JP2014508053A - トラス構造の芯材を備えたサンドウィッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トラス構造の芯材を備えたサンドウィッチパネルの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のパネルの製造方法は、上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたパネルの製造方法であって、前記上／下面材を一定の間隔を隔てて平行に配置するステップと、前記上／下面材を水平方向に相互平行移動させた後、複数の柔軟なワイヤーで上／下面材に垂直に貫通させて往復連結するステップを数回繰り返して行う裁縫ステップと、前記上／下面材の相対的変位を解消した後、両面材を平行状態を維持した状態で垂直な方向に最大限離隔させた後、面材とワイヤーを固定するステップとを含んで構成される。この場合、前記裁縫過程は、上／下面材を予め平行に移動させた後、上／下面材に垂直な方向にワイヤーを貫通させて連結する方式で行うものの、裁縫過程は、上／下面材を固定させた状態で上／下面材に傾斜した方向にワイヤーを貫通させて裁縫する方式で行われることもできる。前記方法によれば、芯材を３次元トラス形態で形成することによって、芯材と面材との間の分離抵抗が高く、重量に対する圧縮、専断、曲げ強度が大きく、また軽量かつ内部の空いた空間を活用できる新しいサンドウィッチパネルを低費用で大量製造することができる。
【選択図】図７

Description

本発明の上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたサンドウィッチパネルの製造方法に関する。

一般に、サンドウィッチパネルは、高密度、高強度の上／下面材（ｆａｃｅまたはｆａｃｅ ｓｈｅｅｔ）と低密度の芯材（ｃｏｒｅ）から構成されている。一つの均一な材料からなる単純板材より重量に対する強度と剛性度が高いから、軽量化、高強度、高剛性が求められる構造物に広く使用されてきた。航空機の翼及び乗客室の床のような高価の先端構造物だけでなく、家具、土木、建築材としても広く使用されている。サンドウィッチパネルとして繊維強化複合材（ＦＲＰ）面材とハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）芯材は、最も理想的な組み合わせとして見なされている。しかし、ハニカム芯材は、内部の空間が閉じられているから、内部の空間を使用することができず、芯材と面材とが強度の低い接着剤で連結されているため、特に疲労荷重に脆弱性を有しているという短所がある。

最近、芯材用素材として周期的なトラス構造を有する軽量構造体が開発された。このような軽量構造体は、精密な数学的／力学的計算により最適の強度及び剛性度を有するように設計されたトラス構造からなるために、機械的物性に優れている。ここで、トラス構造の形態には、ピラミッドトラスとオクテット（Ｏｃｔｅｔ）トラス（Ｒ．Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ Ｆｕｌｌｅｒ，１９６１，ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ２，９８６，２４１）が最も一般的である。

また、最近では、オクテットトラスを変形したカゴメ（Ｋａｇｏｍｅ）トラス（Ｓ．Ｈｙｕｎ，Ａ．Ｍ．Ｋａｒｌｓｓｏｎ，Ｓ．Ｔｏｒｑｕａｔｏ，Ａ．Ｇ．Ｅｖａｎｓ，２００３．Ｉｎｔ．Ｊ．ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ．４０，ｐｐ．６９８９〜６９９８）が知られている。この場合、同一の断面を有する細長い部材でトラスを構成するとき、トラスを構成する全体部材の長さが同一であれば、カゴメトラスを構成するトラス要素の長さがオクテットトラスを構成するトラス要素の１／２に過ぎないために、トラスの主要破断現象である座屈がより効果的に抑制され、座屈が発生してもその崩壊過程がはるかに安定している。参考的に、図１には、３次元ピラミッド、オクテット、カゴメトラス形態をそれぞれ示した。トラスは、内部空間が開放されて流体の貯蔵や通路、熱伝逹媒体などの様々な第２の用途として使用されることができ、かつサンドウィッチ芯材として使用すれば、ハニカム芯材を有するサンドウィッチパネルに次ぐ重量に対する強度が得られるため注目されている（Ａ．Ｇ．Ｅｖａｎｓ，Ｊ．Ｗ．Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，Ｎ．Ａ．Ｆｌｅｃｋ，Ｍ．Ｆ．Ａｓｈｂｙ，Ｈ．Ｎ．Ｇ．Ｗａｄｌｅｙ，２００１，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ４６，Ｉｓｓｕｅｓ ３−４，ｐｐ．３０９−３２７）

一方、トラス型の多孔質軽量構造体を製造する方法には、次のような方法が公知されている。第１に、樹脂でトラス構造を作り、これを鋳型として金属を鋳造して製造する方法（Ｓ．Ｃｈｉｒａｓ，Ｄ．Ｒ．Ｍｕｍｍ，Ｎ．Ｗｉｃｋｓ，Ａ．Ｇ．Ｅｖａｎｓ，Ｊ．Ｗ．Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，Ｋ．Ｄｈａｒｍａｓｅｎａ，Ｈ．Ｎ．Ｇ．Ｗａｄｌｅｙ，Ｓ．Ｆｉｃｈｔｅｒ，２００２，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ．３９，ｐｐ．４０９３〜４１１５）（以下、公知技術１とする）がある。第２に、薄い金属板に周期的な穴をあけて網状を有するように作り、これを折り曲げてトラス中間層を構成した後、上部と下部に面板を各々付着する方法（Ｄ．Ｊ．Ｓｙｐｅｃｋ ａｎｄ Ｈ．Ｎ．Ｇ．Ｗａｄｌｅｙ，２００２，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．４，ｐｐ．７５９〜７６４）（以下、公知技術２とする）がある。この場合、２層以上の多層構造に作ろうとするときには、上部面板上に上述したように折り曲げて作ったトラス中間層を付着し、その上に再度面板を付着する方法を使用する。第３に、垂直な二方向のワイヤーで網状の金網を編み、これを積層して接合する方法（Ｄ．Ｊ．Ｓｙｐｅｃｋ ａｎｄ Ｈ．Ｇ．Ｎ．Ｗａｄｌｅｙ，２００１，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．１６，ｐｐ．８９０〜８９７）（以下、公知技術３とする）がある。

しかし、前記「公知技術１」は、製造工程が複雑で高価の費用がかかり、鋳造性に優れた金属の場合にだけ製造が可能なため、適用範囲が狭く、またその結果物は、鋳造組織の特性上、欠陥が多く、強度が不足している傾向がある。前記「公知技術２」は、薄い金属板に穴をあける過程において材料の損失が多く、トラス中間層を一つから構成する場合には特別な問題がないが、トラス中間層を多数積層しようとするときには、接合部が過度に多くなって接合費用と強度面において不利な短所がある。一方、「公知技術３」の場合にも、形成されたトラスが基本的に正４面体やピラミッドのような理想的な構造ではないから、機械的な強度が劣り、「公知技術２」と同じ方式で積層して互いに接合しなければならないから、過度に接合部が多くなり、接合費用と強度面において不利である。

