知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024082257
(43)【公開日】2024-06-19
(54)【発明の名称】複合材製造設備のための熱管理
(51)【国際特許分類】
B29C 69/02 20060101AFI20240612BHJP
B29C 64/386 20170101ALI20240612BHJP
B33Y 50/00 20150101ALI20240612BHJP
B29C 64/10 20170101ALI20240612BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240612BHJP
【ＦＩ】
B29C69/02
B29C64/386
B33Y50/00
B29C64/10
B33Y10/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023204488
(22)【出願日】2023-12-04
(31)【優先権主張番号】18/063,059
(32)【優先日】2022-12-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【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・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ネビンスキー， マイケル ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ミラー， ジーナ エム．
(72)【発明者】
【氏名】フェルカー， クリストファー ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ドリオ， マイケル ヴィンセント
(72)【発明者】
【氏名】ミシアーニャ， デーヴィッド トーマス
【テーマコード（参考）】
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F213AG03
4F213AH81
4F213AR06
4F213WA16
4F213WA25
4F213WA43
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL85
4F213WL96
(57)【要約】 （修正有）
【課題】複合材部品を形成するためのツール、及びツール及び複合材部品を作製する方法を提供する。
【解決手段】ツールは、形成中に複合材部品を支持する上面であって、中央部品接触表面の両側に配置された第１の側方部分及び第２の側方部分を含む上面と、上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンクであって、第１の統合ヒートシンクの形状がツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンクと、第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポートと、第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポートと、を備え、第１の真空ポート及び第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプへのアクセスを提供する。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】ツールは、形成中に複合材部品を支持する上面であって、中央部品接触表面の両側に配置された第１の側方部分及び第２の側方部分を含む上面と、上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンクであって、第１の統合ヒートシンクの形状がツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンクと、第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポートと、第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポートと、を備え、第１の真空ポート及び第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプへのアクセスを提供する。
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合材部品（１０４、４０４、５０４、７０４、８０４）を形成するためのツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）であって、
形成中に前記複合材部品を支持する上面（１０２）であって、中央部品接触表面（５２８、６２８）の両側に配置された第１の側方部分（５２４、６２４）及び第２の側方部分（５２６、６２６）を含む上面（１０２）と、
前記上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が前記ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）と、
前記第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポート（５２０、６２０）と、
前記第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポート（５２２、６２２）と、
を備え、
前記第１の真空ポート及び前記第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に前記上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプ（５１４、６１４）へのアクセスを提供する、ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）。
形成中に前記複合材部品を支持する上面（１０２）であって、中央部品接触表面（５２８、６２８）の両側に配置された第１の側方部分（５２４、６２４）及び第２の側方部分（５２６、６２６）を含む上面（１０２）と、
前記上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が前記ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）と、
前記第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポート（５２０、６２０）と、
前記第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポート（５２２、６２２）と、
を備え、
前記第１の真空ポート及び前記第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に前記上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプ（５１４、６１４）へのアクセスを提供する、ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）。
【請求項2】
前記第１の側方部分上、前記第２の側方部分上、又は反対側の表面上に配置された第２の統合ヒートシンクをさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項3】
前記ツール、前記第１の統合ヒートシンク、又は前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路（１１０４）を含む、請求項１に記載のツール。
【請求項4】
前記複合材部品の形成中に前記部分真空を提供するための、前記上面の上に配置されたエンクロージャ（１１２、４０２、５０２、６０２、７０２）をさらに含む、請求項１に記載のツール。
【請求項5】
統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）を含むツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）を使用して、複合材部品（１０４、４０４、５０４、７０４、８０４）を形成する方法であって、
製造中に前記ツールの上面上に前記複合材部品を配置すること（１４０２）と、
前記複合材部品に少なくとも部分真空を提供すること（１４０４）と、
前記統合ヒートシンクによって、前記上面とは反対側の表面に向かって前記複合材部品から熱を発散させること（１４０６）であって、前記統合ヒートシンクの形状が、前記複合材部品を硬化させるための、前記ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、熱を発散させること（１４０６）と、
を含む、方法。
製造中に前記ツールの上面上に前記複合材部品を配置すること（１４０２）と、
前記複合材部品に少なくとも部分真空を提供すること（１４０４）と、
前記統合ヒートシンクによって、前記上面とは反対側の表面に向かって前記複合材部品から熱を発散させること（１４０６）であって、前記統合ヒートシンクの形状が、前記複合材部品を硬化させるための、前記ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、熱を発散させること（１４０６）と、
を含む、方法。
【請求項6】
前記熱的トポロジ最適化プロセスが、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び少なくとも１つの熱入力を含む入力を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）を備えた、複合材部品（１０４、４０４、５０４、７０４、８０４）を形成するためのツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）を製造する方法であって、
製造される前記ツールのデジタル表現を取得すること（１５０２）と、
１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、前記デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行すること（１５０４）と、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後の前記ツールの第１の熱的ホットスポット（１０６）を決定すること（１５０６）と、
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）の第１のデジタル表現を生成すること（１５０８）と、
製造ツール（１１６）を使用して前記ツール及び前記第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が、前記ツールの前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、前記ツール及び前記第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）と、
を含む、方法。
製造される前記ツールのデジタル表現を取得すること（１５０２）と、
