６／００−２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面（１１０）及び第２の面（２１２）を有するセラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シート（１０２）を所定の形状に成形するための方法（４００）であって、
ＣＭＣシート（１０２）の所定の形状に関連づけられた切断パターンと一致する複数のスロットを有するプレート（３０２）を用意するステップと、
前記プレート（３０２）の上に前記ＣＭＣシート（１０２）を載置するステップと、
前記ＣＭＣシート（１０２）の前記所定の形状及びタイプを表す入力信号を受信するステップ（４０２）と、
前記受信した入力信号に基づいて、レーザビーム（１２２）を選択するステップ（４０４）と、
前記選択されたレーザビーム（１２２）をＣＭＣシート（１０２）上に投射して、前記ＣＭＣシート（１０２）を前記所定の形状に成形するステップ（４０６）と、
前記プレート（３０２）の下に難燃性構造体を設けるステップと
を含む方法（４００）。

【請求項2】

選択されたレーザビーム（１２２）が、１μｓ未満の幅及び／又は２００ｎｍ〜１１０００ｎｍの範囲の波長を有する複数の短いレーザパルスを含む、請求項１に記載の方法（４００）。

【請求項3】

前記プレート（３０２）は、アルミニウムプレートである、請求項１又は請求項２に記載の方法（４００）。

【請求項4】

識別されたビームプロファイルが、トップハット型ビームプロファイルを備える、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

さらに、選択されたレーザビーム（１２２）をＣＭＣシート（１０２）上に投射する前に、ＣＭＣシート（１０２）の第１の面（１１０）及び第２の面（２１２）にポリマーフィルム（２０８）を適用するステップを含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法（４００）。

【請求項6】

前記プレート（３０２）の下に排気チャンバ又は真空チャンバが配置されたワークテーブル部（３００）を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

ＣＭＣシート（１０２）の実質的な熱変形なしで、ＣＭＣシート（１０２）を所定の形状に成形する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法（４００）。

【請求項8】

セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シート（１０２）を所定の形状に成形するためのシステムであって、
レーザ装置（１０６）と、
ＣＭＣシート（１０２）を載置するためのワークテーブル部（３００）と
を含み、
前記ワークテーブル部（３００）は、ベースプレート（３０４）と、該ベースプレート（３０４）の上面に配置されたプレート（３０２）とを備え、
前記プレート（３０２）は、前記ＣＭＣシート（１０２）の所定の形状に関連づけられた切断パターンと一致する複数のスロットを有し、
前記レーザ装置（１０６）は、
前記ＣＭＣシート（１０２）の前記所定の形状及びタイプを表す入力信号を受信するように構成されたユーザインターフェース（１１２）と、
前記ユーザインターフェース（１１２）に接続され、前記受信した入力信号に基づいて、レーザビーム（１２２）を選択するように構成されたプロセッサ（１１４）と、
前記プロセッサ（１１４）に接続され、前記選択されたレーザビーム（１２２）を前記ＣＭＣシート（１０２）上に投射するように構成されたビーム生成部であって、前記ＣＭＣシート（１０２）を前記所定の形状に成形する、ビーム生成部（１１８）と、
前記プレート（３０２）の下に位置づけられた難燃性構造体と
を備える、システム。

【請求項9】

さらに、プロセッサ（１１４）に接続され、複数のビームプロファイルを記憶するように構成されたメモリ（１１６）を備えていて、プロセッサ（１１４）が、受信した入力信号に基づいて、複数のビームプロファイルから１つのビームプロファイルを選択するように構成されている、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記プレート（３０２）がアルミニウムプレートである、請求項８乃又は９に記載のシステム。

【請求項11】

さらに、ビーム生成部（１１８）に接続され、生成されたレーザビーム（１２２）をＣＭＣシート（１０２）の上で１つ以上の方向に案内するように構成されたガスノズル（１２０）を備える、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項12】

プロセッサ（１１４）は、２００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長及び／又は１μｓ未満のパルス持続時間を有するレーザビーム（１２２）を選択するように構成されている、請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項13】

