特開 2024-84718 複合材構造用の工具内圧密

(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】P2024084718

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】複合材構造用の工具内圧密

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/42 20060101AFI20240618BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

B29C70/42

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023208177

(22)【出願日】2023-12-11

(31)【優先権主張番号】18/065,458

(32)【優先日】2022-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/498,330

(32)【優先日】2023-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/473,836

(32)【優先日】2023-09-25

(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】ツォツィス， トーマス カール

(72)【発明者】

【氏名】ハーバー， アンドリュー ミルトン

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AD16

4F205AH31

4F205AJ08

4F205HA08

4F205HA14

4F205HA25

4F205HA37

4F205HA44

4F205HB01

4F205HF05

4F205HG02

4F205HK22

4F205HK31

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複合材構造の面外フィーチャを圧密するための工具内システムを提供する。
【解決手段】工具内システムは、工具内に形成された空洞、補強材プリフォーム２０２、及びインサート２０４を含む。空洞２１４は、傾斜面２１８を有する。補強材プリフォームは、面外フィーチャを含む。その場合、面外フィーチャは、圧密面を有する。インサートは、空洞の傾斜面と相補的な第１の面、及び面外フィーチャの圧密面と相補的な第２の面を含む。第１の面は、第２の面の反対側にある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複合材構造の面外フィーチャを圧密するための工具内システムであって、
工具（１０４）内に形成された空洞（１５４）であって、傾斜面（１５６）を含む空洞（１５４）、
面外フィーチャ（１３４）を備える補強材プリフォーム（１３２）であって、前記面外フィーチャ（１３４）は圧密面（１３６）を含む、補強材プリフォーム（１３２）、並びに
前記傾斜面（１５６）と相補的な第１の面（１１４）及び前記圧密面（１３６）と相補的な第２の面（１１６）を含むインサート（１１０）であって、前記第１の面（１１４）は前記第２の面（１１６）の反対側である、インサート（１１０）を含む、システム。

【請求項2】

前記空洞（１５４）の第２の傾斜面（１５８）と相補的な第３の面（１２４）、及び前記面外フィーチャ（１３４）の第２の圧密面（１３８）と相補的な第４の面（１２６）を含む、第２のインサート（１１２）を更に備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記空洞（１５４）の前記傾斜面（１５６）及び前記インサート（１１０）の前記第１の面（１１４）、と相補的な断面（１４２）を有するプリフォーム保持具（１４０）を更に備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記プリフォーム保持具（１４０）は、前記インサート（１１０）と前記空洞（１５４）との間に配置されている、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記プリフォーム保持具（１４０）は、前記補強材プリフォーム（１３２）を前記インサート（１１０）と共に拘束する、請求項３に記載のシステム。

【請求項6】

前記インサート（１１０）は、非接着性外層（１２０）を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記プリフォーム保持具（１４０）は、非接着性外層（１４６）を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項8】

前記プリフォーム保持具（１４０）の前記断面（１４２）は、フランジ（１４４）を含む、請求項３に記載のシステム。

【請求項9】

前記インサート（１１０）は膨張可能（１１８）である、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

複合材構造の面外フィーチャの工具内圧密のための方法であって、
補強材プリフォーム（１３２）を形成すること（７０２）、
前記補強材プリフォーム（１３２）の面外フィーチャ（１３４）に隣接してインサート（１１０）を配置すること（７０４）、
前記補強材プリフォーム（１３２）及び前記インサート（１１０）を工具（１０４）の空洞（１５４）内に挿入すること（７０６）であって、前記インサート（１１０）は前記工具（１０４）の傾斜面（１５６）と相補的な第１の面（１１４）を含み、前記インサート（１１０）は前記補強材プリフォーム（１３２）の圧密面（１３６）と相補的な第２の面（１１６）を含む、工具（１０４）の空洞（１５４）内に挿入すること（７０６）、並びに
前記インサート（１１０）の前記第２の面（１１６）が前記補強材プリフォーム（１３２）の前記圧密面（１３６）に圧縮力を伝達するように、前記補強材プリフォーム（１３２）又は前記インサート（１１０）に力（４４０）を加えること（７０８）を含む、方法。