１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、前記デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行すること（１５０４）と、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後の前記ツールの第１の熱的ホットスポット（１０６）を決定すること（１５０６）と、
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）の第１のデジタル表現を生成すること（１５０８）と、
製造ツール（１１６）を使用して前記ツール及び前記第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が、前記ツールの前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、前記ツール及び前記第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）と、
を含む、方法。
【請求項8】
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、前記統合ヒートシンクが適用される前記ツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとが同時に作製され、又は前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとが異なる時間に作製される、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記ツール、前記第１の統合ヒートシンク、又は前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項11】
前記１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行すること（１５１０）と、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的ホットスポット（１３１８）を決定することと、
前記第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンク（４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、５１０、５１２）の第２のデジタル表現を生成することと、
前記第２の統合ヒートシンクを作製することと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
前記１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的ホットスポット（１３１８）を決定することと、
前記第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンク（４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、５１０、５１２）の第２のデジタル表現を生成することと、
前記第２の統合ヒートシンクを作製することと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項12】
システムであって、
ハードウェアプロセッサ（１６０４）、及び命令を格納する記憶媒体（１６０６）を含むコンピュータ（１６００）を備え、前記命令は、前記ハードウェアプロセッサ（１６０４）によって実行されたときには、統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）を備えた、複合材部品（１０４、４０４、５０４、７０４、８０４）を形成するためのツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）を付加製造する方法を実行し、前記方法が、
製造されるツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）のデジタル表現を取得すること（１５０２）と、
１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、前記デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行すること（１５０４）と、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後の前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）の第１の熱的ホットスポット（１０６）を決定すること（１５０６）と、
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第１の熱的ホットスポット（１０６）を緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）の第１のデジタル表現を生成すること（１５０８）と、
製造ツール（１１６）を使用して前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）及び第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が、前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）の前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）及び第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）と、
を含む、システム。
ハードウェアプロセッサ（１６０４）、及び命令を格納する記憶媒体（１６０６）を含むコンピュータ（１６００）を備え、前記命令は、前記ハードウェアプロセッサ（１６０４）によって実行されたときには、統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）を備えた、複合材部品（１０４、４０４、５０４、７０４、８０４）を形成するためのツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）を付加製造する方法を実行し、前記方法が、
製造されるツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）のデジタル表現を取得すること（１５０２）と、
１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、前記デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行すること（１５０４）と、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサ（１６０４）を使用して、前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後の前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）の第１の熱的ホットスポット（１０６）を決定すること（１５０６）と、
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第１の熱的ホットスポット（１０６）を緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンク（１０８、４０８、５０８、７０８、９０８）の第１のデジタル表現を生成すること（１５０８）と、
製造ツール（１１６）を使用して前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）及び第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）であって、前記第１の統合ヒートシンクの形状が、前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）の前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、前記ツール（４０６、５０６、７０６、９０６、１００６）及び第１の統合ヒートシンクを作製すること（１５１０）と、
を含む、システム。
【請求項13】
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、前記統合ヒートシンクが適用される前記ツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとが同時に作製され、又は前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとが異なる時間に作製される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項15】
前記ツール、前記第１の統合ヒートシンク、又は前記ツールと前記第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項16】
前記ハードウェアプロセッサが、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
前記第２の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む方法を実行するようさらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
前記１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後の前記ツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、前記第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
前記第２の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む方法を実行するようさらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項17】
前記第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び１つ以上の熱入力を含む入力を含む、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複合材製造設備の熱管理のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
複合材部品が設計、強度、及び耐久性の要件を満たすことを保証するために、複合材料は、その部品の硬化プロファイルがプロセス仕様要件の範囲内で維持されるように製造する必要がある。
【0003】
従って、当該技術分野では、複合材製造プロセスにおける１つ以上の欠如に対処することが必要である。
【発明の概要】
【0004】
