特表 2024-503268 補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品の製造のための方法、および構造部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-25

(54)【発明の名称】補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品の製造のための方法、および構造部品

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/44 20060101AFI20240118BHJP

   B64C 1/06 20060101ALI20240118BHJP

   B64C 1/00 20060101ALI20240118BHJP

   B29C 43/12 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

B29C70/44

B64C1/06

B64C1/00 B

B29C43/12

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023539356

(86)(22)【出願日】2021-12-22

(85)【翻訳文提出日】2023-08-25

(86)【国際出願番号】 IB2021062160

(87)【国際公開番号】W WO2022144699

(87)【国際公開日】2022-07-07

(31)【優先権主張番号】102020000032490

(32)【優先日】2020-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518160436

【氏名又は名称】レオナルド・エッセ・ピ・ア

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ステファノ・ジュゼッペ・コルヴァグリア

(72)【発明者】

【氏名】ニコラ・ガッロ

(72)【発明者】

【氏名】アレッサンドロ・セリオ

【テーマコード（参考）】

4F204

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F204AA36

4F204AC03

4F204AD16

4F204AG06

4F204AG28

4F204AH31

4F204FA01

4F204FA13

4F204FB01

4F204FB11

4F204FG09

4F204FN11

4F204FN15

4F204FN17

4F204FQ37

4F205AA36

4F205AC03

4F205AD16

4F205AG06

4F205AG28

4F205AH31

4F205HA09

4F205HA22

4F205HA33

4F205HA37

4F205HA45

4F205HB01

4F205HB11

4F205HK03

4F205HK04

4F205HK05

4F205HT26

(57)【要約】

使用中にベクトル（４）の外側シェル（３）の少なくとも一部を定め、外板（５）と、前記外板（５）に強固に一体的に固定された中空区域を有する複数のストリンガ（２）とを備える、補強ストリンガ（２）で強化された、複合材料での構造部品（１）の製造のための方法であって、
ａ） ベクトル（４）の内部環境に面する構造部品（１）の内面を使用中に定める前記外板（５）の第１の面（５ｂ）が外板（５）を形成するための硬化工具（６）の外面（６ａ）に面するように、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第１の層（５ａ）を、硬化工具（６）の外面（６ａ）に積層するステップと、
ｂ） 各々のストリンガ（２）が、少なくとも部分的に、１つのそれぞれの中空挿入体（１０）の外面（１０ａ）に巻かれることで、関係する中空挿入体（１０）によって係合させられる各々のストリンガ（２）の長手方向の空洞（１１）を決定するように、および、１つの前記中空挿入体（１０）に巻かれる１つの前記ストリンガ（２）によって各々が定められる複数の強化要素（１２）をこの方法で得るように、長手方向軸（Ｂ）を各々が有する複数の前記ストリンガ（２）を形成するための長手方向の中空拡張可能挿入体（１０）に、複合材料のそれぞれの複数の第２の層（２ａ）を積層するステップと、
ｃ） 前記第１の面（５ｂ）と反対にあり、ベクトル（４）の外部の環境に面する構造部品（１）の外面を使用中に定める外板（５）の第２の面（５ｃ）の方に各々のストリンガ（２）の空洞（１１）が面するように、前記第２の面（５ｃ）に各々の補強要素（１２）を位置決めするステップと、
ｄ） 工具（６）に対するそれぞれの固定位置において、各々の補強要素（１２）を外板（５）の第２の面（５ｃ）に保持するステップと、
ｅ） 工具（６）、外板（５）、および補強要素（１２）を真空バッグ（１３）の内部に収容するステップと、
ｆ） 真空バッグ（１３）の内部に真空を適用することで、外板（５）を形成する第１の層（５ａ）を、ストリンガ（２）を形成する第２の層（２ａ）と一体に圧縮するステップと、
ｇ） ステップｆ）の後、工具（６）、外板（５）、および補強要素（１２）をさらなる真空バッグ（１５）に収容するステップと、
ｈ） 真空室（１６）を中に画定するために、さらなる真空バッグ（１５）を封止するステップと、
ｉ） 複合材料を硬化し、外板（５）の第２の面（５ｃ）へのストリンガ（２）の強固な一体的な取り付けを決定するために、所定の温度および圧力を真空室（１６）の外側に適用するステップと
を含む方法。
前述の製造方法によって得られる構造部品（１）も記載されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用中にベクトル（４）の外側シェル（３）の少なくとも一部を定め、外板（５）と、前記外板（５）に強固に一体的に固定された中空区域を有する複数のストリンガ（２）とを備える、補強ストリンガ（２）で強化された、複合材料での構造部品（１）の製造のための方法であって、
ａ） 使用中に前記ベクトル（４）の内部環境に面する前記構造部品（１）の内面を定める前記外板（５）の第１の面（５ｂ）が、硬化工具（６）の外面（６ａ）に面するように、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第１の層（５ａ）を、前記外板（５）を形成するために前記硬化工具（６）の前記外面（６ａ）に積層するステップと、
ｂ） 各々のストリンガ（２）が、少なくとも部分的に、１つのそれぞれの中空挿入体（１０）の外面（１０ａ）に巻かれることで、関係する中空挿入体（１０）によって係合させられる各々のストリンガ（２）の長手方向の空洞（１１）を決定するように、および、１つの前記中空挿入体（１０）に巻かれる１つの前記ストリンガ（２）によって各々が定められる複数の強化要素（１２）をこの方法で得るように、長手方向軸（Ｂ）を各々が有する複数の前記ストリンガ（２）を形成するために、長手方向の中空拡張可能挿入体（１０）に、複合材料のそれぞれの複数の第２の層（２ａ）を積層するステップと、
ｃ） 前記第１の面（５ｂ）と反対にあり、使用中に前記ベクトル（４）の外部の環境に面する前記構造部品（１）の外面を定める前記外板（５）の第２の面（５ｃ）に各々の補強要素（１２）を位置決めするステップであって、各々のストリンガ（２）の前記空洞（１１）が前記第２の面（５ｃ）に面する、ステップと、
ｄ） 前記工具（６）に対するそれぞれの固定位置において、各々の補強要素（１２）を前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）に保持するステップと、
ｅ） 前記工具（６）、前記外板（５）、および前記補強要素（１２）を真空バッグ（１３）の内部に収容するステップと、
ｆ） 前記真空バッグ（１３）の内部に真空を適用することで、前記外板（５）を形成する前記第１の層（５ａ）を、前記ストリンガ（２）を形成する前記第２の層（２ａ）と一体に圧縮するステップと、
ｇ） ステップｆ）の後、前記工具（６）、前記外板（５）、および前記補強要素（１２）をさらなる真空バッグ（１５）に収容するステップと、
ｈ） 真空室（１６）を中に画定するために、前記さらなる真空バッグ（１５）を封止するステップと、
ｉ） 前記複合材料を硬化し、前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）への前記ストリンガ（２）の強固な一体的な取り付けを決定するために、所定の温度および圧力を前記真空室（１６）の外側に適用するステップと
を含む方法。

【請求項2】

ｊ） 前記ステップａ）の間に前記外面（６ａ）への前記第１の層（５ａ）の接着を向上させるために、積層するステップａ）の前に、前記工具（６）の前記外面（６ａ）に接着性物質（７）を適用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ｑ） 積層するステップａ）の前で、適用するステップｊ）に続いて、前記接着性物質（７）が先に撒かれた前記外面（６ａ）に、気体に対して非浸透性または実質的に非浸透性のガスバリア材料の層を適用するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