【請求項11】

前記補強材プリフォーム（１３２）又は前記インサート（１１０）に前記力（４４０）を加えることは、前記インサート（１１０）の前記第１の面（１１４）を前記工具（１０４）の前記傾斜面（１５６）に対して押し付ける、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記補強材プリフォーム（１３２）及び前記インサート（１１０）をプリフォーム保持具（１４０）内に配置すること（７１０）を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記プリフォーム保持具（１４０）を非接着性層（１４６）で被覆すること（７１２）を更に含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記インサート（１１０）を非接着性層（１２０）で被覆すること（７１４）を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記インサート（１１０）を膨張させること（７１６）を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記補強材プリフォームは、フランジ（４０４、４０６）を含むハット形状の補強材プリフォーム（４０２）であり、前記方法は更に、
前記フランジ（４０４、４０６）を前記工具（１０４）上に配置されたプライセクション（４３６）とインターリーブすることを更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

補強材プリフォームの面外フィーチャの工具内圧密のための補強材プリフォームアセンブリであって、
面外フィーチャ（１３４）を備える補強材プリフォーム（１３２）であって、前記面外フィーチャ（１３４）は圧密面（１３６）を含む、補強材プリフォーム（１３２）、
工具（１０４）の空洞（１５４）の傾斜面（１５６）と相補的な第１の面（１１４）、及び前記圧密面（１３６）と相補的な第２の面（１１６）を含む、インサート（１１０）であって、前記第１の面（１１４）は前記第２の面（１１６）の反対側である、インサート（１１０）、並びに
前記工具（１０４）の前記空洞（１５４）の前記傾斜面（１５６）及び前記インサート（１１０）の前記第１の面（１１４）、と相補的な断面（１４２）を有するプリフォーム保持具（１４０）を備える、アセンブリ。

【請求項18】

前記空洞（１５４）の第２の傾斜面（１５８）と相補的な第３の面（１２４）、及び前記面外フィーチャ（１３４）の第２の圧密面（１３８）と相補的な第４の面（１２６）を含む、第２のインサート（１１２）を更に備える、請求項１７に記載のアセンブリ。

【請求項19】

前記プリフォーム保持具（１４０）の前記断面（１４２）は、前記第２のインサート（１１２）の前記第３の面（１２４）及び前記工具（１０４）の前記空洞（１５４）の前記第２の傾斜面（１５８）と相補的である、請求項１８に記載のアセンブリ。

【請求項20】

前記プリフォーム保持具（１４０）は、前記インサート（１１０）と前記工具（１０４）の前記空洞（１５４）との間に配置されている、請求項１７に記載のアセンブリ。

【請求項21】

前記プリフォーム保持具（１４０）は、非接着性外層（１４６）を含む、請求項１７に記載のアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、「In-Tool Compaction for Composite Structures」と題する2023年4月26日に出願された米国仮特許出願第63／498,330号の利益を主張するものであり、「Methods for Manufacturing Hat-Stiffened Structures」と題する2022年12月13日に出願された米国特許出願第18／065,458号の一部継続出願であり、これらの両米国出願は、参照により本明細書に援用される。

【0002】

[0002] 本開示は、広くは、複合材構造を製造するための方法及び装備に関する。特に、本開示は、ドライファブリックプリフォーム及び樹脂注入を使用する航空機補強材などの大きな繊維複合材構造の製造中に面外フィーチャを工具内圧密するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 一体的に補強される構造における面外フィーチャの圧密は、殊にモノリシックな例えば非分割工具において、インシトゥ（現場内）で実行することが困難である。ブレードや「Ｔ」補強材などの面外フィーチャを持つ補強要素の圧密を実行するためには、現在、関連する装備、工具、床面積、消耗品などを有する別の作業セルが必要とされる。

【0004】

[0004] 現在の方法は、プリフォームを工具空洞内に適合可能にするべく、プリフォームの圧密を実行するために、二次的な工程及び関連する工具設備に依存している。面外フィーチャの嵩が大きすぎる場合、プリフォーム装填中にフィーチャが工具に物理的な影響を与え、プリフォームに損傷を与える可能性が高くなる。現在の方法はまた、圧密を加えるために、高熱膨張係数（CTE）工具にも依存し得る。しかし、圧密を加えるよう機能温度まで加熱するために必要とされる時間及びエネルギー、並びに、その後、工具から部品を引き出すことを可能にするよう工具を冷却するために必要とされる時間は、殊に大きな航空機の構造では高価である。