本開示の実施例に従って、複合材部品を形成するためのツールが開示される。ツールが、形成中に複合材部品を支持する上面であって、中央部品接触表面の両側に配置された第１の側方部分及び第２の側方部分を含む上面と、上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンクであって、第１の統合ヒートシンクの形状がツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンクと、第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポートと、第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポートと、を備え、第１の真空ポート及び第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプへのアクセスを提供する。熱的トポロジ最適化プロセスが、統合ヒートシンク設計プロセス、熱的最適化プロセス、及び解析プロセスを含む。統合ヒートシンクを作製するために、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び１つ以上の熱入力が、熱的トポロジ最適化プロセスへの入力として提供される。
【0005】
以下の特徴の１つ以上を含む様々なさらなる特徴がツールに含まれうる。ツールが、第１の側方部分上、第２の側方部分上、又は反対側の表面上に配置された第２の統合ヒートシンクをさらに含みうる。ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、空気を冷却する追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む。ツールが、複合材部品の形成中に部分真空を提供するための、上面の上に配置されたエンクロージャをさらに含みうる。ツール、第１の統合ヒートシンク、及び第２の統合ヒートシンクが、付加製造プロセスによって形成される。
【0006】
本開示の実施例に従って、統合ヒートシンクを含むツールを用いて複合材部品を形成する方法が開示される。本方法は、製造中にツールの上面上に複合材部品を配置することと、複合材部品に少なくとも部分真空を提供することと、統合ヒートシンクによって、上面とは反対側の表面に向かって複合材部品から熱を発散させることであって、統合ヒートシンクの形状が、複合材部品を硬化させるための、ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、熱を発散させることと、を含む。
【0007】
本開示の実施例に従って、統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを製造する方法か開示される。本方法は、製造されるツールのデジタル表現を取得することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、を含む。熱的トポロジ最適化プロセスが、統合ヒートシンク設計プロセス、熱的最適化プロセス、及び解析プロセスを含みうる。統合ヒートシンクを作製するために、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び１つ以上の熱入力が、熱的トポロジ最適化プロセスへの入力として提供される。機能的な生成プロセスは上記の入力を使用して、反復的な熱的トポロジ最適化プロセスを自動化し、データ入力から形状を出力する。
【0008】
以下の特徴の１つ以上を含む様々なさらなる特徴がツールに含まれうる。ツールのデジタル表現が、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）図面である。第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、統合ヒートシンクが適用されるツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている。ツールと第１の統合ヒートシンクとが同時に作製される。ツールと第１の統合ヒートシンクと異なる時間に作製される。ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の空気を冷却する流体経路を含む。本方法がさらに、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、第２の統合ヒートシンクを作製することと、を含む。第２の熱的トポロジ最適化プロセスは、先に述べた、かつ以下でさらに述べる第１の熱的トポロジ最適化プロセスと同様である。
【0009】
本開示の実施例に従って、システムが開示される。本システムは、ハードウェアプロセッサ、及び命令を格納する記憶媒体を含むコンピュータを備え、命令は、ハードウェアプロセッサによって実行されたときには、統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを付加製造する方法を実行し、上記方法が、製造されるツールのデジタル表現を取得することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、を含む。幾つかの実施例において、トポロジ的に最適化された形状を備えたツールが、付加製造ツールを使用して製造されうる。
【0010】
以下の特徴の１つ以上を含む様々なさらなる特徴がツールに含まれうる。ツールの第１のデジタル表現がＣＡＤ図面である。熱的トポロジ解析が、伝熱効率と、統合ヒートシンクが適用されるツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている。ツールと第１の統合ヒートシンクとが同時に作製される。ツールと第１の統合ヒートシンクと異なる時間に作製される。ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む。ハードウェアプロセッサが、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、付加製造ツールを使用して、第２の統合ヒートシンクを生成することと、を含む方法を実行するようさらに構成される。本方法は、コンピュータに電気的に接続された付加製造ツールをさらに含みうる。
【0011】
先の概略的な説明及び以下の詳細な説明は、例示及び説明にすぎず、特許請求される本教示を限定するものではないと理解されたい。
【0012】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本教示の態様を例示しており、本明細書の記載と共に、本教示の原則を説明する役目を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図3A-B】本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクの様々な熱解析の結果を示す。
【図3C-D】本開示の実施例に係る、更なる統合ヒートシンクの例を示す。
【図11A-B】本開示の実施例に係る、壁／ツールの表面における熱伝導率の助けとなる、流体境界層を壊す攪拌フィーチャを組み込むキャビティが配設された統合ヒートシンク形状の分解側面図１１００及び非分解側面図１１５０を示す。
【図12A-E】本開示の実施例に係る攪拌フィーチャを備えた例示的な統合ヒートシンク形状を示す。
【図13】本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクを製造する方法１３００を示す。
【図14】本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクを含むツールを使用して複合材部品を形成する方法のフローチャート１４００を示す。
【図15】本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを付加製造する方法のフローチャート１５００を示す。
【図16】本開示の実施例に係る、計算システム１６００の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図面の幾つかの細部は、厳密な構造的な精度、細部、及び縮尺を維持するよりむしろ、理解を促すために簡略化されて図示されていることに注意されたい。
【0015】
ここで、本教示について詳しく言及していくが、本教示の実施例は、添付の図面に示されている。図面では、同一の要素を示すために、同様の参照番号が全体を通して使用されている。以下の記載においては、本明細書の記載の一部を成す添付の図面が参照されるが、図面では、本教示を実施する特定の実施例が図示されている。従って、以下の記載は単なる例示にすぎない。
【0016】
部品及びツールの適格性評価（ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）プロセスの間には、部品／ツールに亘る温度を理解するために及び先行の熱電対及び遅行の熱電対の位置を特定するために、温度プロファイルが取られる。不均一な温度プロファイルは、硬化キネティックス（ｃｕｒｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ）に影響を与える可能性があり、結果として、部品のより冷たい領域では硬化度又はガラス転移温度がより低くなりうる。温度プロファイルが、ツールの外面に亘って正規化されていて予測可能であれば、より高品質の硬化が可能である。複合材部品を作製するために使用される製造設備は、大型で複雑な形状を含む可能性があり、通常では、重くて熱膨張率が低い（ｌｏｗ ＣＴＥ）材料が利用される。ツールは、ツールの設計に影響を与える追加の要件を有しうる（即ち、「回転する繊維配置機械上に取り付けられる必要がある」）。複合材は、限定するものではないが、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）を含むことができ、例えば、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）パラアラミド繊維、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）、金属マトリクス複合材（ＭＭＣ）などを含みうる。
【0017】
本開示は、統合ヒートシンクを含む製造設備に関し、特に、統合ヒートシンク及びその作製方法に関する。統合ヒートシンクは、ツールの部品であり、金属部品で構成されうる。１つ以上の統合ヒートシンクを搭載したツールが、ツール上でレイアップされている複合材部品を硬化させるために使用される。統合ヒートシンクは、例えば付加製造（ＡＭ：ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）プロセスを使用して、かつ熱的ホットスポットの位置に、製造中のツールと一体的に形成することができる。ＡＭによって、接合ジグ（ｂｏｎｄ ｊｉｇ）といった支持構造における材料消費を少なくすることが可能になる。一部のケースでは、ツールは、大規模な付加製造プロセスによって製造され、ここでは、付加製造プリンタのヘッドの外形的寸法が因子（ｆａｃｔｏｒ）とならない。熱的ホットスポットが、部品の熱解析を実施することによって、部品が製造される前に決定されうる。統合ヒートシンクが、硬化サイクル中のツール温度のピークに関する懸念を和らげるために使用されうる。統合ヒートシンクは、適所にプリントすることができ、又はプリントして、既存の機械加工されたツールといった部品に取り付けることができる。このことによって、全ての複合材ツールのために、熱ベースのレトロフィット（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）オプションの能力が提供される。例えば、今正に製造された新しいツールは、効果的なソルーションを提供することができる。しかしながら、複合材ツールが存在することあり、何百万ドルものコストが掛かることもある。この場合には、本ツール設計及び作製プロセスを使用して、有効性を改善するために既存のツールに後付けする（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）ことが可能な統合ヒートシンクを作製することができる。