ｋ） １つのそれぞれの加圧バッグ（１９）を、各々の中空挿入体（１０）によって画定される空洞の内部に挿入するステップをさらに含み、
ステップｇ）は、前記加圧バッグ（１９）を前記真空室（１６）の内部に収容することも含み、
ステップｈ）は、各々の挿入体（１０）の空洞の内部に先に収容された各々の加圧バッグ（１９）を、前記真空室（１６）の外側の硬化環境（１７）と流体連通するように配置することも含み、
ステップｉ）は、各々の加圧バッグ（１９）の内部に所定の温度および圧力を適用することも含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

保持する前記ステップｄ）は、
ｌ） 前記補強要素（１２）を、前記工具（６）に対するそれらのそれぞれの固定位置において保持するために、少なくとも１つの保持要素（２０、２２、２４、２６）を各々の補強要素（１２）に配置するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

ステップｌ）は、
各々の挿入体（１０）の前記空洞を通じてベルト要素（２０）を挿入するステップと、
前記ベルト要素（２０）のそれぞれの両端を前記工具（６）に取り付けるステップと、
それぞれの前記挿入体（１０）の前記空洞の内部に挿入され、前記工具（６）に固定される前記ベルト要素（２０）を使用して、各々の補強要素（１２）を前記工具（６）に固定するステップと
を順に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記工具（６）は、強磁性材料から作られる強磁性部分を備え、ステップｌ）は、
少なくとも１つの磁気要素（２２）を各々の補強要素（１２）に配置するステップと、
前記磁気要素（２２）と前記強磁性部分との間の磁気相互作用を用いて前記補強要素（１２）をその位置において保持するように、前記補強要素（１２）をそれぞれの前記磁気要素（２２）と前記工具（６）との間に介在させるステップと
を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

収容する前記ステップｅ）は、前記保持要素（２０、２２、２４、２６）を前記真空バッグ（１３）の内部に収容するステップも含み、
前記方法は、
ｍ） ステップｆ）において言及された前記圧縮が完了され、ステップｇ）、ｈ）、およびｉ）を実行する前に、前記保持要素（２０、２２、２４、２６）を除去するステップも含む、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

ｎ） ステップｃ）の前に、前記工具（６）に積層された前記外板（５）の周りに真空バッグ（２５）を巻くステップであって、前記真空バッグ（２５）は、互いの間に流体を通さない手法で封止可能な複数の隣接した長手方向のポケット（２６）を備える、ステップをさらに含み、
位置決めするステップｃ）は、各々の補強要素（１２）をそれぞれのポケット（２６）の内部に連続的に配置するステップを含み、
収容するステップｅ）は、巻くステップｎ）および位置決めするステップｃ）によって実施され、
圧縮するステップｆ）は、それぞれの前記補強要素（１２）を収容する各々のポケット（２６）の内部に真空を連続的に適用することで実施され、
保持するステップｄ）は、ステップｆ）において言及された前記圧縮を用いて実行される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

ｏ） ステップｆ）において言及された前記圧縮が完了され、ステップｇ）、ｈ）、およびｉ）を実行する前に、前記真空バッグ（１３、２５）を除去するステップも含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

ｐ） ステップｄ）の後でステップｅ）の前に、さらなる長手方向の挿入体（１４）を前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）に位置決めするステップをさらに含み、
ステップｐ）は、各々の補強要素（１２）について、それぞれの前記補強要素（１２）の長手方向の側部に各々が隣接し、それぞれの前記ストリンガ（２）の前記長手方向軸（Ｂ）と平行である前記さらなる挿入体（１４）の対を配置するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記さらなる挿入体（１４）は接着性複合材料から作られ、
収容するステップｅ）は、前記さらなる挿入体（１４）を前記真空バッグ（１３、２５）に収容するステップをさらに含み、
圧縮するステップｆ）は、各々の補強要素（１２）に隣接するさらなる挿入体（１４）の各々の対を圧縮するステップを含み、前記さらなる挿入体（１４）の対が、それぞれの前記補強要素（１２）の前記長手方向の側部において、それぞれの前記ストリンガ（２）を形成する前記第２の層（２ａ）と、前記外板（５）を形成する前記第１の層（５ａ）とに圧縮される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

積層する前記ステップａ）は、前記第１の層（５ａ）を前記硬化工具（６）の滑らかな外面（６ａ）に配置することで実行される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記工具（６）は中心軸（Ｃ）の周りに実質的に円筒の形を有し、
位置決めするステップｃ）は、それぞれの前記ストリンガ（２）の前記長手方向軸（Ｂ）が互いと平行、かつ前記中心軸（Ｃ）と平行な状態に、前記補強要素（１２）を、前記中心軸（Ｃ）の周りの角度的に等しく離間されたそれぞれの位置において、前記外板の前記第２の面（５ｃ）に位置決めすることで実行される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

使用中にベクトル（４）の外側シェル（３）の少なくとも一部を定め、補強ストリンガ（２）で強化された、複合材料での構造部品（１）であって、
互いと積層された未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第１の層（５ａ）によって定められる外板（５）と、
それぞれの長手方向軸（Ｂ）に沿って前記外板（５）に強固に一体的に固定された中空区域を有し、互いと積層された未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第２の層（２ａ）によって各々が定められる複数のストリンガ（２）と
を備え、
前記外板（５）は、使用中に前記ベクトル（４）の内部環境の方に面する前記構造部品（１）の内面を使用中に定める第１の面（５ｂ）と、前記第１の面（５ｂ）の反対にあり、使用中に前記ベクトル（４）の外部の環境に面する前記構造部品（１）の外面を使用中に定める第２の面（５ｃ）とを有し、
前記ストリンガ（２）は前記第２の面（５ｃ）に強固に一体的に固定される、構造部品（１）。

【請求項16】

各々のストリンガ（２）について、同じストリンガ（２）の前記長手方向軸（Ｂ）と平行に、前記ストリンガ（２）の長手方向の側部に各々が隣接して配置される複合材料製の挿入体（１４）の対をさらに備え、
前記第１の層（５ａ）、前記第２の層（２ａ）、および前記挿入体（１４）の前記複合材料は、前記外板（５）への前記ストリンガ（２）の前記強固な一体的な固定と、前記外板（５）および前記ストリンガ（２）への前記挿入体（１４）の前記強固な一体的な固定とを決定するような方法で硬化される、請求項１５に記載の構造部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照
本特許出願は、２０２０年１２月２８日に出願されたイタリア国特許出願第１０２０２０００００３２４９０からの優先権を主張し、その開示全体は、本明細書において参照により組み込まれている。

【0002】

本発明は、補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品の製造のための方法に関し、詳細には、例えば宇宙モジュールまたは超高速列車といった、ベクトルの構造部品に関する。

【0003】

本発明は、補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品にも関し、詳細には、例えば宇宙モジュールまたは超高速列車といった、ベクトルの構造部品に関する。

【0004】

詳細には、本記載は、明確には宇宙モジュールシェルの製造に言及し、「シェル」は、例えば宇宙船のモジュールといった宇宙モジュールの内部環境を画定する管状の外部構造を意味するが、それによって一般性を失うことはない。