前記ワークテーブル部（３００）は、前記プレート（３０２）の下に設けられた排気チャンバ又は真空チャンバを有する、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の実施形態は、概して、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートに関し、より詳しくは、ＣＭＣシートを所定の形状に成形するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＣ材料は、その優れた耐亀裂性又は破壊靭性によって、例えば航空機の翼、ファンケーシング及び航空機の胴体、自動車産業、海運産業等の複合構造体を製造するために、シート形状で用いられる。一般に、ＣＭＣシートは、繊維プライ材料製である。一実施例では、ＣＭＣシートは、複合構造体の強度を最大限にするために、様々な角度で複合構造体の面の上を覆うテープとして用いられる。構造体の強度及び品質を改善するために、ＣＭＣ材料を所定の形状で構造体上に配置することが望ましい。一般的には、テープを構造体の面の上に予め定義されたパターンで繰り返し巻き、構造体上にレイアップが形成されるまでテープの層を蓄積する。

【0003】

従来のシステムでは、機械的工具を用いて、複合構造体を製造するために望ましい１つ以上の所定の形状に、ＣＭＣシートを切断する。一実施例では、ＣＭＣシートを切断する機械的工具としてダイヤモンド砥石を用いる。より詳しくは、ダイヤモンド砥石をＣＭＣシート上に物理的に置き、ダイヤモンド砥石に機械的な力を加えてＣＭＣシートを切断する。しかし、ＣＭＣシート上のこの機械的な力によって、繊維の摩耗及び／又は繊維の変形が生じる場合があり、延いては、ＣＭＣシートから切断される所定の形状のサイズ及び／又は形状に、望ましくないばらつきが生じる可能性がある。状況によっては、ＣＭＣシートのサイズ及び／又は形状におけるこのばらつきは、ＣＭＣシート／ＣＭＣシートの所定の形状を有する構造体を採用しているシステムの設計公差要件を満たさない可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１３／０３１５９９９号明細書

【発明の概要】

【0005】

本明細書の態様に従って、第１の面及び第２の面を有するセラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートを成形するための方法が提供される。方法は、ＣＭＣシートの所定の形状及びタイプを表す、入力信号を受信することを含む。さらに、方法は、受信した入力信号に基づいて、レーザビームを選択することを含む。また、方法は、選択されたレーザビームをＣＭＣシート上に投射して、ＣＭＣシートを所定の形状に成形することを含む。

【0006】

本明細書のさらなる態様に従って、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートを成形するためのレーザ装置が提供される。レーザ装置は、ＣＭＣシートの所定の形状及びタイプを表す入力信号を受信するように構成された、ユーザインターフェースを含む。さらに、レーザ装置は、ユーザインターフェースに接続され、かつ受信した入力信号に基づいてレーザビームを選択するように構成された、プロセッサを含む。また、レーザ装置は、プロセッサに接続され、かつ選択されたレーザビームをＣＭＣシート上に投射して、ＣＭＣシートを所定の形状に成形するように構成された、ビーム生成部を含む。

【0007】

本明細書の別の態様に従って、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートを所定の形状に成形するためのシステムが提供される。システムは、第１の面及び第２の面を有するＣＭＣシートを支持するように構成されたベースプレートを含み、ベースプレートは、ＣＭＣシートの第２の面に接続されている。さらに、システムは、ＣＭＣシートの所定の形状及びタイプを表す入力信号を受信するように構成されたユーザインターフェースを含んでいる、レーザ装置を含む。また、レーザ装置は、ユーザインターフェースに接続され、かつ受信した入力信号に基づいてレーザビームを選択するように構成された、プロセッサを含む。さらに、レーザ装置は、プロセッサに接続され、かつ選択されたレーザビームをＣＭＣシートの第１の面に投射するように構成されて、ＣＭＣシートを所定の形状に成形する、ビーム生成部を含む。

【0008】

本発明のこれらの、並びに他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むとよりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本明細書の態様による、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シートを成形するための、レーザベースのシステムの概略図である。

【図2】本明細書の一実施形態による、図１のレーザベースのシステムに用いられる、ワークテーブル部の概略図である。

【図3】本明細書の別の実施形態による、図１のレーザベースのシステムに用いられる、ワークテーブル部の概略図である。

【図4】本明細書の態様による、ＣＭＣシートを成形するための、例示的な方法を図示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に詳細に説明するように、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）材料製のシートを成形するための、例示的なシステム及び方法の様々な実施形態が提供される。ＣＭＣ材料は、セラミックマトリクス内に配置されている、セラミック繊維を含む。ＣＭＣ材料は、「セラミック繊維強化セラミック」（ＣＦＲＣ）又は「繊維強化セラミック」（ＦＲＣ）と呼ばれることもある。特に、ＣＭＣシートは、ＣＭＣシートの摩耗又は変形が最小限又は皆無で、所定の形状に成形される。

