DE112018005440T5 - Verfahren zum formen einer verbundwerkstoff-schaufel,verbundwerkstoff-schaufel und formwerkzeug für verbundwerkstoff-schaufel - Google Patents

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Abstract

Dieses Verbundwerkstoff-Schaufelformverfahren zum Formen einer Verbundwerkstoff-Schaufel 10 durch Aushärtung eines Prepregs, wobei die Verbundwerkstoff-Schaufel 10 ein rückseitiges Schaufelelement 12 und ein bauchseitiges Schaufelelement 14 aufweist, die übereinander gelegt und verbunden werden. Das Verbundwerkstoff-Schaufelformverfahren umfasst: einen Laminierungsschritt S1 zum Bilden eines rückseitigen Laminats 12a in einem rückseitigen Formwerkzeug 32 und zum Bilden eines bauchseitigen Laminats 14a in einem bauchseitigen Formwerkzeug 34; einen Innenfläche-Verkleidungsplatte-Anordnungsschritt S2 zum Anordnen einer Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 zum Aufrechterhalten eines durch das rückseitige Laminat 12a und das bauchseitige Laminat 14a gebildeten Innenraums; einen Formwerkzeug-Anpassungsschritt S3 zum Anpassen des rückseitigen Formwerkzeugs 32 und des bauchseitigen Formwerkzeugs 34 und zum Anordnen eines Schaummittels 16 in dem von der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 aufrechterhaltenen Innenraum 20; und einen Aushärtungsschritt S4 zum Erwärmen und Expandieren des Schaummittels 16 und zum Wärmehärten des rückseitigen Laminats 12a und des bauchseitigen Laminats 14a.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel, eine Verbundschaufel und ein Formwerkzeug für eine Verbundschaufel.
  • Stand der Technik
  • In dem Stand der Technik ist als eine Verbundschaufel eine Gasturbinenschaufel mit einem Tragflächenprofil-Abschnitt, der sich von einem Schaufelende zu einem Schaufelfuß hin erstreckt (siehe beispielsweise PTL 1), bekannt. Der Tragflächenprofil-Abschnitt weist ein Metallteil auf, in dem eine Oberflächenkonkavität gebildet ist, und ein Schaumteil, das in der Oberflächenkonkavität des Metallteils vorgesehen ist, und das Metallteil und das Schaumteil sind von einer Verbundwekstoffhaut umgeben und mit der Verbundwekstoffhaut. verbunden. Ferner ist der Tragflächenprofil-Abschnitt mit einer Erosionsschutzschicht vorgesehen, die die Verbundwekstoffhaut abgedeckt.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • [PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 09-303104
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Im Übrigen gibt es als Verbundschaufel eine Verbundschaufel, die kein Metallteil enthält, und als solche eine Verbundschaufel gibt es eine Verbundschaufel, in der ein Schaummittel im Inneren eines Schaufelhauptkörpers vorgesehen ist, der durch Laminieren von Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien gebildet wird. Das Schaummittel wird zum Formen der Verbundschaufel von der Innenseite der Verbundschaufel zum Zeitpunkt der thermischen Aushärtung in Richtung eines Formwerkzeugs gepresst, um eine Verbundschaufel mit hoher Maßgenauigkeit unter Unterdrückung der Bildung von Hohlräumen, die im Schaufelhauptkörper erzeugt werden, zu formen.
  • Bei der Verbundschaufel gibt es jedoch einen Fall, in dem zum Zeitpunkt der thermischen Aushärtung das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial des laminierten Schaufelhauptkörpers fließt, bevor das Schaummittels expandiert, wodurch eine Wellenbewegung der Fasern auftritt. Ferner gibt es einen Fall, in dem zum Zeitpunkt der Expansion des Schaummittels das Schaummittel nicht in geeigneter Weise in das Innere des Schaufelhauptkörpers gefüllt wird und die Dicke des Schaummittels dünn wird. Auf diese Weise werden die Biegesteifigkeit der Verbundschaufel und die Eigenfrequenz der Verbundschaufel abgesenkt, wenn die Wellenbewegung der Fasern auftritt oder die Dicke des Schaummittels dünn wird. Wenn die Eigenfrequenz der Verbundschaufel abgesenkt wird, sollte die Schaufeldicke der Verbundschaufel erhöht werden, um die erforderliche Biegesteifigkeit zu erreichen, und daher besteht das Problem, dass die aerodynamische Leistung abgesenkt wird. Ferner besteht in einem Fall, in dem die Wellenbewegung der Fasern und ein individueller Unterschied in der Dicke des Schaummittels auftreten, auch das Problem, dass Variation der Eigenfrequenz der Verbundschaufel zunimmt, was es schwierig macht, Verstimmung durchzuführen, um einen Resonanzpunkt zu vermeiden.
  • Daher hat die vorliegende Erfindung eine Aufgabe, ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel, eine Verbundschaufel und ein Formwerkzeug für eine Verbundschaufel bereitzustellen, bei denen es möglich ist, eine hochwertige Verbundschaufel zu formen, die die erforderliche Leistung bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung erfüllt.
  • Lösung für das Problem
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel vorgesehen, bei dem eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, und in der Verbundschaufel werden ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden, wobei das Verfahren enthält: einen Auflegeschritt des Bildens eines saugseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem saugseitigen Formwerkzeug zum Formen des saugseitigen Teils und Bilden eines druckseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem druckseitigen Formwerkzeug zum Formen des druckseitigen Teils; einen Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt des Anordnens eines Raumhalteteils zum Halten eines Innenraums, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird; einen Formeinstellungsschritt des Anpassens des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs, so dass das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat übereinandergelegt sind und des Anordnens des Schaummittels in dem durch das Raumhalteteilteil gehaltenen Innenraum; und einen Aushärtungsschritt des Pressens des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats in Richtung des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs von innen, indem das Schaummittel durch Erwärmen expandiert wird, und Erwärmen und Aushärtung des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist das Raumhalteteil angeordnet, wodurch es möglich ist, das Schaummittel zu expandieren, während das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat in einem Zustand, in dem der Innenraum gehalten wird, thermisch ausgehärtet werden. Aus diesem Grund wird der Innenraum durch das Raumhalteteil gehalten, so dass der Fluss des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats zum Zeitpunkt der thermischen Aushärtung des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats unterdrückt werden kann. Daher ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und dem druckseitigen Teil erzeugt wird. Ferner wird der Innenraum durch das Raumhalteteil gehalten, und daher kann der Innenraum in geeigneter Weise mit dem expandierten Schaummittel gefüllt werden. Daher ist es möglich, die Dicke des Schaummittels in geeigneter Weise anzupassen. Aus diesem Grund ist es möglich, die Dicke in einer Auflegerichtung jeweils des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils, die das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat nach der Aushärtung sind, auf die erforderliche Dicke zu bringen. Auf diese Weise ist es möglich, die Biegesteifigkeit der Verbundschaufel auf die erforderliche Biegesteifigkeit einzustellen, und daher ist es auch möglich, die Eigenfrequenz der Verbundschaufel auf die erforderliche Eigenfrequenz einzustellen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Raumhalteteil ein saugseitiges Raumhalteteil enthält, das auf dem saugseitigen Laminat angeordnet ist, und ein druckseitiges Raumhalteteil, das auf dem druckseitigen Laminat angeordnet ist.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann das Raumhalteteil in das saugseitige Raumhalteteil und das druckseitige Raumhalteteil unterteilt werden, und daher ist es möglich, das Schaummittel leicht in dem durch das Raumhalteteil gehaltenen Innenraum anzuordnen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass in dem Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt das saugseitige Raumhalteteil und das druckseitige Raumhalteteil einander zugewandt angeordnet werden, ein Klebstoff zwischen dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil an jedem der beiden Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und dem druckseitigen Raumhalteteils in einer Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel angeordnet ist, und beide Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils miteinander gebondet werden, um das Raumhalteteil zu bilden.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann das Raumhalteteil integral gebildet werden, indem beide Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils mit dem Klebstoff gebondet werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass in dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil jeweils eine Dicke auf einer mittleren Abschnittsseite in der Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel dünner gemacht wird als eine Dicke auf einer Endteilseite.