【背景技術】

【0005】

複合材料から作られる、航空機の機体およびその部品など、航空分野で使用される構造部品が知られている。

【0006】

最先端の技術では、軽合金で製作され、延いては金属材料で製作され、その後に航空機の機体を形成することになる航空用構造部品がある。

【0007】

知られているように、機体は、ペイロード（乗組員、乗客、貨物など）に適切な保護を提供しなければならないが、同時に、所望の重量限度を超えてはならない。

【0008】

したがって、より大きな強度のための金属部品の使用は、その引き換えに全体のコストを増加させてしまう。

【0009】

これは結果的に、航空機の全体の重量を低減するために、複合材料での構造部品の必要性をもたらす。実際、複合材料の使用は、航空機の全体の重量を減らすのと同時に、非常に強い構造を得ることを可能にする。

【0010】

典型的には、例えば機体またはその部品といった上記の構造部品は、複合材料から作られた外板を、都合良くは、機体の長手方向に延びる方向と平行に位置決めされる同じく複合材料の複数の補強ストリンガと結合することで作られる。

【0011】

具体的には、各々のストリンガは、
－ 通常は凹状であり、例えば矩形、多角形、円弧形、半楕円形、半卵形といった所定の断面を有する中心部分と、
－ ストリンガの長手方向に対して横断する方向に関して、中心部分の両側から延びる２つの長手方向の横部分または翼部と
を備える薄壁の長手方向の輪郭によって通常は定められる。

【0012】

この分野で最も一般的に使用されているストリンガは、Ω字形の断面を有する。

【0013】

最も広く受け入れられている解決策では、使用される複合材料はよく知られている工程に従って（例えば、「レジントランスファ成形」またはＲＴＭとして知られている方法を用いて）、概して流体樹脂で予め含侵される未硬化またはプレキュアの炭素繊維などの繊維材料から成る。

【0014】

具体的には、複合材料の各々の層は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの様々な種類の繊維で強化された熱硬化性（樹脂）マトリックスプリプレグから通常は成る。

【0015】

外板を製作するために、前記未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の層が一体に積層される。

【0016】

同様に、ストリンガを製作するために、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の層が適切に成形された形成工具に配置される。

【0017】

外板およびストリンガが製造されると、ストリンガは、各々のストリンガの中心の凹状部分と外板自体との間に閉じた輪郭の空洞のセットを形成するために、それぞれの翼部において外板と接触させられる。

【0018】

このように形成された組立体は、次に、前述の空洞を維持しつつ、複合材料を硬化させ、前述の層を一体に圧縮し、ストリンガを外板に結合するように、高い圧力および温度を適用することで、硬化工程を受ける。

【0019】

実際には、各々のストリンガは、外板の一方の面に強固に一体的に適用され、通常は、その面は外板の内壁を定め、つまり、使用中に機体の内側に面する面を定める。

【0020】

それによって構造部品が製作される。外板とストリンガとを結合することは、いくつかの方法で実施できる。

【0021】

「インナーモールドライン」またはＩＭＬとして知られている様式は、「スピンドル」と称されることもある硬化工具の使用を提供し、これは、例えば機体または機体の一部分など、実現される構造体または構造体の一部分の内面を定めるように、外部で成形される。実際には、スピンドルは、各々１つが補強ストリンガを収容するように適合されたそれぞれの長手方向の空洞を有する。

【0022】

ストリンガが上記のスピンドル空洞に位置決めされると、この分野では「ブラダ」または「ヌードル」として知られている様々な種類の挿入体が、スピンドルへのストリンガの位置決めの結果として形成される様々な空洞へと挿入され、これらの挿入体は、様々な構成部品を所定位置で保持するように、および、後続の硬化ステップの間にそれら構成部品が潰されるのを防止するように、適合させられる。

【0023】

この点において、スピンドル、ストリンガ、および挿入体から成る組立体は、機体の前述の一部分の外面を形成する外板の関係する一部分で覆われる。

【0024】

そのため、結果的にできた組立体では、スピンドルが最も内側の構成部品を定める。

【0025】

この点において、組立体全体が、高温高圧の硬化作業のためのオートクレーブへと持って行かれ、それによって、ストリンガは外板に強固に連結されて一体化されてしまう。

【0026】

上記のことに鑑みて、構成部品の外面は外板の滑らかな外面によって定められ、一方、構成部品の内面、つまり、ベクトルの内部環境に面する面は、ストリンガが一体に固定される外板の成形された内面によって定められる。

【0027】

特許文献１、特許文献２、および特許文献３は、前述のことに従う補強ストリンガで強化された、複合材料での航空用構造部品を製造するための方法および装置をそれぞれ記載している。

【0028】

航空宇宙分野における複合材料の使用は益々広がっており、本記載は、その一般性を失うことなくそれらに言及する。

【0029】

この分野では、複合材料での構成部品の使用は、宇宙飛行体および宇宙モジュールの全重量を低減するための必要性によって決定付けられる。

【0030】

具体的には、複合材料から作られる宇宙モジュールシェル、つまり、衛星または宇宙カプセルのシェルなど、宇宙モジュールの内部環境を画定する外部管状構造への要求がある。

【0031】

このシェルは、ペイロード（センサ、供給物、乗組員など）のための適切な保護を確保しなければならないが、同時に、宇宙モジュールを軌道へと載せることが非常に高価であるという事実によって課せられる重量の限度を超えてはならず、そのため、重量のあらゆる低減はコストにおける相当の低減の意味を含む。

【0032】

そのため、航空宇宙分野に特に言及すると、宇宙飛行体または宇宙モジュールの構造部品、具体的にはシェルまたはその一部分を複合材料で製作する必要性が認識されており、構造部品は、このようなモジュールが真空で機能するという事実に起因する、モジュールが打ち上げの間に受ける大きな応力（例えば、急激な加速）に対する適切な圧縮耐性を有し、また、微小隕石、または人の活動に由来する宇宙デブリなどの衝突体への適切な耐性によっても特徴付けられる圧縮耐性を有する。

【0033】

この最後の態様は、数ミリメートルから、地球の軌道を占める飛行体または宇宙モジュールを損傷させる可能性のある非常に大きな物体までの大きさの範囲で、地球の軌道の多くが近年の無数の人の活動によって発生させられる宇宙デブリによって侵されているため、益々重要になってきている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0034】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１５／１２２４１３（Ａ１）号

【特許文献2】ＤＥ１０２００９０５６９７８Ａ１

【特許文献3】ＥＰ２９９８２２８Ａ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0035】

そのため、本発明の目的は、先に明示された、宇宙飛行体または宇宙モジュールで使用される複合材料での構造部品に関する要件を、単純にコスト効率よく満たすことができる、補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品の製造のための方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0036】

本発明によれば、この目的は、請求項１において請求されているような補強ストリンガで強化された構造部品を製造するための方法によって達成される。

【0037】

本発明のさらなる目的は、先に明示された、宇宙飛行体または宇宙モジュールで使用される複合材料での構造部品に関する要件を、単純にコスト効率よく満たすことを可能にする、補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品を設計することである。

【0038】

本発明によれば、この目的は、請求項１５において請求されているような補強ストリンガで強化された、複合材料での構造部品によって達成される。

【0039】

本発明のより良好な理解のために、いくつかの好ましい非限定的な実施形態が、純粋に例を用いて、添付の図面の助けで、以下に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明による製造方法によって作られた２つの構造部品から成る外側シェルを有する、具体的には宇宙船といったベクトルの、明確性のために部品が除去されている斜視図である。

