JP2015217678A - 樹脂を含浸させた一体の複合トラス構造の製造 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂を含浸させた非可撓性の複合トラス構造を提供する。
【解決手段】複合トラス構造は、第１表面板と、第２表面板と、一体構造を形成するように結節点で第１表面板および第２表面板と接合される複数のトラス要素とを有してもよい。複合トラス構造は、１）ツール上に第１乾燥布層を配置するステップと、２）第１乾燥布層上に布付マンドレルの第１層を配置するステップと、３）布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップと、４）布付マンドレル上に第２乾燥布層を配置することによって乾燥布成形品を用意するステップとを含む方法によって形成されてもよい。本方法は、乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップと、非可撓性の複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップとをさらに含んでもよい。
【選択図】図１９

Description

本開示は、一般に、樹脂を含浸させた非可撓性の複合トラス構造に関し、より具体的には、２つの表面板およびトラス要素のコアを有する一体の複合トラス構造を製造するための方法に関する。

繊維強化樹脂材料は、航空宇宙技術を含む様々な用途での構成要素の作製に使用される機会が増えている軽量で高強度の材料である。繊維強化樹脂材料は、繊維織布または繊維不織布および樹脂母材の複合材である。場合によって、繊維強化樹脂材料は、これらの材料から形成される任意の構成要素の強度および耐久性をさらに高めるために固有の補強能力を有する構造として作製される場合がある。複合サンドイッチ構造は、例えば、繊維強化樹脂の２つの複合表面板の間の硬質のコアからなる場合がある。一例として、特許文献１は、樹脂を予備含浸させた繊維布（または「プリプレグ」布）の２つの表面板の間の硬質のハニカム状のコアから形成される複合サンドイッチ構造について記載している。有効なものではあるものの、このようなプリプレグの構造は、多数の硬化サイクルおよび嵩減らし(debulking)ステップを含む複雑な一連の製造ステップを必要とし得る。加えて、ハニカム状の補強された複合サンドイッチ構造を多数の構成要素に切断することは、ハニカム状の部分の露出した切断縁が製品の耐久性を低下させ得ることから、困難であり得るか、または付加的な加工を必要とし得る。

トラス構造は、「結節点」で連結される１つ以上の三角形または台形のトラス要素からなる。トラス構造は、建築用途において堅固な骨組を実現するその能力に関して非常に評価されているものの、効率的な製造工程を用いて複合サンドイッチ構造にトラス要素を補強構造として組み込むことが課題として残っている。単一の表面板を有する可撓性の複合トラス構造を製造するための方法が、特許文献２に記載されているが、そこで開示されている、結果として得られるトラス構造は、補強された構造を実現するために機体などの硬質の支持面への取り付けを必要とする。

米国特許第６，５０８，９１０号明細書 米国特許第８，６５１，４１９号明細書

明らかに、様々な用途のための非可撓性の補強された複合トラス構造を利用可能にする効率的な製造方法が必要とされている。

本開示の一態様によれば、複数のトラス要素を有するコアを有する複合トラス構造を作製するための方法が開示される。本方法は、非凹凸面を有するツール上に第１乾燥布層を配置することによっておよび凹凸面を形成するように、布付マンドレル(fabric-loaded mandrel)の第１層を第１乾燥布層上に配置することによって、乾燥布成形品を用意するステップを含んでもよく、布付マンドレルそれぞれは、マンドレルの周囲を包む乾燥布管を含む。本方法は、乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップと、複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップとをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、乾燥布成形品を用意するステップは、凹凸面に形成された溝のそれぞれに第２層の布付マンドレルのそれぞれを配置することによって、布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、乾燥布成形品を用意するステップは、布付マンドレルの第２層上に第２乾燥布層を配置するステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、乾燥布成形品を用意するステップは、布付マンドレルの第２層上に布付マンドレルの１つ以上のさらなる層を配置するステップと、布付マンドレルの第１層、第２層、またはさらなる層の１つ以上の上に第２乾燥布層を配置するステップとをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、本方法は、乾燥布管をマンドレルに被せて引っ張ることによって、またはマンドレル上に乾燥布管を編むことによって、布付マンドレルのそれぞれを用意するステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、本方法は、複合トラス構造からマンドレルを除去するステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、複合トラス構造からマンドレルを除去するステップは、溶媒を用いてマンドレルを処理するステップを含んでもよい。

別の改良形態において、本方法は、複合トラス構造を複数の個々の構成要素にスライスするステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップは、１）乾燥布成形品上に真空バッグを配置するステップと、２）真空バッグを真空引きするステップと、３）乾燥布成形品に樹脂を含浸させるために真空バッグ内に樹脂を引き込むステップとを含んでもよい。