  • Gemäß dieser Konfiguration werden das saugseitige Raumhalteteil und das druckseitige Raumhalteteil von dem Endteil in Schaufelbreitenrichtung zu dem Mittelabschnitt hin dünner, wodurch die Steifigkeit in Schaufelbreitenrichtung konstant gehalten wird und somit der Expansionsdruck durch das Schaummittel im Innenraum gleichmäßig gemacht werden kann.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Raumhalteteil auf der gesamten Oberfläche entlang einer Innenfläche des Innenraums vorgesehen ist.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, dass die gesamte Innenfläche des Innenraums durch das Raumhalteteil gehalten wird. Ferner kann das expandierende Schaummittel die gesamte Innenfläche des Innenraums, der durch das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat gebildet wird, durch das Raumhalteteil pressen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass ein Harzmaterial oder ein ausgehärteter Verbundwerkstoff als das Raumhalteteil verwendet wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, ein kostengünstiges Harzmaterial als Raumhalteteil zu verwenden. Ferner kann ein ausgehärteter Verbundwerkstoff, welcher der gleiche wie der der Verbundschaufel ist, als das Raumhalteteil verwendet werden, und daher ist es möglich, das thermisch aushärtende Erwärmen der Verbundschaufel durchzuführen, ohne die Erwärmungsbedingungen zu ändern.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Raumhalteteil in einem Fall, in dem ein ausgehärteter Verbundwerkstoff verwendet wird, ein Verstärkungsfaser-Vorformmaterial enthält, in dem eine Faserrichtung von Verstärkungsfasern, die in dem Verbundwerkstoff enthalten sind, eine Orientierung von ±45° mit einer Schaufellängsrichtung der Verbundschaufel als Referenz aufweist.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, dem Raumhalteteil eine elastische Kraft zu verleihen. Auf diese Weise wird das Raumhalteteil durch den Expansionsdruck des Schaummittels aufgrund seiner elastischen Kraft gebogen, und daher kann das Raumhalteteil in geeigneter Weise gegen das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat gepresst werden. Als Verstärkungsfasern können nicht nur Kohlenstofffasern, sondern auch hochelastische Harzfasern wie Kevlar (eingetragene Marke) oder Vectran (eingetragene Marke) als Harzfasern mit einer höheren Elastizität als die Kohlenstofffasern verwendet werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Raumhalteteil eine Wärmebeständigkeit aufweist, die in der Lage ist, den Innenraum zwischen einer Temperatur zu Beginn des Erwärmens im Aushärtungsschritt und einer Temperatur, bei der das Schaummittel expandiert, zu halten.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann der Innenraum durch das Raumhalteteil in geeigneter Weise gehalten werden, bis das Schaummittel expandiert.
  • Ferner ist es vorzuziehen, dass in dem Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt in der Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel beide Endteile des Raumhalteteils so angeordnet sind, dass sie sich näher an der Seite des Innenraums befinden als beide Endteile der Verbundschaufel.
  • Gemäß dieser Konfiguration können das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat auch in einem Fall, in dem das Raumhalteteil vorgesehen ist, an beiden Endteilen in der Schaufelbreitenrichtung in geeigneter Weise miteinander verbunden werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass in dem Formeinstellungsschritt das saugseitige Formwerkzeug auf der unteren Seite in einer vertikalen Richtung und das druckseitige Formwerkzeug auf der oberen Seite in der vertikalen Richtung angeordnet sind.
  • Gemäß dieser Konfiguration sind das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat in einem gekrümmten Zustand angeordnet, der nach unten konvex ist. Aus diesem Grund kann eine Umfangsspannung aufgrund des Eigengewichts auf das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat ausgeübt werden.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat jeweils ein auf der Innenraumseite vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, und dass in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Laminat und in dem druckseitigen Laminat enthalten sind.
  • In diesem Fall ist es bevorzugt, dass in dem Auflegeschritt eine Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer, die Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht schneidende Richtung in der Ebene aufgebracht wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es durch Aufbringen von Spannung an das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht möglich, den Fluss der Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien zu unterdrücken, die in dem saugseitigen Laminat und dem druckseitigen Laminat enthalten sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel vorgesehen, bei dem eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, und in der Verbundschaufel werden ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden, wobei das Verfahren enthält: einen Auflegeschritt des Bildens eines saugseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem saugseitigen Formwerkzeug zum Formen des saugseitigen Teils und des Bildens eines druckseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem druckseitigen Formwerkzeug zum Formen des druckseitigen Teils; einen Formeinstellungsschritt des Anpassens des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs, so dass das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat übereinandergelegt sind, und des Anordnens eines Schaummittels in einem Innenraum, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird; und einen Aushärtungsschritt des Pressens des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats in Richtung des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitiges Formwerkzeugs von innen, indem das Schaummittel durch Erwärmen expandiert wird, und Erwärmen und Aushärtung des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats, wobei das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweist, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des innersten Verstärkungsfaser-Vorformmaterials die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die im saugseitigen Laminat und im druckseitigen Laminat enthalten sind, und in dem Auflegeschritt eine Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer , die Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials der innersten Schicht schneidende Richtung in der Ebene aufgebracht wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es durch Aufbringen von Spannung an das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht möglich, den Fluss der Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien zu unterdrücken, die in dem saugseitigen Laminat und dem druckseitigen Laminat enthalten sind. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Biegesteifigkeit der Verbundschaufel auf die erforderliche Biegesteifigkeit einzustellen, und daher ist es auch möglich, die Eigenfrequenz der Verbundschaufel auf die erforderliche Eigenfrequenz einzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel, die durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, wobei die Verbundschaufel enthält: einen saugseitigen Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist; einen druckseitigen Teil, der zu einer Bauchseite wird und auf dem saugseitigen Teil gelegt und mit diesem verbunden wird; ein Raumhalteteil zum Halten eines Innenraums, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils gebildet wird; und ein Schaummittel, das in einem Inneren des Raumhalteteils vorgesehen ist, in dem in einer Schaufelbreitenrichtung beide Endteile des Raumhalteteils sich näher an der Seite des Innenraums befinden als beide Endteile des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist das Raumhalteteil angeordnet, wodurch es möglich ist, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und dem druckseitigen Teil erzeugt wird, und die Dicke des Schaummittels kann in geeigneter Weise angepasst werden, und daher ist es möglich, eine Verbundschaufel bereitzustellen, die die erforderliche Leistung (Biegesteifigkeit und Eigenfrequenz) erfüllt. Ferner befinden sich auch in einem Fall, in dem das Raumhalteteil vorgesehen ist, beide Endteile des Raumhalteteils auf der Seite des Innenraums, so dass das saugseitige Laminat (saugseitiger Teil) und das druckseitige Laminat (druckseitiger Teil) an beiden Endteilen in der Schaufelbreitenrichtung in geeigneter Weise miteinander verbunden werden können.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass das Raumhalteteil ein saugseitiges Raumhalteteil enthält, das an dem saugseitigen Teil angeordnet ist, ein druckseitiges Raumhalteteil, das dem saugseitigen Raumhalteteil zugewandt ist und an dem druckseitigen Teil angeordnet ist, und einen Klebstoff, der an jedem der beiden Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils in einer Schaufelbreitenrichtung vorgesehen ist und zwischen dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil vorgesehen ist.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann das Raumhalteteil in das saugseitige Raumhalteteil und das druckseitige Raumhalteteil unterteilt werden, und daher ist es zum Zeitpunkt des Formens möglich, das Schaummittel leicht in dem durch das Raumhalteteil gehaltenen Innenraum anzuordnen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass der saugseitige Teil und der druckseitige Teil jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, und dass in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und dem druckseitigen Teil enthalten sind.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es zum Zeitpunkt des Formens möglich, durch Aufbringen einer Spannung an das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht, den Fluss der Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien, die in dem saugseitigen Laminat enthalten sind, vor der Aushärtung des saugseitigen Teils und des druckseitigen Laminats vor der Aushärtung des druckseitigen Teils zu unterdrücken. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil erzeugt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel, die durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, wobei die Verbundschaufel enthält: einen saugseitigen Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist; einen druckseitigen Teil, der zu einer Bauchseite wird und auf dem saugseitigen Teil gelegt und mit diesem verbunden wird; und ein Schaummittel, das in einem Innenraum vorgesehen ist, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils gebildet wird, wobei der saugseitige Teil und der druckseitige Teil jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehenes Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil enthalten sind.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es zum Zeitpunkt des Formens möglich, durch Aufbringen einer Spannung an das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht, den Fluss der Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien, die in dem saugseitigen Laminat enthalten sind, vor der Aushärtung des saugseitigen Teils und des druckseitigen Laminats vor der Aushärtung des druckseitigen Teils zu unterdrücken. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil erzeugt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Formwerkzeug für eine Verbundschaufel vorgesehen, bei der eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, und in der Verbundschaufel werden ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden, wobei das Formwerkzeug Folgendes enthält: ein saugseitiges Formwerkzeug zum Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials darauf und zum Formen eines saugseitigen Laminats, das vor dem Formen ein saugseitiges Teil ist; und ein druckseitiges Formwerkzeug zum Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials darauf und zum Formen eines druckseitigen Laminats, das vor dem Formen ein druckseitiger Teil ist, wobei das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat jeweils ein Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, das auf einer Seite eines Innenraums vorgesehen ist, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und dem druckseitigen Teil enthalten sind, und das saugseitige Formwerkzeug und das druckseitige Formwerkzeug jeweils einen Formwerkzeug-Hauptkörper enthalten, auf den das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial laminiert ist und einen Spannungsaufbringungsmechanismus zum Aufbringen einer Spannung an das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials der innersten Schicht schneidenden Richtung in der Ebene.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, dass der Spannungsaufbringungsmechanismus eine Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufbringt, und daher ist es möglich, den Fluss der Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien zu unterdrücken, die in dem saugseitigen Laminat und dem druckseitigen Laminat enthalten sind. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil erzeugt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Verbundschaufel zeigt, die durch ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 geformt wird.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen dicken Teil der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 3 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels, das einen Teil einer Innenfläche-Verkleidungsplatte der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 4 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels, das einen Teil der Innenfläche-Verkleidungsplatte der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 5 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels, das einen Teil der Innenfläche-Verkleidungsplatte der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 6 ist ein erläuterndes Diagramm eines Schaummittels, das in dem Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird.
    • 7 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich des Verfahrens zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1.