【図2】図１における構造部品のうちの一方の、明確性のために部品が除去されている斜視図である。

【図3】本発明による方法の２つのそれぞれの後続のステップの概略的な斜視図である。

【図4】本発明による方法の２つのそれぞれの後続のステップの概略的な側面図である。

【図5】本発明による方法で使用される拡張可能な挿入体の斜視図である。

【図6】本発明による構造部品１の補強要素の斜視図である。

【図7a】本発明による方法で使用される拡張可能な挿入体の側面図である。

【図7b】本発明による構造部品１の補強要素の側面図である。

【図8】本発明による方法のステップの２つの後続の瞬間の概略的な斜視図である。

【図9】本発明による方法のステップの２つの後続の瞬間の概略的な斜視図である。

【図9a】本発明による方法のステップの第１の実施形態の斜視図である。

【図9b】本発明による方法のステップの第２の実施形態の斜視図である。

【図9c】本発明による方法のステップの第３の実施形態の斜視図である。

【図9d】本発明による方法のステップの第４の実施形態の側面図である。

【図9e】本発明による方法のステップの第４の実施形態の側面図である。

【図9f】本発明による方法のステップの第４の実施形態の側面図である。

【図10】本発明による方法のステップの概略的な斜視図である。

【図11】本発明による方法のステップの概略的な斜視図である。

【図12】本発明による方法のステップの概略的な斜視図である。

【図13】本発明による方法の２つの後続のステップの概略的な斜視図である。

【図14】本発明による方法の２つの後続のステップの概略的な斜視図である。

【図15】本発明による方法の２つの後続のステップの概略的な斜視図である。

【図16】本発明による方法の２つの後続のステップの概略的な斜視図である。

【図17】本発明による方法のステップの概略的な側面図である。

【図18】本発明による方法のステップの斜視図である。

【図19】本発明による方法の図１８のステップの間の構造部品の詳細の拡大した縮尺での部分断面図である。

【図20】本発明による方法のステップの斜視図である。

【図21】本発明による方法の図２０のステップの間の構造部品の詳細の拡大した縮尺での部分断面図である。

【図22】本発明による方法のステップの概略的な斜視図である。

【図23】図２２のステップを実施する前の構造部品の詳細の断面図である。

【図24】図２２のステップを実施した後の構造部品の詳細の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１および図２を参照すると、符号１は、使用中にベクトル４の外側シェル３の少なくとも一部を定め、複合材料での複合外板５と、中空区域を有し、外板５に強固に一体的に固定された複合材料での複数の複合ストリンガ２とを備える、補強ストリンガ２で強化された、複合材料から作られる構造部品を全体として指示している。

【0042】

具体的には、本記載は、一般性を失うことなく、例えば、宇宙船または宇宙モジュールの外側シェル３またはこのようなシェル３の一部分といった、航空宇宙分野で使用される構造部品１と、このようなシェル３またはシェル３の一部分を製造するための工程とに明示的に言及することになる。

【0043】

より具体的には、本明細書に記載および図示されている部品１は、ベクトル４の外側シェル３の円筒モジュール部分を定めており、この円筒モジュールは、この好ましい非限定的な実施形態において、一般性を失うことなく本記載が明示的に言及する宇宙船または宇宙船モジュール（つまり、ペイロードを保管および輸送するように意図されている前記宇宙船の一部分）によって定められる。

【0044】

より正確には、「外側シェル」は、ベクトル４（つまり、宇宙モジュール）の内部環境を、ベクトル４の外部の環境から分離し、ベクトル４の中身を画定する保護シェルを意味する。

【0045】

例えば、航空機の場合、このようなシェル３は機体によって定められる。列車の場合、具体的には超高速列車の場合、シェル３は、各々の客車または機関車の本体を定める外側シェルによって定められる。

【0046】

構造部品１が、ストリンガ２が強固に一体的に固定される外板５の一部分を正確に備えるパネル（図示されていない）などのこのようなシェル３の部品または一部分によって定められ得ることも、留意されるべきである。

【0047】

本明細書に記載および図示されている好ましい非限定的な実施形態によれば、部品１は長手方向軸Ａの周りに円筒の形を有する。

【0048】

具体的には、図１のベクトル４のシェル３は、直列に配置され、軸方向の環状の壁において一体に結合される２つの円筒形の構造部品１から成る。

【0049】

部品１は、複合材料での外板５と、パネルを強化および補強するように構成された、好ましくは閉じた区域を伴う中空の長手方向の補強ストリンガ２のセットとを備える。

【0050】

各々のストリンガ２は、１つの長手方向に対して直交する他の２つの方向における広がりより、このような長手方向において相当に大きい広がりを有する。

【0051】

ストリンガ２の広がりの上記の長手方向は、使用中（つまり、搭載／組み立ての状態にある）、構造部品１によって少なくとも一部で形成されたシェル３の軸Ａと平行でもある。

【0052】

別の言い方をすれば、各々のストリンガ２は、使用中、シェル３の軸Ａ、つまり外板５の軸Ａと平行な長手方向軸Ｂ（図７ｂ）を有する。

【0053】

複合材料での構成部品の使用は、宇宙飛行体および宇宙モジュールの全重量を低減するための必要性によって決定付けられる。

【0054】

一実施形態では、複合材料は、未硬化またはプレキュアの炭素繊維などの繊維材料から成る。

【0055】

一実施形態では、このような材料は、詳細には記載されていないよく知られている工程に従って（例えば、「レジントランスファ成形」またはＲＴＭとして知られている方法によって）、流体樹脂で予め含侵される。

【0056】

実際には、複合材料の各々の層は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などの様々な種類の繊維で強化された熱硬化性（樹脂）マトリックスプリプレグから通常は成る。

【0057】

本発明は、好ましくは各々のストリンガ２が外板５と共にそれ自体で閉じた輪郭の中空区域を画定するようにストリンガ２を外板５に強固に一体的に適用することで得られる構造部品１を製造するための工程に関する。

【0058】

具体的には、本記載は、一般性を失うことなく、中空で円筒形（つまり、管状）の部品１の製造に明示的に言及することになる。

【0059】

しかしながら、構造および機能の特性および工程ステップは、平坦な面に沿って、湾曲した面に沿って、または、例えば、実質的にパラボラ、円天井、または、なおも（実質的に）円筒形もしくは円錐台の表面に沿ってなど、回転で湾曲して位置する面に沿って延びる単一のパネルの製造に等しく適用可能である。

【0060】

したがって、ここでの場合、外板５は、軸Ａに対応する中心長手方向軸を有する（実質的に）円筒の形を有することになる。ストリンガ２は、軸Ａと平行なそれぞれの長手方向軸Ｂで配置されることになる。

【0061】

また、本記載は、一般性を失うことなく、「インナーモールドライン」またはＩＭＬとして知られている種類の製造工程に明示的に言及することになる。

【0062】

しかしながら、工程のステップは、構造部品が、それ自体知られており、詳細には記載されない「アウターモールドライン」またはＯＭＬとして知られている種類の工程に従って製造される場合（図示されていない）に、必要な変更を加えて、等しく適用可能である。

【0063】

図４を参照すると、外板５は、未硬化またはプレキュアの複合材料の第１の層５ａ（そのうちの１つだけが図４に示されている）が、「スピンドル」として一般的に知られている硬化工具６に配置されることで得られ、硬化工具６は、本明細書に記載されている非限定的な例において、実質的に円筒の形を有し、長手方向の中心軸Ｃを有する。