図２は、「公知技術３」を利用して製造された構造体を示す図である。さらに具体的に、公知技術３は、製造費用を低減できると知られているが、図２に示すように単純に二方向の針金を繊維を編むように組み合わせるから、上述した３次元オクテットトラスや３次元カゴメトラスのように機械的物性または電気的物性などが最適化された理想的な構造ではなく、接合する部分が多すぎるから、費用や強度面において不利である。

それで、本発明者らのうち、Ｋｉ−Ｊｕ Ｋａｎｇを含む２人は、上述した公知技術らの問題点を解決するために、空間上において互いに６０度または１２０度の方位角を有する６方向の連続したワイヤー群を互いに交差させることによって、理想的なカゴメトラスまたはオクテットトラスと類似の形態の３次元多孔質軽量構造体とその製造方法を開発し、それに関する内容は、韓国登録特許第０７０８４８３号に具体的に開示している。また、同発明者らは、３次元多孔質軽量構造体をより効果的に製造できる方法として、連続したワイヤーをまず螺旋形に成形した後、これを回転しながら挿入することによって組み立てる螺旋型ワイヤーで織造された３次元多孔質軽量構造体とその製造方法を提案し、これに関する内容は、韓国特許第２００６−０１３０５３９号に開示されている。

図３は、図１の３次元カゴメトラスと類似の形態を螺旋型ワイヤーで組立てた構造体を示す図である。図３に示すカゴメトラスと類似の形態を有しながら螺旋型ワイヤーから構成された３次元多層トラス構造体は、機械的物性に優れており、連続工程により大量生産できる等、従来に比べて色々な利点を有している。

一方、同発明者らは、螺旋型ワイヤーで製作可能であり、かつカゴメトラスと異なる形態を有する新しい３次元多孔質軽量構造体の製造方法を特許出願第１０−２００９−００８００８５号において提案した。参考的に、図４には、前記特許出願において螺旋型ワイヤーで組立てたトラス構造体の例を示した。

また、同発明者らは、螺旋型ワイヤーで製作可能であり、かつワイヤー交差点でただ２個だけのワイヤーが会う構造を有することによって、より小さな螺旋半径を有する螺旋型ワイヤーで製作できる新しい３次元格子トラス構造体とその製造方法を韓国出願第１０−２０１０−００５９６９０号において提案した。参考的に、図５には、前記特許出願で螺旋型ワイヤーで組立てたトラス構造体の例を示した。

このような連続ワイヤーから構成した類似トラス構造体は、また金属材のサンドウィッチパネルの芯材として重量に対する強度など機械的性能に優れており、大量生産性も高いものと評価されている（Ｙｏｎｇ−Ｈｙｕｎ Ｌｅｅ，Ｂｙｅｏｎｇ−Ｋｏｎ Ｌｅｅ，Ｉｎｓｕ Ｊｅｏｎ ａｎｄ Ｋｉ−Ｊｕ Ｋａｎｇ，２００７，Ａｃｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，Ｖｏｌ．５５，ｐｐ．６０８４−６０９４．Ｙｏｎｇ−Ｈｙｕｎ Ｌｅｅ，Ｊｉ−Ｅｕｎ Ｃｈｏｉ ａｎｄ Ｋｉ−Ｊｕ Ｋａｎｇ，２００９，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｖｏｌ．３０，Ｉｓｓｕｅ １０，ｐｐ．４４５９−４４６８）。金属素材で製作した類似トラス構造体は、ワイヤー交差部と面材との接触部位をろう付けや溶接で接合できるので、その接合強度がワイヤーや面材の母材に劣らず優れている。しかし、繊維強化複合材料やタングステンのように溶接やろう付けが困難なワイヤーを素材として類似トラス構造体を製造する場合には、ワイヤー交差部や面材との接触部分を接合するために使用できる方法は、合成樹脂接着剤を利用する方法しかなく、この場合、接合強度は、溶接やろう付けされた金属に比べて顕著に劣っており、特に面材との接合部に脆弱性が存在するから、芯材／面材分離を引き起こす。

１９８５年ベルギーとドイツの研究チームが従来のベルベット（Ｖｅｌｖｅｔ）織造工程の中間製品からサンドウィッチパネルを製造する工程を開発した（Ｄｒｅｃｈｓｌｅｒ Ｋ，Ｂｒａｎｄｔ Ｊ，Ａｒｅｎｄｔｓ ＦＪ．Ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ ｗｏｖｅｎ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｐｒｏｃ ＥＣＣＭ−３，Ｂｏｒｄｅａｕｘ １９８９．ｐ．３６５−３７１．Ｖｅｒｐｏｅｓｔ Ｉ，Ｂｏｎｔｅ Ｙ，Ｗｅｖｅｒｓ Ｍ，ｄｅ Ｍｅｅｓｔｅｒ Ｐ．，Ｄｅｃｌｅｒｃｑ Ｐ．２．５Ｄ−ａｎｄ ３Ｄ−ｆａｂｒｉｃｓ ｆｏｒ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｐｒｏｃ Ｅｕｒｏｐｅａｎ ＳＡＭＰＥ，Ｍｉｌａｎｏ，Ｉｔａｌｙ １９８８．ｐ．１３−２１）。図６（ａ）は、従来のベルベット織造工程を簡略に示したものである。左側の絵ように上部と下部の縦糸（ｗａｒｐ）の間を横糸（ｗｅｆｔ）が往復する方式で絵の中間部分のようにサンドウィッチ形態の３次元織物が作られ、最後に右側の絵のように上／下縦糸部の間の横糸を鋭利な刃で半分することによって、片方面に軟らかい毛を有するベルベット布が完成される。
両研究チームは、ガラス繊維のような複合材強化用繊維でこの工程の中間ステップの３次元織物を作った後、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）のような合成樹脂を注入した後に硬化して、サンドウィッチパネルを製造する工程を開発した。図６（ｂ）は、前記方法で製造された色々なサンドウィッチパネルの写真を示している。このような板材は、「ｗｏｖｅｎ ｓａｎｄｗｉｃｈ−ｆａｂｒｉｃ ｐａｎｅｌ」、「ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ ｗｏｖｅｎ ｓａｎｄｗｉｃｈ」、または「ｗｏｖｅｎ ｔｅｘｔｉｌｅ ｓａｎｄｗｉｃｈ」などと呼ばれるが、面材と芯材との結合が合成樹脂の接着によることではなく、面材を構成する縦糸と織造され、切れなく連結した横糸によるものであるから、従来の複合材／ハニカムサンドウィッチパネルに比べて、芯材／面材分離に対する抵抗が著しく高い。しかしながら、芯材を構成する横糸が屈曲され、トラス形態を有さないので、圧縮や専断に対する強度と剛性が低いから、建築物や家具の仕切りのように高荷重が作用しない用途に使用されている（ｖａｎ Ｖｕｕｒｅ ＡＷ，Ｉｖｅｎｓ ＪＡ，Ｖｅｒｐｏｅｓｔ Ｉ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐａｎｅｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗｏｖｅｎ ｓａｎｄｗｉｃｈ−ｆａｂｒｉｃ ｐｒｅｆｏｒｍｓ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｐａｒｔ Ａ ２０００；３１：６７１−６８０）。