    • 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Innenfläche-Verkleidungsplatte einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
    • 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Innenfläche-Verkleidungsplatte einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
    • 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine laminierte Struktur einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
    • 11 ist ein schematisches Diagramm, das ein Formwerkzeug zum Formen der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen bezüglich der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die Ausführungsformen beschränkt. Ferner sind Bestandteile, die von dem Fachmann leicht ersetzt werden können oder im Wesentlichen gleich sind, in Bestandteilen in den folgenden Ausführungsformen enthalten. Darüber hinaus können die nachfolgend beschriebenen Bestandteile in geeigneter Weise kombiniert werden, und in einem Fall, in dem es mehrere Ausführungsformen gibt, ist es auch möglich, die jeweiligen Ausführungsformen zu kombinieren.
  • [Ausführungsform 1]
  • Ein Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel 10 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Verfahren zum Formen einer Schaufel unter Verwendung eines Verbundwerkstoffs aus Verstärkungsfasern und Harz. Als Verbundschaufel 10 kann beispielsweise eine Turbinenlaufschaufel oder eine Turbinenleitschaufel, die in einer Gasturbine, einem Gasturbinenmotor oder dergleichen angewendet wird, verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird beschrieben, dass die Verbundschaufel 10 auf eine Turbinenlaufschaufel angewendet wird. Das Verfahren zum Formen der Verbundschaufel 10 ist jedoch auch auf eine Turbinenleitschaufel anwendbar.
  • 1 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Verbundschaufel zeigt, die durch das Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 geformt wird. 2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen dicken Teil der Verbundschaufel gemäß dieser Ausführungsform zeigt und ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1. 3 bis 5 sind schematische Diagramme eines Beispiels, das einen Teil einer Innenfläche-Verkleidungsplatte der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 6 ist ein erläuterndes Diagramm eines Schaummittels, das in dem Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird. 7 ist ein erläuterndes Diagramm bezüglich des Verfahrens zum Formen einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 1.
  • Zunächst wird vor der Beschreibung des Verfahrens zum Bilden der Verbundschaufel 10 die Verbundschaufel 10 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, ist die Verbundschaufel 10 eine Turbinenschaufel und erstreckt sich von der Schaufelfußseite, die ein festes Ende ist, zur Schaufeloberseite hin, die ein freies Ende ist. Hier ist die Richtung, die die Schaufelfußseite und die Schaufeloberseite verbindet, eine Schaufellängsrichtung und eine L-Richtung, wie in 1 dargestellt. Ferner ist in der Verbundschaufel 10 eine Seite in der Richtung senkrecht zu der Schaufellängsrichtung in 1 eine Vorderkantenseite und die andere Seite eine Hinterkantenseite. Die Richtung, die die Vorderkantenseite und die Hinterkantenseite verbindet, ist eine Schaufelbreitenrichtung und eine Richtung W, wie in 1 dargestellt.
  • Ferner ist, wie in 2 dargestellt, die Verbundschaufel 10 so gebildet, dass sie in Schaufelbreitenrichtung gekrümmt ist, und die Seite, die von der Innenseite der Verbundschaufel 10 zur Außenseite hin konvex ist, ist die Rückseite, und die Seite, die von der Innenseite der Verbundschaufel 10 zur Außenseite hin konkav ist, ist die Bauchseite. Hier ist die Richtung, die die Rückseite und die Bauchseite verbindet, eine Richtung der Schaufeldicke und eine Richtung T, wie in 2 dargestellt.
  • In der Verbundschaufel 10 wird die Dicke in Richtung der Schaufeldicke auf der Schaufelfußseite dicker und ist so gebildet, dass sie zur Schaufeloberseite hin dünner ist. Aus diesem Grund weist die Schaufeloberseite in dem Verbundschaufel 10 einen dünnen Abschnitt auf, in dem die Dicke in Richtung der Schaufeldicke dünn ist, und die Schaufelfußseite einen dicken Teil 10b (siehe 2), in dem die Dicke in Richtung der Schaufeldicke dick ist.
  • Mehrere Verbundschaufeln 10 sind vorgesehen, die in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung am Außenumfang eines Rotors, der sich um eine Wellenmitte dreht, eingerichtet werden. Dann fließt eine Flüssigkeit von der Vorderkantenseite zur Hinterkantenseite hin zwischen den Verbundschaufeln 10.
  • Wie in 2 gezeigt, enthält die Verbundschaufel 10 ein saugseitiges Schaufelelement (saugseitigen Teil) 12, das ein Teil auf der Rückseite ist, und ein druckseitiges Schaufelelement (druckseitigen Teil) 14, das ein Teil auf der Bauchseite ist, eine Innenfläche-Verkleidungsplatte (Raumhalteteil) 18, die einen Innenraum 20 hält, der durch das saugseitige Schaufelelement 12 und das druckseitige Schaufelelement 14 gebildet wird, und ein Schaummittel 16, das im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 vorgesehen ist.
  • Das saugseitige Schaufelelement 12 wird durch Laminieren mehrerer Prepregs als Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien, in denen Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, und thermische Aushärtung der Prepregs gebildet. Das saugseitige Schaufelelement 12 wird durch ein saugseitiges Formwerkzeug 32 geformt, das später beschrieben wird. Das saugseitige Schaufelelement 12 ist in einer gekrümmten Form gebildet, in der die Außenfläche der Verbundschaufel 10 konvex wird. Ferner ist das saugseitige Schaufelelement 12 in einer gekrümmten Form gebildet, in der die Innenfläche der Verbundschaufel 10 konkav wird und als Teil der Innenfläche dient, die den Innenraum 20 konfiguriert.
  • Das druckseitige Schaufelelement 14 wird gebildet, indem mehrere Prepregs als Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien, in denen Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, laminiert werden und durch thermische Aushärtung der Prepregs, ähnlich dem saugseitigen Schaufelelement 12. Das druckseitige Schaufelelement 14 wird durch ein druckseitiges Formwerkzeug 34 geformt, das später beschrieben wird. Das druckseitige Schaufelelement 14 ist in einer gekrümmten Form gebildet, bei der die Außenfläche der Verbundschaufel 10 konkav wird. Ferner ist das druckseitige Schaufelelement 14 in einer gekrümmten Form gebildet, in der die Innenfläche der Verbundschaufel 10 konvex wird und als Teil der Innenfläche dient, die den Innenraum 20 konfiguriert.
  • Dann werden beide Endteile in Schaufelbreitenrichtung des saugseitigen Schaufelelements 12 und beide Endteile in Schaufelbreitenrichtung des druckseitigen Schaufelelements 14 in einer neutralen Ebene P miteinander verbunden, die eine Ebene mit der Mitte in Richtung der Schaufeldicke der Verbundschaufel 10 ist. Ferner werden eine Innenfläche zwischen beiden Endteilen in Schaufelbreitenrichtung des saugseitigen Schaufelelements 12 und eine Innenfläche zwischen beiden Endteilen in Schaufelbreitenrichtung des druckseitigen Schaufelelements 14 getrennt von der neutralen Ebene P zur Außenflächenseite hin gebildet, und der Innenraum 20 wird durch diese Innenflächen gebildet. Der Innenraum 20 ist auf der Schaufelfußseite der Verbundschaufel 10 groß und wird zur Schaufeloberseite der Verbundschaufel 10 hin kleiner.
  • In dieser Ausführungsform wird das Prepreg als das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial verwendet. Solange es jedoch Verstärkungsfasern und Harz enthält, kann irgendein Material verwendet werden. So können beispielsweise als Verstärkungsfasern zusätzlich zu Kohlenstofffasern auch Glasfasern und Aramidfasern angewendet werden. Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf, und es können Kunststofffasern oder Metallfasern verwendet werden. Ferner ist das Harz vorzugsweise ein wärmehärtendes Harz. Es kann jedoch ein thermoplastisches Harz sein. Als wärmehärtendes Harz werden Epoxidharz, Polyesterharz und Vinylesterharz veranschaulicht. Als thermoplastisches Harz werden Polyamidharz, Polypropylenharz, ABS-Harz (Acrylnitril-Butadien-Styrol), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketonketon (PEKK), Polyphenylensulfid (PPS) und dergleichen veranschaulicht. Das in den Verstärkungsfasern imprägnierte Harz ist jedoch nicht auf diese beschränkt, und es können auch andere Harze verwendet werden.
  • Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ist entlang der Innenfläche des Innenraums 20 vorgesehen. Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ist beispielsweise mit dem gleichen Prepreg wie das saugseitige Schaufelelement 12 und das druckseitige Schaufelelement 14 konfiguriert. Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ist zum Zeitpunkt des Formens der Verbundschaufel 10 aus einem ausgehärteten Verbundwerkstoff hergestellt. Das heißt, die ausgehärtete Innenfläche-Verkleidungsplatte 19 wird bei der Montage der Verbundschaufel 10 angebracht. In Ausführungsform 1 ist die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 mit einem Prepreg konfiguriert. Es kann jedoch jedes Material verwendet werden. So kann es beispielsweise nur mit Harz konfiguriert werden, und als Verstärkungsfasern können hochelastische Harzfasern wie Kevlar (eingetragene Marke) oder Vectran (eingetragene Marke) verwendet werden.
  • Ferner ist die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 so vorgesehen, dass sie die gesamte Innenfläche des Innenraums 20 abdeckt. Beide Endteile der inneren Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 in Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel 10 sind so vorgesehen, dass sie sich näher an der Seite des Innenraums 20 befinden als beide Endteile der Verbundschaufel 10. Aus diesem Grund werden an beiden Endteilen in Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel 10, beide Endteile in Schaufelbreitenrichtung des saugseitigen Schaufelelements 12 und beide Endteile in Schaufelbreitenrichtung des druckseitigen Schaufelelements 14 jeweils miteinander verbunden.
  • Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 weist eine Wärmebeständigkeit auf, die in der Lage is, den Innenraum 20 zum Zeitpunkt des Formens der Verbundschaufel 10 zu halten. Insbesondere weist die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 eine Wärmebeständigkeit auf, die als Steifigkeit dient und den Innenraum 20 zwischen einer Erwärmungstemperatur zu Beginn des Erwärmens zum Zeitpunkt der thermischen Aushärtung und einer Schaumtemperatur, bei der ein (später beschriebenes) Schaummittel 16 beim Formen der Verbundschaufel 10 expandiert (schäumt), hält. Beispielsweise beträgt in der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 die Glasübergangstemperatur des darin enthaltenen Harzes 80°C oder höher und ist gleich oder höher als die Aushärtungstemperatur des saugseitigen Schaufelelements 12 und des druckseitigen Schaufelelements 14.
  • Die oben beschriebene Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 enthält eine saugseitige Verkleidungsplatte 18a, die auf dem saugseitigen Schaufelelement 12 angeordnet ist, und eine druckseitige Verkleidungsplatte 18b, die auf dem druckseitigen Schaufelelement 14 angeordnet ist. Ferner sind die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b durch einen Klebstoff 19 an beiden Endteilen in Schaufelbreitenrichtung miteinander verbunden. Der Klebstoff 19 ist eine Klebefolie 19, die zum Zeitpunkt des Formens zwischen der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b eingeklemmt ist. Die Klebefolie 19 kann die gleiche sein wie das Harz, das in der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 enthalten ist, oder kann eine Klebefolie sein, die bei normaler Temperatur gebondet und nicht besonders beschränkt ist.
  • Die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b werden durch Laminieren und Aushärtung von Prepregs geformt. Die saugseitige Verkleidungsplatte 18a ist in einer gekrümmten Form gebildet, bei der die mit dem saugseitigen Schaufelelement 12 in Kontakt stehende Außenfläche konvex wird. Ferner ist die saugseitige Verkleidungsplatte 18a in einer gekrümmten Form gebildet, bei der die mit dem Schaummittel 16 in Kontakt stehende Innenfläche konkav wird. Die Dicke in der Richtung der Schaufeldicke der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a ist so bemessen, dass sie in der Schaufellängsrichtung und der Schaufelbreitenrichtung konstant ist. Ferner enthält die saugseitige Verkleidungsplatte 18a ein Prepreg, bei dem, wenn die Schaufellängsrichtung der Verbundschaufel 10 als Referenzrichtung eingestellt ist, die Faserrichtung der im Prepreg enthaltenen Verstärkungsfasern eine Orientierung von ±45° in Bezug auf Referenzrichtung aufweist. Die saugseitige Verkleidungsplatte 18a enthält ein solches Prepreg, wobei die saugseitige Verkleidungsplatte 18a eine Struktur mit einer darauf aufgebrachten elastischen Kraft aufweisen kann. Die elastische Kraft der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a ist so bemessen, dass die saugseitige Verkleidungsplatte 18a gebogen wird, wenn durch die Expansion des Schaummittels 16 zum Zeitpunkt des Formens der Verbundschaufel 10 Innendruck (Expansionsdruck) darauf ausgeübt wird, und ist in der Lage, den Innenraum 20 zu halten, bevor das Schaummittel 16 expandiert.
  • Die druckseitige Verkleidungsplatte 18b ist in einer gekrümmten Form gebildet, bei der die Außenfläche, die mit dem druckseitigen Schaufelelement 14 in Kontakt steht, konkav wird. Ferner ist die druckseitige Verkleidungsplatte 18b in einer gekrümmten Form gebildet, bei der die mit dem Schaummittel 16 in Kontakt stehende Innenfläche konvex wird. Die Dicke in der Richtung der Schaufeldicke der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b ist so bemessen, dass sie in der Schaufellängsrichtung und der Schaufelbreitenrichtung ähnlich der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a konstant ist. Ferner enthält die druckseitige Verkleidungsplatte 18b ein Prepreg, bei dem, wenn die Schaufellängsrichtung der Verbundschaufel 10 als Referenzrichtung eingestellt ist, die Faserrichtung der im Prepreg enthaltenen Verstärkungsfasern eine Orientierung von ±45° in Bezug auf die Referenzrichtung aufweist, ähnlich der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a. Die druckseitige Verkleidungsplatte 18b enthält ein solches Prepreg, wobei die druckseitige Verkleidungsplatte 18b auch eine Struktur mit der gleichen Elastizität aufweisen kann wie die der darauf aufgebrachten saugseitigen Verkleidungsplatte 18a.
  • Als nächstes wird die Struktur eines Endteils in der Schaufelbreitenrichtung der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben. Der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 wird durch Bonden der Endteile in Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b durch den Klebstoff 19 gebildet. Das heißt, an jedem der Endteile in der Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b ist ein Verbindungsrand 21 gebildet, und die Verbindungsränder 21 sind durch den Klebstoff 19 miteinander verbunden.
  • Als Beispiel für den in 3 dargestellten Endteil der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ist der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a zur Außenflächenseite hin gebogen, um auf der Innenflächenseite einen Verbindungsrand 21a zu bilden, und der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b ist leicht zur Innenflächenseite hin gebogen, um einen Verbindungsrand 21b auf der Innenflächenseite zu bilden. Auf diese Weise ragen die Verbindungsränder 21a und 21b der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b zur Außenseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 heraus.
  • Als Beispiel für den in 4 gezeigten Endteil der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 wird der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a in Richtung der Innenflächenseite zurückgeklappt, um auf der Außenflächenseite einen Verbindungsrand 21a zu bilden, und der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b wird in Richtung der Innenflächenseite zurückgeklappt, um einen Verbindungsrand 21b auf der Außenflächenseite zu bilden. Auf diese Weise ragen die Verbindungsränder 21a und 21b der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b zur Innenseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 heraus.
  • Als ein Beispiel für den Endteil der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18, wie in 5 dargestellt, wird der Endteil in Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a in Richtung der Innenflächenseite zurückgeklappt, um auf der Außenflächenseite einen Verbindungsrand 21a zu bilden, und die Innenflächenseite des Endteils in Schaufelbreitenrichtung der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b wird als Verbindungsrand 21b verwendet, wie sie ist. Auf diese Weise ragen die Verbindungsränder 21a der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a zur Innenseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 heraus und sind entlang der Innenfläche der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b vorgesehen.
  • Das Schaummittel 16 wird im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gefüllt. Das Schaummittel 16 wird vor dem Schäumen im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 angeordnet und anschließend erwärmt und geschäumt, um im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gefüllt zu werden. Das im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gefüllte Schaummittel 16 wird zu einer geschichteten Schaumschicht gebildet. Wie in 6 dargestellt, ist das Schaummittel 16 konfiguriert, um eine Harzkomponente 25, eine Schaumkomponente 26 und eine Faserkomponente 27 zu beinhalten. Die Harzkomponente 25 wird durch Erwärmen ausgehärtet und kann das gleiche sein wie das Harz, das im Verstärkungsfaser-Vorformmaterial enthalten ist. Die Schaumkomponente 26 wird durch Erwärmen geschäumt, und die Schaumkomponente 26 wird beispielsweise erwärmt, wodurch Kohlendioxidgas oder dergleichen entsteht und Blasen 28 in der Harzkomponente 25 entstehen. Die Faserkomponente 27 wird so zugegeben, dass das Schäumen durch die Schaumkomponente 26 in einer stabilen Schaumform ohne Unebenheiten erfolgt.
  • In dem Schaummittel 16 ist der in der linken Seite von 6 dargestellte Zustand der Zustand vor dem Schäumen, und das vor dem Schäumen befindliche Schaummittel 16 wird erwärmt, um Blasen 28 zu erzeugen, wodurch das Volumen des Schaummittels 16 expandiert wird, und nach dem Expandieren des Volumens wird die Harzkomponente 25 ausgehärtet.
  • Als nächstes wird das oben beschriebene Verfahren zum Formen der Verbundschaufel 10 mit Bezug auf 7 beschrieben. Bei dem Verfahren zum Formen der Verbundschaufel 10 dieser Ausführungsform werden nacheinander ein Auflegeschritt S1, ein Innenfläche-Verkleidungsplatte-Ausrichtungsschritt (Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt) S2, ein Formeinstellungsschritt S3, ein Aushärtungsschritt S4 und ein Entformungsschritt S5 durchgeführt.
  • In dem Auflegeschritt S1 werden ein saugseitiger Auflegeschritt Sla zum Bilden eines saugseitigen Laminats 12a, das ein Teil des saugseitigen Schaufelelements 12 vor dem Formen ist, und ein druckseitiger Auflegeschritt S1b zum Bilden eines druckseitigen Laminats 14a, das ein Teil des druckseitigen Schaufelelements 14 vor dem Formen ist, durchgeführt.
