CN108472839B - 纤维增强复合部件的成型装置和纤维增强复合部件的成型方法 - Google Patents

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Abstract

纤维增强复合部件的成型装置具备：具有腔体(21)的下模具(2)；具有在与腔体(21)之间夹入预浸料层叠体(P)的芯体(31)的上模具(3)；介由下模具(2)、上模具(3)加热预浸料层叠体(P)的筒形加热器(4)以及介由下模具(2)、上模具(3)冷却预浸料层叠体(P)的冷却介质流路(5)，下模具(2)、上模具(3)随着冷却时的预浸料层叠体(P)的热塑性树脂的收缩而相互接近，所述成型装置具备：在腔体(21)内出没的销(11)、使销(11)出没于腔体(21)内的气缸(13)、在冷却中使销(11)突出至腔体(21)内并与预浸料层叠体(P)抵接，从而施加压力的控制部(6)。不会延长成型时间，并能够成型在层叠厚度较厚的预浸料层叠体的端部不产生层间剥离的纤维增强复合部件。

Description

纤维增强复合部件的成型装置和纤维增强复合部件的成型 方法
技术领域
本公开涉及用于成型纤维增强复合部件的纤维增强复合部件的成型装置和纤维增强复合部件的成型方法，所述纤维增强复合部件具有多张在长碳纤维中含浸树脂而形成为片状且相互层叠的预浸料。
背景技术
将上述长碳纤维例如利用作为基体的热塑性树脂而形成为片状的预浸料，并层叠多张该预浸料来成型热塑性CFRP部件(纤维增强复合部材)时，已经确立有使用高压釜的成型法，但近年来，作为代替该使用高压釜的成型法的成型法，正在构建使用成型装置的模具热压成型法。
通过该模具热压成型法来成型纤维增强复合部件时，将层叠多张片状预浸料而成的预浸料层叠体投入到成型装置的一对成型模具之间，加热到熔融温度(作为基体的树脂为热固性树脂时为固化温度)以上，并且由一对成型模具对热塑性树脂已熔融的预浸料层叠体进行加压。
接着，在该加压后，由一对成型模具对热塑性树脂进行冷却，直至即使打开模具，成型品也不会破损或变形的温度，从而得到所需形状的纤维增强复合部件。
以往，作为上述纤维增强复合部件的成型装置，有例如记载于专利文献1的成型装置，该成型装置具备加热器，所述加热器用于加热一对成型模具的与预浸料层叠体接触的各外观设计面(意匠面)。
该加热器通过用发热部分加热由空气供给源供给的空气，并吹向成型模具的外观设计面的背面侧，来加热外观设计面。另一方面，该加热器通过停止向发热部分的电源供给，并将空气直接吹向成型模具的外观设计面的背面侧，从而使其作为散热器来发挥功能。
这样的纤维增强复合部件的成型装置中，在热塑性树脂冷却时，伴随着热塑性树脂收缩，由一对成型模具继续加压，从而会减小预浸料层叠体的收容空间(腔体)的容积。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US 2012/0267828 A1
发明内容
发明要解决的课题
这里，在预浸料层叠体的端部的层叠厚度与其他部位相比厚时，该预浸料层叠体的端部的收缩量与其他部位相比会变大。但是，上述以往的纤维增强复合部件的成型装置中，不能使一对成型模具彼此随着层叠厚度厚的预浸料层叠体的端部的收缩而接近。
即，上述以往的成型装置中，在加压后的冷却中，在预浸料层叠体端部的层叠面中的例如层叠厚度中央部分，有可能会产生超过端部的余量部分(在该成型后通过机械加工而切削下来的部分)而出现在制品中那样的层间剥离。
这时，尝试了从层叠厚度厚的预浸料层叠体的端部开始冷却，隔着时间差而开始冷却其他部位，但这样的应对，虽然防止了预浸料层叠体端部的层叠面的层叠厚度中央部分的层间剥离，但也存在由于冷却中隔着时间差，因而相应地会使成型时间延长的问题，因此解决这样的问题就成了一直以来的课题。
本公开是着眼于上述一直以来的课题而进行的，其目的在于，提供一种纤维增强复合部件的成型装置和纤维增强复合部件的成型方法，其即使在预浸料层叠体的端部的层叠厚度比其他部位厚的情况下，也不会延长成型时间，能够成型在预浸料层叠体的端部不产生层间剥离的纤维增强复合部件。
用于解决课题的方法
本公开的纤维增强复合部件的成型装置的构成为，具备：
具有腔体的一方成型模具；
在与上述一方成型模具的上述腔体之间夹入预浸料层叠体并进行加压的另一方成型模具，所述预浸料层叠体具备在长碳纤维中含浸树脂而形成为片状并相互层叠的多张预浸料；
介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行加热的热源；以及
在上述预浸料层叠体的上述树脂的加热后，介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行冷却的冷却机构，