【0005】

[0005] したがって、上述の問題のうちの少なくとも幾つかのみならず、その他の生じ得る問題も考慮した、方法及び装置を有することができれば、それが望ましい。

【発明の概要】

【0006】

[0006] 本開示の例示的な一実施形態は、工具内に形成された空洞、補強材プリフォーム、及びインサートを含む、複合材構造の面外フィーチャを圧密するための工具内システムを提供する。空洞は、傾斜面を有する。補強材プリフォームは、面外フィーチャを含む。その場合、面外フィーチャは、圧密面を有する。インサートは、空洞の傾斜面と相補的な第１の面、及び面外フィーチャの圧密面と相補的な第２の面を含む。第１の面は、第２の面の反対側にある。

【0007】

[0007] 本開示の別の例示的な一実施形態は、複合材構造の面外フィーチャの工具内圧密のための方法を提供する。該方法は、補強材プリフォームを形成するステップを含む。該方法は、補強材プリフォームの面外フィーチャに隣接してインサートを配置するステップを含む。該方法は、補強材プリフォーム及びインサートを工具の空洞内に挿入するステップを含む。該方法はまた、補強材プリフォーム又はインサートに力を加えるステップも含む。

【0008】

[0008] 本開示の更なる例示的な一実施形態は、補強材プリフォーム、インサート、及びプリフォーム保持具を備える、補強材プリフォームの面外フィーチャの工具内圧密のための補強材プリフォームアセンブリを提供する。補強材プリフォームは、面外フィーチャを含む。その場合、面外フィーチャは、圧密面を有する。インサートは、工具の空洞の傾斜面と相補的な第１の面、及び面外フィーチャの圧密面と相補的な第２の面を含む。第１の面は、第２の面の反対側にある。プリフォーム保持具は、工具の空洞の傾斜面及びインサートの第１の面と相補的な断面を有する。

【0009】

[0009] これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に実現可能であるか、又は、下記の説明及び図面を参照して更なる詳細事項が理解され得る、更に別の実施形態において組み合わされ得る。

【0010】

[0010] 例示的な実施形態の特性と考えられる新規な特徴は、付随する特許請求の範囲に明記される。しかし、例示的な実施形態並びに好ましい使用モード、更なる目的及びそれらの特性は、添付図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】[0011] 例示的な一実施例による製造環境のブロック図である。

【図2】[0012] 例示的な一実施例による工具内に配置される補強材プリフォーム及びインサートの図である。

【図3】[0013] 例示的な一実施例による工具内に挿入される補強材プリフォームアセンブリの図である。

【図4】[0014] 例示的な一実施例による、プリフォームをインターリーブする（interleave：交互配置する）ためのプライを有する工具内に挿入される補強材プリフォームアセンブリの図である。

【図5】[0015] 例示的な一実施例による、インターリーブ用の外板セクションの上のハット型補強材プリフォームの図である。

【図6】[0016] 例示的な一実施例による補強材フランジ内のテーパの詳細の図である。

【図7】[0017] 例示的な一実施例による、複合材構造の面外フィーチャの工具内圧密のためのプロセスのフローチャートの図である。

【図8】[0018] 例示的な一実施形態によるブロック図の形態を採る航空機の製造及び保守方法の図である。

【図9】[0019] 例示的な一実施形態が実装され得るブロック図の形態を採る航空機の図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0020] 例示的な複数の実施例は、１以上の異なる考慮事項を認識し、考慮する。例えば、例示的な複数の実施例は、一体的に補強される構造における面外フィーチャの圧密は、典型的には、追加の工具、設備、時間、及びコストを伴う別の作業セルを必要とし、殊にモノリシックな例えば非分割工具において、インシトゥ（現場内）で実行することが困難であることを認識し、考慮する。