【0018】
熱解析によって、ツール温度プロファイルの予測モデルが提供される。熱解析は、ツールの機能性表面の温度プロファイルを特徴付けるため、及び当該温度プロファイルが硬化サイクル中に部品にどのような影響を与えるのかを特徴づけるための、部品－ツール温度プロファイルプロセスを含みうる。部品－ツール温度プロファイルは、物理的なハードウェア及び計測機器を用いて取ることが可能であり、又は、ＣＯＭＰＲＯ若しくはＲＡＶＥＮといったソフトウェアによるモデルを用いて、仮想的に取ることが可能である。この部品－ツール温度プロファイルは、部品及びツール、並びに部品を硬化させるために使用される機器（オーブン、オートクレーブ、又はプレス機など）の形状、質量、及び材料、並びに、上記機器の条件（圧力、空気循環、チャンバの容積、温度、加熱率など）を考慮に入れる。熱電対を、部品とツールの間に当該部品の表面領域の全域に取り付けることができ、データ点が、硬化プロセス全体にわたって、当該プロセス中の部品及びツールの温度プロファイルを特徴付けるために生成される。その後、硬化中の熱流を増大させ従って温度プロファイルを変更するためにツール上の統合ヒートシンクをシミュレートするデジタル解析プロセスに、上記データ点が入力される。実施例によれば、統合ヒートシンク外形の形状、配置、及び複雑さは調整可能であり、統合ヒートシンクが、部品－ツール温度プロファイル上のホットスポットを緩和するよう配置されるように構成される。加えて、本開示の実施例は、既存のツールのツールの修正（又は、初期の最適化がオフの場合にツールの修正）を提供する。既存のツールがホットスポットを有する場合には、本開示の実施例によって、設計されかつ既存のツールの背面に追加されるカスタムＡＭ統合ヒートシンクが提供される。
【0019】
さらに、ユーザの初期の修正されたモデルがオフであった場合に、又は、部品－ツール温度プロファイルが、オートクレーブ内／オーブン内でのツールの配置又は配向など製造上の決定により変更されるならば、本開示の実施例によって、モジュール式の統合ヒートシンクを取り出して、異なる形状のものと取り替えることが可能となり、又は、製造設備の構成要素の交換によって、新しい温度プロファイルと関連するホットスポットを緩和することが可能となる。このモジュール式のフィーチャによって、完全に新しいツールを設計し製造するというよりは、ツールモジュール修正のみによって追加の統合ヒートシンク形状を追加することが可能となる。
【0020】
更なる実施例において、統合ヒートシンク又は部品は、統合真空ポートを含めて製造することができ、このことにより、ユーザは、漏れのリスクを緩和するために製造中に使用されるバッグ（ｂａｇ）に真空孔を開けなくてよくなる。真空ポートは、統合ヒートシンク又は製造中の部品の表面品質に悪影響を与えないように、配置されうる。例えば、複合材部品がオーブン内又はオートクレーブ内で硬化させられるときには、バギング材料（ｂａｇｇｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）が部品を覆い、バッグの下方から空気が逃げられない又は入れないようにツールにシールされる。その後、真空ポートが、バッグに刺して入れることで、ツールに追加される。上記ポートは、バッグにシールされ、かつ、ユーザが、バッグに対して真空引きすること、及び空気及び揮発性物質のすべてをバッグの下から引き出すことを可能にする。これは、複合材硬化への１ステップである。というのは、このステップにより、材料の適切な圧縮及び強化（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）が保証されるからである。しかしながら、バッグにかすり傷がある度、バックに孔が開く度、孔でバックがダメになる度などに、硬化中に当該バッグから空気が漏れる可能性がある。この漏れが生じた場合には、その部品は通常廃棄される。ツールに真空ポートを統合することで、ツール内の統合された空気チャネルが、空気及び揮発性物質を、真空を介してバッグの下から引き出すことが可能であり、その際に、バギング材料に孔が開く更なるリスクが無く、漏れるチャンスを作らない。
【0021】
幾つかの実施例において、キャビティが配設された統合ヒートシンク形状は、流体境界層を壊すための攪拌フィーチャを組み込むことができ、このことは、壁／ツールの表面における熱伝導率を助ける。攪拌器を適所にプリントして、層流において又は層流付近で見られる流体境界の影響を緩和することが可能である。上記フィーチャによって、積層板の強化（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）後の制御されている適切な冷却フィーチャが提供して、製造率を上げることが可能である。
【0022】
本開示の幾つかの実施例において、熱的最適化プロセスも、製造中の部品のバック側の温度プロファイルを最適化するために使用されうる。カウル及び増圧器は、ＡＭ中に使用されている間、硬化レシピ及びカウルの形状に従って、硬化キネティックスに悪影響を与える可能性がある。カスタマイズされたカウルが、硬化中により予測可能な樹脂性能を実現するために、ツールに挿入されうる。カウル及び増圧器への同様の熱的最適化の構想を使用して、熱プレス機の上方プラテン及び下方プラテンの温度プロファイルを修正することが可能である。例えば、バッグは、レイアップされた複合材料の形状に適合する可撓性材料である。（オートクレーブ内又はオーブン内の）硬化される複合材のバック側では、カウルが、厳しいプロファイル許容要件を有する滑らかでより均一な表面を生成するために使用される。カウルは、典型的に、部品のバック側の形状を再現するプレートである。さらに厳しい凹部（ｃ字状チャネル、真っすぐなレッジ（ｌｅｇ）を含むＬ字状又はＴ字状のプロファイルなど）が存在するところでは、プレートを使用して、カウルプレートの効果を実現することができない。この場合には、凹部の内側の空間を再現する増圧器が使用され、適切に硬い表面に対して、バックでは出来ないところの圧力を上げるために提供される。
【0023】
図１Ａは、本開示の実施例に係る、温度プロファイルを示すツールの上面図１００を示している。図１Ｂは、図１Ａの線Ａ－Ａに沿って切った断面の側面図１２０を示している。図１Ａに示されるように、１つ以上の材料で構成されるツール１１０の上面１０２は、上面１０２上の中心位置から放射状に広がる熱的ホットスポット１０６を有する。ツール１１０は、複合材部品１０４を形成するために使用される。ツール１１０は、限定するものではないが１つ以上の直線部分及び／又は１つ以上の湾曲部分を含む形成される複合材部品１０４の種類に従って、様々なやり方で成形されるよう製造可能である。ツール１１０は、コンピュータ１１４に接続されており、コンピュータ１１４は、限定するものではないが製造中の部品のＣＡＤ図面に対するものを含む１つ以上の因子に基づいて潜在的な熱的ホットスポットを決定することが可能な熱解析ソフトウェアによって構成されている。熱解析ソフトウェアは、ツール１１０の１つ以上の熱的トポロジ最適化プロセスを実行するよう構成されうる。非限定的な一例において、コンピュータ１１４は、ＣＯＭＰＲＯ又は他の最適化ツールセットといった熱的最適化モデリング及びシミュレーションツールを使用でき、ここで、熱入力は、３ＤＸ、Ｉｎｓｐｉｒｅ、又は他のトポロジ的なデジタモデリングＣＡＤツールにおいて設計された複合材接合ジグ（ｂｏｎｄ ｊｉｇ）として生成されうる。上述したように、熱入力は、硬化プロセス中の熱伝達に影響を与える因子を表しうる。例えば、熱入力の因子は、限定するものではないが、オートクレーブ内又はプレス機内の気流、オーブン内又はオートクレーブ内の部品及びツールの質量、他の部品がバッチ硬化のためにオートクレーブ内又はオーブン内に存在するか否か、部品材料、ツール材料などを含みうる。
【0024】
熱的トポロジ最適化プロセスは、統合ヒートシンク設計プロセス、熱的最適化プロセス、及び解析プロセスを含む。統合ヒートシンクを作製するために、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び１つ以上の熱入力が、熱的トポロジ最適化プロセスへの入力として提供される。形状的包絡線（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｅｎｖｅｌｏｐｅ）は、或るデザインがその範囲内に存在する３Ｄ空間のブロックであり、或るデザインの最大の高さ、幅、及び幅を表し、さらに、その３Ｄ空間の３Ｄ座標位置も表す。構造的パラメータは、構造的な荷重のケースを含みうる。例えば、統合ヒートシンクは、それ自身の重量を支持し、何らかの取り扱い荷重まで持ちこたえることができ、これにより、機械工又は技術者が誤って統合ヒートシンクにぶつかり、又は統合ヒートシンクを掴んだ場合には、統合ヒートシンクは無効にされず又は部分的に破壊されるであろう。熱入力は、硬化プロセス中に熱伝達に影響を与える因子を表す。例えば、熱入力の因子は、限定するものではないが、オートクレーブ内又はプレス機内の気流、オーブン内又はオートクレーブ内の部品及びツールの質量、他の部品がバッチ硬化のためにオートクレーブ内又はオーブン内に存在するか否か、部品材料、ツール材料などを含みうる。機能的生成プロセスは上記の入力を使用して、反復的な熱的トポロジ最適化プロセスを自動化し、データ入力から形状を出力する。
【0025】
幾つかの実施例において、モデリング及びシミュレーションツールが熱入力を使用して、複合材の硬化、及び当該硬化と関連付けられた熱伝達をモデル化する。熱伝達は、ツールの外面にわたって様々な速度で起きうる。これは、「ツールの質量」、「部品の質量」、又は「循環している空気へのアクセス」といった特定の入力がツールの外面に亘って変わりうるからである。熱伝達が、望まれるよりも遅い速度で起きている場合、このことは機能的には「コールドスポット（ｃｏｌｄ ｓｐｏｔ）」であり、ここで、部品－ツール界面の選択点位置での別個の温度は、部品－ツール界面の全平均温度よりも低い。同様に、熱伝達が、望まれるよりも加速された速度で起きている場合、このことは機能的には「ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）」であり、ここで、部品－ツール界面の選択点位置における別個の温度は、部品－ツール界面の全平均温度よりも高い。
【0026】
コンピュータ１１４は、付加製造装置１１６と接続されうる。上記の熱入力を設計空間に与えて、複合材部品１０４の形成中にツール１１０の複合部品形成表面から熱を発散させる統合ヒートシンク形状を、ツール１１０の裏側（非機能的な側）に自動的に生成することが可能である。
【0027】