別の改良形態において、乾燥布成形品を用意するステップは、乾燥布成形品の各間隙に充填材料をインサートするステップをさらに含んでもよい。

別の改良形態において、布付マンドレルのそれぞれは、上部および底部を有してもよく、第１乾燥布層上に布付マンドレルの第１層を配置するステップは、第１乾燥布層に接触するように、布付マンドレルのそれぞれの底部を配置するステップを含んでもよい。

別の改良形態において、布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップは、凹凸面に形成された溝のそれぞれの底部に接触するように第２層の布付マンドレルのそれぞれの上部を配置するステップを含んでもよい。

本開示の別の態様によれば、複合トラス構造が開示される。複合トラス構造は、第１表面板、第２表面板、および第１表面板と第２表面板との間の補強コアを備えてもよい。補強コアは、複数のトラス要素であって、それぞれが、一体構造を形成するように結節点で第１表面板および第２表面板と接合される複数のトラス要素を含んでもよい。複合トラス構造は、乾燥布成形品に樹脂を含浸させた後で、樹脂を硬化させることによって形成されてもよい。

別の改良形態において、硬化される樹脂は、一体構造として第１表面板、第２表面板、および複数のトラス要素を互いに融合させてもよい。

別の改良形態において、第１表面板および第２表面板は、互いに平行に延在してもよい。

別の改良形態において、第１表面板および第２表面板は、互いに傾斜されてもよい。

別の改良形態において、トラス要素のそれぞれの断面は、三角形であってもよい。

別の改良形態において、トラス要素のそれぞれの断面は、台形であってもよい。

別の改良形態において、トラス要素のそれぞれの断面は、矩形であってもよい。

本開示の別の態様によれば、複合トラス構造であって、第１表面板と、第２表面板と、単体構造を形成するように第１表面板および第２表面板と接合される複数のトラス要素を含む補強コアとを有する複合トラス構造が開示される。複合トラス構造は、１）ツール上に第１乾燥布層を配置するステップと、２）凹凸面を形成するように、第１乾燥布層上に布付マンドレルの第１層を配置するステップと、３）凹凸面に形成された溝のそれぞれに第２層の布付マンドレルのそれぞれを配置することによって、布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップであって、第１層および第２層の布付マンドレルが、マンドレルの周囲を包む乾燥布管を含むステップと、４）布付マンドレル上に第２乾燥布層を配置するステップとによって、乾燥布成形品を用意するステップを含む方法によって作製されてもよい。本方法は、乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップと、複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップとをさらに含んでもよい。

述べられた特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において単独で達成されてもよいし、またはさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。なお、これらのさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照することによって理解され得る。

本開示に従って構成された複合トラス構造の正面図である。 図１の複合トラス構造の斜視図である。 本開示に従って構成された、複合トラス構造を有する空気力学的な楔構造の斜視図である。 本開示の方法に係る、布付マンドレルの用意を概略的に示す斜視図である。 本開示の方法に係る、ツール上への第１乾燥布層の配置を概略的に示す正面図である。 本開示の方法に係る、第１乾燥布層上への布付マンドレルの第１層の配置を概略的に示す正面図である。 本開示に従って構成された、布付マンドレルの第１層によって形成された凹凸面の斜視図である。 本開示の方法に係る、布付マンドレルの第１層上への布付マンドレルの第２層の配置を概略的に示す正面図である。 本開示に従って構成された、第１乾燥布層上に積み重ねられた、布付マンドレルの多数の層の正面図である。 本開示の方法に係る、布付マンドレル上への第２乾燥布層の配置を概略的に示す正面図である。 本開示に従って構成された、乾燥布成形品の正面図である。 図１１と同様の乾燥布成形品であるが、本開示に従って構成された、布付マンドレルの多数の層上に配置された第２乾燥布層を有する、乾燥布成形品の正面図である。 図１２と同様の乾燥布成形品であるが、本開示に従って構成された、布付マンドレルの層の間に配置された第２乾燥布層を有する乾燥布成形品の正面図である。 本開示の方法に係る、充填材料による、乾燥布成形品の間隙の充填を概略的に示す、図１１の詳細１４の正面図である。 本開示の方法に係る、複合トラス構造を形成するための、乾燥布成形品の樹脂含浸および樹脂硬化を概略的に示す正面図である。 本開示の方法に係る、複合トラス構造からのマンドレルの除去を概略的に示す斜視図である。 本開示の方法に係る、溶媒を用いた処理による、複合トラス構造からのマンドレルの除去を概略的に示す斜視図である。 本開示の方法に係る、個々の構成要素への複合トラス構造のスライスを概略的に示す斜視図である。 本開示の方法に係る、複合トラス構造を有する構成要素の製造に関連し得る一連のステップの見本を示すフローチャートである。