  • In dem saugseitigen Auflegeschritt Sla wird ein Prepreg auf das saugseitige Formwerkzeug 32 laminiert, um das saugseitige Schaufelelement 12 zu formen, um das saugseitige Laminat 12a zu bilden. Das saugseitige Formwerkzeug 32 weist eine saugseitige Formfläche 32a zum Formen der Außenfläche des saugseitigen Schaufelelements 12 und eine flache saugseitige Formeinstellungsfläche 32b, der um die saugseitige Formfläche 32a herum vorgesehen ist. Die saugseitige Formfläche 32a ist so gebildet, dass sie in einer konkaven Form versenkt ist, um die Außenfläche des saugseitigen Schaufelelements 12 in eine gekrümmte Form zu formen, die konvex ist. In dem saugseitigen Auflegeschritt Sla wird das saugseitige Formwerkzeug 32 so platziert, dass die saugseitige Formfläche 32a in der vertikalen Richtung nach oben zeigt. Dann wird ein Prepreg auf die saugseitige Formfläche 32a des saugseitigen Formwerkzeugs 32 laminiert, um das saugseitige Laminat 12a zu bilden. In dem saugseitigen Auflegeschritt Sla wird jedes Mal, wenn einige Lagen der Prepregs laminiert werden, Absaugen durchgeführt, wodurch das saugseitige Laminat 12a gebildet wird.
  • In dem druckseitigen Auflegeschritt S1b wird ein Prepreg auf das druckseitige Formwerkzeug 34 zum Formen des druckseitigen Schaufelelements 14 laminiert, um das druckseitige Laminat 14a zu bilden. Das druckseitige Formwerkzeug 34 weist eine druckseitige Formfläche 34a zum Formen der Außenfläche des druckseitigen Schaufelelement 14 und eine flache druckseitige Formeinstellungsfläche 34b auf, die um die druckseitige Formfläche 34a herum vorgesehen ist. Die druckseitige Formfläche 34a ist so gebildet, dass sie in einer konvexen Form vorsteht, um die Außenfläche des druckseitigen Schaufelelement 14 in eine gekrümmte Form zu formen, die konkav ist. In dem druckseitigen Auflegeschritt S1b wird das druckseitige Formwerkzeug 34 so platziert, dass die druckseitige Formfläche 34a in der vertikalen Richtung nach oben zeigt. Dann wird ein Prepreg auf die druckseitige Formfläche 34a des druckseitigen Formwerkzeugs 34 laminiert, um das druckseitige Laminat 14a zu bilden. In dem druckseitigen Auflegeschritt S1b, ähnlich dem saugseitigen Auflegeschritt Sla, wird jedes Mal, wenn einige Lagen Prepregs laminiert werden, Absaugen durchgeführt, wodurch das druckseitige Laminat 14a gebildet wird.
  • In dem Innenfläche-Verkleidungsplatte-Ausrichtungsschritt S2, werden ein Ausrichtungsschritt S2a der saugseitigen Verkleidungsplatte zur Anordnung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a auf dem saugseitigen Laminat 12a und ein druckseitige Verkleidungsplatte-Ausrichtungsschritt S2b zur Anordnung der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b auf dem druckseitigen Laminat 14a werden durchgeführt.
  • In dem Ausrichtungsschritt S2a der saugseitigen-Verkleidungsplatte wird die Innenfläche der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a nach oben in vertikaler Richtung so platziert, dass die Außenfläche der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a mit dem saugseitigen Laminat 12a in Kontakt steht.
  • In dem Ausrichtungsschritt S2b der saugseitigen Verkleidungsplatte wird die Innenfläche der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b nach oben in vertikaler Richtung so platziert, dass die Außenfläche der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b mit dem druckseitigen Laminat 14a in Kontakt steht.
  • In Ausführungsform 1 sind die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b in einem Zustand, in dem sie getrennte Körper sind, angeordnet. Es kann jedoch eine Konfiguration übernommen werden, bei der die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b vorab mit einem Klebstoff miteinander gebondet sind und die integrierte Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 auf dem saugseitigen Laminat 12a oder dem druckseitigen Laminat 14a angeordnet ist.
  • In dem Formeinstellungsschritt S3 werden das saugseitige Formwerkzeug 32 und das druckseitige Formwerkzeug 34 angepasst, und das Schaummittel 16 wird platziert. Insbesondere ist in dem Formeinstellungsschritt S3 das saugseitige Formwerkzeug 32 auf der unteren Seite in vertikaler Richtung und das druckseitige Formwerkzeug 34 auf der oberen Seite in vertikaler Richtung angeordnet. Dann werden in dem Formeinstellungsschritt S3 die saugseitige Formeinstellungsfläche 32b des saugseitigen Formwerkzeugs 32 und die druckseitige Formeinstellungsfläche 34b des druckseitigen Formwerkzeugs 34 übereinandergelegt, wobei das saugseitige Laminat 12a auf dem saugseitigen Formwerkzeug 32 und das druckseitige Laminat 14a auf dem druckseitigen Formwerkzeug 34 auf der neutralen Ebene P übereinander gelegt werden.Ferner, wenn das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a übereinander gelegt werden, werden der Verbindungsrand 21a der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der Verbindungsrand 21b der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b einander zugewandt angeordnet, und die Klebefolie wird zwischen dem Verbindungsrand 21a und dem Verbindungsrand 21b eingeklemmt, wodurch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gebildet wird. In Ausführungsform 1 sind die Endteile in Schaufelbreitenrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b miteinander gebondet. Wenn es jedoch notwendig ist, die Endteile in Schaufellängsrichtung der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b zu binden, können an den Endteilen in Schaufellängsrichtung Verbindungsränder gebildet und miteinander gebondet werden.
  • Dann wird in dem Formeinstellungsschritt S3 der interne Hohlraum 20 durch das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a gebildet, die übereinandergelegt sind, und die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 wird auf der Innenfläche von des Innenraums 20 angeordnet.
  • Ferner wird in dem Formeinstellungsschritt S3 das Schaummittel 16 vor dem Schäumen in das Innere der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 installiert, bevor das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a übereinander gelegt werden. Das Schaummittel 16 wird vor dem Schäumen in Blattform gebildet. In dem Formeinstellungsschritt S3 von Ausführungsform 1 befindet sich das saugseitige Formwerkzeug 32 auf der unteren Seite des druckseitigen Formwerkzeugs 34, und somit wird das Schaummittel 16 vor dem Schäumen auf der Innenfläche der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a installiert.
  • In dem Aushärtungsschritt S4 werden das saugseitige Laminat 12a, das druckseitige Laminat 14a und das Schaummittel 16 erwärmt, während das saugseitige Formwerkzeug 32 und das druckseitige Formwerkzeug 34 in eine sich nähernde Richtung gepresst werden. In dem Aushärtungsschritt S4 wird durch das Erwärmen die Schaumkomponente 26 des Schaummittels 16 geschäumt, bevor das Harz der Harzkomponente 25 des Schaummittels 16 und das Harz des Prepregs (das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a) ausgehärtet werden, während der Innenraum 20 durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gehalten wird. Schäumt die Schaumkomponente 26, bilden sich die Blasen 28 durch die Schaumkomponenten 26, wobei die Harzkomponente 25 vor der Aushärtung expandiert. Aus diesem Grund wird aufgrund der Expansion des Schaummittels 16 vom Inneren des Innenraums 20 nach außen hin durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 Druck (Expansionsdruck) ausgeübt, so dass das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14 vor der Aushärtung durch das Schaummittel 16 in Richtung des saugseitigen Formwerkzeugs 32 und des druckseitigen Formwerkzeugs 34 gepresst werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Innenraum 20 von der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gehalten, und daher wird das Schaummittel 16 in geeigneter Weise in den Innenraum 20 (das Innere der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18) gefüllt. Anschließend wird nach dem Schäumen der Schaumkomponente 26 des Schaummittels 16 zunächst das Harz des Prepregs ausgehärtet, oder das Harz der Harzkomponente 25 des Schaummittels 16 und das Harz des Prepregs werden gleichzeitig ausgehärtet, wobei das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a in einem durch das Schaummittel 16 gepressten Zustand thermisch ausgehärtet werden. Dann wird die Harzkomponente 25 des Schaummittels 16 nach der Aushärtung des Harzes des Prepregs oder gleichzeitig mit der Aushärtung des Harzes des Prepregs thermisch ausgehärtet, wobei das Schaummittel 16 mit dem saugseitigen Laminat 12a und dem druckseitigen Laminat 14a integriert ist. Dann werden das saugseitige Laminat 12a, das druckseitige Laminat 14a und das Schaummittel 16 ausgehärtet, wodurch die Verbundschaufel 10 geformt wird.
  • In dem Entformungsschritt S5 werden das saugseitige Formwerkzeug 32 und das druckseitige Formwerkzeug 34 voneinander wegbewegt, wobei die geformte Verbundschaufel 10 von dem saugseitigen Formwerkzeugs 32 und dem druckseitigen Formwerkzeug 34 freigegeben wird.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß Ausführungsform 1 die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 angeordnet, wodurch es möglich ist, das Schaummittel 16 zu expandieren, während das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a in einem Zustand, in dem der Innenraum 20 gehalten wird, thermisch ausgehärtet werden. Aus diesem Grund wird der Innenraum 20 durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gehalten, so dass es möglich ist, den Fluss der Prepregs des saugseitigen Laminats 12a und des druckseitigen Laminats 14a zum Zeitpunkt der thermischen Aushärtung des saugseitigen Laminats 12a und des druckseitigen Laminats 14a zu unterdrücken. Daher ist es möglich, eine Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Schaufelelement 12 und dem druckseitigen Schaufelelement 14 erzeugt wird. Ferner wird der Innenraum 20 durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gehalten, und daher kann der Innenraum 20 mit dem expandierten Schaummittel 16 in geeigneter Weise gefüllt werden. Daher ist es möglich, die Dicke des Schaummittels 16 in geeigneter Weise anzupassen. Aus diesem Grund ist es möglich, die Dicke in Auflegerichtung von jeweils dem saugseitigen Schaufelelement 12 und dem druckseitigen Schaufelelement 14 nach der Aushärtung in die erforderliche Dicke zu bringen. Auf diese Weise ist es möglich, die erforderliche Biegesteifigkeit zu erzielen, ohne die Biegesteifigkeit der Verbundschaufel 10 zu verringern, und somit ist es auch möglich, die Eigenfrequenz der Verbundschaufel 10 auf die erforderliche Eigenfrequenz einzustellen.