図１Ｂに示されるように、複合材部品１０４は、当該複合材部品１０４の形成中に、ツール１１０に取り付けられている。ツール１１０を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク１０８が、ツール１１０の下側の表面に取り付けられて、ツール１１０及び複合材部品１０４のヒートシンクを提供し、結果として、複合材部品１０４上の均一に広がった熱表面が得られる。例えば、温度プロファイルは、温度におけるピーク及び谷間を示し、この温度におけるピーク及び谷間は、硬化中のツールの外面に亘る熱エネルギーのピーク及び谷間を効果的に示す。一部のケースでは、上記のホットスポットは、架橋結合が適切な速度で生じない場合などには、硬化キネティックスに悪影響を与え、結果として、硬化度が低くなり、
孔及びボイドが沢山あり、許容できない樹脂流れに繋がる。統合ヒートシンク形状を戦略的に生成し、その統合ヒートシンク又は統合ヒートシンクを戦略的に配置することで、上記の熱的なピーク及び谷間が無くされ又は硬化中のツールの外面に亘る熱エネルギーのプロファイルが効果的に均一なポイントまで効果的に緩和される。
孔及びボイドが沢山あり、許容できない樹脂流れに繋がる。統合ヒートシンク形状を戦略的に生成し、その統合ヒートシンク又は統合ヒートシンクを戦略的に配置することで、上記の熱的なピーク及び谷間が無くされ又は硬化中のツールの外面に亘る熱エネルギーのプロファイルが効果的に均一なポイントまで効果的に緩和される。
【0028】
図１Ｂは、１つの統合ヒートシンク１０８を示しているが、製造中の特定の複合材部品１０４の熱解析に従って、１より多い統合ヒートシンク１０８が存在しうる。真空バッグ１１２が、複合材部品１０４の上面上に配置されており、複合材部品１０４が製造されている種類及び／又はプロセスに従って形成を完了するための、例えば、接合及び硬化を終了するための複合材部品１０４の真空環境を提供する。
【0029】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、及び図２Ｆは、図１Ｂの統合ヒートシンク１０８として使用可能なＡＭ統合ヒートシンクの様々な例を示す。統合ヒートシンクの特定の種類、構造、材料、及び形状が、製造中の特定の複合材部品１０４に基づいて最適化される。
【0030】
図３Ａ及び図３Ｂは、本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクの様々な熱解析の結果を示す。図３Ａは、統合ヒートシンクのパラメータ的に最適な結果３０２を示し、図３Ｂは、統合ヒートシンクのトポロジ的に最適な結果３０４を示す。図３Ｃ及び図３Ｄは、本開示の実施例に係る、トポロジ最適化プロセスを使用して形成された更なる統合ヒートシンクの例を示す。
【0031】
図４は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置によるシステム４００の同様の配置を示す。図４に示されるように、複合材部品４０４はツール４０６上に取り付けられている。ツール４０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク４０８が、ツール４０６の下側の表面に取り付けられて、ツール４０６及び複合材部品４０４の熱シンクを提供し、結果として、複合材部品４０４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の統合ヒートシンク４１０及び４１２が、複合材部品４０４及びツール４０６の端に、図４では破線で囲んで示されている。追加の統合ヒートシンク４１０及び４１２は、例えば、代替的な統合ヒートシンク４１４、代替的な統合ヒートシンク４１６、及び代替的な統合ヒートシンク４１８によって示された形態のいずれかを取りうる。追加の統合ヒートシンク４１０及び４１２の代替的な形態も、複合材部品４０４の熱特性に基づいて使用可能である。真空バッグ４０２が、複合材部品４０４の上面上に配置されており、複合材部品４０４が製造されている種類及び／又はプロセスに従って形成を完了するための、例えば、接合及び硬化を終了するための複合材部品４０４の真空環境を提供する。
【0032】
図５は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置による複合材部品システム５００の同様の配置を示す。図５に示されるように、複合材部品５０４はツール５０６上に取り付けられている。ツール５０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク５０８が、ツール５０６の下側の表面に取り付けられて、複合材部品５０４の熱シンクを提供し、結果として、ツール５０６上及び複合材部品５０４上の均一に広がった熱表面が得られる。例えば追加の統合ヒートシンクでありうる追加の支持体５１０及び５１２が、複合材部品５０４及びツール５０６の端に配置されている。追加の統合ヒートシンクでありうる又は統合ヒートシンクのような特性を有しうる、ツール５０６の追加の支持体５１０及び５１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。追加の支持体５１０及び５１２の代替的な形態も、ツール５０６の熱特性に基づいて使用可能である。例えば、追加の統合ヒートシンクとして機能する追加の支持体５１０及び５１２は、上述の構造的入力及び熱入力を使う最適化プロセスを使用して作製される。複合材部品に接触する表面とは反対側の、ツールの非機能的な表面上の構造的な入力は制限されている。この場合、統合ヒートシンクは、自身の重量、プラス、ショップ内又はラボ内でツールをあちこちに動かすときに見られる任意の制限された取り扱い荷重を支持するだけよい。支持体上の統合ヒートシンクについては、構造的な入力は異なっており、従って、統合ヒートシンク形状が機能的に異なっている。構造的な支持体は、硬化中に、自身の重量のみならずツール及び部品の重量を支持する必要があり、従って、より多くの質量が、当該支持体を作製するために使用されることになる。より多くの質量が使用されるつれて、表面領域最適化のためのチャンスは、自身の重量を支持するための質量を使用するだけでよい統合ヒートシンクとは異なってくる。真空バッグ５０２が、複合材部品５０４の上面上に配置されており、複合材部品５０４が製造されている種類及び／又はプロセスに従って形成を完了するための、例えば、接合及び硬化を終了するための複合材部品５０４の真空環境を提供する。真空ポンプ５１４が、第１の側方部分５２４及び第２の側方部分５２６にそれぞれ配置された真空ポート５２０、５２２にそれぞれ取り付けられた真空カプラ５１６、５１８を介して、真空バッグ５０２に真空環境を提供する。図５に示される例では、真空ポート５２０、５２２は、例えば中心部品接触表面５２８からずれた領域において、真空バッグ５０２の上面に対して配置されている。
【0033】
図６は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置による複合材部品システム６００の同様の配置を示す。図６に示されるように、複合材部品６０４はツール６０６上に取り付けられている。ツール６０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク６０８が、ツール６０６の下側の表面に取り付けられて、複合材部品６０４の熱シンクを提供し、結果として、ツール６０６上及び複合材部品６０４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の支持体６１０及び６１２は、ツール６０６の端に配置することができ、追加の統合ヒートシンクの形態をしていることができ、又は、統合ヒートシンクのような特性を有しうる。追加の支持体６１０及び６１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。追加の支持体６１０及び６１２の代替的な形態も、ツール６０６の熱特性に基づいて使用可能である。真空バッグ６０２が、複合材部品６０４の上面上に配置されており、複合材部品６０４が製造されている種類及び／又はプロセスに従って形成を完了するための、例えば、接合及び硬化を終了するための複合材部品６０４の真空環境を提供する。真空ポンプ６１４が、第１の側方部分６２４及び第２の側方部分６２６にそれぞれ配置された真空ポート６２０、６２２にそれぞれ取り付けられた真空カプラ６１６、６１８を介して、真空バッグ６０２に真空環境を提供する。図６に示される例では、真空ポート６２０、６２２は、中心部品接触表面６２８の近傍の、例えば真空バック６０２及び複合材部品６０４からずれた領域において、真空バッグ６０２の上面に対して配置されている。
【0034】
図７は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置によるシステム７００の同様の配置を示す。図７に示されるように、複合材部品７０４はツール７０６上に取り付けられている。ツール７０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク７０８が、ツール７０６の下側の表面に取り付けられて、ツール７０６及び複合材部品７０４のヒートシンクを提供し、結果として、ツール７０６上及び複合材部品７０４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の支持体７１０及び７１２がツール７０６の端に配置されうる。追加の支持体７１０及び７１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。追加の支持体７１０及び７１２の代替的な形態も、ツール７０６の熱特性に基づいて使用可能である。カウル／増圧器７１４が真空バッグ７０２内に配置されており、複合材部品７０４の上面に対して、複合材部品７０４の製造（即ち、接合及び／又は硬化）を完了するための追加の圧力が提供される。カウル／増圧器７１４は、図５及び図６の真空ポンプ構成の代わりとして使用されうる。上述したように、バッグは、レイアップされた複合材料の形状に適合する可撓性材料である。（オートクレーブ内又はオーブン内の）硬化される複合材のバック側では、カウルが、厳しいプロファイル許容要件を有する滑らかでより均一な表面を生成するために使用される。カウルは、典型的に、部品のバック側の形状を再現するプレートである。さらに厳しい凹部（ｃ字状チャネル、真っすぐなレッジ（ｌｅｇ）を含むＬ字状又はＴ字状のプロファイルなど）が存在するところでは、プレートを使用して、カウルプレートの効果を実現することができない。この場合には、凹部の内側の空間を再現する増圧器が使用され、適切に硬い表面に対して、バックでは出来ないところの圧力を上げるために提供される。
【0035】
図８は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置によるシステム８００の同様の配置を示す。図８に示されるように、複合材部品８０４はツール８０６上に取り付けられている。ツール８０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク８０８が、ツール８０６の下側の表面に取り付けられて、ツール８０６及び複合材部品８０４のヒートシンクを提供し、結果として、ツール８０６上及び複合材部品８０４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の支持体８１０及び８１２がツール８０６の端に配置されうる。追加の支持体８１０及び８１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。例えば統合ヒートシンクでありうる追加の支持体８１０及び８１２の代替的な形態も、ツール８０６の熱特性に基づいて使用可能である。カウル／増圧器８１４が、外側の真空バッグ８０２内及び内側の真空バッグ８１６内に配置されており、複合材部品８０４の上面に対して、複合材部品８０４の製造（即ち、接合及び／又は硬化）を完了するための追加の圧力が提供される。