図面が、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことおよび開示されている実施形態が、場合によって概略的に示されていることが理解されるべきである。さらに、以下の詳細な説明が、本質的に例示に過ぎず、本発明またはその用途および使用を限定することを意図されていないことが理解されるべきである。したがって、本開示は、説明の便宜上、特定の例説的な実施形態として描かれ、説明されているが、本開示が、様々な他の種類の実施形態ならびに様々な他のシステムおよび環境において実施され得ることが理解される。

次に図面を参照するが、特に図１および図２を参照すると、非可撓性の複合構造１０が示されている。非可撓性の複合構造１０は、第１表面板１２と、第２表面板１４と、第１表面板１２と第２表面板１４との間の補強コア１６を有する複合サンドイッチ構造とを有してもよい。補強コア１６は、一体構造または単体構造を形成するように結節点２０で第１表面板１２および第２表面板１４と融合され得る１つ以上のトラス要素１８からなっていてもよい。トラス要素１８は、図２に示されているように複合構造１０の長さ（ｌ）に沿って揃えられて、連続していてもよい。非可撓性の複合構造１０は、その２つの表面板１２、１４、その補強コア１６、およびその材料構造のおかげで堅牢であり得る。その堅固な構造に基づいて、非可撓性の複合構造１０は、さらなる補強要素または支持構造の補助なしに様々な構成要素のための構造骨組を形成することが可能であり得る。非限定的な例として、複合トラス構造１０は、様々な機体の構成要素のための堅固な骨組を形成してもよいが、さらに他の用途に使用されてもよい。さらに、複合トラス構造１０は、従来技術の同等の複合サンドイッチ構造よりも効率的に製造され得る（以下のさらなる詳細を参照）。

表面板１２および１４は、滑らかで平坦な構造を有してもよいし、または用途に応じて一部の領域において湾曲または屈曲されてもよい。加えて、表面板１２および１４は、図１および図２に示されているように互いに平行に延在してもよいし、または図３の空気力学的な楔構造２２によって示されているように互いに傾斜していてもよい。トラス要素１８は、図１〜図３において三角形の断面のものとして示されているが、様々な他の形状の断面（台形または矩形の断面などであるが、これらに限定されない）をさらに有してもよい。さらに、トラス要素１８は、尖った縁（図１〜図３参照）または丸い縁を有してもよく、また、相対的なサイズ、形状、およびトラス要素１８間の間隔も同様に様々であってもよい。

複合トラス構造１０は、繊維強化樹脂材料から形成されてもよく、繊維強化樹脂材料は、硬化される樹脂母材に埋め込まれる繊維織布または繊維不織布からなってもよい。布の繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、もしくは任意の他の適切な繊維、または繊維の組み合わせであってもよい。加えて、硬化される樹脂は、一体構造を有する複合トラス構造１０を形成するように表面板１２および１４ならびにトラス要素１８を互いに融合させてもよい（以下のさらなる詳細を参照）。

図４〜図１８は、非可撓性の複合トラス構造１０を有する構成要素の作製に関連し得る一連のステップおよび中間構造を概略的に示している。図４から始まり、所望のトラス要素１８に対応する断面形状を有するマンドレル２４が、図示のように、布付マンドレル２８を形成するために乾燥布管２６によって包まれてもよい。乾燥布管２６によってマンドレル２４を包むことは、布付マンドレル２８がマンドレル２４の形状に一致し得るように皺がないか、または少なくとも実質的に皺がないぴったりと適合した布の被覆を実現するために乾燥布管２６をマンドレル２４にしっかりと被せて引っ張ることによって達成されてもよい。あるいは、乾燥布管２６によってマンドレル２４を包むことは、マンドレル２４上に乾燥布管２６を編むことによって達成されてもよい。乾燥布管２６は、「乾燥した」状態の（すなわち、樹脂を予備含浸させていない）編まれたか、または織られた繊維の布からなっていてもよい。所望のトラス要素の断面が、三角形の場合、マンドレル２４は、図示のように三角柱の形状を有してもよい。あるいは、異なる種類のトラス要素が求められている場合、マンドレル２４は、他の形状を有してもよい。しかしながら、一般に、マンドレル２４／布付マンドレル２８は、言うまでもなくマンドレル２４の断面が矩形である場合を除いて、上部３２よりも幅（ｗ）の広い底部３０を有し得る。さらに、マンドレル２４／布付マンドレル２８は、その長さ（ｌ）に沿って真っ直ぐ（すなわち、直線状）であってもよいし、または湾曲／屈曲されていてもよい（すなわち、非直線状であってもよい）。マンドレル２４は、金属材料などの固体材料から形成されてもよいし、または以下でさらに詳細に説明するように適切な溶媒を用いた処理によって複合トラス構造１０から除去され得るように可溶性の固体材料から形成されてもよい。いずれにしても、図４に描かれている、マンドレルへの装着ステップは、以下で述べられる布の成形手順のために必要な数の布付マンドレル２８を用意するために必要に応じて繰り返されてもよい。