本発明が解決しようとする技術的課題は、柔軟な連続ワイヤーを利用して芯材と面材とを結合させ、また芯材を３次元トラス形態に形成することによって、芯材と面材との間の分離抵抗が高く、重量に対する圧縮、専断、曲げ強度が大きく、また軽量かつ内部の空いた空間を活用できる新しいサンドウィッチパネルを低費用で大量製造する方法を提供することにある。

上記の技術的課題を解決するための手段として、本発明は、上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたパネルの製造方法であって、前記上／下面材を一定の間隔を隔てて平行に配置するステップと、前記上／下面材を水平方向に相互平行移動させた後、複数の柔軟なワイヤーで上／下面材に垂直に貫通させて往復連結するステップを数回繰り返して行う裁縫ステップと、前記上／下面材の相対的変位を解消した後、両面材を平行状態を維持した状態で垂直な方向に最大限離隔させた後、面材とワイヤーを固定するステップとを含んで構成されるパネルの製造方法を提供する。

前記裁縫ステップは、（ａ）上／下面材を貫通する仮想のｚ−方向の垂直軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に第１角度傾斜し、ｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に第２角度傾斜するように前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
（ｂ）第１ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ互いに離隔し、互いに隣接した裁縫列の端部は、ｙ方向に前記第２変位の１／２だけ変位させる方法で行われる第１裁縫ステップと、（ｃ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の正の方向に前記第２角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｄ）第２ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１裁縫ステップと同様にして、前記第１裁縫ステップと同じ方法で行われる第２裁縫ステップと、（ｅ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に前記第２角度傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させ、前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の負の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｆ）第３ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１変位間隔の２倍で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に第２変位の１／２間隔分だけ互いに離隔し、互いに隣接した裁縫列の端部は、ｘ方向に前記第１変位だけ変位させる方法で行われる第３裁縫ステップとを含んで構成されることができる。

この場合、前記ｘ−方向の裁縫間隔及びｙ−方向の裁縫間隔の各々は、前記第１変位及び前記第２変位各々の４倍及び２倍でありうる。

また、前記裁縫ステップは、（ａ）上／下面材を貫通する仮想のｚ−方向の垂直軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に第１角度傾斜し、ｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に第２角度傾斜するように前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｂ）第１ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第１裁縫ステップと、（ｃ）前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の負の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｄ）第２ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１裁縫ステップと同様にし、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第２裁縫ステップと、（ｅ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の正の方向に前記第２角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｆ）第３ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１及び第２裁縫ステップと同様にし、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第３裁縫ステップと、（ｇ）前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、（ｈ）第４ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１ないし第３裁縫ステップと同様にし、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第４裁縫ステップとを含んで構成されることができる。

この場合、前記ｘ−方向の裁縫間隔及びｙ−方向の裁縫間隔の各々は、前記第１変位及び前記第２変位各々の２倍でありうる。

選択的に、前記上／下板材の間に一つ以上の板材が付加されることができる。

また、選択的に、各々の裁縫ステップにおいて前記上／下板材でのワイヤーの貫通位置が互いに異なるようにすることができる。

また、選択的に、前記面材とワイヤーを固定させた後、前記上／下面材の少なくとも一つに補強板を結合させるステップをさらに含むことができる。

また、選択的に、前記複数のワイヤーは、一つの連続したワイヤーから構成することができる。

また、前記ワイヤーは、金属または繊維材でありえ、繊維材である場合、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に接着剤を利用して硬化及び固定させることができる。

上述した技術的課題を解決するためのさらに他の手段として本発明は、上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたパネルの製造方法であって、前記上／下面材を一定の間隔を隔てて平行に配置するステップと、前記上／下面材を固定させた状態で複数の柔軟なワイヤーで上／下面材に傾斜するように貫通させて往復連結するステップを数回繰り返して行う裁縫ステップと、面材とワイヤーを固定するステップとを含んで構成されるパネルの製造方法を提供する。

本発明に係るパネルの製造方法は、製造工程が簡単であり、従来の発達した技術を活用することだけでも、トラス芯材を有するサンドウィッチパネルを低費用で大量製造できる。

また、本発明によって製造されたサンドウィッチパネルは、芯材を構成するワイヤーが切れずに面材と連結されるから、上／下面材とワイヤーの接合部を樹脂や溶加材のような第３の物質を利用しなくても、従来の複合材／ハニカムサンドウィッチ板材に比べて芯材／面材分離に対する抵抗が著しく高い。

また、本発明によって製造されたサンドウィッチパネルは、芯材が屈曲がほとんどない３次元トラス形態を有するから、重量に対する強度が高く、内部空間を別途に活用できる。

また、本発明によって製造されたサンドウィッチパネルは、所定の自体剛性を有する柔軟なワイヤー（例えば、金属）を活用して芯材を構成する場合には、ワイヤー自体の剛性及びトラスの力学的構造に基づいて、満足できる重量に対する圧縮、専断、曲げ強度を達成できる。万が一、ワイヤー素材として一方向（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）繊維集合（ｙａｒｎ）のように自体剛性が不足している素材を使用する場合には、３次元トラス形態の形成後に樹脂を噴霧して樹脂に含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）されるようにした後に硬化するから、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に固定することによって、単純で、経済的かつ高強度を有するサンドウィッチ板材を製造できる。

３次元ピラミッド、オクテット、カゴメトラスを示した図である。 従来の技術によって製造された３次元軽量構造体である。 従来の技術によって製造された３次元軽量構造体である。 従来の技術によって製造された３次元軽量構造体である。 従来の技術によって製造された３次元軽量構造体である。 従来の技術によってサンドウィッチパネルを織造方式で製造する模式図（ａ）及びこれにより製造されたサンドウィッチパネルの写真（ｂ）である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第１の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第２の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第３の実施形態によるサンドウィッチパネルの斜視図である。 本発明の第３の実施形態によるサンドウィッチパネルの斜視図である。 本発明の第４の実施形態によるサンドウィッチパネルの断面図である。 本発明の第５の実施形態によるサンドウィッチパネル内部の芯材構造図である。 本発明の第５の実施形態によるサンドウィッチパネル内部の芯材構造図である。 本発明の第６の実施形態によるサンドウィッチパネルの斜視図及び部分拡大図である。 本発明の第７の実施形態によるサンドウィッチパネルの分離斜視図及び断面図である。 本発明の第８の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第８の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第８の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第９の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第９の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第９の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の第９の実施形態によるパネルの製造方法に関する図である。 本発明の他の実施形態によって一般的な裁縫方式を採用してサンドウィッチパネルを製造する方法を示した図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図面において同一または均等なものに対しては、同一または類似の参照番号を付し、また明細書全体においてある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