【0036】
図９は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置によるシステム９００の同様の配置を示す。図９に示されるように、複合材部品９０４はツール９０６上に取り付けられている。ツール９０６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク９０８が、ツール９０６の下側の表面に取り付けられて、ツール９０６及び複合材部品９０４のヒートシンクを提供し、結果として、ツール９０６上及び複合材部品９０４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の支持体９１０及び９１２がツール９０６の端に配置されうる。追加の支持体９１０及び９１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。追加の支持体９１０及び９１２の代替的な形態も、ツール９０６の熱特性に基づいて使用可能である。通常では油圧的に作動されるプレス機が、複合材部品９０４を硬化させるための追加の圧力を提供するために使用されうる。プレス機はアクチュエータ９１６を含むが、プレス機の大きさに従って、複数のアクチュエータが存在しうる。アクチュエータ９１６は、複合材部品９０４の上面上に配置されており複合材部品９０４の製造（即ち、接合及び／又は硬化）を完了するために追加の圧力を提供する熱プレス上方プラテン９１４に接続されており、当該熱プレス上方プラテン９１４を動かす。熱プレス上方プラテン９１４は、図５及び図６の真空ポンプの代わりとして使用されうる。
【0037】
図１０は、本開示の実施例に係る、例示的な統合ヒートシンクが追加された、図１Ｂの配置によるシステム１０００の同様の配置を示す。図１０に示されるように、複合材部品１００４はツール１００６上に取り付けられている。ツール１００６を形成するために使用された同じ製造プロセスを使用して同時に又は異なる時間に作製可能な統合ヒートシンク１００８が、ツール１００６の下側の表面に取り付けられて、ツール１００６及び複合材部品１００４のヒートシンクを提供し、結果として、ツール１００６上及び複合材部品１００４上の均一に広がった熱表面が得られる。追加の支持体１０１０及び１０１２がツール１００６の端に配置されうる。追加の支持体１０１０及び１０１２は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図３Ｃ、図３Ｄ、又は図４に示された形態のいずれかを取りうる。追加の支持体１０１０及び１０１２の代替的な形態も、ツール１００６の熱特性に基づいて使用可能である。通常では油圧的に作動されるプレス機が、複合材部品１００４を硬化させるための追加の圧力を提供するために使用されうる。プレス機はアクチュエータ１０１６を含むが、プレス機の大きさに従って、複数のアクチュエータが存在しうる。アクチュエータ１０１６は、複合材部品１００４の上面上に配置されており複合材部品１００４の製造（即ち、接合及び／又は 硬化）を完了するために追加の圧力を提供する熱プレス上方プラテン１０１４に接続されており、当該熱プレス上方プラテン１０１４を動かす。熱プレス上方プラテン１０１４は、図５及び図６の真空ポンプの代わりとして使用されうる。
【0038】
キャビティが配設された統合ヒートシンク形状は、流体境界層を壊すための攪拌フィーチャを組み込むことができ、このことは、壁／ツールの表面における熱伝導率を助ける。例えば、一部のケースでは、複合材部品の製造設備構成は、ツールが部品の外面に直接当接する部品の１の側では、「ハード（ｈａｒｄ）」と見做され、バッグが部品に直接当接する部品の他の側では「ソフト（ｓｏｆｔ）」と見做されうる。部品のバッグ側では、空気が部品の表面に向かって流れうる。熱プレス、圧縮成形、ＲＴＭ（ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ）などの場合に、部品の両側にハードな製造設備があるときには、部品の表面を横切る気流は、対流熱伝達のために存在しない。この場合には、製造設備表面の下にある配設されたキャビティが、水又は油といった液体で満たされており、液体が、ポンプを介してキャビティを通って循環して、対流熱伝達を可能にする。例えば、攪拌形状の例が、図１２Ａ～図１２Ｅに示されている。さらなる攪拌形状が、同様の機能的なジェネレ―ティブ・デザイン（ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ）及び先に記載の関連する熱的最適化プロセスを介して生成されうる。この攪拌形状は、配設されたキャビティの範囲内に存在して、層状の流体の流れを壊し、かつツール壁を介するより効率の良い熱伝達を可能にすることができる。統合ヒートシンク外形の形状、配置、及び複雑さは調整可能であり、統合ヒートシンクは、部品－ツール温度プロファイル上のホットスポットを緩和するよう配置される。攪拌器を適所にプリントして、層流において又は層流付近で見られる流体境界の影響を緩和することが可能である。流体の温度境界層は、流体の層流が壊れるのにつれて減少する。境界層が減少するにつれて、壁の温度勾配が上がり、かつ表面熱伝達率が上がる。流体の層流によって、結果的に温度境界層がより大きくなって、熱伝達率が下がる。このことは結果的に、先に述べた熱エネルギーにおける「ピーク」をもたらし、従って、硬化の度合が低い、孔が多いといった硬化キネティックスの問題に繋がる。上記攪拌フィーチャは、積層板の強化後の制御されている適切な冷却フィーチャを提供し、製造率を上げることが可能である。
【0039】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本開示の実施例に係る、壁／ツールの表面における熱伝導率の助けとなる、流体境界層を壊すための攪拌フィーチャ（図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、及び図１２Ｅに図示）を組み込むキャビティ１１０４、１１１２が配設された統合ヒートシンク形状の分解側面図１１００及び非分解側面図１１５０を示す。例えば、攪拌形状の例が、図１２Ａ～図１２Ｅに示されている。統合ヒートシンクは、本実施例によれば、統合ヒートシンクの層を形成するために共に押圧される雄型ツール要素１１０２及び雌型ツール要素１１１４を有するツールを利用して形成される。雌型ツール要素１１１４は、統合ヒートシンクに接触する雌型ツール表面１１１０を含み、雄型ツール要素１１０２は、統合ヒートシンクに接触する雄型ツール表面１１０６を含む。統合ヒートシンクは、第１の配設されたキャビティ１１０４及び第２の配設されたキャビティ１１１２を含み、これらは両方とも、統合ヒートシンク形状に晒される流体である。統合ヒートシンクの部品１１０８が、第１の配設されたキャビティ１１０４と第２の配設されたキャビティ１１１２との間に配置されている。統合ヒートシンク外形の形状、配置、及び複雑は調整可能であり、統合ヒートシンクは、部品－ツール温度プロファイル上のホットスポットを緩和するよう配置される。攪拌器を適所にプリントして、層流において見られる又は層流付近の流体境界の影響を緩和することが可能である。上記攪拌フィーチャは、積層板の強化後の制御されている適切な冷却フィーチャを提供して、製造率を上げることが可能である。
【0040】
図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、及び図１２Ｅは、本開示の実施例に係る、攪拌フィーチャ１２０２、１２０４、１２０６、１２０８、及び１２１０をそれぞれ備えた例示的な統合ヒートシンク形状を示している。攪拌フィーチャの形状は、配設されたキャビティの範囲内に存在しうる。配設されたキャビティは、１１１２及び１１０４で示されている。層流を壊して乱流にし、従って壁における温度境界層を低減させる働きをする様々な攪拌フィーチャの形状は、配設されたキャビティの範囲内に存在しており、このことによって、壁の温度勾配が上がって、表面熱伝達率が上がる。攪拌器の形状は、境界層の厚さを調整するため、従ってツールの表面領域に亘る表面熱伝達率を調整するために修正されうる。
【0041】
部品－ツール温度プロファイルが、オートクレーブ内／オーブン内でのツールの配置又は配向といった製造上の決定に因り変更されるならば、モジュール式の複数部品から成る製造設備では、製造設備の構成要素の交換によって、新しい温度プロファイルと関連するホットスポットの緩和することを容易に可能とするであろう。このモジュール性のフィーチャによって、完全に新しいツールを設計し製造するというよりも、ツールモジュール変更のみによって、追加の統合ヒートシンク形状を追加することが可能となる。
【0042】
図１３は、本開示の実施例に係る、ヒートシンクを製造するための方法１３００を示す。図１３に示されるフィーチャは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されたものと同様である。１３０２において、統合ヒートシンク１３１６が、雄型ツール部品１３１２及び第１の雌型ツール部品１３１４を含む形成ツールに対して圧力を印加することで形成されている様子が示されている。１３０４において、図１Ａの熱解析といった熱解析の間に、更なる熱的緩和を要しうる熱的ホットスポット１３１８が決定される。１３０６において、第２の雌型ツール部品１３２０が、第１の雌型ツール部品１３１４の上に敷設される。１３０８において、第２の雌型ツール部品１３２０が、熱的ホットスポット１３１８に対して更なる熱的緩和を提供する追加の又は修正された統合ヒートシンク要素１３２２を含んで示されている。例えば、既存のツールが再加工される必要があることもあり得、これにより、（ａ）ツールが以前にヒートシンクを含んでいないため又は（ｂ）熱入力が変化していて、予期される熱伝達が変わり、従ってヒートシンクの追加が必要となったため、ヒートシンクの追加が必要となりうる。例えば、積層パネルを硬化させるために以前使用した同じツールが、今ここで、更なる剛性のために二重のプライも組み込むハニカム構造を硬化させるために使用される場合には、部品の質量及び／又は材料が変わる可能性があるであろう。１３１０において、第２の雌型ツール部品１３２０の上面に圧力が印加されて、熱的ホットスポットの追加の又は修正された統合ヒートシンク要素１３２２を含む統合ヒートシンクが形成される。本例では、統合ヒートシンクを有さなかったツールが、別個のホットスポット又はコールドスポットの位置で、大質量のツールに組み込まれた。ツールを再加工するために、大質量のツールの一部が削除され、ツールデザインのこの領域が統合ヒートシンクを含むよう修正され、再加工されたデザインのこの部分が、ツールの上部の適所にプリントされて、削除された材料と置換される。先に記載の例において、統合ヒートシンク形状は、オーブン又はオートクレーブの閉じたシステム内を循環する空気、又は熱プレス機を取り囲む周囲空気に対して晒されうる。代替的に、接合ジグ、又は、水、油のためのキャビティが内部に配設されたモールド、又は他の液体によって、空気を冷却するというよりは、統合ヒートシンク形状を流体的に冷却することが可能となるであろう。圧縮成形又は射出成形される部品（通常では熱可塑性物質）については、周囲空気が冷却される例と、内部に配設された流体が冷却される例の両方が適用されうる。内部に配設された冷却によって、より一定で急速な冷却が可能となり、その際に、反り又は結晶化の心配はなく、従って、速度を上げて、スケールメリットを介してコストを削減する手段を追加することができる。先に記載のツールのメリットには、限定するものではないが、複合材パネルの外面に亘る、より一定のガラス転移温度（Ｔｇ）及び硬化度（Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｃｕｒｅ）の測定値、及び、硬化中のより予測可能なレオロジー的挙動が含まれる。ＡＭによって、重量の最適化、漏れのリスクを緩和するための統合真空ポートといった他のメリットも可能となる。ＡＭによって、表面領域を最適化し冷却を向上させるための再考された統合ヒートシンクの形状も可能となる。