  • Ferner kann gemäß Ausführungsform 1 die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 in die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b unterteilt werden, und daher ist es möglich, das Schaummittel 16 leicht im Inneren von der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 anzuordnen.
  • Ferner kann gemäß Ausführungsform 1 die gesamte Innenfläche des Innenraums 20 durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 gehalten werden. Ferner kann das expandierende Schaummittel 16 die gesamte Innenfläche des Innenraums 20, der durch das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a gebildet wird, durch die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 pressen.
  • Ferner kann gemäß Ausführungsform 1 als das Material der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ein Prepreg verwendet werden, das ein Verbundwerkstoff der Verbundschaufel 10 ist. Aus diesem Grund ist es möglich, ein thermisches aushärtendes Erwärmen der Verbundschaufel 10 durchzuführen, ohne die Erwärmungsbedingungen zu ändern.
  • Ferner ist es gemäß Ausführungsform 1 möglich, eine elastische Kraft auf die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 auszuüben. Aus diesem Grund wird die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 durch den Expansionsdruck des Schaummittels 16 aufgrund seiner elastischen Kraft gebogen, und daher ist es möglich, die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 in geeigneter Weise gegen das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a zu pressen.
  • Ferner kann gemäß Ausführungsform 1, da die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 eine Wärmebeständigkeit aufweist, die in der Lage ist, den Innenraum 20 zwischen der Erwärmungstemperatur zu Beginn des Erwärmens und der Schaumtemperatur zu halten, bis das Schaummittel 16 expandiert, der Innenraum 20 entsprechend gehalten werden, bis das Schaummittel 16 expandiert.
  • Ferner befindet sich gemäß Ausführungsform 1 die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 auf der Innenseite der Verbundschaufel 10 in Schaufelbreitenrichtung, und somit ist es auch in einem Fall, in dem die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 vorgesehen ist, möglich, das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a an beiden Endteilen in Schaufelbreitenrichtung in geeigneter Weise zu verbinden.
  • Ferner sind gemäß Ausführungsform 1, da das saugseitige Formwerkzeug 32 auf der unteren Seite in vertikaler Richtung und das druckseitige Formwerkzeug 34 auf der oberen Seite in vertikaler Richtung angeordnet ist, das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a in einem gekrümmten Zustand konvex nach unten angeordnet. Aus diesem Grund ist es möglich, auf das saugseitige Laminat 12a und das druckseitige Laminat 14a eine Umfangsspannung durch Eigengewicht auszuüben.
  • In Ausführungsform 1 wird die Dicke in Richtung der Schaufeldicke von jeweils der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b so bemessen, dass sie in der Schaufellängsrichtung und der Schaufelbreitenrichtung konstant ist. Es gibt jedoch keine Beschränkung auf diese Konfiguration. Die Dicke auf der mittleren Abschnittsseite in der Schaufelbreitenrichtung von jeweils der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b kann dünner sein als die Dicke auf der Endteilsseite. Gemäß dieser Konfiguration werden die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b zum Mittelabschnitt hin vom Endteil in Schaufelbreitenrichtung dünner, wodurch die Steifigkeit in Schaufelbreitenrichtung konstant gehalten wird und somit der Expansionsdruck durch das Schaummittel 16 im Innenraum 20 gleichmäßig gemacht werden kann.
  • [Ausführungsform 2]
  • Als nächstes wird eine Verbundschaufel 10 gemäß Ausführungsform 2 mit Bezug auf 8 beschrieben. In Ausführungsform 2 werden andere Teile als in Ausführungsform 1 beschrieben, um eine Überschneidung der Beschreibung zu vermeiden, und beschriebene Teile mit den gleichen Konfigurationen wie diejenigen in Ausführungsform 1 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Innenfläche-Verkleidungsplatte einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • In der Verbundschaufel 10 der Ausführungsform 2 ist eine Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 davon in einem Tragflächenprofil-Abschnitt der Verbundschaufel 10 angeordnet. Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 ist auf der Schaufelfußseite (die untere Seite in 8) kontinuierlich und auf der Schaufeloberseite (die obere Seite in 8) verbunden. Das heißt, die Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 ist eine kontinuierliche Platte, die einen Endteil auf der Schaufeloberseite aufweist und sich von der Schaufeloberseite zur Schaufelfußseite erstreckt, zurück zur Schaufeloberseite auf der Schaufelfußseite geklappt ist, um sich von der Schaufelfußseite zur Schaufeloberseite zu erstrecken, wodurch der andere Endteil auf der Schaufeloberseite vorhanden ist. Anschließend werden beide Endteile durch den Klebstoff 19 auf der Schaufeloberseite miteinander gebondet, wodurch es möglich wird, die Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 zu handhaben, ohne sie zu unterteilen. Ebenso können in Ausführungsform 2, ähnlich wie in Ausführungsform 1, wenn es notwendig ist, die Endteile in Schaufelbreitenrichtung der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 zu bonden, Verbindungsränder an den Endteilen in Schaufelbreitenrichtung gebildet und miteinander gebondet werden. In der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 ist der interne Hohlraum am Endteil auf der Schaufelfußseite breit, und der interne Hohlraum wird zum Endteil auf der Schaufeloberseite hin enger.
  • Wie oben beschrieben, ist gemäß Ausführungsform 2 die Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 ein geschlossener Endteil, und daher neigt das im Inneren der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 angeordnete Schaummittel 16 dazu, zum Zeitpunkt der Expansion zur Schaufeloberseite zu fließen. Auf diese Weise kann das Innere der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 mit dem Schaummittel 16 entsprechend gefüllt werden. Ferner ist die Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 41 ein geschlossener Endteil, so dass es auch bei übermäßiger Kompression in Richtung der Schaufeldicke möglich ist, den Einströmen des Schaummittels 16 in den Schaufelfußabschnitt zu unterdrücken.
  • [Ausführungsform 3]
  • Als nächstes wird eine Verbundschaufel 10 gemäß Ausführungsform 3 mit Bezug auf 9 beschrieben. Ebenso werden in Ausführungsform 3 andere Teile als in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben, um eine Überschneidung der Beschreibung zu vermeiden, und beschriebene Teile mit den gleichen Konfigurationen wie diejenigen in Ausführungsformen 1 und 2 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Innenfläche-Verkleidungsplatte einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
  • In der Verbundschaufel 10 von Ausführungsform 3 ist eine Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 über einen Bereich von einem Tragflächenprofil-Abschnitt bis zu einem Schaufelfußabschnitt der Verbundschaufel 10 angeordnet. Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 ist auf der Schaufelfußseite (die untere Seite in 9) kontinuierlich und auf der Schaufeloberseite (die obere Seite in 9) verbunden. Das heißt, die Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 ist eine kontinuierliche Platte, die einen Endteil auf der Schaufeloberseite aufweist, sich von der Schaufeloberseite zur Schaufelfußseite erstreckt, zurück zur Schaufeloberseite auf der Schaufelfußseite geklappt ist, um sich von der Schaufelfußseite zur Schaufeloberseite zu erstrecken, wodurch der andere Endteil auf der Schaufeloberseite vorhanden ist. Anschließend werden beide Endteile durch den Klebstoff 19 auf der Schaufeloberseite miteinander gebondet, wodurch es möglich wird, die Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 zu handhaben, ohne sie zu unterteilen. Ebenso können in Ausführungsform 3, ähnlich wie in Ausführungsform 1, wenn es notwendig ist, die Endteile in Schaufelbreitenrichtung der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 zu verbinden, Verbindungsränder an den Endteilen in Schaufelbreitenrichtung gebildet und miteinander gebondet werden. In der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 befindet sich der Endteil auf der Schaufelfußseite im Inneren des Schaufelfußabschnitts, und daher ist im Inneren im Endteil auf der Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 ein Kernmaterial 52 angeordnet.
  • Das Kernmaterial 52 ist unter Verwendung eines Leichtmetalls, eines ausgehärteten Verbundwerkstoffs oder dergleichen konfiguriert und wird im Inneren im Endteil auf der Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 im Voraus gefüllt. Prepregs 53 des saugseitigen Laminats 12a und des druckseitigen Laminats 14a, die kontinuierlich zum Tragflächenprofil-Abschnitt sind, sind so laminiert, dass sie auf die Außenflächenseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 gewickelt werden, in der der Innenraum mit dem Kernmaterial 52 gefüllt ist. Das heißt, das Prepreg 53, das um den Endteil auf der Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 gewickelt ist, ist kontinuierlich vom saugseitigen Laminat 12a zum druckseitigen Laminat 14a.