在由上述冷却机构进行冷却时，上述一方成型模具和上述另一方成型模具相互接近而成型纤维增强复合部件，
其中，该纤维增强复合部件的成型装置具备：
在上述一方成型模具的上述腔体内出没并与上述预浸料层叠体抵接、分开的加压体；
使上述加压体在上述一方成型模具的上述腔体内出没的加压体驱动部；以及
控制部，其随着由上述冷却机构进行冷却时的上述预浸料层叠体中的上述树脂的收缩，利用上述加压体驱动部使上述加压体突出至上述一方成型模具的上述腔体内并与上述预浸料层叠体抵接，从而施加压力。
发明效果
通过本公开所涉及的纤维增强复合部件的成型装置，可实现如下非常优异的效果：即使在预浸料层叠体的端部的层叠厚度比其他部位厚的情况下，也不会延长成型时间，且能够成型在预浸料层叠体的端部不产生层间剥离的纤维增强复合部件。
附图说明
[图1]是显示本公开的一个实施例中的纤维增强复合部件的成型装置的截面说明图。
[图2]是图1中的纤维增强复合部件的成型装置的省略加压体驱动部而显示的侧面说明图。
[图3]是将图1中将纤维增强复合部件的成型装置的下模具剖面而显示的局部平面说明图。
[图4]是将本公开的其他实施例中的纤维增强复合部件的成型装置的下模具剖面而显示的局部平面说明图。
[图5]是本公开的另一其他实施例中的纤维增强复合部件的成型装置中的下模具的局部放大截面说明图。
[图6A]是显示图5的纤维增强复合部件的成型装置中所使用的套管的变形例的立体说明图。
[图6B]是显示图5的纤维增强复合部件的成型装置中所使用的套管的其他变形例的立体说明图。
[图7]是显示通过本公开所涉及的纤维增强复合部件的成型装置来成型的纤维增强复合部件的其他材料构成的截面说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开所涉及的纤维增强复合部件的成型装置的一个实施例进行说明。
图1～图3显示本公开所涉及的纤维增强复合部件的成型装置的一个实施例，该实施例中，显示纤维增强复合部件是复合材料风扇转子叶片的情形。
这样的复合材料风扇转子叶片是通过将长碳纤维利用热塑性树脂形成为片状的、纤维取向方向相互不同的多张预浸料交替层叠而成的，与叶尖侧相比，轮毂侧的端部(叶片尾部)的预浸料层叠厚度厚。
如图1所示，这样的复合材料风扇转子叶片的成型装置1具备下模具(一方成型模具)2和上模具(另一方成型模具)3。
下模具2具有腔体21。另一方面，通过下降、上升来与下模具2接近、分开的上模具3具有芯体31，该芯体31在闭模状态下与下模具2的腔体21嵌合，从而在与该腔体21之间夹入将预浸料多张层叠而成的预浸料层叠体(成型前的复合材料风扇转子叶片)P。
下模具2具备多个筒形加热器4，用作在多个区域中的每一个中对腔体21的与预浸料层叠体P接触的成型面21a进行加热以使预浸料层叠体P的热塑性树脂熔融的热源。另一方面，上模具3也具备多个筒形加热器4，用作在多个区域中的每一个中对芯体31的与预浸料层叠体P接触的成型面31a进行加热的热源。需说明的是，热源不限定于筒形加热器4，例如，也可以采用加热水蒸气作为热源。
此外，该成型装置1具备在多个区域中的每一个中对下模具2的腔体21中的成型面21a和上模具3的芯体31中的成型面31a进行冷却的多个冷却介质流路(冷却机构)5。这些冷却介质流路5形成为各自的前端分别位于成型面21a、31a的背面侧，使得在预浸料层叠体P的热塑性树脂熔融后的冷却时，将下模具2的腔体21的成型面21a和上模具3的芯体31的成型面31a均匀地冷却。需说明的是，冷却介质除了可以使用冷却后的空气之外，还可以使用冷却后的水、油。
在上述冷却时，预浸料层叠体P的热塑性树脂会收缩，因此，该成型装置1中，使上模具3下降，以使得下模具2的腔体21的容积随着热塑性树脂的收缩而减小，由此进行复合材料风扇转子叶片的成型。
这种情况下，位于下模具2的腔体21中的预浸料层叠体P的端部(叶片尾部)Pt侧的腔体壁22中，如图2和图3所示，沿着腔体壁22的宽度方向(图3中的上下方向)形成有多个插通孔22a，这样的插通孔22a中插入有出没于下模具2的腔体21内的销(加压体)11。
关于这些销11，各自的前端面都形成为平坦，各自的基端部分别固定在销支撑体12上。这样的销支撑体12固定于气缸(加压体驱动部)13的气缸杆13a的前端，多个销11随着气缸13的动作在腔体21内一体地出没，各自的前端面与预浸料层叠体P的端部(叶片尾部)Pt的易于产生层间剥离的部位(在本实施例中为层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po)抵接、分开。