【0013】

[0021] 例示的な複数の実施例は、面外フィーチャの嵩が大きいときに、そのフィーチャが工具に物理的な影響を与え、プリフォームに損傷を与える可能性が高いことを認識し、考慮する。

【0014】

[0022] 例示的な複数の実施例はまた、面外フィーチャを有する圧密されたプリフォームを工具から取り外すことは困難であり、プリフォームに対する損傷はしばしば不可避であることを認識し、考慮する。

【0015】

[0023] したがって、例示的な複数の実施例は、ベース成形工具内に挿入されたときに、自動的に圧密を提供する低コストで調整された形成工具を提供する。その場合、形成工具及び圧密されたプリフォームは、プリフォームに損傷を与えることなしに、ベース成形工具から容易に取り外される。

【0016】

[0024] 次に、図面を参照すると、特に、図１を参照すると、例示的な一実施例による製造環境のブロック図が示されている。製造環境１００は、補強材プリフォームアセンブリ１０２及び圧縮成形工具１０４を含む。

【0017】

[0025] この例示的な実施例では、補強材プリフォームアセンブリ１０２が、インサート１１０及びインサート１１２を含む。インサート１１０は、第１の面１１４及び第２の面１１６を含む。インサート１１０は、任意の所望の幾何学的形状寸法であり得るが、少なくとも第２の面の反対側の第１の面を有さなければならない。インサート１１０の形状は、インサート及び圧密成形工具１０４を使用して形成される面外フィーチャによって決定づけられる。第１の面１１４は、第２の面１１６の反対側である。言い換えると、第１の面１１４の位置は、インサート１１０の第２の面１１６とは反対側の面にある。第１の面１１４と第２の面１１６とは、２つの反対側の面である。インサート１１０は、中実構造でも中空構造でもよい。インサート１１０は、膨張可能１１８であってよい。インサート１１０は、非接着性層１２０を含んでよい。非接着性層１２０は、圧縮成形工具１０４からインサート１１０を分離することにおいて、及び圧密され硬化した補強材プリフォーム１３２からインサート１１０を分離することにおいて役立つ。

【0018】

[0026] インサート１１２は、第２のインサートと考えられてよい。インサート１１２は、第３の面１２４及び第４の面１２６を含む。インサート１１０と同様に、インサート１１２は、任意の所望の幾何学的形状寸法であり得るが、両側の表面又は面を有さなければならない。インサート１１２の形状は、インサート及び圧密成形工具１０４を使用して形成される面外フィーチャによって決定づけられる。第３の面１２４は、第４の面１２６の反対側である。言い換えると、第３の面１２４の位置は、インサート１１２の第４の面１２６とは反対側の面にある。インサート１１０と同様に、インサート１１２は中実構造でも中空構造でもよい。インサート１１２も、膨張可能であってよい。インサート１１２は、非接着性層１２８を含んでよい。非接着性層１２８は、圧縮成形工具１０４からインサート１１２を分離することにおいて、及び圧密され硬化した補強材プリフォーム１３２からインサート１１２を分離することにおいて役立つ。

【0019】

[0027] この例示的な実施例では、補強材プリフォームアセンブリ１０２が、複合材構造１３０を含む。複合材構造は、補強材プリフォーム１３２から形成される。補強材プリフォーム１３２は、典型的には、現場外で製造され、圧密及び硬化のために圧縮成形工具１０４に運ばれる。補強材プリフォーム１３２は、面外フィーチャ１３４を有する。例えば、面外フィーチャ１３４は、「Ｔ」補強材のブレードセクションであり得る。ブレードセクションは、圧密の下で特定の厚さを必要とする。面外フィーチャ１３４は、圧密面１３６を含む。面外フィーチャ１３４は、第２の圧密面１３８を含んでよい。圧密面１３６は、インサート１１０の第２の面１１６と相補的である。第２の圧密面１３８は、インサート１１２の第４の面１２６と相補的である。面外フィーチャ１３４の最終形状は、圧密面の存在を決定する。例えば、「Ｔ」補強材のブレードは、ブレードの両側に第１及び第２の圧密面を含むことになる。