【0043】
図１４は、本開示の実施例に係る、統合ヒートシンクを含むツールを使用して複合材部品を形成する方法のフローチャート１４００を示す。本方法は、１４０２において、製造中にツールの上面上に複合材部品を配置することを含む。例えば、図６に示されるように、複合材部品６０４が、ツール６０８の上面上に配置される。本方法は、１４０４において、複合材部品に対して少なくとも部分真空を提供することをさらに含む。図６の例でさらに続けると、真空バッグ６０２が、複合材部品６０４の上面上に配置され、真空ポンプ６１４が、少なくとも部分真空を供給する。本方法は、１４０６において、統合ヒートシンクによって上面とは反対側の表面に向かって、複合材部品から熱を発散させることをさらに含む。統合ヒートシンクの形状はツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づいている。さらに、複合材部品が硬化させられる。図６の例でさらに続けると、統合ヒートシンク６０８が、複合材部品６０４の形成中にツール６０６から熱を除去するための熱的経路を提供する。
【0044】
図１５は、本開示の実施例に係る、統合シンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを付加製造する方法のフローチャート１５００を示す。本方法は、１５０２において、付加製造されるツールのデジタル表現を取得することを含む。幾つかの実施例において、ツールのデジタル表現がＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）図面である。例えば、図１Ａに示すように、コンピュータ１１４が、ツール１１０のデジタル表現を取得するために使用される。
【0045】
本方法が、１５０４において、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することをさらに含む。幾つかの実施例において、第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、統合ヒートシンクが適用されるツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている。図１Ａの例でさらに続けると、コンピュータ１１４が、１つ以上の熱的モデルを使用して、熱的トポロジ最適化プロセスを実行する。本方法が、１５０６において、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することをさらに含む。図１Ａの例でさらに続けると、コンピュータ１１４が、ツール１１０の熱的ホットスポット１０６を決定する。本方法が、１５０８において、第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することをさらに含む。図１Ａの例でさらに続けると、コンピュータ１１４が、先に述べた様々な統合ヒートシンクといった、第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成する。本方法が、１５１０において、付加製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することをさらに含み、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づいている。第１の統合ヒートシンクの形状は、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいている。幾つかの実施例において、ツールと第１の統合ヒートシンクとが同時に作製される。幾つかの実施例において、ツールと第１の統合ヒートシンクとが異なる時間に作製される。幾つかの実施例において、ツール、第１の統合ヒートシンク、又は、ツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む。
【0046】
本方法が、１５１２において、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、付加製造ツールを使用して、第２の統合ヒートシンクを作製することと、をさらに含む。
【0047】
幾つかの実施例において本開示の方法はいずれも、計算システムによって実行されうる。図１６は、幾つかの実施例に係る、計算システム１６００の一例を示す。計算システム１６００は、コンピュータ又はコンピュータシステム１６０１Ａを含むことができ、個別のコンピュータシステム１６０１Ａであってよく、又は分散されたコンピュータシステムの構成であってよい。コンピュータシステム１６０１Ａは、本明細書で開示される１つ以上の方法といった、幾つかの実施例に係る様々なタスクを実行するよう構成された１つ以上の解析モデル１６０２を含む。上記の様々なタスクを実行するために、解析モデル１６０２は、単独で実行し、又は１つ以上の記憶媒体１６０６に接続された１つ以上のプロセッサ１６０４と協働して実行する。プロセッサ１６０４は、ネットワークインタフェース１６０７にも接続されており、コンピュータシステム１６０１Ａがデータネットワーク１６０９を介して、１つ以上の追加のコンピュータシステム及び／又は計算システム（例えば、１６０１Ｂ、１６０１Ｃ、及び／又は１６０１Ｄなど）と通信することを可能にする（コンピュータシステム１６０１Ｂ、１６０１Ｃ 及び／又は１６０１Ｄが、コンピュータシステム１６０１Ａと同じアーキテクチャを共有してもしなくてもよく、様々な物理的な位置に配置されてよく、例えば、コンピュータシステム１６０１Ａ及び１６０１Ｂは、処理施設内に位置しうるが、１つ以上のデータセンタ内に位置し及び／又は異なる大陸の様々な国に位置する１つ以上のコンピュータシステム（１６０１Ｃ及び／又は１６０１Ｄなど）と通信できることに注意されたい）。
【0048】
プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プロセッサモジュール又はサブシステム、プログラム可能な集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、又は、他の制御装置若しくは計算装置を含みうる。
【0049】
記憶媒体１６０６は、１つ以上の非一過性のコンピュータ可読媒体又は機械可読媒体として実現されうる。記憶媒体１６０６は、熱解析機械学習モジュール１６０８に接続又は結合されうる。図１６の例では、記憶媒体１６０６がコンピュータシステム１６０１Ａの範囲内に図示されているが、幾つかの実施例において、記憶媒体１６０６が、計算システム１６０１Ａ及び／又は追加の計算システムの複数の内部及び／又は外部の筐体の範囲内に及び／又は当該筐体に亘って分散されうることに注意されたい。記憶媒体１６０６は、ダイナミックＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）又はスタティックＲＡＭ（ＤＲＡＭ又はＳＲＡＭ）といった半導体メモリデバイス、消去可能ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリを含む１つ以上の様々な形態のメモリデバイス、固定ディスク、フロッピィディスク、取り外し可能なディスクといった磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、ＣＤ若しくはＤＶＤ、ＢＬＵＲＡＹ（登録商標）ディスクといった光媒体、又は他の種類の光学的ストレージ、又は他の種類のストレージデバイスを含みうる。先に述べた命令が、非一過性のコンピュータ可読又は機械可読記憶媒体上で提供され得、又は、代替的に、場合により複数のノードを有する大きなシステム内に分散されたコンピュータ可読又は機械可読な記憶媒体上で提供されうることに注意されたい。このような非一過性のコンピュータ可読又は機械可読な記憶媒体は、或る物品（又は、製造部品）の一部と見做される。物品又は製造部品は、あらゆる製造された単一の構成要素又は複数の構成要素を指しうる。記憶媒体は、機械可読命令を実行する機械内に位置することができ、又は、実行のためにネットワークを介して命令をそこからダウンロード可能なリモートサイトに位置しうる。
【0050】
当然のことながら、計算システム１６００は計算システムの一例にすぎず、計算システム１６００は、示されるより少なく又は多い構成要素を有してよく、図１６の例には図示されない追加の構成要素を組み合わせてよく、及び／又は、計算システム１６００は、図１６に図示される構成要素とは異なる構成又は配置を有しうる。図１６に示される様々な構成要素は、１つ以上の信号処理及び／又は特定用途向け集積回路を含む、ハードウェア、ソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェアの両方の組み合わせにより実現することができる。
【0051】
さらに、本明細書に記載の処理方法におけるステップが、汎用プロセッサ、若しくはＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤといった特定用途向けチップといった情報処理装置内の１つ以上の機能モジュール、又は他の適切なデバイスを実行することによって実行されうる。上記モジュール、上記モジュールの組み合わせ、及び／又は、これらと汎用のハードウェアの組み合わせは全て、本開示の保護の範囲内に含まれる。
【0052】
熱解析及び／又は材料若しくは部品制約データ、モジュール及び／又は他の解釈支援は、反復的なやり方で洗練させることができ、即ち、本構想は、本明細書で述べた方法の実施例に適用可能である。このことは、計算装置（例えば、計算システム１６００、図１６）などにおける、及び／又は所与のステップ、アクション、テンプレート、モデル、又は曲線のセットが、検討中の信号の評価のために十分正確になりうるかに関する決定を行いうるユーザによる手動の制御を通じた、アルゴリズムベースで実行されるフィードバックループの利用を含みうる。
【0053】
さらに、本開示は、以下の条項に係る実施例を含む。
【0054】
条項１．複合材部品を形成するためのツールであって、
形成中に複合材部品を支持する上面であって、中央部品接触表面の両側に配置された第１の側方部分及び第２の側方部分を含む上面と、
上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンクであって、第１の統合ヒートシンクの形状がツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンクと、