【0011】

ここで図面に移り、図１を参照すると、本明細書の態様による、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シート１０２を成形するためのレーザベースのシステム１００の概略図が示されている。レーザベースのシステム１００は、ＣＭＣシート１０２の上に１つ以上のレーザビーム１２２を投射して、ＣＭＣシート１０２を所定の形状に成形又は切断するように構成されている。なお、所定の形状は、ユーザが所望する任意の形状であってもよい。一実施例では、ＣＭＣシート１０２は、炭化ケイ素材料、又は複数の繊維を有する炭素繊維材料であってもよい。なお、「ＣＭＣシート」及び「ＣＭＣプライ材料」という用語は、本出願の全体にわたって区別なく用いられ得る。一実施形態では、ＣＭＣシート１０２は、１つ以上の複合構造体を製造するために用いられる、プリプレグのプライテープとして用いられてもよい。一実施例では、ＣＭＣシート１０２は、約０．００５インチ〜約０．０１０インチの範囲の厚さを有してもよい。

【0012】

目下企図される構成では、レーザベースのシステム１００は、ワークテーブル部１０４及びレーザ装置１０６を含む。動作時に、ＣＭＣシート１０２は、レーザ装置１０６がＣＭＣシート１０２を所定の形状に成形するように、ワークテーブル部１０４上に配置される。図１に示すように、ワークテーブル部１０４は、１つ以上の保持構成要素（図示せず）を備える、ベースプレート１０８を含む。保持構成要素は、ＣＭＣシート１０２をベースプレート１０８に固定するために用いられてもよい。ＣＭＣシート１０２は、ベースプレート１０８の第１の面１１０上に置かれる。一実施例では、ＣＭＣシート１０２は、ベースプレート１０８の上に張られるか、又は置かれる、薄いテープであってもよい。ベースプレート１０８に加えて、ワークテーブル部１０４は、ＣＭＣシート１０２の成形中に発生した粒子又は煙霧を回収するための、排気チャンバ又は真空チャンバを含んでもよい。また、真空チャンバは、ＣＭＣシート１０２を通過しているレーザビーム１２２の焦点位置を維持するために用いられる。加えて、真空チャンバは、ＣＭＣシート１０２の成形中に、ＣＭＣシート１０２がガスノズル１２０の下の安定した位置に確実に留まるようにしてもよい。なお、ワークテーブル部１０４は、図２及び図３を参照してより詳細に説明される、例えば難燃性構造体及び／又はアルミニウム（Ａｌ）プレート等、他の構成要素を含んでもよい。

【0013】

さらに、レーザ装置１０６は、ワークテーブル部１０４から予め定義された高さに位置づけられてもよい。レーザ装置１０６は、ユーザインターフェース１１２、プロセッサ１１４、メモリ１１６、ビーム生成部１１８及びガスノズル１２０を含んでもよい。なお、レーザ装置１０６は、例えばセンサ及びアクチュエータ等、他の構成要素を含んでもよく、図１に示した構成要素に限定されるものではない。さらに、ユーザインターフェース１１２は、ユーザから１つ以上の入力信号を受信するために用いられてもよい。これらの入力信号は、ユーザが所望するＣＭＣシート１０２の所定の形状を表してもよい。また、これらの入力信号は、ＣＭＣシート１０２のタイプを表してもよい。一実施例では、ＣＭＣシート１０２のタイプは、ＣＭＣシート１０２の厚さ、ＣＭＣシート１０２のテクスチャ、及び／又はＣＭＣシート１０２の剛性を含んでもよい。一実施形態では、ユーザは、遠隔装置又は無線装置を用いて、ユーザインターフェース１１２に入力信号を送信してもよい。