进而，在该成型装置1中，多个销11根据需要以不从插通孔22a向下模具2的腔体21内突出的状态被限制。即，在成型预浸料层叠厚度差整体较小的纤维增强复合部件时，多个销11被气缸13限制在腔体壁22的插通孔22a内。
进一步，该成型装置1具备控制部6，其控制多个筒形加热器4的加热动作和对冷却介质流路5的冷却介质的供给。本实施例中，控制部6在向冷却介质流路5供给冷却介质来进行热塑性树脂的冷却中控制气缸13，以使得销11突出至下模具2的腔体21内并与预浸料层叠体P的端部Pt的层叠面Pf抵接，从而对该层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po施加压力。
需说明的是，对于将筒形加热器4与控制部6电连接的电路省略了图示。此外，对于与冷却介质流路5一起构成冷却机构的冷却介质供给源以及将该冷却介质供给源与控制部6电连接的电路也省略了图示。
接下来，对于利用该成型装置1来成型作为纤维增强复合部件的复合材料风扇转子叶片的要领进行说明。
首先，在开模状态下的模具2的腔体21上设置层叠多张预浸料而成的预浸料层叠体P，然后，使上模具3下降，形成闭模状态，在上模具3的芯体31和下模具2的腔体21之间夹入预浸料层叠体P。
接下来，由控制部6控制作为热源的多个筒形加热器4的加热动作，同时对预浸料层叠体P施加热，使其达到预浸料层叠体P的各层的长碳纤维不连续弯曲的程度的非过度柔软的粘度(温度)，在此之后，通过上模具3下模具2对预浸料层叠体P开始加压，持续进行该加压直至复合材料风扇转子叶片的成型结束而进行脱模。
在该加压中，由控制部6控制筒形加热器4的加热动作，同时对预浸料层叠体P施加热，使其达到预浸料层叠体P的热塑性树脂的熔融温度以上。
接下来，在预浸料层叠体P的热塑性树脂熔融而经过预定时间后，通过控制部6的控制来停止筒形加热器4的加热动作，并且开始对多个冷却介质流路5供给冷却介质，介由上模具3和下模具2对热塑性树脂进行冷却。
在该冷却期间，预浸料层叠体P的热塑性树脂会收缩，但持续加压的上模具3随着热塑性树脂的收缩而下降，从而使得下模具2的腔体21的容积减小。
与此同时，由控制部6使气缸13沿图3的白色箭头方向上动作，使多个销11突出至下模具2的腔体21内，使这些销11的各前端面与预浸料层叠体P的端部Pt中易于产生层间剥离的部位(本实施例中是层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po)抵接而施加压力，完成复合材料风扇转子叶片的成型。
这样，本实施例所涉及的成型装置1中，在向冷却介质流路5供给冷却介质来进行的热塑性树脂的冷却中，通过气缸13的动作来使销11突出至下模具2的腔体21内，因而，下模具2的腔体21的容积的减少量会相应地抵消预浸料层叠厚度较厚的预浸料层叠体P中端部Pt的收缩量的大小，从而使得在预浸料层叠体P的端部Pt不易产生层间剥离。
这时，即使在预浸料层叠体P的端部Pt稍微发生了剥离，由于销11的前端面抵接于层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po，从而也会使该剥离消失。由此，虽然在端部Pt中层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po产生纤维的连续弯曲部分，但这样的纤维的连续弯曲部分会被容纳于在该成型后的机械加工中被削掉的预浸料层叠体P的端部Pt的余量部分(图1的双点划线右侧的部分)内，因而不会成为问题。
因此，就该成型装置1而言，在如上所述那样成型在预浸料层叠体P的端部Pt不产生层间剥离的复合材料风扇转子叶片时，无需在预浸料层叠体P的端部Pt与其以外的部位之间使冷却开始时间不同，因此能够避免成型时间延长。
此外，在该成型装置11中，根据需要通过气缸13将多个销11限制在腔体壁22的插通孔22a内，因此，也能适用于预浸料层叠厚度之差整体较小的纤维增强复合部件的成型。
上述实施例中，采用了销11作为在腔体21内出没的加压体，构成为在沿着腔体壁22的宽度方向(图3上下方向)形成的多个插通孔22a中插入多根销11，但不限于此。
此外，上述实施例中，将多个销11固定于一个销支撑体12上，由2个气缸13使该销支撑体12动作，从而使多个销11一体地出没于腔体21内，但不限于此。
作为其他的构成，还可以是例如增加销支撑体12和气缸13中任一者的数量，将多个销11单独或将每几个销分成一组，使其相互错开时机而进行动作，或者使其相互改变行程而进行动作。
进而，作为其他的构成，例如，可以采用如图4所示的在腔体壁22中形成的插通孔22A中插入的平板11A作为加压体，这种情况下，在热塑性树脂的冷却中，与多根销11相比，能够进一步减小下模具2的腔体21的容积。