【0064】

実際には、外板５を形成するために、製造方法は、ベクトル４の内部環境に面する部品１の内面を使用中に定める外板５の第１の面５ｂ（図２）が工具６の外面６ａに面するように、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第１の層５ａを、工具６の外面６ａに積層するステップを含む。

【0065】

都合良くは、外面６ａは滑らかであり、つまり、成形されておらず、つまり、裸眼で感知できる溝または空洞を画定するように適合された表面の大規模な特徴がない。

【0066】

したがって、積層は、工具６の滑らかな表面６ａに層５ａを配置することで実行される。

【0067】

有利には、層５ａを工具６に積層する前に、方法は、図３に示されているように、例えば接着性または粘着性の樹脂といった接着性物質７を外面６ａに適用するステップ、具体的には撒くステップを含む。

【0068】

工具６の外面６ａにおける接着性物質７の存在は、複合材料の層５ａの積層の間の接着をさらに向上させる。

【0069】

好ましくは、層５ａを工具６に積層する前で、接着性物質７を工具６に適用する前に、方法は、ガスバリア材料層を適用する有利なステップを含む。

【0070】

詳細には、気体に対して非浸透性または実質的に非浸透性である材料の層は、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、または、目的に適した他のポリマおよび／もしくは金属の材料の外板によって定められ得る。

【0071】

都合良くは、本発明による製造方法の有利なステップ（図示されていない）によれば、接着性物質７のさらなる層が、気体に対して不浸透性または実質的に不浸透性である材料の層の上方に適用され得る。

【0072】

代替で、気体に対して不浸透性または実質的に不浸透性である材料の単一の層が、硬化（または共接合）工程の後に得られる硬化組立体の外部に適用させることができ、これは後で説明される。

【0073】

好ましくは、工具６への複合材料の層５ａの配置、延いては積層が、「ＡＦＰＭ」（自動繊維配置機械）と通常は称される、それ自体は知られており、詳細には説明されない自動機械８を用いて実行される。

【0074】

代替の実施形態では、層５ａの配置は手作業で行われる。

【0075】

各々の層５ａの配置の間、工具６はそれ自体の軸Ｃの周りに回転して配置される。

【0076】

図５、図６、および図７を参照すると、各々のストリンガ２は、先に記載されているような長手方向軸Ｂを有する。

【0077】

具体的には、各々のストリンガ２は、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第２の層２ａを、それぞれの中空の拡張可能な挿入体１０（「ブラダ」として一般的に知られている）に配置することで作られる。

【0078】

より具体的には、各々の挿入体１０は、細長い長手方向の形を有し、反対にある開放した軸方向端を有し、閉じた輪郭の中空区域を有し、中空区域は、記載されている例によれば、実質的な台形を有する。

【0079】

ストリンガ２を形成するために、本発明による方法は、各々のストリンガ２がそれぞれの挿入体１０の外面１０ａに巻かれることで、それぞれの挿入体１０によって係合される各々のストリンガ２の長手方向の空洞１１を決定するように、それぞれの軸Ｂを各々１つが有する複数のストリンガ２を形成するために、それぞれの複数の第２の層２ａをそれぞれの挿入体１０へと積層するステップを含む。

【0080】

好ましくは、層２ａは、挿入体１０の外面１０ａの周りに完全に巻き付いて外面１０ａを覆うように配置される。

【0081】

したがって、本明細書に記載されている非限定的な例によれば、各々のストリンガ２は、台形を伴う閉じた輪郭の中空区域を有する。

【0082】

各々の挿入体１０は、弾性的に変形可能な材料から作られ、後でより詳細に説明されるように、空洞１１を維持するために、部品１の後続の硬化工程の間に拡張可能である。

【0083】

図示されていない代替の実施形態によれば、各々のストリンガ２は、それぞれの挿入体１０の周りに層２ａを部分的に巻くことで形成され、例えば、中心部分と、中心部分から横断して延びる２つの翼部とを伴うΩ字形を有する断面を得る。この場合、ストリンガ２の閉じた輪郭の中空区域は、ストリンガ２が外板５に取り付けられると得られる。

【0084】

例えば、ストリンガ２は、Ω字形の断面を有し得る、または、形が半円形であり得る。

【0085】

図示されていない代替の実施形態によれば、各々のストリンガ２は、Ｔ字形またはＬ字形の断面を有するようにそれぞれの挿入体１０に巻かれてもよい。この場合、外板５に位置決めされると、ストリンガ２の各々は、先の場合におけるように閉じられていない開放した輪郭の断面を定めることになる。さらに、この場合、ストリンガ２を外板５に取り付けるために、共接合または共硬化の工程が実行される。

【0086】

したがって、図６において見られるように、それ自体の空洞１１においてそれぞれの挿入体１０を収容するストリンガ２によって各々１つが定められる、または、それぞれの挿入体１０に巻かれるストリンガ２によって各々１つが定められる補強要素１２のセットが、得られる。

【0087】

図８および図９を参照すると、部品１の構造的な成形を実行するために、方法は、第１の面５ｂと反対にあり、ベクトル４の外部の環境に面する部品１の外面を使用中に定める外板５の第２の面５ｃの方に各々のストリンガ２の空洞１１が面するように、前記第２の面５ｃに各々の補強要素１２を位置決めするステップを含む。

【0088】

都合良くは、位置決めするこのようなステップは、ストリンガ２のそれぞれの長手方向軸Ｂが互いと平行で、中心軸Ｃと平行な状態で、補強要素１２を、軸Ｃの周りで互いと角度的に等しく離間されたそれぞれの位置において、外板５の第２の面５ｃに配置することで実行される。

【0089】

図示されていない代替の実施形態では、補強要素１２、延いてはストリンガ２は、軸Ｃの周りで等しく離間されずに配置される。

【0090】

さらなる実施形態では、補強要素１２、延いてはストリンガ２は、互いと平行でなく、軸Ｃと平行でないそれぞれの長手方向軸Ｂで配置される。

【0091】

前述のことに鑑みて、補強要素１２、延いてはストリンガ２は、部品１の外面を使用中に定める外板５の面、つまり、ベクトル４の外部の環境を使用中に向く、内面ではない部品１の面に、適用される、つまり取り付けられる。

【0092】

方法は、工具６に対するそれぞれの固定位置において、各々の補強要素１２を外板５の第２の面５ｃに保持するステップ、つまり維持するステップも含む。

【0093】

保持するこのようなステップは、補強要素１２を、工具６に対するそれらのそれぞれの固定位置において保持するために、少なくとも１つの保持要素２０、２２、２４、２６を各々の補強要素１２に配置することで好ましくは実行される。

【0094】

保持する様態は後でより詳細に説明される。

【0095】

外板５へのストリンガ２の効果的な接着を確保するために、複合材料の層５ａと層２ａとは一体に圧縮される。

【0096】

そのために、図１３～図１６を参照すると、真空バッグ１３が、工具６、外板５、および補強要素１２を収容するように、それまでに得られた組立体の周りに巻かれる（図１３および図１４）。

【0097】

真空バッグ１３がひとたび封止されると、真空が真空バッグ１３の内部に適用される。それによって、層５ａの層２ａとの圧縮が実行される（図１５および図１６）。

【0098】

この圧縮のステップの後、複合材料が前述の樹脂で予め含侵されているという事実のおかげで、補強要素１２、つまりストリンガ２は、前述の保持要素２０、２２、２４、２６の除去の後であっても、外板５の第２の面５ｃにおけるそれぞれの位置において固定されたままである。