第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポートと、
第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポートと、
を備え、第１の真空ポート及び第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプへのアクセスを提供する、ツール。
形成中に複合材部品を支持する上面であって、中央部品接触表面の両側に配置された第１の側方部分及び第２の側方部分を含む上面と、
上面とは反対側に配置された第１の統合ヒートシンクであって、第１の統合ヒートシンクの形状がツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、第１の統合ヒートシンクと、
第１の側方部分上の第１の位置に配置された第１の真空ポートと、
第２の側方部分上の第２の位置に配置された第２の真空ポートと、
を備え、第１の真空ポート及び第２の真空ポートが、複合材部品の形成中に上面に少なくとも部分真空を提供する真空ポンプへのアクセスを提供する、ツール。
【0055】
条項２．第１の側方部分上、第２の側方部分上、又は反対側の表面上に配置された第２の統合ヒートシンクをさらに含む、条項１に記載のツール。
【0056】
条項３．ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む、条項１又は２に記載のツール。
【0057】
条項４．複合材部品の形成中に部分真空を提供するための、上面の上に配置されたエンクロージャをさらに含む、条項１から３のいずれか一項に記載のツール。
【0058】
条項５．統合ヒートシンクを含むツールを用いて複合材部品を形成する方法であって、
製造中にツールの上面上に複合材部品を配置することと、
複合材部品に少なくとも部分真空を提供することと、
統合ヒートシンクによって、上面とは反対側の表面に向かって複合材部品から熱を発散させることであって、統合ヒートシンクの形状が、複合材部品を硬化させるための、ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、熱を発散させることと、
を含む、方法。
製造中にツールの上面上に複合材部品を配置することと、
複合材部品に少なくとも部分真空を提供することと、
統合ヒートシンクによって、上面とは反対側の表面に向かって複合材部品から熱を発散させることであって、統合ヒートシンクの形状が、複合材部品を硬化させるための、ツールの熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、熱を発散させることと、
を含む、方法。
【0059】
条項６．条項５に記載の方法。熱的トポロジ最適化プロセスが、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び少なくとも１つの熱入力を含む入力を含む、条項５に記載の方法。
【0060】
条項７．統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを製造する方法であって、
製造されるツールのデジタル表現を取得することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、
第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、
製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む、方法。
製造されるツールのデジタル表現を取得することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、
第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、
製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む、方法。
【0061】
条項８．ツールのデジタル表現がＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）図面である、条項７に記載の方法。
【0062】
条項９．第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、ヒートシンクが適用されるツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている、条項７又は８に記載の方法。
【0063】
条項１０．ツールと第１の統合ヒートシンクとが同時に作製される、条項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【0064】
条項１１．ツールと第１の統合ヒートシンクとが異なる時間に作製される、条項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【0065】
条項１２．ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む、条項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【0066】
条項１３．
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
第２の統合ヒートシンクを作製することと、
をさらに含む、条項７から１２のいずれか一項に記載の方法。
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
第２の統合ヒートシンクを作製することと、
をさらに含む、条項７から１２のいずれか一項に記載の方法。
【0067】
条項１４．システムであって、
ハードウェアプロセッサ、及び命令を格納する記憶媒体を含むコンピュータを備え、命令は、ハードウェアプロセッサによって実行されたときには、統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを付加製造する方法を実行し、方法が、
製造されるツールのデジタル表現を取得することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、
第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、
製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む、システム。
ハードウェアプロセッサ、及び命令を格納する記憶媒体を含むコンピュータを備え、命令は、ハードウェアプロセッサによって実行されたときには、統合ヒートシンクを備えた、複合材部品を形成するためのツールを付加製造する方法を実行し、方法が、
製造されるツールのデジタル表現を取得することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、１つ以上の熱的コンピュータモデルを用いて、デジタル表現の第１の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、第１の熱的トポロジ最適化プロセスを用いて、製造後のツールの第１の熱的ホットスポットを決定することと、
第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第１の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第１の統合ヒートシンクの第１のデジタル表現を生成することと、
製造ツールを使用してツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することであって、第１の統合ヒートシンクの形状が、ツールの第１の熱的トポロジ最適化プロセスに基づく、ツール及び第１の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む、システム。
【0068】
条項１５．第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、伝熱効率と、統合ヒートシンクが適用されるツールの表面領域の最大化と、のための１つ以上のパラメータに基づいている、条項１４に記載のシステム。
【0069】
条項１６．ツールと第１の統合ヒートシンクとが同時に作製される、条項１４又は１５に記載のシステム。
【0070】
条項１７．ツールと第１の統合ヒートシンクとが異なる時間に作製される、条項１４から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【0071】
条項１８．ツール、第１の統合ヒートシンク、又はツールと第１の統合ヒートシンクとの両方が、追加の熱放散のための１つ以上の流体経路を含む、条項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【0072】
条項１９．ハードウェアプロセッサが、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
第２の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む方法を実行するようさらに構成される、条項１４から１８のいずれか一項に記載のシステム。
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的トポロジ最適化プロセスを実行することと、
１つ以上のハードウェアプロセッサを使用して、製造中又は製造後のツールの第２の熱的ホットスポットを決定することと、
第２の熱的トポロジ最適化プロセスに基づいて、第２の熱的ホットスポットを緩和するよう構成された第２の統合ヒートシンクの第２のデジタル表現を生成することと、
第２の統合ヒートシンクを作製することと、
を含む方法を実行するようさらに構成される、条項１４から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【0073】
条項２０．第１の熱的トポロジ最適化プロセスが、形状的包絡線、１つ以上の構造的パラメータ、及び１つ以上の熱入力を含む入力を含む、条項１４から１９のいずれか一項に記載のシステム。
【0074】
先の明細書の記載では、説明を目的として、特定の実施形態を参照しながら記載されてきた。しかしながら、先の例示的な考察は、網羅的であること、又は本発明を開示された厳密な形態に限定することは意図されていない。上記の教示に鑑みて、多くの修正及び変更が可能である。さらに、方法の要素が図示され記載された順序は並べ変えることができ、及び／又は２つ以上の要素が同時に発生してよい。実施例は、本発明の原則及びその実際の応用を説明するために、それにより当業者が本発明及び様々な実施例を、想定される特定の用途に適した様々な修正とともに最適に利用するために、選択され説明されている。
【図1A】
【図1B】
【図2A-F】
【図3A-B】
【図3C-D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A-B】
【図12A-E】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【外国語明細書】