【0014】

いくつかの実施形態では、プロセッサ１１４は、ユーザインターフェース１１２に電気的に接続され、ユーザインターフェース１１２からこれらの入力信号を受信するように構成されている。プロセッサ１１４は、受信した入力信号を処理又は計算し、受信した入力信号に基づいて、レーザビームを選択してもよい。一実施例では、メモリ１１６は、複数のビームプロファイルを記憶してもよく、各々のビームプロファイルは、ユーザが所望するＣＭＣシートのタイプ及び／又はＣＭＣシートの所定の形状に関連づけられてもよい。さらに、プロセッサ１１４は、入力信号に対応するビームプロファイルを識別してもよい。図１の実施形態では、識別されたビームプロファイルは、トップハット型ビームプロファイルを含んでもよい。一実施例では、トップハット型ビームプロファイルは、レーザビームの焦点に均一なエネルギー分布と鋭利な縁部とを有するビームプロファイルと呼ぶことができる。一実施例では、レーザビームは、１μｓ未満の幅を有する複数の短いレーザパルスを含んでもよい。また、これらの短いレーザパルスは、約２００ｎｍ〜約１１０００ｎｍの範囲の波長を有してもよい。一実施形態では、緑色のレーザ波長はＣＭＣシート１０２によって容易に吸収されるため、緑色のレーザビームを用いてＣＭＣシート１０２を切断する。さらに、ビーム生成部１１８は、識別されたビームプロファイルに関連づけられているレーザビーム１２２を生成してもよい。一実施例では、識別されたビームプロファイルは、ＣＭＣシート１０２に鋭利な切断縁部をもたらし、ＣＭＣシート１０２の熱損傷を少なくする。一実施例では、鋭利な切断縁部は、レーザビーム１２２を用いてＣＭＣシート１０２を切断した後に形成される、ＣＭＣシート１０２の縁部と呼ぶことができる。これらの鋭利な切断縁部は、ＣＭＣシート１０２の一定の倍率下においても、繊維の摩耗が無視できる程度であるか、又は繊維の摩耗がない可能性がある。

【0015】

ビーム生成部１１８は、プロセッサ１１４に電気的に接続され、生成されたレーザビームをＣＭＣシート１０２上に投射するように構成されて、ＣＭＣシート１０２を所定の形状に切断又は成形してもよい。特に、ビーム生成部１１８は、レーザビームをガスノズル１２０に送信し、次にガスノズル１２０が、ＣＭＣシート１０２の上にレーザビームを投射してもよい。一実施例では、ビーム生成部１１８及びガスノズル１２０の間にファイバケーブルを接続して、ビーム生成部１１８からガスノズル１２０にレーザビームを送信してもよい。また、ガスノズル１２０をＣＭＣシート１０２の上で１つ以上の方向に移動させて、ＣＭＣシート１０２を所定の形状に切断してもよい。一実施例では、他の支持構造体と共に、１つ以上のアクチュエータ及びセンサを用いて、ガスノズル１２０をＣＭＣシート１０２の上で１つ以上の方向に移動してもよい。

【0016】

さらに、投射されたレーザビームは、ＣＭＣシート１０２によって吸収されて、ＣＭＣシート１０２に切断部を作り出してもよい。また、投射されたレーザビームは、ＣＭＣシート１０２に鋭利な切断縁部を作り出してもよい。レーザビームを用いてＣＭＣシート１０２を切断するため、ＣＭＣシート１０２には機械的な切断力が発生しない。また、レーザビームのユーザにとって、材料の変形、チッピング及び／又は繊維分割がないか、又は無視できる程度でＣＭＣシート１０２を切断することができるため、ＣＭＣシート１０２の切断形状は、厳密な公差内に維持される。一実施例では、レーザビームは、＋／−０．００２μインチの寸法公差内で、ＣＭＣシートを決定された形状に切断するように構成される。

【0017】

一実施形態では、レーザビームを用いて、ＣＭＣシート１０２を非常に高速に切断してもよい。一実施例では、レーザビームは、約０．５ｉｎ／ｓ〜約５ｉｎ／ｓの範囲の速度で、ＣＭＣシート１０２を切断してもよい。適切な切断速度は、切断時間を最短化し、決定された形状の鋭利な切断縁部を向上させるために望ましい。ＣＭＣシート１０２を所定の形状に切断又は成形する際に、ＣＭＣシート１０２は、ワークテーブル部１０４から取り除かれてもよく、１つ以上の用途に用いられてもよい。