【0020】

[0028] この例示的な実施例では、補強材プリフォームアセンブリ１０２が、プリフォーム保持具１４０を含む。プリフォーム保持具は、断面１４２を有する。断面１４２は、圧縮成形工具の空洞と相補的である。断面１４２はまた、インサート１１０の第１の面１１４、及び存在する場合にはインサート１１２の第３の面１２４とも相補的である。断面１４２は、フランジ１４４を含んでよい。プリフォーム保持具はまた、非接着性層１４６も含んでよい。非接着性層１４６は、圧縮成形工具１０４から補強材プリフォームアセンブリ１０２を分離することにおいて、及びプリフォーム保持具１４０からインサート１１０を分離することにおいて役立つ。プリフォーム保持具１４０は、補強材プリフォーム１３２、インサート１１０、及び存在する場合にはインサート１１２を、補強材プリフォームアセンブリ１０２として共に拘束する。プリフォーム保持具１４０は、補強材プリフォームの搬送及び挿入を容易にし、圧縮成形工具の空洞内に挿入する。

【0021】

[0029] この例示的な実施例では、製造環境１００が、圧縮成形工具１０４を含む。圧縮成形工具１０４は、典型的には、雄型１５０及び雌型１５２を含む。雄型１５０は、圧縮プレートで代用され得る。雌型１５２は、空洞１５４を含む。空洞１５４は、少なくとも傾斜面１５６を有し、第２の傾斜面１５８を含んでもよい。傾斜面１５６は、インサート１１０の第１の面１１４と相補的である。第２の傾斜面１５８は、インサート１１２の第３の面１２４と相補的である。傾斜面１５６は、プリフォーム保持具１４０の断面１４２と相補的である。第２の傾斜面１５８は、プリフォーム保持具１４０の断面１４２と相補的である。

【0022】

[0030] 図示されている複数の実施例によって提供される１つの利点は、「Ｔ」補強材のブレードなどの面外フィーチャを有する補強材プリフォームを圧縮成形工具内に装填することの困難性を排除することを含む。もう一つの利点は、次のようなものである。すなわち、例示的な複数の実施例は、圧縮成形工具の空洞に対してインサートの高平滑面をより容易に機械加工でき、成形工具の空洞は相対的に大きくなり得るので、硬化後の部品の取り外しがより容易になる。インサートは、比較的低コストの材料から製造することができる。それによって、圧縮成形工具内の複数のサイズ／形状の空洞とは対照的に、インサートの複数の工具セットを製造することはコスト効果が高い。インサートの正確な形状は、厳しい寸法公差に合わせて調整することができる。インサートは、圧縮成形工具内への挿入後の熱膨張を可能にするために、より高いCTE材料で製造され得る。それによって、処理中に更なる圧密圧力を提供し、クールダウン後に取り外しがより容易になる。インサートを使用することにより、各所望の形状寸法ごとに新しい圧縮成形工具を製造する必要なしに、共通の圧縮成形工具のエンベローブ内で補強材プリフォームの面外フィーチャを変更することができる。

【0023】

[0031] 次に図２を参照すると、例示的な一実施例による、工具２０８内に配置される補強材プリフォーム２０２及びインサート２０４、２０６の図が示されている。この例示的な実施例及び以下の例示的な複数の実施例では、複数の図面において同じ参照番号が使用され得る。このように別々の図で繰り返し使用される参照番号は、かかる別々の図における同じ要素を表わしている。図２で示されている構成要素は、図１のブロック形態で示されている補強材プリフォーム１３２、インサート１１０、インサート１１２、及び圧縮成形工具１０４の物理的な複数の実施態様の複数の実施例である。

【0024】

[0032] 補強材プリフォーム２０２は、トップ２１０及びブレード２１２を有する「Ｔ」形状である。この図示されている実施例では、ブレード２１２が面外フィーチャを表す。補強材プリフォーム２０２は、「Ｔ」形状に限られず、面外フィーチャを含む任意のプリフォーム形状であり得る。ブレード２１２は、圧密面２２２及び第２の圧密面２２４を含む。圧密面２２２は、第２の圧密面２２４の反対側である。言い換えると、ブレード２１２は、２つの両側の側面を含む。２つの両側の側面は、圧密力を受けることになる。２つの側面は、圧密面２２２と第２の圧密面２２４である。