  • Das Prepreg 53, bei dem, wenn die Schaufellängsrichtung als eine Referenzrichtung eingestellt ist, die im Prepreg 53 enthaltenen Verstärkungsfasern eine Orientierung von ±45° in Bezug auf die Referenzrichtung aufweisen und das Prepreg 53 mit einer Orientierung von 0° sind in mehreren laminierten Prepregs 53 enthalten, die die Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 konfigurieren. Das Prepreg 53 mit einer Orientierung von 0° ist enthalten, wobei eine in Schaufellängsrichtung wirkende Zentrifugallast von der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 getragen werden kann.
  • Wie oben beschrieben, kann sich gemäß Ausführungsform 3 der Endteil auf der Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 im Inneren des Schaufelfußabschnitts der Verbundschaufel 10 befinden. Aus diesem Grund ist es möglich, den Endteil auf der Schaufelfußseite der Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 als Halteabschnitt in Bezug auf die in Schaufellängsrichtung aufgebrachte Zentrifugallast wirken zu lassen, und so kann die Innenfläche-Verkleidungsplatte 51 die Zentrifugallast tragen.
  • [Ausführungsform 4]
  • Als nächstes wird eine Verbundschaufel 10 gemäß Ausführungsform 4 mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben. Ebenso werden in Ausführungsform 4 andere Teile als in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben, um eine Überschneidung der Beschreibung zu vermeiden, und beschriebene Teile mit den gleichen Konfigurationen wie diejenigen in Ausführungsformen 1 bis 3 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine laminierte Struktur einer Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 4 zeigt. 11 ist ein schematisches Diagramm, das ein Formwerkzeug zum Formen der Verbundschaufel gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
  • In der Verbundschaufel 10 von Ausführungsform 4 weisen das saugseitige Schaufelelement 12 und das druckseitige Schaufelelement 14, die durch Laminieren mehrerer Prepregs 62 gebildet werden, jeweils ein Prepreg 61 der innersten Schicht auf, die auf der Seite des Innenraums 20 vorgesehen ist. Das heißt, das Prepreg 61 der innersten Schicht ist zwischen dem saugseitigen Schaufelelement 12 (dem saugseitigen Laminat 12a) und der saugseitigen Verkleidungsplatte 18a und zwischen dem druckseitigen Schaufelelement 14 (das druckseitige Laminat 14a) und der druckseitigen Verkleidungsplatte 18b in Richtung der Schaufeldicke (die Auflegerichtung) angeordnet. In dem Prepreg 61 der innersten Schicht ist die Fläche davon in einer Ebene, die die Auflegerichtung des Prepregs 62 schneidet, die größte Fläche unter den Prepregs 62, die in dem saugseitigen Schaufelelement 12 und dem druckseitigen Schaufelelement 14 enthalten sind. Zu diesem Zeitpunkt ist das Prepreg 61 der innersten Schicht so angeordnet, dass der Endteil auf der Schaufeloberseite aus den anderen Prepregs 62 herausragt. Dann wird in dem Prepreg 61 der innersten Schicht auf den Endteil auf der Schaufeloberseite, der aus den anderen Prepregs 62 herausragt, eine Spannung aufgebracht.
  • Ferner sind die mehreren Prepregs 62 so angeordnet, dass die Fläche, die die Auflegerichtung schneidet, zum Prepreg 61 der innersten Schicht hin von der Außenflächenseite in Richtung der Schaufeldicke kleiner wird. Das heißt, die mehreren Prepregs 62 sind Seite an Seite in Richtung der Schaufeldicke so angeordnet, dass sich die Positionen der Endteile auf der Schaufeloberseite auf der Schaufelfußseite von der Außenflächenseite zum Prepreg 61 der innersten Schicht hin befinden.
  • Ein Fall des Formens des saugseitigen Laminats 12a oder des druckseitigen Laminats 14a, die jeweils das Prepreg 61 der innersten Schicht aufweisen, wird so beschrieben, dass er beispielsweise auf das saugseitige Formwerkzeug 32 angewendet wird. Das saugseitige Formwerkzeug 32 enthält einen Formwerkzeug-Hauptkörper 65, einen Spannungsaufbringungsmechanismus 66, einen Schaufelfußseite-Befestigungsstift 67 zum Befestigen des Endteils auf der Schaufelfußseite des saugseitigen Laminats 12a und einen Schaufelspitze-Befestigungsstift 68 zum Befestigen des Endteils auf der Schaufeloberseite des Prepregs 61 der innersten Schicht, das im saugseitigen Laminat 12a enthalten ist.
  • In 11 entspricht deren Rechts-Links-Richtung der Schaufellängsrichtung des saugseitigen Formwerkzeugs 32. Wie in 11 dargestellt, weist der Formwerkzeug-Hauptkörper 65 eine saugseitige Formfläche zum Formen der Außenfläche des saugseitigen Schaufelelements 12 auf, und die Schaufelfußseite der saugseitigen Formfläche weist eine geneigte Oberfläche auf, die in vertikaler Richtung zur unteren Seite hin geneigt ist, und eine Seitenfläche auf, die eine mit der geneigten Oberfläche verbundene vertikale Oberfläche ist. Das saugseitige Laminat 12a wird durch Laminieren der mehreren Prepregs 62 und des Prepregs 61 der innersten Schicht auf der saugseitigen Formfläche gebildet. Zu diesem Zeitpunkt, da die saugseitige Formfläche die Außenflächenseite des saugseitigen Laminats 12a ist, ist die mehreren Prepregs 62 so laminiert, dass die Fläche, die die Auflegerichtung schneidet, zur oberen Seite hin in vertikaler Richtung kleiner wird. Ferner ist der Endteil auf der Schaufelfußseite des saugseitigen Laminats 12a entlang der geneigten Fläche und der Seitenfläche laminiert. Anschließend wird das Prepreg 61 der innersten Schicht auf den oberen Oberflächen der mehreren Prepregs 62 angeordnet, um die gesamte Oberfläche der mehreren Prepregs 62 abzudecken. Die saugseitige Verkleidungsplatte 18a ist auf der oberen Oberfläche des Prepregs 61 der innersten Schicht angeordnet.
  • Der Spannungsaufbringungsmechanismus 66 ist auf der Schaufeloberseite des saugseitigen Laminats 12a vorgesehen, das auf den Formwerkzeug-Hauptkörper 65 laminiert ist und sich in horizontaler Richtung in Bezug auf den Formwerkzeug-Hauptkörper 65 nach außen bewegt. Der Endteil auf der Schaufeloberseite des Prepregs 61 der innersten Schicht des saugseitigen Laminats 12a ist am Spannungsaufbringungsmechanismus 66 befestigt.
  • Der Schaufelfußseite-Befestigungsstift 67 ist ein Stift zum Befestigen des Endteils auf der Schaufelfußseite des saugseitigen Laminats 12a, das auf den Formwerkzeug-Hauptkörper 65 laminiert ist, auf der Seitenfläche des Formwerkzeug-Hauptkörpers 65 und dringt in das saugseitige Laminat 12a ein, das an dem Formwerkzeug-Hauptkörper 65 befestigt werden soll.
  • Der Schaufelspitze-Befestigungsstift 68 ist ein Stift zum Befestigen des Endteils auf der Schaufeloberseite des Prepregs 61 der innersten Schicht an dem Spannungsaufbringungsmechanismus 66 und dringt in das saugseitige Laminat 12a ein, das an dem Spannungsaufbringungsmechanismus 66 befestigt werden soll.
  • In dem saugseitigen Formwerkzeug 32 wird der Endteil auf der Schaufelfußseite des saugseitigen Laminats 12a durch den Schaufelfußseite-Befestigungsstift 67 daran befestigt, der Endteil auf der Schaufeloberseite des Prepregs 61 der innersten Schicht wird durch den Schaufelspitze-Befestigungsstift 68 befestigt, und der Endteil auf der Schaufeloberseite des Prepregs 61 der innersten Schicht wird durch den Spannungsaufbringungsmechanismus 66 in horizontaler Richtung nach außen gezogen. Auf diese Weise wird das Prepreg 61 der innersten Schicht gespannt, um die mehreren Prepregs 62 nach unten zu halten, wodurch der Fluss der mehreren Prepregs 62 unterdrückt wird.
  • Oben wurde das saugseitige Formwerkzeug 32 beschrieben. Das druckseitige Formwerkzeug 34 hat jedoch ebenfalls die gleiche Konfiguration, und daher wird auf eine Beschreibung davon verzichtet
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß Ausführungsform 4 möglich, durch Aufbringen von Spannung auf das Prepreg 61 der innersten Schicht den Fluss des Prepregs 62 zu unterdrücken, der jeweils in dem saugseitigen Laminat 12a und dem druckseitigen Laminat 14a enthalten ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wellenbewegung der Fasern zu verringern, die in dem saugseitigen Schaufelelement 12 und in dem druckseitigen Schaufelelement 14 erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Biegesteifigkeit der Verbundschaufel 10 auf die erforderliche Biegesteifigkeit einzustellen und somit auch die Eigenfrequenz der Verbundschaufel 10 auf die erforderliche Eigenfrequenz einzustellen.