【0018】

有利なことに、例示的なレーザベースのシステム１００を採用することによって、いかなる機械的な力もなしで、ＣＭＣシート１０２を所定の形状に切断することができるため、ＣＭＣシート１０２の材料の変形、チッピング及び／又は繊維分割を避けることができる。さらに、例示的なレーザベースのシステム１００は、従来の切断ツールに比べてより短い持続時間で、ＣＭＣシートを成形することができる。例として、ＣＭＣシートの成形に必要な持続時間は、従来の切断ツールよりも２倍又は３倍速い。

【0019】

図２を参照すると、本明細書の一実施形態による、ワークテーブル部２００の概略図が示されている。ワークテーブル部２００は、ベースプレート２０４及びＣＭＣシート２０６の間に難燃性構造体２０２が位置づけられていることを除いて、図１のワークテーブル部１０４と同様である。また、図２の実施形態では、ＣＭＣシート２０６の第１の面２１０及び第２の面２１２にポリマーフィルム２０８が適用されて、ＣＭＣシート２０６上にレーザビーム２１４が投射される際に、ＣＭＣシート２０６の望ましくない動きを最小限にするか、又は防止する。さらに、ＣＭＣシート２０６上のポリマーフィルム２０８は、ＣＭＣシート２０６の成形中に、ＣＭＣシート２０６の汚染を防止するように構成される。特に、レーザビーム２１４を用いてＣＭＣシート２０６を切断している間に、ＣＭＣシート２０６の繊維は、特に切断部の縁部で、汚染される可能性がある。一実施例では、ＣＭＣシート２０６のこの汚染は、ＣＭＣシート２０６の第２の面２１２で解決可能である。ＣＭＣシート２０６の汚染を最小限にするか、又は防止するために、ＣＭＣシート２０６の第１の面２１０及び第２の面２１２に、ポリマーフィルム２０８が適用される。一実施形態では、ポリマーフィルム２０８は、約０．００１インチ〜約０．００４インチの範囲の厚さを有する、ポリエステルフィルム又はプラスチックフィルムを含んでもよい。一実施例では、ポリエステルフィルムは、透明なマイラーフィルムである。ポリマーフィルム２０８は、ＣＭＣシート２０６を１つ以上の位置からロード及び／又はアンロードする間に、ユーザがＣＭＣシートを保持又は移動するのに役立ってもよい。さらに、ＣＭＣシート２０６を成形及び／又はアンロードした後、ポリマーフィルム２０８をＣＭＣシート２０６の第１の面２１０及び／又は第２の面２１２から除去してもよい。

【0020】

いくつかの実施形態では、ＣＭＣシート２０６の第２の面２１２に隣接して、難燃性構造体２０２を配置してもよい。難燃性構造体２０２を用いて、ＣＭＣシート２０６の第２の面２１２における切断損傷を最小限にしてもよい。特に、難燃性構造体２０２は、レーザビームによって発生する高熱に耐えることが可能なハニカム構造体である。一実施例では、難燃性構造体２０２は、アルミニウム（Ａｌ）ハニカム構造体及び／又はノーメックスハニカム構造体を含んでもよく、これらはレーザビームによって発生した熱を吸収することによって、ＣＭＣシート２０６の第２の面２１２における切断損傷を最小限にするために用いられる。

【0021】

図３を参照すると、本明細書の別の実施形態による、ワークテーブル部３００の概略図が示されている。ワークテーブル部３００は、ベースプレート３０４及びＣＭＣシート３０６の間にアルミニウム（Ａｌ）プレート３０２が位置づけられていることを除いて、図２のワークテーブル部２００と同様である。必要に応じて、難燃性構造体がＡｌプレート３０２の下に位置づけられてもよい。

【0022】

例示的な実施形態では、Ａｌプレート３０２は、ＣＭＣシート３０６の所定の形状に関連づけられた切断パターンと一致する、複数のスロットを有してもよい。さらに、ＣＭＣシート３０６の切断パターンの上にレーザビーム３１４が投射される時、レーザビーム３１４は、Ａｌプレート３０２の対応するスロットを通過し、ベースプレート３０４に到達する。また、Ａｌプレート３０２は、優れた熱伝導体であるため、Ａｌプレート３０２は、ハニカム構造の下を加熱するレーザによって発生した熱を吸収してもよい。これは、延いてはＣＭＣシート３０６の汚染を最小限にする。また、Ａｌプレート３０２は、ＣＭＣシート３０６の切断縁部に沿った熱損傷を最小限にすることができる。さらに、ベースプレートの下に配置された排気チャンバ又は真空チャンバを利用して、ＣＭＣシート３０６の処理又は成形中に発生する粒子又は煙霧を、ベースプレート３０４から除去又は放散させてもよい。