図５〜図１４は、複合トラス構造１０の布の骨組を形成し得る乾燥布成形品３６（図１１参照）を用意することに関連し得る一連のステップおよび中間構造を描いている。図５に示されているように、１つ以上の第１乾燥布層３８が、最初に、所望の構成要素の構造に応じて滑らかで平坦であり得る非凹凸面を有してもよいし、徐々に湾曲されていてもよいし、または特定の箇所で急に屈曲されていてもよいツール４０上に配置されてもよい。第１乾燥布層３８は、乾燥した、すなわち、樹脂を予備含浸させていない繊維織布または繊維不織布の１つ以上の層からなっていてもよく、第１表面板１２の布の骨組を形成してもよい。

トラス要素１８の布の骨組を形成するために、布付マンドレル２８の第１層が、図６に示されているように第１乾燥布層３８上に配置されてもよい。より具体的には、布付マンドレル２８のそれぞれの底部３０が、図７に最も良く示されているように、布付マンドレル２８の第１層が溝４６を有する凹凸面４４を形成するように第１乾燥布層３８に接触するよう配置されてもよい。非限定的な可能性として、布付マンドレル２８は、図示のように、溝４６が互いに平行に延在し得るように互いに当接し、平行になるよう揃えられてもよい。しかしながら、他の配置も、もちろん可能である（特に、湾曲または屈曲したマンドレルを使用する場合）。

次に図８を参照すると、トラス要素１８の布の骨組を形成することに関連する次のステップは、溝４６のそれぞれに第２層の布付マンドレル２８のそれぞれを配置することによって、布付マンドレル２８の第１層上に布付マンドレル２８の第２層を配置することを含んでもよい。より具体的には、第２層の布付マンドレル２８のそれぞれの上部３２は、第２層の布付マンドレル２８のそれぞれの底部３０が、平坦なまたはほぼ平坦な面を形成するように上向きになり得るように、それぞれの溝４６の底部４８に接触するように、または少なくともこれに向けられて配置されてもよい。このように、布付マンドレル２８の第２層は、布付マンドレル２８の第１層と噛み合わされてもよい。随意に、布付マンドレル２８のさらなる層が、さらなるトラス要素を有するコアを形成するために、図６および図８に描かれているステップに従って、布付マンドレル２８の第１層および第２層上に積み重ねられてもよい（図９参照）。

布付マンドレル２８の所望の数の層を積み上げた後で、１つ以上の第２乾燥布層５０が、図１０および図１１に示されているように、乾燥布成形品３６を形成するために、布付マンドレル２８上に配置されてもよい。布付マンドレル２８の２つより多くの層が使用される場合、１つ以上の第２乾燥布層５０は、図１２の例によって示されているように、布付マンドレル２８の層の全体の上に配置されてもよいし、または、１つ以上の第２乾燥布層５０は、図１３の例によって示されているように、布付マンドレル２８の層の間の所望の位置に配置されてもよい。第２乾燥布層５０は、第２表面板１４の布の骨組を形成してもよく、また、乾燥した、すなわち、樹脂を予備含浸させていない繊維織布または繊維不織布の１つ以上の層からなっていてもよい。しかしながら、一部の構成において、単一の表面板のみが複合トラス構造において求められる場合、第２乾燥布層５０は、乾燥布成形品３６から省かれてもよい。

間隙５２が、乾燥布成形品３６に（布付マンドレル２８と乾燥布層３８および５０の一方または両方との間などに）存在する場合、充填材料５４が、随意に、より密度が高い成形品を形成するために間隙５２のそれぞれにインサートされてもよい（図１４参照）。充填材料５４は、乾燥繊維布から形成されてもよく、また、間隙５２を充填するのに適した形状を有してもよい。非限定的な例として、充填材料５４は、布付マンドレル２８の長さ（ｌ）に沿って延在し、かつ布付マンドレル２８と乾燥布層３８および５０の一方または両方との間に位置する間隙５２を充填するように構成された管形状を有してもよい。