一方、以下の本発明に係る各々の実施形態が参照する図面において、サンドウィッチパネルの上／下面材が形成する平面をｘ−ｙ平面とし、面材に垂直な軸をｚ軸に設定して説明し、このような仮想のｚ軸は、実施形態で説明される支持軸の長さ方向に対応できる。また、面材の水平移動方向またはワイヤーの挿入角度と関連しては、ｚ軸がｘ軸またはｙ軸に対して傾く方向が時計回りの方向である場合には、正の方向とし、反時計回りの方向である場合には、負の方向として説明する。

第１の実施形態
図７は、本発明の第１の実施形態及び以下の第２の実施形態によるサンドウィッチ板材の製造に使用されうる支持体の一例を示している。支持体は、長方形の上部及び下部フレームと各フレームの４つの隅で上下を連結する支持軸から構成されており、支持軸とフレームとは、ボールジョイントで連結されている。ボールジョイントは、適当な程度で固定されているから、外部から一定以上の力を加える前には、現在の形態を維持できると仮定する。また、面材の移動または裁縫方向に対する説明の便宜上、図７のようにｘ、ｙ、ｚの互いに垂直な３軸方向を定義した。

まず、上／下フレームの各々に面材を付着して複合体を形成する。図８は、面材が付着された状態で前記複合体をｙ−ｚ平面上に示したものである。ただし、パネル製造過程において上／下フレームは面材と一体をなすために、以下の図では、説明及び理解の便宜上、上／下フレームに対する表示を省略する。

次に、支持軸がｘ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（ψ）回転するように、上／下面材を互いに平行移動させる（図９）。次に、支持軸がｙ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（θ）回転するように、上／下面材を互いに平行移動させた状態で（図１０）、柔軟なワイヤーを上／下面材を貫通して往復する裁縫をする。この場合、裁縫間隔ｙｏは、上／下面材間の変位のｙ軸成分と同じである。ｘ座標は固定し、ｙ軸方向に面材の一端から始めて他端に裁縫して裁縫列を形成し、裁縫位置が面材の先端に到達すると、裁縫位置をｘ方向に一定量ｘｏ移動し、裁縫の開始点を裁縫間隔ｙｏの１／２だけ変位させて逆方向に裁縫をする。この場合、裁縫列の間隔ｘｏは、上／下面材間の変位のｘ軸成分と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標と裁縫の開始点とを調節して、裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「１次裁縫」と呼ぶ。

図１１は、１次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま左側の一端から右側の他端に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。面材の間に垂直方向に裁縫されたワイヤーが配置されている。図１２は、１次裁縫が完了した後に上部の面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。１次裁縫の際に、次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。

次のステップにて、まず支持軸をｙ−ｚ面から時計回りの方向に一定角２θ回転するように、上／下面材を互いに平行移動させる。したがって、支持軸が図１０と正確に反対方向にθ分だけ傾く（図１３）。その次に前記「１次裁縫」のときと同じように裁縫工程を繰り返す。この場合、面材を貫通する地点の位置は、前記「１次裁縫」のときと同じである。以上の裁縫工程を「２次裁縫」と呼ぶ。

図１４は、「２次裁縫」の初期にｘ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形態をｙ−ｚ面から観察したものである。図１５は、「２次裁縫」が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。「２次裁縫」の際、次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上／下面材にそれぞれ上と下へ柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。「２次裁縫」が完了後、支持軸がｙ−ｚ面から半時計回りの方向にθ分だけ回転するように、上／下面材を平行移動する。図１６は、このときの形状をｙ−ｚ面の上から眺めたものであって、「１次裁縫」及び「２次裁縫」の際に投入されたワイヤーが垂直線（ｚ軸方向）からそれぞれ−θ及び＋θ分だけ傾斜するように配置されていることが分かる。

次のステップにて、まず支持軸をｘ−ｚ面の上から半時計回りの方向に一定角度２ψ分だけ回転するように、上／下面材を平行移動する（図１７）。面材のｙ軸上の一方の端から裁縫を始めてｘ軸方向に裁縫する。裁縫間隔は２ｘｏと一定にし、ｙ座標は固定し、ｘ軸方向に一端から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量（ｙｏ／２）増加させ、裁縫の開始点を裁縫間隔の半分ｘｏだけ異なるようにして、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標と裁縫の開始点とを調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「３次裁縫」と呼ぶ。

図１８は、「３次裁縫」の初期にｙ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。図１９は、「３次裁縫」が完了した後、上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。「３次裁縫」時にも次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。３次裁縫完了後に支持軸がｘ−ｚ面から時計回りの方向にψ分だけ回転するように上／下面材を平行移動して、支持軸と面材が垂直になるようにする。これにより、上／下面材の相互間の変位が解消する。図２０は、このときの形状をｘ−ｚ面の上から眺めたものであって、１次及び２次裁縫の際に投入されたワイヤーと３次裁縫の際に投入されたワイヤーとが垂直線（ｚ軸方向）からそれぞれ−ψ及び＋ψ分だけ傾斜するように配置されていることが分かる。

最後に、上部と下部の面材の間にある支持軸を分離し、両面材間の距離が遠くなるように互いに反対方向に引っ張って、前記ワイヤー裁縫工程において上部面材の上と下部面材の下に緩く配列されたワイヤーと上／下面材の間に投入されたワイヤーが直線に平行に引っ張られるようにした状態でワイヤーと上部及び下部面材との接触部を固定する。

一方、所定の自体剛性を有する柔軟なワイヤー（例えば、金属）を活用して芯材を構成する場合には、ワイヤー自体の剛性及びトラスの力学的構造に基づいて、満足できる重量に対する圧縮、専断、曲げ強度を達成できる。万が一、ワイヤー素材として一方向（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）繊維集合（ｙａｒｎ）のように自体剛性が不足している素材を使用する場合には、
樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態のワイヤーを利用して３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に樹脂を噴霧して樹脂に含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）されるようにした後に硬化するから、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に固定することによって、単純で、経済的かつ高強度を有するサンドウィッチ板材を製造できる。

具体的に、ワイヤー素材が炭素及びガラス繊維束（ｙａｒｎ）の場合、樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態で３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途のエポキシのような液状合成樹脂ボンドを噴射するか、塗るか、またはボンドに浸した後に硬化する方法で固定できる。図２１は、前記過程を通じて製作されたサンド板材を示している。芯材の形状が３次元オクテットトラスの２つの層がその頂点を互いに向かい合っている構造を有する。