【0025】

[0033] 工具２０８は空洞２１４を画定する。工具２０８は、標準的な圧縮成形工具の雌半分を表す。それは、工具の雄半分（図示せず）と協働して、プリフォームに圧密圧力を加える。空洞２１４は、傾斜面２１８と第２の傾斜面２２０との間の下面２１６によって画定されている。

【0026】

[0034] インサート２０４とインサート２０６とは、互いの鏡像として図示されている。しかし、インサート２０４とインサート２０６の形状及びサイズは、等しかったり、又は鏡像であったりする必要はない。インサート２０４及びインサート２０６の形状及びサイズは、所望の補強材、面外フィーチャ、及び工具の形状寸法に適合する。インサート２０４及びインサート２０６の形状及びサイズは、工具２０８によって圧密される補強材プリフォーム２０２の面外フィーチャの所望の形状、及び空洞２１４の形状／寸法によって決定される。圧密面２２２、第２の圧密面２２４、及びブレード２１２の全体的な所望の厚さ２２６は、インサート２０４及びインサート２０６の形状及びサイズによって影響を受ける。インサート２０４及びインサート２０６は、補強材プリフォーム２０２及びインサートが空洞２１４内に装填されたときに、ブレード２１２が厚さ２２６まで圧密されるようにサイズ決定される。２つのインサートが図示されているが、圧縮される面外フィーチャの所望の形状及び工具形状に応じて、１以上のインサートで十分であってよい。

【0027】

[0035] インサート２０４は、面２３０及び面２３２を含む。面２３０は、面２３２の反対側である。面２３０は、空洞２１４の傾斜面２１８と相補的であり、面２３２は、ブレード２１２の圧密面２２２と相補的である。同様に、インサート２０６は、面２３４及び面２３６を含む。面２３４は、面２３６の反対側である。面２３４は、空洞２１４の傾斜面２２０と相補的であり、面２３６は、ブレード２１２の第２の圧密面２２４と相補的である。ある面が別の面と相補的であるということは、各々の面が共通の直交軸のセットに対して同じ角度であることを意味する。動作中、各インサートはブレード２１２と空洞２１４との間でくさびとして作用する。

【0028】

[0036] 各インサートは、硬質ゴム（例えば、シリコーン）、熱可塑性物質（例えば、Ultem（登録商標）、PEEKなど）、又は金属（例えば、アルミニウム、工具鋼など）で構成されてよい。更に、各インサートは、中実構造でも中空構造でもよい。更に、各インサートは膨張可能であってよい。各インサートはまた、工具２０８からの取り外しと、ブレード２１２などの圧密され硬化した面外フィーチャからの分離とを補助するために、非接着性層で被覆されてもよい。

【0029】

[0037] 次に図３を参照すると、例示的な一実施例による、工具２０８内に挿入される補強材プリフォームアセンブリ３０２の図が示されている。

【0030】

[0038] 補強材プリフォームアセンブリ３０２は、プリフォーム保持具３０４、補強材プリフォーム２０２、及びインサート２０４、２０６を含む。

【0031】

[0039] プリフォーム保持具３０４は、補強材プリフォーム２０２とインサート２０４、２０６とを拘束し、全体として空洞２１４への搬送及び空洞２１４内への挿入を容易にする。プリフォーム保持具３０４は、補強材プリフォーム２０２及びインサート２０４、２０６を適所に保持し、補強材プリフォームアセンブリ３０２の取り扱いをより容易にする。

【0032】

[0040] プリフォーム保持具３０４は、断面３０６を有する。断面３０６は、空洞２１４の傾斜面２１８及び第２の傾斜面２２０と相補的である。したがって、断面３０６はまた、インサート２０４の面２３０及びインサート２０６の面２３４とも相補的である。断面３０６はまた、フランジセクション３０８、３０９も含んでよい。プリフォーム保持具３０４は、金属、熱硬化性物質、又は熱可塑性物質で構成されてよい。プリフォーム保持具３０４はまた、工具２０８からの取り外しと、ブレード２１２などの圧密され硬化した面外フィーチャ及びインサート２０４、２０６からの分離とを補助するために、非接着性層で被覆されてもよい。