次に図１５を参照すると、乾燥布成形品３６を用意し、随意の充填材料５４を取り付けたら、乾燥布成形品３６は、最初に樹脂含浸工程５５によって樹脂を含浸させ、次に硬化工程５６を経てもよい。樹脂含浸工程５５は、乾燥布成形品３６およびツール４０を真空バッグ５８内に配置し、真空バッグ５８を真空引きし、乾燥布成形品３６に樹脂を含浸させるように真空圧力によって真空バッグ５８内に樹脂を引き込むことによって実行されてもよい。次に、硬化工程５６は、樹脂を含浸させた乾燥布成形品３６を保持している真空バッグ５８をオーブンにおいて適切な温度で加熱し、樹脂を硬化させて硬化状態にするために加圧することによって実行されてもよい。しかしながら、硬化工程５６は、加熱せずに同様に実行されてもよい。硬化工程中に、樹脂を含浸させた布は、一体品として一体化された第１表面板１２、第２表面板１４、およびトラス要素１８を有する複合トラス構造１０を形成するように単一ユニットとして一体に融合されてもよい。

真空バッグ５８から硬化した複合トラス構造１０を取り出した後、マンドレル２４が、ツールを用いて複合トラス構造１０から除去されてもよいし、または図１６に描かれているように複合トラス構造１０から手作業で引き出されるか、もしくは押し出されてもよい。あるいは、マンドレル２４が、可溶性のマンドレルの場合、マンドレル２４は、複合トラス構造１０の完全性を大きく損なうことなくマンドレル２４を溶解することができる溶媒６０を用いてマンドレル２４を処理することによって溶解されてもよい（図１７参照）。１つの可能性として、溶媒６０は、マンドレル２４が水溶性の場合、水であってもよいが、他の適切な溶媒がさらに使用されてもよい。特に、可溶性のマンドレルの使用は、互いに傾斜した表面板（例えば、図３参照）および／またはマンドレル２４への接近が表面板によって妨げられ得るそれ以外の閉じた構成を有する複合トラス構造からのマンドレル２４の除去の容易さを改善することができる。

結果として得られる複合トラス構造１０は、図１８に概略的に描かれているように、所望の数の個々の構成要素６４を形成するために必要に応じてスライスまたは切断され得るより大きなパネル６２として形成されてもよい。この関連で、パネル６２の寸法は、構成要素６４の寸法および構成要素の所望の数に基づき必要に応じてスケール変更されてもよい。理解されるように、構成要素６４の生産率は、より大きなパネル６２から構成要素６４を切断することによって、構成要素６４を個々に成形する場合に比べて著しく改善され得る。

図１９は、複合トラス構造１０を有する構成要素の製造に関連し得るステップを要約している。第１ブロック７０から始まり、図４に示して、上述したように、所望の数の布付マンドレル２８を形成するために、１つ以上のマンドレル２４に、乾燥布管２６が装着されてもよい。布付マンドレル２８が揃ったら、乾燥布成形品３６が、ブロック７２に従って用意されてもよい。ブロック７２は、１）ツール４０上に第１乾燥布層３８を配置するステップ（ブロック７４／図５）、２）凹凸面４４を形成するように第１乾燥布層３８上に、布付マンドレル２８の第１層を配置するステップ（ブロック７６／図６および図７）、３）布付マンドレル２８の第１層上に布付マンドレル２８の第２層を配置するステップ（ブロック７８／図８）、ならびに４）布付マンドレル２８上に第２乾燥布層５０を配置するステップ（ブロック８０／図１０）を含んでもよい。しかしながら、布付マンドレル２８のさらなる層（すなわち、２つより多くの層）が、ブロック８０の前に、要求に応じてブロック７６／７８を繰り返すことによって最初の２つの層上に積み重ねられてもよい（図９参照）。布付マンドレル２８の２つより多くの層が使用される場合、第２乾燥布層５０は、布付マンドレル２８の多数の層上に配置されてもよいし（図１２参照）、または、１つ以上の第２乾燥布層５０は、布付マンドレルの層の間の所望の位置に配置されてもよい（図１３参照）。加えて、布付マンドレル２８の単一層が、トラス要素１８を成形するために使用されてもよく、この場合、ブロック７８は省略されてもよい。また、最終製品において単一の表面板のみが求められている場合、ブロック８０は省略されてもよいことに留意されたい。随意に、ブロック７２は、乾燥布成形品３６に残っている間隙５２に１つ以上の充填材料５４をインサートすること（ブロック８２／図１４）をさらに含んでもよい。

次のブロック８４に従って、詳細に上述したような樹脂含浸工程５５によって、乾燥布成形品３６に、樹脂を含浸させてもよい。次に、樹脂を含浸させた成形された布は、次のブロック８６に従って、より大きなパネル６２として形成された複合トラス構造１０を形成するために硬化されてもよい（図１５も参照）。次に、マンドレル２４は、ツールに補助された除去、手作業による除去、またはマンドレル２４が可溶性の場合は溶媒を用いた処理によって複合トラス構造１０から除去されてもよい（ブロック８８／図１６および図１７）。最後に、複合トラス構造１０は、所望の寸法を有する個々の構成要素６４にスライスまたは切断されてもよい（ブロック９０／図１８）。場合によって、パネル６２から切断された構成要素６４は、構成要素６４が、完全な構成要素を形成するためにさらなる構成要素とさらに組み合わされ得るようにより大きな完全な構成要素の一部を形成してもよい。