第２の実施形態
まず、支持軸をｘ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（ψ）回転するように、上／下面材を互いに平行移動させる（図２２）。次に、支持軸がｙ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（θ）回転するように、上／下面材を互いに平行移動させる（図２３）。図２２と図２３は、前の図９及び図１０と同じである。柔軟なワイヤーを上部と下部面材を貫通しｙ軸方向に往復する裁縫をする。このとき、裁縫間隔ｙｏは、上／下面材間の平行移動による両面材間の変位のｙ軸成分と同じである。ｘ座標は固定し、ｙ軸方向の一方の先から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｘ座標を一定量ｘｏ増加させ、ｙ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。ｘｏは、上／下面材間の変位のｘ軸成分と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標を調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「１次裁縫」と呼ぶ。図２４は、１次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。面材の間に垂直方向にワイヤーが配置されている。図２５は、１次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。１次裁縫の際に次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。

次のステップにて、まず支持軸をｘ−ｚ面から半時計回りの方向に一定角２ψ回転するように、上／下面材を互いに平行移動させる。したがって、支持軸が図２２と正確に反対方向にψ分だけ傾く（図２６）。その次に上記の通りに裁縫工程を繰り返す。面材を貫通する地点の位置は、上述のとおりである。このとき、裁縫間隔ｘｏは、上／下面材の平行移動による両面材間の変位のｘ軸成分と同じである。ｙ座標は固定し、ｘ軸方向の一方の先から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量ｙｏ増加させ、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。ｙｏは、上／下面材間の変位のｙ軸成分と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標を調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「２次裁縫」と呼ぶ。図２７は、２次裁縫の初期にｙ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。図２８は、２次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。２次裁縫の際に次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。

次のステップにて、まず支持軸をｙ−ｚ面の上から時計回りの方向に一定角度２θだけ回転するように、上／下面材を平行移動する（図２９）。面材のｘ座標は固定し、ｙ−軸上の右側の先から裁縫を始めて左側の先の方に裁縫する。裁縫間隔はｙｏに一定にし、裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｘ座標を一定量ｘｏ増加させ、ｙ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標を調節して、逆方向に裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「３次裁縫」と呼ぶ。図３０は、３次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま右側の先から左側の先に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。図３１は、３次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。３次裁縫時にも、次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。

次のステップにて、まず支持軸をｘ−ｚ面の上から時計回りの方向に一定角度２ψだけ回転するように、上／下面材を平行移動する（図３２）。面材のｙ座標は固定し、ｘ−軸上の右側の先から裁縫を始めて左側の先の方に裁縫する。裁縫間隔は、ｘｏに一定にし、裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量ｙｏ増加させ、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標を調節して逆方向に裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「４次裁縫」と呼ぶ。図３３は、４次裁縫の初期にｙ座標を固定したまま右側の先から左側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。図３４は、４次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列を示したものである。４次裁縫時にも、次のステップにて面材の平行移動を円滑にするために、上部と下部面材にそれぞれ上と下へ露出した柔軟なワイヤーが一定の長さ分だけ突出している。４次裁縫完了後に支持軸がｘ−ｚ面から半時計回りの方向にψ分だけ、ｙ−ｚ面から半時計回りの方向にθ分だけ回転するように上／下面材を平行移動して、支持軸と面材が垂直になるようにする。これにより、上／下面材の相互間の変位が解消する。

最後に、第１の実施形態と同様に、上部と下部の面材の間にある支持軸を分離し、両面材間の距離が遠くなるように互いに反対方向に引っ張って、前記ワイヤー裁縫工程において上部面材の上と下部面材の下に緩く配列されたワイヤーと上／下面材の間に投入されたワイヤーが直線に平行に引っ張られるようにした状態でワイヤーと上部及び下部面材との接触部を固定する。

上述の第１の実施形態と同様に、所定の自体剛性を有する柔軟なワイヤー（例えば、金属）を活用して芯材を構成する場合には、ワイヤー自体の剛性及びトラスの力学的構造に基づいて、満足できる重量に対する圧縮、専断、曲げ強度を達成できる。万が一、ワイヤー素材として一方向（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）繊維集合（ｙａｒｎ）のように自体剛性が不足した素材を使用する場合には、樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態のワイヤーを利用して、３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途の樹脂を噴霧して樹脂に含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）されるようにした後に硬化するから、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に固定することによって、単純で、経済的かつ高強度を有するサンドウィッチ板材を製造できる。具体的に、ワイヤー素材が炭素及びガラス繊維束（ｙａｒｎ）の場合、樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態で３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途のエポキシのような液状合成樹脂ボンドを噴射するか、塗るか、またはボンドに浸した後に硬化する方法で固定できる。図３５は、前記過程を通じて製作されたサンド板材を示している。芯材の形状が３次元ピラミッドと似ているトラス２つの層がその頂点を互いに向かい合って配置された構造を有する。

第３の実施形態
図３６は、本発明の第３−１実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材を示す図である。

図示のように、本発明の第３の実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材は、前述した第１の実施形態の変形例であって、上下面材間の間隔は同一であり、各々の裁縫ステップにおいて裁縫間隔及び裁縫列の離隔間隔が第１の実施形態の２倍の場合である。この場合、上／下面材の間にワイヤー芯材の形状が３次元オクテットトラスの１つの層と似ている。

図３７は、本発明の第３の実施形態によるさらに他の３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材を示す図である。

図示のように、本発明の第３の実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材は、前述した第２の実施形態の変形例であって、上下面材間の間隔は同一であり、各々の裁縫ステップにおいて裁縫間隔及び裁縫列の離隔間隔が第２の実施形態の２倍の場合である。

図３７（ａ）は、裁縫により面材が貫通する地点が裁縫の次数に関係なく同じ場合に形成されるものであって、上／下面材の間にワイヤー芯材の形状が３次元ピラミッドトラスの１つの層と似ている。図３７（ｂ）は、２次ないし４次裁縫により面材が貫通する地点が１次裁縫の際に貫通する地点の間１／２地点にある場合に形成されるものであって、上／下面材の間にワイヤー芯材の形状は、図３５の二つの３次元トラスのうち、何れか一つのトラスが抜かれたことと似ている。

第４の実施形態
図３８は、本発明の第４の実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材を示す図である。