这种情况下，也可以将平板11A设为多个，将多个平板11A单独或将每几张平板分成一组，由多个气缸13使其相互错开时机而进行动作，或者使其相互改变行程而进行动作。
进一步，上述实施例中，构成为在腔体壁22的插通孔22a中直接插入销11，但不限于此，作为其他的构成，还可以例如如图5所示那样，设为在插通孔22a中插入具有孔14a的套管14。这种情况下，可以使用直径比销11小的销11a，因而，例如，能够对层叠面Pf的预浸料层叠厚度中央部Po更加局部性地施加压力。
这时，如图6A所示，也可以采用在相对于轴心L偏心的位置具有孔15a的套管15来替代套管14，或者，如图6B所示，采用在使轴心L介于其间的2个位置上具有孔16a、16a的套管16。
在采用在相对于轴心L偏心的位置具有孔15a的套管15时，能够对施加压力的位置进行调节，在采用具有2个孔16a、16a的套管16时，能够对预浸料层叠体P的层叠厚度方向的2个位置同时施加压力。
进一步，上述实施例中，示例了将在长碳纤维中含浸树脂而形成为片状的、纤维取向方向相互不同的多张预浸料交替层叠而成的纤维增强复合部件(复合材料风扇转子叶片)的情形，但不限于此。如图7所示，除了可以是预浸料层叠体PA的表面层Ps采用与上述实施例同样的长碳纤维的片状预浸料、且芯部Pc采用例如短切材(将预浸料切断成数十mm的矩形状所得到的材料)的预成型品的纤维增强复合部件之外，还可以是芯部Pc采用含短纤维的树脂(粒料)、树脂材(也包括含有玻璃球等轻量化材料的情形)的预成型品的纤维增强复合部件。
这样，在芯部Pc采用例如短切材的预成型品时，优选采用尖头状的销11b作为加压体，这种情况下，如果由销11b对芯部Pc施加压力，则如图7的假想线所示，销11b的尖头会进入到芯部Pc的端部并向箭头方向推开，因而能够提高芯部Pc与表面层Ps之间的密合性。
本公开所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，作为构成预浸料的基体的树脂，可以使用例如PEEK(聚醚醚酮树脂)、PEI(聚醚酰亚胺树脂)、PIXA(热塑性聚酰亚胺树脂)等热塑性树脂、以及环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等热固性性树脂中的任一种。
上述实施例中，示例了纤维增强复合部件为复合材料风扇转子叶片的情形，但不限于此。
本公开的第一方式是一种纤维增强复合部件的成型装置，其具有：
具有腔体的一方成型模具；
在与上述一方成型模具的上述腔体之间夹入预浸料层叠体并进行加压的另一方成型模具，所述预浸料层叠体具备在长碳纤维中含浸树脂而形成为片状并相互层叠的多张预浸料；
介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行加热的热源；以及
在上述预浸料层叠体的上述树脂的加热后，介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行冷却的冷却机构，
在由上述冷却机构进行冷却时，上述一方成型模具和上述另一方成型模具相互接近而成型纤维增强复合部件，
其中，所述纤维增强复合部件的成型装置构成为，具备：
在上述一方成型模具的上述腔体内出没并与上述预浸料层叠体抵接、分开的加压体；
使上述加压体在上述一方成型模具的上述腔体内出没的加压体驱动部；以及
控制部，其随着由上述冷却机构进行冷却时的上述预浸料层叠体中的上述树脂的收缩，利用上述加压体驱动部使上述加压体突出至上述一方成型模具的上述腔体内并与上述预浸料层叠体抵接，从而施加压力。
本公开的第一方式所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，在由冷却机构对预浸料层叠体的树脂进行冷却时，加压体通过加压体驱动部的动作而突出至一方成型模具的腔体内，并且抵接预浸料层叠体而施加压力，因而，一方成型模具的腔体的容积减少量会相应地抵消预浸料层叠体的预浸料层叠厚度较厚部分的收缩量的大小，并且由于加压体与预浸料层叠体抵接而使得预浸料层叠体不易产生层间剥离。
因此，该纤维增强复合部件的成型装置中，在如上所述那样成型在预浸料层叠体中不产生层间剥离的纤维增强复合部件时，无需在预浸料层叠体的预浸料层叠厚度较厚的部位与其之外的部位之间使冷却开始时间不同，因此能够避免成型时间延长。
本公开的第二方式中，构成为：在构成上述一方成型模具的上述腔体的腔体壁中形成有用于插入上述加压体的插通孔，上述加压体根据需要以不从上述插通孔突出至上述一方成型模具的上述腔体内的状态被上述加压体驱动部所限制。