したがって、一般に、本明細書に開示されている技術が、航空宇宙用途または他の産業用途のための複合トラス構造の製造を含むが、これに限定されない様々な状況において産業上の利用可能性を有することを理解することができる。本明細書に開示されている複合トラス構造は、従来技術のハニカム状の補強された複合サンドイッチ構造に匹敵する強度を有することができる一方で、大幅に少ないステップで製造することができる。具体的には、乾燥繊維布を複雑なトラス構造の形状に成形するためにマンドレルを使用することが、融合した一体の複合構造を形成するために１回のみの樹脂含浸ステップおよび１回のみの硬化ステップが適用されることを可能にしている。このようにして、従来技術のプリプレグの製造方法の特徴である多数の硬化段階および高温嵩減らし(hot debulking)ステップを回避し、様々な産業用途のための複雑な複合トラス構造を利用する容易さおよび効率が著しく改善され得る。さらに、本明細書に開示されている非可撓性の複合トラス構造は、考えられるところでは、乾燥布材料の代わりに炭素布プリプレグを用いて作製され得るが、プリプレグ材料は、一般的に、平坦なシート（管ではなく）としてのみ入手可能であり、このため、トラス要素の形状のマンドレルの被覆は、マンドレルに炭素プリプレグ層が巻き付けられ、炭素プリプレグ層の縁が重ね合わされる種類の巻付工程を必要とし得る。結果として、この代替的な方法は、皺が寄りやすいものであり得て、炭素プリプレグ層の接合部および／または皺を伸ばすために付加的な高温嵩減らしステップを必要とし得る。対照的に、本明細書に開示されている方法は、ぴったりと適合させるためにマンドレル上で圧縮および伸長させることができる編まれた乾燥布管を用いており、この結果、高温嵩減らしを必要としない。加えて、乾燥繊維布を用いた複合トラスの成形は、炭素プリプレグが、一般に乾燥繊維布よりも高価であることから、費用効率のより良い手法であり得る。本明細書に開示されている技術は、広範囲の領域（航空宇宙用途などであるが、これに限定されない）において幅広い産業上の利用可能性を見出すことができると期待される。

（結言）
さらに、本開示は、以下の節に記載の実施形態を含む。

（付記項１）
複数のトラス要素を有するコアを有する複合トラス構造を作製するための方法であって、
所定方法によって乾燥布成形品を用意するステップであって、前記所定方法が、
非凹凸面を有するツール上に第１乾燥布層を配置するステップと、
凹凸面を形成するように布付マンドレルの第１層を第１乾燥布層上に配置するステップであって、布付マンドレルそれぞれが、マンドレルの周囲を包む乾燥布管を含む、ステップと
を備えるステップと、
乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップと、
複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップと
を含む方法。

（付記項２）
乾燥布成形品を用意するステップが、凹凸面に形成された溝のそれぞれに第２層の布付マンドレルのそれぞれを配置することによって、布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップをさらに含む、付記項１に記載の方法。

（付記項３）
乾燥布成形品を用意するステップが、布付マンドレルの第２層上に第２乾燥布層を配置するステップをさらに含む、付記項２に記載の方法。

（付記項４）
乾燥布成形品を用意するステップが、
布付マンドレルの第２層上に布付マンドレルの１つ以上のさらなる層を配置するステップと、
布付マンドレルの第１層、第２層、またはさらなる層の１つ以上の上に第２乾燥布層を配置するステップと
をさらに含む、付記項２に記載の方法。

（付記項５）
乾燥布管をマンドレルに被せて引っ張ることによって、またはマンドレル上に乾燥布管を編むことによって、布付マンドレルのそれぞれを用意するステップをさらに含む、付記項３に記載の方法。

（付記項６）
複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップの後で複合トラス構造からマンドレルを除去するステップをさらに含む、付記項３に記載の方法。

（付記項７）
複合トラス構造からマンドレルを除去するステップが、溶媒を用いてマンドレルを処理するステップを含む、付記項６に記載の方法。

（付記項８）
複合トラス構造を複数の個々の構成要素にスライスするステップをさらに含む、付記項６に記載の方法。

（付記項９）
乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップが、
乾燥布成形品上に真空バッグを配置するステップと、
真空バッグを真空引きするステップと、
乾燥布成形品に樹脂を含浸させるために真空バッグ内に樹脂を引き込むステップと
を含む、付記項６に記載の方法。