図３８に示すように、本発明の第４の実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材は、前述した第１及び第２の実施形態の変形例であって、上／下面材の間に平行な平面層を１つ以上追加したものである。説明の便宜上、第１及び第２の実施形態の差をおかずに同一の２次元絵で示した。図３８の（ａ）は、両面材の間の１／２地点に平面層が追加されて、ワイヤーの交差部と一致するようにしたものであって、図３８の（ｂ）は、二つの平面層が両面材の間の１／４と３／４地点に追加されたものであって、図３８の（ｃ）は、裁縫間隔ｘｏ、ｙｏが第１及び２の実施形態の各々１／２倍にし、点線のようにワイヤー交差部と追加された平面層とが一致するようにした場合と、実線のように追加された平面層がワイヤー交差部の中間に位置するようにした場合を共に示している。図３８（ｄ）は、裁縫間隔ｘｏ、ｙｏが第１及び２の実施形態の各々１／３倍にし、点線のようにワイヤー交差部と追加された平面層とが一致するようにした場合と、実線のように追加された平面層がワイヤー交差部の中間に位置するようにした場合を共に示している。上記のすべての場合、平面層として上／下面材に比べて厚さが薄く、単純平板、平織（ｐｌａｉｎ ｗｅａｖｉｎｇ）または３軸織造（ｄｏｗ−ｗｅａｖｉｎｇまたはｔｒｉ−ａｘｉａｌ ｗｅａｖｉｎｇ）された織物、平織または３軸織造された網などが使用されうる。

第５の実施形態
図３９と図４０は、本発明の第５の実施形態による３次元トラス芯材を有するサンドウィッチ板材内の平面層と上／下面材を貫通して投入されたワイヤーの交差形態を示す図である。

図３９は、前述した第１の実施形態に第４の実施形態が適用された２種類の形態の具体的な例であって、図３９の（ａ）は、裁縫過程において上／下面材を貫通して投入されたワイヤー間の交差部と平面層を構成する三角形穴を有する３軸織造網内の交差部とが互いに接触する場合であり、図３９の（ｂ）は、裁縫過程において上／下面材を貫通して投入されたワイヤー間の交差部の間の中間地点が平面層を構成する２次元カゴメ形態の織造網内の交差部と接触する場合である。図４０は、前述した第２の実施形態に第４の実施形態が適用された２種類の形態の具体的な例であって、図４０の（ａ）は、裁縫過程において上／下面材を貫通して投入されたワイヤー間の交差部と平面層を構成する四角形穴を有する平織網内の交差部とが互いに接触する場合であり、図４０の（ｂ）は、裁縫過程において上／下面材を貫通して投入されたワイヤー間の交差部の間の中間地点が平面層を構成する平織網内の交差部と接触する場合である。

第６の実施形態
図４１は、第１ないし５の実施形態における裁縫過程において上／下面材を貫通して投入されるワイヤーが太い場合に適用される実施形態を示している。すなわち、本発明で提示されるワイヤーから構成された３次元トラス型芯材におけるワイヤーは、上／下面材と面材間の１／２地点でワイヤー同士が交差するようになる。ワイヤーは、圧縮荷重を受ける場合、わずかな偏心だけでも容易に座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）するために屈曲が最小でなければならない。ワイヤー交差部では、必然的にワイヤー屈曲が発生するようになり、特にワイヤーが太い場合、その屈曲が激しくなる。図４１は、ワイヤーが太い場合、ワイヤー交差部で屈曲を防止するために、ワイヤーが互いに接触するものの、屈曲なし直線を維持するように上／下面材上のワイヤーが貫通する裁縫穴の位置を互いに交差するワイヤー同士少しずつ交差するように作ったものである。

第７の実施形態
図４２は、第１ないし６の実施形態を通してサンドウィッチ板材を完成した後、別途の面材を上部面材の上と下部面材の下に各々付着したサンドウィッチ板材を示している。裁縫過程を通して上／下面材の間に投入されたワイヤーは、両面材を互いに遠ざかる方向に加えられる引張り力には強い抵抗を有するが、両面材が互いに近づく方向に圧縮力が加えられる場合には、面材との接合部が樹脂接着体の強度にだけ頼るために、ワイヤーが面材から押し出される可能性がある。これを防止するために、別途の面材を上／下面材上下に付着することである。さらに実際的な例として、上／下面材とワイヤーがエポキシ樹脂を含浸したが硬化しないプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）であり、上／下面材に付いた板材は、既に硬化したものを使用した場合を挙げることができる。裁縫過程を通してすべてのワイヤーが投入された後に上／下面材の上下に硬化した薄い板材を付き、真空状態にしたまま熱を加えて上／下面材を付いた板に接合すると、上／下面材に上下に露出したワイヤーが占めた空間を除いて、上／下面材とその上下に付いた板材が完全に密着したまま硬化して、芯材を構成するワイヤーに圧縮力が加えられてもワイヤーが面材から押し出される現象が抑制される。

第８の実施形態
一方、第１及び第２の実施形態によるパネルの製造過程のように、上／下面材を予め平行に移動させた後、上／下面材に垂直な方向にワイヤーを貫通させて連結する方式で行われる裁縫過程は、上／下面材を固定させた状態で上／下面材に傾斜した方向にワイヤーを貫通させて裁縫する方式で行われることもできる。この場合、前記第１及び第２の実施形態のように裁縫過程の遂行後に相対的に変位した上／下面材の位置を原状に回復させる過程や、裁縫完了後に板材を最大限離隔させる過程を要しない。

第８の実施形態は、上／下面材を固定させた状態で上／下面材に傾斜した方向にワイヤーを貫通させて裁縫する方式の一例であって、製造されたサンドウィッチ板材の構造は、上述の第１の実施形態と同じである。また、本実施形態においてサンドウィッチ板材の製造に使用されうる支持体の構造、面材とフレームとの結合形態は、上述の第１及び第２の実施形態と同じである。

まず、ｘ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（ψ、以下、「第１角度」とする）傾斜しており、ｙ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（θ、以下、「第２角度」とする）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。その次に、柔軟なワイヤーを上／下面材を貫通して往復する裁縫をする。この場合、裁縫間隔ｙｏは、ｙ−ｚ面上において前記第２角度に応じる上／下部面材各々のワイヤー貫通部の相互間の変位（以下、「第２変位」とする）と同じである。ｘ座標は固定し、ｙ軸方向に面材の一端から始めて他端に裁縫して裁縫列を形成し、裁縫位置が面材の先端に到達すると、裁縫位置をｘ方向に一定量ｘｏ移動し、裁縫の開始点を裁縫間隔ｙｏの１／２分だけ変位させて逆方向に裁縫をする。この場合、裁縫列の間隔ｘｏは、ｚ−ｘ面上において前記第１角度に応じる上／下部面材各々のワイヤー貫通部の相互間の変位（以下、「第１変位」とする）と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標と裁縫の開始点とを調節して、裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「１次裁縫」と呼ぶ。

図４３は、１次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま左側の一端から右側の他端に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。面材の間に垂直方向に傾斜するように裁縫されたワイヤーが配置されている。１次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第１の実施形態での図１２と同一である。

次のステップにて、ｘ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（ψ）傾斜し、ｙ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（θ）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。したがって、ワイヤーの挿入角度は、ｙ−ｚ面から図４３と正確に反対方向にθ分だけ傾く。その次に、前記「１次裁縫」のときと同じように裁縫工程を繰り返す。この場合、面材を貫通する地点の位置は、前記「１次裁縫」のときと同じである。以上の裁縫工程を「２次裁縫」と呼ぶ。