【0033】

[0041] 次に図４～図６を参照すると、例示的な一実施例による、プリフォームをインターリーブするためのプライを有する工具内に挿入される補強材プリフォームアセンブリの図が示されている。

【0034】

[0042] この例示的な実施例では、ハット形状の補強材プリフォーム４０２が、面外フィーチャとしてハット形状を含む。ハット形状の面外フィーチャは、側面４１２、４１６に接続されたトップ４１５を含む。ハット形状の補強材プリフォーム４０２は、それぞれ、側面４１２、４１６から延在するフランジ４０４、４０６を含む。インサート４０８への圧力４４０が、ハット形状の補強材プリフォーム４０２を工具４００の空洞４１４内に押し込む。インサート４０８の面４３０及び４３４は、ハット形状の補強材プリフォーム４０２の側面４１２、４１６を、工具４００内の空洞４１４の傾斜面４１８、４２０に対して圧密する。プライセクション４３６は、工具４００のトップ上に配置されている。インサート４０８が、空洞４１４内でハット形状の補強材プリフォーム４０２を圧密するときに、フランジ４０４、４０６は、プライセクション４３６とインターリーブされる。外板プライ４４２が、インサート４０８の取り外しの前後に、ハット形状の補強材プリフォーム４０２の上に含まれてよい。

【0035】

[0043] 各フランジ４０４、４０６は、テーパ５０２を含む。各プライセクション４３６の縁部は、テーパ５０４を含む。テーパ５０４はステップ５０６を含む。フランジのテーパ５０２は、プライセクションのテーパ５０４と重なり、接合界面を内装外板内に埋没させる。それによって、フランジの逃げが、接合部の表面上に露出することがなく、剥離応力が生じにくくなる。プライセクション４３６は、フランジ４０４よりも厚い。それによって、接合界面が、部品表面に出ないようになっている。

【0036】

[0044] 次に図７を参照すると、複合材構造の面外フィーチャの工具内圧密のためのプロセス７００のフローチャートの図が示されている。図７で示されている方法は、図１～図６で示されている例示的な複数の実施例と併せて使用されてよい。

【0037】

[0045] 該プロセスは、補強材プリフォームを形成すること（工程７０２）によって開始する。補強材プリフォームは、オフラインで形成され、圧縮成形工具に搬送され得る。
該プロセスは、補強材プリフォームの面外フィーチャに隣接してインサートを配置する（工程７０４）。インサートの形状及びサイズは、所望の補強材、面外フィーチャ、及び工具の形状寸法によって決定される。次いで、該プロセスは、補強材プリフォーム及びインサートを圧縮成形工具の空洞内に挿入する（工程７０６）。インサートは、工具の傾斜面と相補的な第１の面、及び補強材プリフォームの面外フィーチャの圧密面と相補的な第２の面を有する。次いで、プロセスは、補強材プリフォーム又はインサートに力を加える（工程７０８）。この力は、インサートの第２の面が補強材プリフォームの圧密面に圧縮力を伝達するようになっている。工程７１０では、補強材プリフォーム及びインサートが、任意選択的に、プリフォーム保持具内に配置されてよい。工程７１２では、プリフォーム保持具が非接着性層で被覆されてよい。工程７１４では、インサートが非接着性層で被覆されてよい。工程７１６では、インサートが膨張可能であってよい。

【0038】

[0046] 例示的な一実施例の幾つかの代替的な実施態様では、ブロック内に記載された１以上の機能が、図中に記載された順序を逸脱して行われることがある。例えば、場合によっては、関連する機能に応じて、連続して示されている２つのブロックが実質的に同時に実行されることがあり、又は、時にはこれらのブロックが逆順に実行されることもある。更に、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに加えて、他のブロックが追加されてよい。

【0039】

[0047] 本開示の例示的な複数の実施形態は、図８で示される航空機の整備及び保守方法８００並びに図９で示される航空機９００の文脈で説明されてよい。先ず図８を参照すると、例示的な一実施形態による航空機の製造及び保守方法が示されている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法８００が、図９の航空機９００の仕様及び設計８０２、並びに材料の調達８０４を含んでよい。