【0023】

図４を参照すると、本明細書の態様に従って、ＣＭＣシートを成形又は切断するための例示的な方法４００を図示する、フローチャートが示されている。理解しやすくするため、図１〜図３の構成要素を参照して、方法４００を説明する。方法はステップ４０２で開始され、ＣＭＣシート１０２の決定された形状及びタイプを表す入力信号が、プロセッサ１１４によって受信される。一実施例では、ＣＭＣシート１０２のタイプは、ＣＭＣシートの厚さ、ＣＭＣシートのテクスチャ、及び／又はＣＭＣシートの剛性を含んでもよい。例として、ユーザは、ＣＭＣシート１０２の決定された形状及びタイプを表す入力信号を、ユーザインターフェース１１２を介して、プロセッサ１１４に送信してもよい。

【0024】

続いて、ステップ４０４では、受信した入力信号に基づいて、プロセッサ１１４によってレーザビームが選択される。この目的のために、レーザ装置１０６内のプロセッサ１１４は、受信した入力信号を処理し、受信した入力信号に基づいてレーザビームを選択してもよい。例えば、プロセッサ１１４は、入力信号に対応するビームプロファイルを識別してもよい。一実施形態では、識別されたビームプロファイルは、トップハット型ビームプロファイルを含んでもよい。さらに、ビーム生成部１１８は、識別されたビームプロファイルに対応するレーザビームを生成してもよい。一実施例では、識別されたビームプロファイルに対応して生成されたレーザビームは、ＣＭＣシート１０２に鋭利な切断縁部をもたらし、熱損傷を少なくする。

【0025】

加えて、ステップ４０６では、生成されたレーザビームが、ＣＭＣシート１０２上に投射されて、ＣＭＣシート１０２を所定の形状に切断又は成形する。この目的のために、ビーム生成部１１８を用いて、生成されたレーザビームをＣＭＣシート１０２上に投射する。特に、ビーム生成部１１８は、生成されたレーザビームをガスノズル１２０に送信し、次にガスノズル１２０が、ＣＭＣシートの上にレーザビームを投射してもよい。また、ガスノズル１２０をＣＭＣシートの上で１つ以上の方向に移動させて、ＣＭＣシートを所定の形状に切断してもよい。一実施例では、識別されたビームプロファイルに対応するレーザビームは、ＣＭＣシート１０２に鋭利な切断縁部をもたらし、熱損傷を最小限又は無視できる程度にする。

【0026】

有利なことに、様々な実施形態では、レーザビームを用いることによって、ＣＭＣシートの機械的摩耗又は熱変形がないか、又は最小限で、ＣＭＣシートを決定された形状に切断又は成形する。さらに、ＣＭＣシートを成形又は切断するのに適したレーザビームを用いることによって、ＣＭＣシート１０２に鋭利な切断縁部をもたらし、熱損傷を最小限又は皆無にする。また、ＣＭＣシートの成形に必要な持続時間は、従来の切断ツールよりも２倍又は３倍速い。

【0027】

本明細書では、本発明のいくつかの特徴だけを図示し説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が生じる可能性がある。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる修正及び変更のすべてを本発明の真の趣旨の範囲内に含まれるものとして包含することを意図することを理解されたい。

【符号の説明】

【0028】

１００ システム
１０２ セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）シート
１０４ ワークテーブル部
１０６ レーザ装置
１０８ ベースプレート
１１０ 第１の面
１１２ ユーザインターフェース
１１４ プロセッサ
１１６ メモリ
１１８ ビーム生成部
１２０ ガスノズル
１２２ レーザビーム
２００ ワークテーブル部
２０２ 難燃性構造体
２０４ ベースプレート
２０６ ＣＭＣシート
２０８ ポリマーフィルム
２１０ 第１の面
２１２ 第２の面
２１４ レーザビーム
３００ ワークテーブル部
３０２ アルミニウム（Ａｌ）プレート
３０４ ベースプレート
３０６ ＣＭＣシート
３１４ レーザビーム
４００ 方法
４０２ ステップ
４０４ ステップ
４０６ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】