図４４は、「２次裁縫」の初期にｘ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形態をｙ−ｚ面から観察したものである。「２次裁縫」が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第１の実施形態での図１５と同一である。「１次裁縫」及び「２次裁縫」の際に投入されたワイヤーが垂直線（ｚ軸方向）から＋θ及び−θ分だけそれぞれ傾斜するように配置されていることが分かる。

次のステップにて、ｘ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（ψ）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。この場合、ｙ−ｚ面においてワイヤーの挿入角度は、ｘ−ｙ面に対して垂直である。面材のｙ軸上一方の端から裁縫を始めてｘ軸方向に裁縫する。裁縫間隔は２ｘｏに一定にし、ｙ座標は固定し、ｘ軸方向に一端から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量（ｙｏ／２）増加させ、裁縫の開始点を裁縫間隔の半分ｘｏだけ異なるようにして、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標と裁縫の開始点とを調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「３次裁縫」と呼ぶ。

図４５は、「３次裁縫」の初期にｙ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。１次及び２次裁縫の際に投入されたワイヤーと３次裁縫の際に投入されたワイヤーが垂直線（ｚ軸方向）から＋ψ及び−ψ分だけそれぞれ傾斜するように配置されていることが分かる。「３次裁縫」が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列は、第１の実施形態での図１９と同一である。
最後に、前記ワイヤー裁縫工程で上／下面材の間に投入されたワイヤーと上部及び下部面材との接触部を固定する。

一方、所定の自体剛性を有する柔軟なワイヤー（例えば、金属）を活用して芯材を構成する場合には、ワイヤー自体の剛性及びトラスの力学的構造に基づいて、満足できる重量に対する圧縮、専断、曲げ強度を達成できる。万が一、ワイヤー素材として一方向（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）繊維集合（ｙａｒｎ）のように自体剛性が不足している素材を使用する場合には、
樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態のワイヤーを利用して３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に樹脂を噴霧して樹脂に含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）されるようにした後に硬化するから、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に固定することによって、単純で、経済的かつ高強度を有するサンドウィッチ板材を製造できる。具体的に、ワイヤー素材が炭素及びガラス繊維束（ｙａｒｎ）の場合、樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態で３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途のエポキシのような液状合成樹脂ボンドを噴射するか、塗るか、またはボンドに浸した後に硬化する方法で固定できる。

前記過程を通して製作されたサンド板材は、第１の実施形態での図２１と同一である。芯材の形状が３次元四面体トラスの２つの層がその頂点を互いに向かい合っている構造を有する。

第９の実施形態
第９の実施形態は、上／下面材を固定させた状態で上／下面材に傾斜した方向にワイヤーを貫通させて裁縫する方式のさらに他の一例であって、製造されたサンドウィッチ板材の構造は、上述の第２の実施形態と同じである。また、サンドウィッチ板材の製造に使用されうる支持体の構造、面材とフレームの結合形態は、上述の第１、第２及び第８の実施形態と同じである。

まず、ｘ−ｚ面から半時計回りの方向に一定角（ψ、以下、「第１角度」とする）傾斜し、ｙ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（θ、以下、「第２角度」とする）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。柔軟なワイヤーを上部と下部面材を貫通しｙ軸方向に往復する裁縫をする。このとき、裁縫間隔ｙｏは、ｙ−ｚ面上において前記第２角度に応じる上／下部面材各々のワイヤー貫通部の相互間の変位（以下、「第２変位」とする）と同じである。ｘ座標は固定し、ｙ軸方向の一方の先から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止しｘ座標を一定量ｘｏ増加させ、ｙ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。ｘｏは、ｚ−ｘ面上において前記第１角度に応じる上／下部面材各々のワイヤー貫通部の相互間の変位（以下「第１変位」とする）と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標を調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「１次裁縫」と呼ぶ。図４６は、１次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。１次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第２の実施形態での図２５と同一である。

次のステップにて、ｘ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（ψ）傾斜し、ｙ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（θ）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。これにより、ワイヤーの挿入角度が図４６と正確に反対方向にψ分だけ傾く。その次に、上記の通りに裁縫工程を繰り返す。面材を貫通する地点の位置は、上述したとおりである。このとき、裁縫間隔ｘｏは、前記第１変位と同じである。ｙ座標は固定し、ｘ軸方向の一方の先から始めて反対側に一直線に裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量ｙｏ増加させ、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。ｙｏは、前記第２変位と同じである。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標を調節して裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「２次裁縫」と呼ぶ。図４７は、２次裁縫の初期にｙ座標を固定したまま左側の先から右側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。２次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第２の実施形態での図２８と同一である。

次のステップにて、ｘ−ｚ面から時計回りの方向に一定角（ψ）傾斜し、ｙ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（θ）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。ｘ座標は固定し、ｙ−軸上の右側の先から裁縫を始めて左側の先の方に裁縫する。裁縫間隔は、ｙｏに一定にし、裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止しｘ座標を一定量ｘｏ増加させ、ｙ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｘ座標を調節して、逆方向に裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「３次裁縫」と呼ぶ。図４８は、３次裁縫の初期にｘ座標を固定したまま右側の先から左側の先に１回裁縫した後の形状をｙ−ｚ面から観察したものである。３次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第２の実施形態での図３１と同一である。
次のステップにて、ｘ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（ψ）傾斜し、ｙ−ｚ面から反時計回りの方向に一定角（θ）傾斜するようにワイヤーの挿入角度を変更する。面材のｙ座標は固定し、ｘ−軸上の右側の先から裁縫を始めて左側の先の方に裁縫する。裁縫間隔は、ｘｏに一定にし、裁縫している途中にその先に至ると、裁縫をしばらく中止し、ｙ座標を一定量ｙｏ増加させ、ｘ軸と平行かつ逆方向に裁縫をする。反対側の先に至ると、上記の通りにｙ座標を調節して逆方向に裁縫する過程を繰り返す。以上の裁縫工程を「４次裁縫」と呼ぶ。図４９は、４次裁縫の初期にｙ座標を固定したまま右側の先から左側の先に１回裁縫した後の形状をｘ−ｚ面から観察したものである。４次裁縫が完了した後に上部面材の上から観察したワイヤーの配列形態は、第２の実施形態での４０と同一である。

最後に、第８の実施形態と同様に、上部と下部の面材の間にある支持軸を分離し、両面材間の距離が遠くなるように互いに反対方向に引っ張って、前記ワイヤー裁縫工程において上／下面材の間に投入されたワイヤーが直線に平行に引っ張られるようにした状態でワイヤーと上部及び下部面材との接触部を固定する。