  • In Ausführungsform 4 ist die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 (die saugseitige Verkleidungsplatte 18a und die druckseitige Verkleidungsplatte 18b) angeordnet. Die Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 muss jedoch nicht angeordnet werden, und das Vorhandensein oder das Fehlen der Innenfläche-Verkleidungsplatte 18 ist nicht besonders beschränkt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10:
    Verbundschaufel
    10b:
    dicker Teil
    12:
    saugseitiges Schaufelelement
    12a:
    saugseitiges Laminat
    14:
    druckseitiges Schaufelelement
    14a:
    druckseitiges Laminat
    16:
    Schaummittel
    18:
    Innenfläche-Verkleidungsplatte
    18a:
    saugseitige Verkleidungsplatte
    18b:
    druckseitige Verkleidungsplatte
    19:
    Klebstoff
    20:
    Innenraum
    21:
    Verbindungsrand
    21a:
    Verbindungsrand der saugseitigen Verkleidungsplatte
    21b:
    Verbindungsrand der druckseitigen Verkleidungsplatte
    25:
    Harzkomponente
    26:
    Schaumkomponente
    27:
    Faserkomponente
    28:
    Blase
    32:
    saugseitiges Formwerkzeug
    34:
    druckseitiges Formwerkzeug
    41:
    Innenfläche-Verkleidungsplatte
    51:
    Innenfläche-Verkleidungsplatte
    52:
    Kernmaterial
    53:
    Prepreg
    61:
    Prepreg der innersten Schicht
    62:
    Prepreg
    65:
    Formwerkzeug-Hauptkörper
    66:
    Spannungsaufbringungsmechanismus
    67:
    Schaufelfußseite-Befestigungsstift
    68:
    Schaufelspitze-Befestigungsstift

Claims (18)

  1. Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel, bei dem eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, geformt wird, und in der Verbundschaufel ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Auflegeschritt des Bildens eines saugseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem saugseitigen Formwerkzeug zum Formen des saugseitigen Teils und Bilden eines druckseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem druckseitigen Formwerkzeug zum Formen des druckseitigen Teils; einen Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt des Anordnens eines Raumhalteteils zum Halten eines Innenraums, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird; einen Formeinstellungsschritt des Anpassens des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs, so dass das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat übereinandergelegt sind, und des Anordnens eines Schaummittels in dem durch das Raumhalteteil gehaltenen Innenraum; und einen Aushärtungsschritt des Pressens des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats in Richtung des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs von innen, indem das Schaummittel durch Erwärmen expandiert wird, und des Erwärmens und der Aushärtung des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats.
  2. Verfahren zum Formen einer Verbundschaufel nach Anspruch 1, wobei das Raumhalteteil ein saugseitiges Raumhalteteil, das auf dem saugseitigen Laminat angeordnet ist, und ein druckseitiges Raumhalteteil, das auf dem druckseitigen Laminat angeordnet ist, enthält.
  3. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach Anspruch 2, wobei in dem Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt das saugseitige Raumhalteteil und das druckseitige Raumhalteteil einander zugewandt angeordnet werden, ein Klebstoff zwischen dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil an jedem der beiden Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils in einer Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel angeordnet wird, und beide Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils miteinander gebondet werden, um das Raumhalteteil zu bilden.
  4. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach Anspruch 2 oder 3, wobei in dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil jeweils eine Dicke auf einer mittleren Abschnittsseite in der Schaufelbreitenrichtung dünner gemacht wird als eine Dicke auf einer Endteilseite.
  5. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Raumhalteteil auf der gesamten Oberfläche entlang einer Innenfläche des Innenraums vorgesehen ist.
  6. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Raumhalteteil ein Harzmaterial oder ein ausgehärteter Verbundwerkstoff verwendet wird.
  7. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach Anspruch 6, wobei das Raumhalteteil bei Verwendung eines ausgehärteten Verbundwerkstoffs enthält: ein Verstärkungsfaser-Vorformmaterial, bei dem eine Faserrichtung von Verstärkungsfasern, die in dem Verbundwerkstoff enthalten sind, eine Orientierung von ±45° mit einer Schaufellängsrichtung der Verbundschaufel als Referenz aufweist.
  8. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Raumhalteteil eine Wärmebeständigkeit aufweist, die in der Lage ist, den Innenraum zwischen einer Temperatur zu Beginn des Erwärmens im Aushärtungsschritt und einer Temperatur, bei der das Schaummittel expandiert, zu halten.
  9. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem Raumhalteteil-Ausrichtungsschritt in der Schaufelbreitenrichtung der Verbundschaufel beide Endteile des Raumhalteteils so angeordnet sind, dass sie sich näher zu der Innenraumseite befinden als beide Endteile der Verbundschaufel.
  10. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in dem Formeinstellungsschritt das saugseitige Formwerkzeug auf der unteren Seite in einer vertikaler Richtung und das druckseitige Formwerkzeug auf der oberen Seite in der vertikalen Richtung angeordnet ist.
  11. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweist, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Laminat und dem druckseitigen Laminat enthalten sind.
  12. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel nach Anspruch 11, wobei in dem Auflegeschritt eine Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer die Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials der innersten Schicht schneidenden Richtung in der Ebene aufgebracht wird.
  13. Verfahren des Formens einer Verbundschaufel, bei dem eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, geformt wird, und in der Verbundschaufel ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Auflegeschritt des Bildens eines saugseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem saugseitigen Formwerkzeug zum Formen des saugseitigen Teils und Bilden eines druckseitigen Laminats durch Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials auf einem druckseitigen Formwerkzeug zum Formen des druckseitigen Teils; einen Formeinstellungsschritt des Anpassens des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs, so dass das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat übereinandergelegt sind, und des Anordnens eines Schaummittels in einem Innenraum, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird; und einen Aushärtungsschritt des Pressens des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats in Richtung des saugseitigen Formwerkzeugs und des druckseitigen Formwerkzeugs von innen, indem das Schaummittel durch Erwärmen expandiert wird, und des Erwärmens und der Aushärtung des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats, wobei das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminats jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Laminat und dem druckseitigen Laminat enthalten sind, und in dem Auflegeschritt wird eine Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer die Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials der innersten Schicht schneidenden Richtung in der Ebene aufgebracht.
  14. Aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel, die durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, wobei die Verbundschaufel umfasst: einen saugseitigen Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist; einen druckseitigen Teil, der zu einer Bauchseite wird und über dem saugseitigen Teil gelegt und mit diesem verbunden wird; ein Raumhalteteil zum Halten eines Innenraums, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils gebildet wird; und ein Schaummittel, das in einem Innenraum des Raumhalteteil vorgesehen ist, wobei in einer Schaufelbreitenrichtung beide Endteile des Raumhalteteils sich näher an der Innenraumseite befinden als beide Endteile des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils.
  15. Verbundschaufel nach Anspruch 14, wobei das Raumhalteteil enthält ein saugseitiges Raumhalteteil, das an dem saugseitigen Teil angeordnet ist, ein druckseitiges Raumhalteteil, das dem saugseitigen Raumhalteteil zugewandt ist und an dem druckseitigen Teil angeordnet ist, und einen Klebstoff, der an jedem der beiden Endteile des saugseitigen Raumhalteteils und des druckseitigen Raumhalteteils in einer Schaufelbreitenrichtung vorgesehen ist und zwischen dem saugseitigen Raumhalteteil und dem druckseitigen Raumhalteteil vorgesehen ist.
  16. Verbundschaufel nach Anspruch 14 oder 15, wobei der saugseitige Teil und der druckseitige Teil jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil enthalten sind.
  17. Aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel, die durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials geformt wird, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, wobei die Verbundschaufel umfasst: einen saugseitigen Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist; einen druckseitigen Teil, der zu einer Bauchseite wird und über dem saugseitigen Teil gelegt und mit diesem verbunden wird; und ein Schaummittel, das in einem Innenraum vorgesehen ist, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Teils und des druckseitigen Teils gebildet wird, wobei der saugseitige Teil und der druckseitige Teil jeweils ein auf der Seite des Innenraums vorgesehene Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, und in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und in dem druckseitigen Teil enthalten sind.
  18. Formwerkzeug für eine Verbundschaufel, bei der eine aus einem Verbundwerkstoff hergestellte Verbundschaufel durch Aushärtung eines Verstärkungsfaser-Vorformmaterials, in dem Verstärkungsfasern mit Harz imprägniert sind, geformt wird, und in der Verbundschaufel ein saugseitiger Teil, der ein Teil auf einer Rückseite ist, und ein druckseitiger Teil, der zu einer Bauchseite wird, übereinandergelegt und miteinander verbunden werden, wobei die Formwerkzeug umfasst: ein saugseitiges Formwerkzeug zum Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials darauf und zum Formen eines saugseitigen Laminats, das ein saugseitiger Teil ist, vor dem Formen; und ein druckseitiges Formwerkzeug zum Laminieren des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials darauf und zum Formen eines druckseitigen Laminats, das vor dem Formen ein druckseitiger Teil ist, wobei das saugseitige Laminat und das druckseitige Laminat jeweils ein Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht aufweisen, das auf einer Seite eines Innenraums vorgesehen ist, der durch Übereinanderlegen des saugseitigen Laminats und des druckseitigen Laminats gebildet wird, in einer Ebene, die eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials schneidet, eine Fläche des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials für die innerste Schicht die größte Fläche unter den Verstärkungsfaser-Vorformmaterialien ist, die in dem saugseitigen Teil und dem druckseitigen Teil enthalten sind, und das saugseitige Formwerkzeug und das druckseitige Formwerkzeug enthalten jeweils einen Formwerkzeug-Hauptkörper, auf den das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial laminiert ist, und einen Spannungsaufbringungsmechanismus zum Aufbringen einer Spannung auf das Verstärkungsfaser-Vorformmaterial für die innerste Schicht in einer eine Auflegerichtung des Verstärkungsfaser-Vorformmaterials der innersten Schicht schneidenden Richtung in der Ebene.
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