（付記項１０）
乾燥布成形品を用意するステップが、乾燥布成形品の各間隙に充填材料をインサートするステップをさらに含む、付記項６に記載の方法。

（付記項１１）
布付マンドレルのそれぞれが、上部および底部を有し、
第１乾燥布層上に布付マンドレルの第１層を配置するステップが、第１乾燥布層に接触するように、布付マンドレルのそれぞれの底部を配置するステップを含む、付記項６に記載の方法。

（付記項１２）
布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップが、凹凸面に形成された溝のそれぞれの底部に接触するように第２層の布付マンドレルのそれぞれの上部を配置するステップを含む、付記項１１に記載の方法。

（付記項１３）
複合トラス構造であって、
第１表面板と、
第２表面板と、
第１表面板と第２表面板との間の補強コアと
を備え、
補強コアが、複数のトラス要素を有し、トラス要素それぞれが、一体構造を形成するように結付記項点で第１表面板および第２表面板と接合され、
複合トラス構造が、乾燥布成形品に樹脂を含浸させた後で、樹脂を硬化させることによって形成される複合トラス構造。

（付記項１４）
乾燥布成形品が、可溶性のマンドレルを用いて成形され、可溶性のマンドレルが、溶媒を用いた処理によって複合トラス構造から除去可能である、付記項１３に記載の複合トラス構造。

（付記項１５）
樹脂が、硬化されたときに第１表面板、第２表面板、および複数のトラス要素を一体構造として互いに融合させる、付記項１４に記載の複合トラス構造。

（付記項１６）
第１表面板および第２表面板が、互いに平行に延在する、付記項１５に記載の複合トラス構造。

（付記項１７）
第１表面板および第２表面板が、互いに傾斜される、付記項１５に記載の複合トラス構造。

（付記項１８）
トラス要素のそれぞれの断面が、三角形である、付記項１５に記載の複合トラス構造。

（付記項１９）
トラス要素のそれぞれの断面が、台形である、付記項１５に記載の複合トラス構造。

（付記項２０）
トラス要素のそれぞれの断面が、矩形である、付記項１５に記載の複合トラス構造。

（付記項２１）
第１表面板と、第２表面板と、単体構造を形成するように第１表面板および第２表面板に接合される複数のトラス要素を含む補強コアとを有する複合トラス構造であって、
所定方法によって乾燥布成形品を用意するステップであって、所定方法が、
ツール上に第１乾燥布層を配置するステップと、
凹凸面を形成するように、第１乾燥布層上に布付マンドレルの第１層を配置するステップと、
凹凸面に形成された溝のそれぞれに第２層の布付マンドレルのそれぞれを配置することによって、布付マンドレルの第１層上に布付マンドレルの第２層を配置するステップであって、第１層および第２層の布付マンドレルのそれぞれが、マンドレルの周囲を包む乾燥布管を含む、ステップと、
布付マンドレル上に第２乾燥布層を配置するステップと
を備えるステップと、
乾燥布成形品に樹脂を含浸させるステップと、
複合トラス構造を形成するために樹脂を硬化させるステップと
を含む方法によって作製される複合トラス構造。

（付記項２２）
溶媒を用いてマンドレルを処理することによって、樹脂を硬化させるステップの後で複合トラス構造からマンドレルを除去するステップをさらに含む、付記項２１に記載の複合トラス構造。

１０ 複合構造、１２ 第１表面板、１４ 第２表面板、１６ 補強コア、１８ トラス要素、２０ 結節点、２２ 空気力学的な楔構造、２４ マンドレル、２６ 乾燥布管、２８ 布付マンドレル、３０ 底部、３２ 上部、３６ 乾燥布成形品、３８ 第１乾燥布層、４０ ツール、４４ 凹凸面、４６ 溝、４８ 溝の底部、５０ 第２乾燥布層、５２ 間隙、５４ 充填材料、５５ 樹脂含浸工程、５６ 硬化工程、５８ 真空バッグ、６０ 溶媒、６２ より大きなパネル、６４ 構成要素、ｌ マンドレルの長さ、ｗ マンドレルの幅

Claims (15)