前の第８の実施形態と同様に、所定の自体剛性を有する柔軟なワイヤー（例えば、金属）を活用して芯材を構成する場合には、ワイヤー自体の剛性及びトラスの力学的構造に基づいて、満足できる重量に対する圧縮、専断、曲げ強度を達成できる。万が一、ワイヤー素材として一方向（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）繊維集合（ｙａｒｎ）のように自体剛性が不足している素材を使用する場合には、
樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態のワイヤーを利用して３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途の樹脂を噴霧して樹脂に含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ）されるようにした後に硬化するから、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に固定することによって、単純で、経済的かつ高強度を有するサンドウィッチ板材を製造できる。具体的に、ワイヤー素材が炭素及びガラス繊維束（ｙａｒｎ）の場合、樹脂などの結合材を予め含浸させた半硬化状態で３次元トラス形態を形成した後に硬化させるか、または３次元トラス形態の形成後に別途のエポキシのような液状合成樹脂ボンドを噴射するか、塗るか、またはボンドに浸した後に硬化する方法で固定できる。

前記過程を通して製作されたサンド板材は、第２の実施形態による図３５と同一である。芯材の形状が３次元ピラミッドと類似したトラス二つの層がその頂点を互いに向かい合って配置された構造を有する。

以上、本発明は、限定された実施形態と図面により説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有した者であればこのような記載から多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められねばならない。

例えば、各々の裁縫ステップにおいて使用する複数のワイヤーは、物理的に分離または一つの連続したワイヤーから構成することも可能である。

また、実施形態上において言及された面材固定手段としてのフレーム及びフレーム離隔手段としての支持棒は、他の手段に変えることもできる。

また、各々の裁縫ステップにて一つのワイヤーが上／下面材の間を往復することではなく、一般的な裁縫過程と同様に表糸と裏糸が互いにからまる形態で裁縫過程が行われることができる（図５０参照）。この場合、上述の実施形態のように各々の裁縫ステップにて一つのワイヤーを利用してワイヤーが上／下面材の貫通部に沿って往復裁縫し続ける場合には、摩擦抵抗が裁縫距離に比例して増加し、初期に形成されたワイヤー貫通部の口径が意図しなく広くなりうるという問題を補完できるから有利である。

したがって、このようなすべての修正と変更は、特許請求の範囲に開示された本発明の範囲またはこれらの均等物に該当すると理解できるはずである。

Claims (12)

1. 上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたパネルの製造方法であって、
   前記上／下面材を一定の間隔を隔てて平行に配置するステップと、
   前記上／下面材を水平方向に相互平行移動させた後、複数の柔軟なワイヤーで上／下面材に垂直に貫通させて往復連結するステップを数回繰り返して行う裁縫ステップと、
   前記上／下面材の相対的変位を解消した後、両面材を平行状態を維持した状態で垂直な方向に最大限離隔させた後、面材とワイヤーを固定するステップと
   を含んで構成されるパネルの製造方法。
2. 前記裁縫ステップは、
   （ａ）上／下面材を貫通する仮想のｚ−方向の垂直軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に第１角度傾斜し、ｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に第２角度傾斜するように前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｂ）第１ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ互いに離隔し、互いに隣接した裁縫列の端部は、ｙ方向に前記第２変位の１／２だけ変位させる方法で行われる第１裁縫ステップと、
   （ｃ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の正の方向に前記第２角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｄ）第２ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１裁縫ステップと同様にして、前記第１裁縫ステップと同じ方法で行われる第２裁縫ステップと、
   （ｅ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に前記第２角度傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させ、前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の負の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｆ）第３ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１変位間隔の２倍で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に第２変位の１／２間隔分だけ互いに離隔し、互いに隣接した裁縫列の端部は、ｘ方向に前記第１変位だけ変位させる方法で行われる第３裁縫ステップと、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のパネルの製造方法。
3. 前記各々の裁縫ステップにおいて裁縫間隔及び裁縫列の離隔間隔が２倍であることを特徴とする請求項２に記載のパネルの製造方法。
4. 前記裁縫ステップは、
   （ａ）上／下面材を貫通する仮想のｚ−方向の垂直軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に第１角度傾斜し、ｙ−ｚ面の上からｙ軸の負の方向に第２角度傾斜するように前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｂ）第１ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第１裁縫ステップと、
   （ｃ）前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の負の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｄ）第２ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１裁縫ステップと同様にし、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第２裁縫ステップと、
   （ｅ）前記支持軸がｙ−ｚ面の上からｙ軸の正の方向に前記第２角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｆ）第３ワイヤーを利用して前記上／下面材をｙ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１及び第２裁縫ステップと同様にし、ｙ軸方向の裁縫間隔は、前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｘ軸方向に前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第３裁縫ステップと、
   （ｇ）前記支持軸がｘ−ｚ面の上からｘ軸の正の方向に前記第１角度の２倍だけ傾斜するように、前記上／下面材を相対的に平行移動させるステップと、
   （ｈ）第４ワイヤーを利用して前記上／下面材をｘ軸方向に往復裁縫するものの、この場合、面材に対するワイヤーの貫通位置を前記第１ないし第３裁縫ステップと同様にし、ｘ軸方向の裁縫間隔は、前記第１角度に応じる面材の第１変位間隔で、各々の連続ワイヤー裁縫列は、ｙ軸方向に前記第２角度に応じる面材の第２変位間隔分だけ相互離隔される方法で行われる第４裁縫ステップと
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のパネルの製造方法。
5. 前記各々の裁縫ステップにおいて裁縫間隔及び裁縫列の離隔間隔が２倍であることを特徴とする請求項４に記載のパネルの製造方法。
6. 前記上／下板材の間に一つ以上の板材が付加されたことを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載のパネルの製造方法。
7. 各々の裁縫ステップにおいて前記上／下板材でのワイヤーの貫通位置が互いに異なることを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載のパネルの製造方法。
8. 面材とワイヤーを固定させた後、前記上／下面材の少なくとも一つに補強板を結合させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載のパネルの製造方法。
9. 前記複数のワイヤーは、一つの連続したワイヤーであることを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載のパネルの製造方法。
10. 前記ワイヤーは、金属または繊維材であることを特徴とする請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載のパネルの製造方法。
11. 前記ワイヤーは繊維材で、ワイヤーと面材接触部、ワイヤー自体、ワイヤー交差部を同時に接着剤を利用して硬化及び固定させることを特徴とする請求項１０に記載のパネルの製造方法。
12. 上／下面材の間にトラス構造の芯材を備えたパネルの製造方法であって、
    前記上／下面材を一定の間隔を隔てて平行に配置するステップと、
    前記上／下面材を固定させた状態で複数の柔軟なワイヤーで上／下面材に傾斜するように貫通させて往復連結するステップを数回繰り返して行う裁縫ステップと、
    面材とワイヤーを固定するステップと
    を含んで構成されるパネルの製造方法。