在本公开的第二方式所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，根据需要，通过加压体驱动部将加压体限制在腔体壁的插通孔中，因此，也能适用于预浸料层叠厚度差整体较小的纤维增强复合部件的成型。
本公开的第三方式的构成为，采用销作为上述加压体。
本公开的第三方式所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，能够对预浸料层叠体局部性地施加压力。
本公开的第四方式的构成为，上述销介由套管而插入到上述腔体壁的上述插通孔中。
本公开的第四方式所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，由于可以使用直径比销的更小的销，因而能够对预浸料层叠体更加局部性地施加压力。
本公开的第五方式的构成为，采用平板作为上述加压体。
本公开的第五方式所涉及的纤维增强复合部件的成型装置中，在由冷却机构对预浸料层叠体的树脂进行冷却时，与销相比，能够更加减小一方成型模具的腔体的容积。
另一方面，本公开的第六方式是一种纤维增强复合部件的成型方法，在具有腔体的一方成型模具与另一方成型模具之间夹入预浸料层叠体并进行加压，所述预浸料层叠体是将长碳纤维利用树脂形成为片状的预浸料多张层叠而成，并且，介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行加热后，介由上述一方成型模具和上述另一方成型模具对上述预浸料层叠体的上述树脂进行冷却，在该冷却时，上述一方成型模具和上述另一方成型模具相互接近而成型纤维增强复合部件，
该纤维增强复合部件的成型方法构成为，在上述预浸料层叠体的上述树脂的冷却时，随着该树脂的收缩使加压体突出至上述一方成型模具的上述腔体内并与上述预浸料层叠体抵接，从而施加压力。
本公开的第六方式所涉及的纤维增强复合部件的成型方法中，即使预浸料层叠体的端部的层叠厚度比其他部位厚时，也不会延长成型时间，且能够成型在预浸料层叠体的端部不产生层间剥离的纤维增强复合部件。
符号说明
1：纤维增强复合部件的成型装置
2：下模具(一方成型模具)
3：上模具(另一方成型模具)
4：筒形加热器(热源)
5：冷却介质流路(冷却机构)
6：控制部
11、11a、11b：销(加压体)
11A：平板(加压体)
13：气缸(加压体驱动部)
21：腔体
22：腔体壁
22a、22A：插通孔
31：芯体
P、PA：预浸料层叠体(纤维增强复合部件)

Claims (6)

1.一种纤维增强复合部件的成型装置，具备：
具有腔体的一方成型模具；
在与所述一方成型模具的所述腔体之间夹入预浸料层叠体并进行加压的另一方成型模具，所述预浸料层叠体具备在长碳纤维中含浸树脂而形成为片状并相互层叠的多张预浸料；
介由所述一方成型模具和所述另一方成型模具对所述预浸料层叠体的所述树脂进行加热的热源；以及
在所述预浸料层叠体的所述树脂的加热后，介由所述一方成型模具和所述另一方成型模具对所述预浸料层叠体的所述树脂进行冷却的冷却机构，
在由所述冷却机构进行冷却时，所述一方成型模具和所述另一方成型模具相互接近而成型纤维增强复合部件，
所述纤维增强复合部件的成型装置具备：
在所述一方成型模具的所述腔体内出没并与所述预浸料层叠体抵接、分开的加压体；
使所述加压体在所述一方成型模具的所述腔体内出没的加压体驱动部；以及
控制部，其随着由所述冷却机构进行冷却时的所述预浸料层叠体中的所述树脂的收缩，利用所述加压体驱动部使所述加压体突出至所述一方成型模具的所述腔体内并与所述预浸料层叠体抵接，从而施加压力。
2.如权利要求1所述的纤维增强复合部件的成型装置，
在构成所述一方成型模具的所述腔体的腔体壁中，形成有用于插入所述加压体的插通孔，所述加压体根据需要以不从所述插通孔突出至所述一方成型模具的所述腔体内的状态被所述加压体驱动部所限制。
3.如权利要求2所述的纤维增强复合部件的成型装置，采用销作为所述加压体。
4.如权利要求3所述的纤维增强复合部件的成型装置，所述销介由套管而插入到所述腔体壁的所述插通孔中。
5.如权利要求2所述的纤维增强复合部件的成型装置，采用平板作为所述加压体。
6.一种纤维增强复合部件的成型方法，在具有腔体的一方成型模具与另一方成型模具之间夹入预浸料层叠体并进行加压，所述预浸料层叠体是将长碳纤维利用树脂形成为片状的预浸料多张层叠而成，并且，介由所述一方成型模具和所述另一方成型模具对所述预浸料层叠体的所述树脂进行加热后，介由所述一方成型模具和所述另一方成型模具对所述预浸料层叠体的所述树脂进行冷却，在该冷却时，使所述一方成型模具和所述另一方成型模具相互接近而成型纤维增强复合部件，