【0099】

図１０、図１１、および図１２を参照すると、方法は、好ましくは、必然ではないが、外板５の第２の面５ｃにおいて各々の補強要素１２を保持するステップの後で、これまでに得られた組立体の周りでの真空バッグ１３の適用（巻くこと）の前に、さらなる長手方向の挿入体１４を外板５の第２の面５ｃに配置するステップを含む。

【0100】

具体的には、さらなる挿入体１４は、「ヌードル」として一般的に知られており、複合材料から作られ、より明確には接着性複合材料から作られ、より具体的にはプリプレグ複合材料から作られ、未硬化またはプレキュアとされ、好ましくは円形の断面の棒材によって定められる。

【0101】

技術的に知られているように、さらなる挿入体１４は、充填材として作用し、そのため、組み立て状態において、ストリンガ２と外板５とに係合し、それらの間に定められる空洞および隙間を満たすように構成される。

【0102】

有利には、挿入体１４は、接着性複合材料から作られるため、あらゆる保持要素を外板５において保持させる必要はないが、そうでない場合、挿入体１４は所定位置で接着によって保持される。

【0103】

図１０、図１１、および図１２において見えるように、さらなる挿入体１４を位置決めするステップは、各々の補強要素１２について、それぞれの補強要素１２の長手方向の側部に各々１つが隣接するさらなる挿入体１４の対を、それぞれのストリンガ２の軸Ｂと平行に配置することで実行される。

【0104】

別の言い方をすれば、さらなる挿入体１４の対が各々のストリンガ２の側部に配置される。

【0105】

したがって、これまでに得られた組立体を真空バッグ１３の中に収容するステップは、さらなる挿入体１４を真空バッグ１３自体に収容するステップをさらに含む。

【0106】

そのため、真空バッグ１３の内部に真空を適用することで実行される層５ａの層２ａとの前述の圧縮は、さらなる挿入体１４のこのような対が、それぞれの補強要素１２の長手方向の側部において、それぞれのストリンガ２を形成する第２の層２ａと、外板５を形成する第１の層５ａとに圧縮されるように、それぞれのストリンガ２に隣接する位置でのさらなる挿入体１４の各々の対の圧縮も含む。

【0107】

したがって、圧縮ステップの終了において、さらなる挿入体１４は、図１７に示されているように、第１の層５ａおよび第２の層２ａと一体に圧縮されている。

【0108】

好ましくは、上記の圧縮が実行されると、真空バッグ１３が除去される（図１７）。

【0109】

図２０～図２４において見られるように、このように形成された組立体、つまり、工具６と、外板５と、補強要素１２と、適用可能な場合にはさらなる挿入体１４とを備える組立体は、続いて、複合材料を硬化させ、前述の層５ａおよび２ａを一体に圧縮し、ストリンガ２を外板５と結合させる一方で、前述の空洞１１を維持するように、高い圧力および温度を適用することで硬化工程を受ける。

【0110】

具体的には、硬化工程は、先の組立体に高い圧力および温度（おおよそ６ｂａｒおよび１８０℃）を適用することから成る。

【0111】

この点において、構造部品１の製造のための方法は、
－ 上記の圧縮の完了の後、工具６、外板５、補強要素１２、および、適用可能な場合にはさらなる挿入体１４を、さらなる真空バッグ１５に収容するステップと（図２０）、
－ 真空室１６を中に画定するために、真空バッグ１５を封止するステップと、
－ 複合材料を硬化するように、および、外板５の第２の面５ｃへのストリンガ２の強固な一体的な取り付けと、存在する場合には、第２の面５ｃおよびストリンガ２へのさらなる挿入体１４の強固な一体的な取り付けとを決定するように、所定の温度および圧力（好ましくは、約６ｂａｒおよび１８０℃）を真空室１６の外側に適用するステップと
を同じく含む。

【0112】

具体的には、真空バッグ１５を封止した後、組立体全体が、上記の温度および圧力の条件が内部で適用されるオートクレーブ１７に挿入される（図２２）。

【0113】

オートクレーブ１７の内部で、挿入体１０は、高い温度の適用により拡張し、それによって、空洞１１を維持し、適用された高い圧力によって空洞１１が潰されるのを防止する。

【0114】

硬化工程を用いることで、複合材料は硬化され、外板５、ストリンガ２、および挿入体１４が互いに取り付けられて圧縮された部品となる条件（図２３）から、これらの部品が硬化された複合材料から作られた単一の構造１８を定める条件（図２４）へと移行する。

【0115】

このようにして構造部品１は得られる。真空バッグ１５はこの時点において除去され、好ましくは、挿入体１０が除去される一方で、さらなる挿入体１４は、述べられているように、部品１の構造１８に含まれたままである。

【0116】

硬化工程に続く挿入体１０の除去の後、各々の補強要素１２が、関係するストリンガ２だけによって定められることは、留意されるべきである。

【0117】

都合良くは、圧縮が実行される真空バッグ１３は、硬化工程の上記のステップの前に除去される。

【0118】

好ましくは、硬化工程を向上させるために、それぞれの加圧バッグ１９が、具体的には上記の圧縮の後、各々の中空挿入体１０によって画定された空洞１１の内部に挿入される。

【0119】

その結果、バッグ１９も、真空バッグ１５によって定められた真空室１６の内部に収容される。

【0120】

方法は、各々の挿入体１０の空洞の内部に先に収容された各々のバッグ１９を、オートクレーブ１７の内部と、つまり、真空室１６の外側の硬化環境と、流体連通で配置するステップをさらに含む。

【0121】

そのため、硬化工程の間、前述の所定の温度および圧力は各々のバッグ１９の内部にも適用される。

【0122】

それによって、オートクレーブ１７では、硬化工程の間、バッグ１９は拡張し（図２３および図２４）、各々のストリンガ２の空洞１１を維持するためにさらに寄与する。

【0123】

本発明によれば、工具６に対するそれぞれの固定位置において、各々の補強要素１２を外板５の第２の面５ｃに保持する前述のステップは、様々な方法で実行でき、それらのいくつかが後で述べられる。

【0124】

第１の実施形態によれば、補強要素１２をそれらのそれぞれの固定位置で保持することは、図９ｂに示されているように、前述の拘束する要素を定めるベルト要素２０の使用を伴う。

【0125】

具体的には、方法は、
－ 各々の挿入体１０の空洞を通じてベルト要素２０を挿入するステップと、
－ ベルト要素２０のそれぞれの反対の端を工具６に取り付けるステップと、
－ それぞれの挿入体１０の空洞の内部に挿入され、工具６に固定されるベルト要素２０を用いて、各々の補強要素１２を工具に固定するステップと
を含む。

【0126】

都合良くは、工具６は、それぞれのベルト要素２０によって、具体的には、それぞれのベルト要素２０の端によって各々１つが係合されるように適合される空洞２１を備え、空洞２１の中で、端は、工具６自体へのそれぞれの補強要素１２の係合を決定するために、工具６に、または互いに取り付けられる。