1. 複数のトラス要素（１８）を有するコア（１６）を有する複合トラス構造（１０）を作製するための方法であって、
   所定方法によって乾燥布成形品（３６）を用意するステップであって、前記所定方法が、
   非凹凸面を有するツール（４０）上に第１乾燥布層（３８）を配置するステップと、
   凹凸面（４４）を形成するように布付マンドレル（２８）の第１層を前記第１乾燥布層上に配置するステップであって、前記布付マンドレルそれぞれが、マンドレル（２４）の周囲を包む乾燥布管（２６）を含む、ステップと
   を備えるステップと、
   前記乾燥布成形品（３６）に樹脂を含浸させるステップと、
   前記複合トラス構造を形成するために前記樹脂を硬化させるステップ（５６）と
   を含む方法。
2. 前記乾燥布成形品（３６）を用意する前記ステップが、前記凹凸面（４４）に形成された溝（４６）のそれぞれに第２層の前記布付マンドレル（２８）のそれぞれを配置することによって、前記布付マンドレル（２８）の前記第１層上に前記布付マンドレル（２８）の前記第２層を配置することをさらに含み、
   前記乾燥布成形品（３６）を用意する前記ステップが、前記布付マンドレル（２８）の前記第２層上に第２乾燥布層（５０）を配置することをさらに含み、
   前記乾燥布成形品（３６）を用意する前記ステップが、
   前記布付マンドレルの前記第２層上に前記布付マンドレル（２８）の１つ以上のさらなる層を配置するステップと、
   前記布付マンドレル（２８）の前記第１層、前記第２層、または前記さらなる層の１つ以上の上に第２乾燥布層（５０）を配置するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記乾燥布管（２６）を前記マンドレル（２４）に被せて引っ張ることによって、または前記マンドレル上に前記乾燥布管を編むことによって、前記布付マンドレル（２８）のそれぞれを用意するステップをさらに含み、前記複合トラス構造を形成するために前記樹脂を硬化させるステップの後で前記複合トラス構造（１０）から前記マンドレル（２４）を除去するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記複合トラス構造（１０）から前記マンドレル（２４）を除去するステップが、溶媒（６０）を用いて前記マンドレルを処理することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記複合トラス構造（１０）を複数の個々の構成要素にスライスするステップをさらに含む、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記乾燥布成形品（３６）に前記樹脂を含浸させるステップ（５５）が、
   前記乾燥布成形品上に真空バッグ（５８）を配置するステップと、
   前記真空バッグを真空引きするステップと、
   前記乾燥布成形品に前記樹脂を含浸させる（５５）ために前記真空バッグ内に前記樹脂を引き込むステップと
   を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記乾燥布成形品（３６）を用意する前記ステップが、前記乾燥布成形品の間隙（５２）のそれぞれに充填材料（５４）をインサートするステップをさらに含む、請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記布付マンドレル（２８）のそれぞれが、上部（３２）および底部（３０）を有し、
   前記第１乾燥布層（３８）上に前記布付マンドレル（２８）の前記第１層を配置するステップが、前記第１乾燥布層（３８）に接触するように前記布付マンドレルのそれぞれの前記底部を配置するステップを含み、
   前記布付マンドレルの前記第１層上に前記布付マンドレル（２８）の前記第２層を配置するステップが、前記凹凸面（４４）に形成された前記溝（４６）のそれぞれの底部（４８）に接触するように前記第２層の前記布付マンドレルのそれぞれの前記上部を配置するステップを含む、請求項３から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 複合トラス構造（１０）であって、
   第１表面板（１２）と、
   第２表面板（１４）と、
   前記第１表面板と前記第２表面板との間の補強コア（１６）と
   を備え、
   前記補強コアが、複数のトラス要素（１８）を有し、前記トラス要素それぞれが、一体構造を形成するように結節点（２０）で前記第１表面板および前記第２表面板と接合され、
   前記複合トラス構造が、乾燥布成形品（３６）に樹脂を含浸させた（５５）後で、前記樹脂を硬化させる（５６）ことによって形成される複合トラス構造（１０）。
10. 前記乾燥布成形品（３６）が、可溶性のマンドレル（２４）を用いて成形され、前記可溶性のマンドレルが、溶媒（６０）を用いた処理によって前記複合トラス構造から除去可能であり、前記樹脂が、硬化されたときに一体構造として前記第１表面板（１２）、前記第２表面板（１４）、および前記複数のトラス要素（１８）を互いに融合させる、請求項９に記載の複合トラス構造（１０）。
11. 前記第１表面板（１２）および前記第２表面板（１４）が、互いに平行に延在する、請求項１０に記載の複合トラス構造（１０）。
12. 前記第１表面板（１２）および前記第２表面板（１４）が、互いに傾斜される、請求項１０に記載の複合トラス構造（１０）。
13. 前記トラス要素（１８）のそれぞれの断面が、三角形である、請求項１０に記載の複合トラス構造（１０）。
14. 前記トラス要素（１８）のそれぞれの断面が、台形である、請求項１０に記載の複合トラス構造（１０）。
15. 前記トラス要素（１８）のそれぞれの断面が、矩形である、請求項１０に記載の複合トラス構造（１０）。

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