所述纤维增强复合部件的成型方法中，在所述预浸料层叠体的所述树脂的冷却时，随着该树脂的收缩使加压体突出至所述一方成型模具的所述腔体内并与所述预浸料层叠体抵接，从而施加压力。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201803802D0 (en) 2018-03-09 2018-04-25 Rolls Royce Plc Composite fan blade and manufacturing method thereof
CN108501336B (zh) * 2018-06-04 2024-03-15 上海迪质特信息科技有限公司 塑胶叶轮模具随形水路冷却系统
GB201811019D0 (en) * 2018-07-04 2018-08-15 Rolls Royce Plc Methos and Tool Set For Manufacturing A Composite Component

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163571A (en) * 1959-12-16 1964-12-29 Edmond R Doak Method of and apparatus for making coreless, laminated propellers
US5209888A (en) * 1988-12-16 1993-05-11 Fukuvi Chemical Industry Co., Ltd. Method for producing frp screw-like fastening elements

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2796215A (en) * 1952-08-19 1957-06-18 Cincinnati Testing & Res Lab Compressor blade and method of making
US3896206A (en) * 1973-06-25 1975-07-22 Babcock & Wilcox Co Method for forming and curing a fiber reinforced hollow epoxy shaft
US6290895B1 (en) * 1997-10-14 2001-09-18 General Electric Company Selectively flexible caul and method of use
KR100441545B1 (ko) * 2001-12-26 2004-07-23 삼성전자주식회사 플라스틱 광학소자의 성형방법 및 장치
JP5962114B2 (ja) * 2012-01-26 2016-08-03 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
JP6075094B2 (ja) * 2012-02-07 2017-02-08 東レ株式会社 リブ構造を有する成形品の製造方法
EP3109024B1 (en) * 2012-06-12 2017-11-29 Mitsubishi Chemical Corporation Method of molding fiber reinforced plastics
JP6435696B2 (ja) * 2013-08-06 2018-12-12 三菱ケミカル株式会社 積層基材の製造方法
JP2016078308A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 東洋紡株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163571A (en) * 1959-12-16 1964-12-29 Edmond R Doak Method of and apparatus for making coreless, laminated propellers
US5209888A (en) * 1988-12-16 1993-05-11 Fukuvi Chemical Industry Co., Ltd. Method for producing frp screw-like fastening elements

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