【0127】

さらなる実施形態によれば、補強要素１２をそれらのそれぞれの固定位置で保持することは、磁気要素２２の使用を伴う（図９ａ）。

【0128】

具体的には、このような場合、工具６は、強磁性材料から作られる強磁性部分を備え、方法は、
－ 少なくとも１つの磁気要素２２を各々の補強要素１２に配置するステップと、
－ 磁気要素２２と工具６の強磁性部分との間の磁気相互作用を用いて補強要素１２をその位置において保持するように、補強要素１２をそれぞれの磁気要素２２と工具６との間に介在させるステップと
を含む。

【0129】

詳細には、各々の磁気要素２２は永久磁石によって定められる。

【0130】

より詳細には、磁気バンド２３、つまり、磁気要素２２を担持するポリマまたは複合材料の帯片が、各々の挿入体１０によって画定される空洞の内部に挿入される。バンド２３の磁気要素２２と工具６の強磁性部分との間の磁気相互作用は、関連の補強要素１２を所定位置で保持する。

【0131】

さらなる実施形態によれば、補強要素１２は端子２４を用いて保持され（図９ｃ）、端子２４は、それぞれの補強要素１２を工具６に保持するように、それぞれの挿入体１０と工具６とに各々１つで固定される。

【0132】

前述のことに鑑みて、組立体を真空バッグ１３に収容するステップは、保持要素がベルト要素２０、磁気要素２２、または端子２４のいずれによって定められても、保持要素を真空バッグの中に収容することをさらに含む。

【0133】

前述の圧縮のステップが真空バッグ１３を用いて実行されると、保持要素２０、２２、２４は、硬化工程のステップの前に、具体的には、さらなる真空バッグ１５を組立体に巻く前に、除去される。

【0134】

圧縮のため、補強要素１２は、保持要素２０、２２、２４の除去の後であっても、それらの固定位置に留まる。

【0135】

代替の実施形態によれば、それぞれの固定位置における補強要素１２の保持は、流体を通さないように一体に封止された隣接する複数の長手方向のポケット２６を備える真空バッグ２５の使用を伴う（図９ｄ、図９ｅ、図９ｆ）。

【0136】

詳細には、このような場合、方法は、具体的には、工具６に積層された外板５に補強要素１２を位置決めする前に、同じ外板５の周りにポケット２６を備える前記バッグ２５を巻くステップを含む。

【0137】

その後、補強要素１２の位置決めは、各々の補強要素１２をそれぞれのポケット２６の内部に連続的に配置することで実行される（図９ｄ）。

【0138】

したがって、この実施形態によれば、組立体を真空バッグの内部に収容するステップが、バッグ２５を巻き、補強要素１２をポケット２６の内部に配置する前述のステップを用いて実行される。

【0139】

したがって、真空バッグ１３は、この場合、バッグ２５によって定められる。

【0140】

次に、各々のポケット２６は、例えば通常のバッグシール材によって、流体を通さないように再び封止され、真空がポケット２６の内部に適用される。

【0141】

次に、層５ａおよび２ａと、存在する場合にはさらなる挿入体１４との連続した圧縮が、各々のポケット２６の中に真空を適用することで連続的に実行される。

【0142】

そのため、補強要素１２を外板５の第２の面５ｃに保持するステップは、上記の圧縮を用いて実行される。

【0143】

好ましくは、バッグ２５は、圧縮がすべてのポケット２６について実行されると、先に記載されている硬化工程のステップの前に除去される。

【0144】

この場合、保持要素はポケット２６によって定められる。

【0145】

最終的には、上記の製造方法を用いて、構造部品１が得られ、好ましくは、外板５と、外板５の第２の面５ｃに強固に一体的に固定された複数のストリンガ２とを備える、宇宙モジュールによって定められたベクトル４の円筒形の管状のシェル３が得られ、第２の面５ｃは、使用中、ベクトル４の外部の環境に面するように適合される前記構造部品１の外面を定める。

【0146】

したがって、構造部品１の内面はストリンガ２を有しておらず、滑らかである。

【0147】

先に記載されている構造部品１の製造のための方法、および構造部品１の特性を精査すると、それらが得ることができる利点は明らかである。

【0148】

具体的には、ストリンガ２が、外板５の第２の面５ｃに配置され、そのため、構造部品１の外面を定め、好ましくはシェル３の外面を定めるという事実のおかげで、圧縮に対して向上した耐性を有し、微小隕石、または人の活動から生じた宇宙デブリなどの衝撃体に対しても増加した耐性を有し、それによってベクトル４の内部に含まれるペイロードの適切な保護を保証する構造部品１を得ることが可能である。この強度における増加は、ストリンガ２を覆うように配置され、つまり、ベクトル４の実際の外側シェルとして配置されるさらなるアルミニウムの保護層によって、好ましくは得られる。

【0149】

同時に、複合材料から作られるため、構造部品１は、所望の重量限度をより容易に満たし、そのため、追加のペイロードを運ぶためのより大きい容量を有する。これは、ベクトル４が宇宙モジュールまたは宇宙船によって定められる場合に特に有利である。

【0150】

この場合、ストリンガ２が外側に配置されている状態での構造部品１の具体的な外部の形態は、ベクトル４が打ち上げの間に受ける応力へのより大きい耐性を保証する。

【0151】

本発明による製造方法は、ＩＭＬ技術を用いて外部ストリンガ２を伴う構造部品１を得るための手順を有利に示すため、このような構造部品１を得ることを可能にする。

【0152】

明確には、変更および変形が、請求項によって定められる保護の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載および図示されているような構造部品１の製造のための方法に行われてもよい。

【0153】

具体的には、記載されている製造方法は、構造部品１が、シェル３のパネル、つまり平坦な部分によって定められる場合、等しく適用可能である。

【符号の説明】

【0154】

１ 構造部品
２ 補強ストリンガ
２ａ 第２の層
３ シェル
４ ベクトル
５ 外板
５ａ 第１の層
５ｂ 第１の面
５ｃ 第２の面
６ 硬化工具
６ａ 外面、滑らかな表面
７ 接着性物質
８ 自動機械
１０ 中空挿入体
１０ａ 外面
１１ 空洞
１２ 補強要素
１４ さらなる挿入体
１５ さらなる真空バッグ
１７ オートクレーブ
１８ 単一の構造
１９ 加圧バッグ
２０ 保持要素、ベルト要素
２１ 空洞
２２ 保持要素、磁気要素
２３ 磁気バンド
２４ 保持要素、端子
２５ 真空バッグ
２６ 保持要素、ポケット
Ａ シェル３の軸
Ｂ ストリンガ２の長手方向軸
Ｃ 硬化工具６の中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a)】

【図7b)】

【図8】

【図9】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図9d】

【図9e】

【図9f】

【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】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