【0040】

[0048] 製造段階では、航空機９００の構成要素及びサブアセンブリの製造８０６と、システムインテグレーション８０８とが行われる。その後、航空機９００は、認可及び納品８１０を経て運航８１２に供される。顧客による運航８１２中、航空機９００は、定期的な整備及び保守８１４（これには、改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守が含まれてよい）が予定される。

【0041】

[0049] 航空機の製造及び保守方法８００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって実行又は実施されてもよい。これらの複数の実施例では、オペレータが顧客であってよい。この明細書においては、システムインテグレータが、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含んでよいが、それらに限定されるわけではなく、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでよいが、それらに限定されるわけではなく、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってよい。

【0042】

[0050] 次に図９を参照すると、例示的な実施形態が実装され得る航空機の図が示されている。この実施例では、航空機９００が、図８の航空機の製造及び保守方法８００によって製造され、複数のシステム９０４と内装９０６とを有する機体９０２を含んでよい。システム９０４の複数の例は、推進システム９０８、電気システム９１０、液圧システム９１２、及び環境システム９１４のうちの１以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、様々な例示的な実施形態が、自動車産業といった他の産業に適用されてもよい。

【0043】

[0051] 本明細書で具体的に表現されている装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法８００の少なくとも１つの段階において用いられてよい。１以上の実施例は、図８の構成要素及びサブアセンブリの製造８０６、システムインテグレーション８０８、又は整備及び保守８１４において使用されてよい。例えば、面外フィーチャ１３４は、構成要素及びサブアセンブリの製造８０６中に形成されてよい。別の一実施例として、面外フィーチャ１３４は、図８の整備及び保守８１４中に交換部品となってよい。

【0044】

[0052] 本明細書で具体的に表現されている装置及び方法は、航空機９００の少なくとも１つの構成要素の製造において採用されてよい。例えば、図１の面外フィーチャ１３４は、複合材構造１３０を形成するために製造されてよい。

【0045】

[0053] ドライファブリックプリフォーム及び樹脂注入を使用して繊維状複合材構造を形成するときに、補強材などの面外フィーチャの工具内圧密を可能にする工具コンセプトが開示される。低コストの調整された工具が、次のようなやり方で面外フィーチャを取り囲む。すなわち、工具及び取り囲まれたフィーチャが主たる成形工具内に挿入されたときに、別の作業セルや圧密を実行するための工程を必要とすることなしに、圧密圧力がフィーチャに加えられて、それらを目標の厚さに形成する。

【0046】

[0054] 一体的に補強される構造における面外フィーチャの圧密は、殊にモノリシックな（すなわち、非分割）工具において、インシトゥ（現場内）で実行することが困難である。開示された工具コンセプトによって提供される１つの利点は、圧密を実行するために追加の工具、設備、時間、及びコストを伴う別の作業セルを使用する二次的な工程に依存する代わりに、面外フィーチャを成形工具内で圧密することができることである。

【0047】

[0055] ブレードや「Ｔ」補強材などの面外フィーチャを持つ補強要素の圧密を実行するためには、現在、関連する装備、工具、床面積、消耗品などを有する別の作業セルが必要とされる。

【0048】

[0056] 開示された工具インサートは、低コストの調整された形成工具を提供する。該形成工具は、ベース成形工具内に挿入されると、自動的にインシトゥ圧密を提供する。工具インサートは、ベース成形工具又は複合材部品への接着を防止するための優れた離型性を有する。工具インサートは、対象部品及び使用材料に応じて、種々の材料から作製され得る。インサートを使用することによって、工具全体を製造する必要なしに、ベース成形工具のエンベローブ内で補強材の形状寸法の変更が可能になる。分割されたインサートを使用することによって、プリフォームと工具との間の潜在的なハングアップが防止される。

【0049】

[0057] 種々の例示的な実施形態についての説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であることも、実施形態を開示されている形態に限定することも、意図するものではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、異なる例示的な実施形態は、他の望ましい実施形態と比較して異なる特徴を提供し得る。選択された１以上の実施形態は、複数の実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するために、また、企図される特定の用途に適した様々な修正例を含めた様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるように、選択及び記述されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】