関連出願への相互参照
本特許出願は、２０２０年１２月２８日に出願されたイタリア国特許出願第１０２０２０００００３２４９０からの優先権を主張する。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用中にケーシング（４）の外側シェル（３）の少なくとも一部を定め、外板（５）と、前記外板（５）に強固に一体的に固定された中空区域を有する複数のストリンガ（２）とを備える、補強ストリンガ（２）で強化された、複合材料から作られる構造部品（１）の製造のための方法であって、
ａ） 使用中に前記ケーシング（４）の内部環境に面する前記構造部品（１）の内面を定める前記外板（５）の第１の面（５ｂ）が硬化工具（６）の外面（６ａ）に面するように、未硬化またはプレキュアの複合材料の複数の第１の層（５ａ）を、前記外板（５）を形成するために前記前記硬化工具（６）の前記外面（６ａ）に積層するステップと、
ｂ） 各々のストリンガ（２）が、少なくとも部分的に、１つのそれぞれの中空挿入体（１０）の外面（１０ａ）に巻かれることで、関係する中空挿入体（１０）によって係合させられる各々のストリンガ（２）の長手方向の空洞（１１）を決定するように、および、１つの前記中空挿入体（１０）に巻かれる１つの前記ストリンガ（２）によって各々が定められる複数の強化要素（１２）をこの方法で得るように、長手方向軸（Ｂ）を各々が有する複数の前記ストリンガ（２）を形成するために、長手方向の中空拡張可能挿入体（１０）に、複合材料のそれぞれの複数の第２の層（２ａ）を積層するステップと、
ｃ） 前記第１の面（５ｂ）と反対にあり、使用中に前記ケーシング（４）の外部の環境に面する前記構造部品（１）の外面を定める前記外板（５）の第２の面（５ｃ）に各々の補強要素（１２）を位置決めするステップであって、各々のストリンガ（２）の前記空洞（１１）が前記第２の面（５ｃ）に面する、ステップと、
ｄ） 前記工具（６）に対するそれぞれの固定位置において、各々の補強要素（１２）を前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）に保持するステップと、
ｅ） 前記工具（６）、前記外板（５）、および前記補強要素（１２）を真空バッグ（１３）の内部に収容するステップと、
ｆ） 前記真空バッグ（１３）の内部に真空を適用することで、前記外板（５）を形成する前記第１の層（５ａ）を、前記ストリンガ（２）を形成する前記第２の層（２ａ）と一体に圧縮するステップと、
ｇ） ステップｆ）の後、前記工具（６）、前記外板（５）、および前記補強要素（１２）をさらなる真空バッグ（１５）に収容するステップと、
ｈ） 真空室（１６）を中に画定するために、前記さらなる真空バッグ（１５）を封止するステップと、
ｉ） 前記複合材料を硬化し、前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）への前記ストリンガ（２）の強固な一体的な取り付けを決定するために、所定の温度および圧力を前記真空室（１６）の外側に適用するステップと
を含み、
前記方法は、
ｎ） ステップｃ）の前に、前記工具（６）に積層された前記外板（５）の周りに真空バッグ（２５）を巻くステップであって、前記真空バッグ（２５）は、互いの間に流体を通さない手法で封止可能な複数の隣接した長手方向のポケット（２６）を備える、ステップをさらに含み、
位置決めするステップｃ）は、各々の補強要素（１２）をそれぞれのポケット（２６）の内部に連続的に配置することを含み、
収容するステップｅ）は、巻くステップｎ）および位置決めするステップｃ）によって実施され、
圧縮するステップｆ）は、それぞれの前記補強要素（１２）を収容する各々のポケット（２６）の内部に真空を連続的に適用することで実施され、
保持するステップｄ）は、ステップｆ）において言及された前記圧縮を用いて実行される、方法。

【請求項2】

ｊ） 前記ステップａ）の間に前記外面（６ａ）への前記第１の層（５ａ）の接着を向上させるために、積層するステップａ）の前に、前記工具（６）の前記外面（６ａ）に接着性物質（７）を適用するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ｑ） 積層するステップａ）の前で、適用するステップｊ）に続いて、前記接着性物質（７）が先に撒かれた前記外面（６ａ）に、気体に対して非浸透性または実質的に非浸透性のガスバリア材料の層を適用するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

ｋ） １つのそれぞれの加圧バッグ（１９）を、各々の中空挿入体（１０）によって画定される空洞の内部に挿入するステップをさらに含み、
ステップｇ）は、前記加圧バッグ（１９）を前記真空室（１６）の内部に収容することも含み、
ステップｈ）は、各々の挿入体（１０）の空洞の内部に先に収容された各々の加圧バッグ（１９）を、前記真空室（１６）の外側の硬化環境（１７）と流体連通するように配置することも含み、
ステップｉ）は、各々の加圧バッグ（１９）の内部に所定の温度および圧力を適用することも含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

保持する前記ステップｄ）は、
ｌ） 前記補強要素（１２）を、前記工具（６）に対するそれらのそれぞれの固定位置において保持するために、少なくとも１つの保持要素（２０、２２、２４、２６）を各々の補強要素（１２）に配置するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

ステップｌ）は、
各々の挿入体（１０）の前記空洞を通じてベルト要素（２０）を挿入するステップと、
前記ベルト要素（２０）のそれぞれの両端を前記工具（６）に取り付けるステップと、
それぞれの前記挿入体（１０）の前記空洞の内部に挿入され、前記工具（６）に固定される前記ベルト要素（２０）を使用して、各々の補強要素（１２）を前記工具（６）に固定するステップと
を順に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記工具（６）は、強磁性材料から作られる強磁性部分を備え、ステップｌ）は、
少なくとも１つの磁気要素（２２）を各々の補強要素（１２）に配置するステップと、
前記磁気要素（２２）と前記強磁性部分との間の磁気相互作用を用いて前記補強要素（１２）をその位置において保持するように、前記補強要素（１２）をそれぞれの前記磁気要素（２２）と前記工具（６）との間に介在させるステップと
を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

収容する前記ステップｅ）は、前記保持要素（２０、２２、２４、２６）を前記真空バッグ（１３）の内部に収容するステップも含み、
前記方法は、
ｍ） ステップｆ）において言及された前記圧縮が完了され、ステップｇ）、ｈ）、およびｉ）を実行する前に、前記保持要素（２０、２２、２４、２６）を除去するステップも含む、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

ｏ） ステップｆ）において言及された前記圧縮が完了され、ステップｇ）、ｈ）、およびｉ）を実行する前に、前記真空バッグ（１３、２５）を除去するステップも含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

ｐ） ステップｄ）の後でステップｅ）の前に、さらなる長手方向の挿入体（１４）を前記外板（５）の前記第２の面（５ｃ）に位置決めするステップをさらに含み、
ステップｐ）は、各々の補強要素（１２）について、それぞれの前記補強要素（１２）の長手方向の側部に各々が隣接し、それぞれの前記ストリンガ（２）の前記長手方向軸（Ｂ）と平行である前記さらなる挿入体（１４）の対を配置するステップを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記さらなる挿入体（１４）は接着性複合材料から作られ、
収容するステップｅ）は、前記さらなる挿入体（１４）を前記真空バッグ（１３、２５）に収容するステップをさらに含み、
圧縮するステップｆ）は、各々の補強要素（１２）に隣接するさらなる挿入体（１４）の各々の対を圧縮するステップを含み、前記さらなる挿入体（１４）の対が、それぞれの前記補強要素（１２）の前記長手方向の側部において、それぞれの前記ストリンガ（２）を形成する前記第２の層（２ａ）と、前記外板（５）を形成する前記第１の層（５ａ）とに圧縮される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

積層する前記ステップａ）は、前記第１の層（５ａ）を前記硬化工具（６）の滑らかな外面（６ａ）に配置することで実行される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記工具（６）は中心軸（Ｃ）の周りに実質的に円筒の形を有し、
位置決めするステップｃ）は、それぞれの前記ストリンガ（２）の前記長手方向軸（Ｂ）が互いと平行、かつ前記中心軸（Ｃ）と平行な状態に、前記補強要素（１２）を、前記中心軸（Ｃ）の周りの角度的に等しく離間されたそれぞれの位置において、前記外板の前記第２の面（５ｃ）に位置決めすることで実行される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

【国際調査報告】