JP2016036919A - 複合材の成形治具及び複合材の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な構造を有する複合材の被成形品をより簡易に成形することが可能な複合材の成形治具を提供することである。【解決手段】実施形態に係る複合材の成形治具は、開口部の広さよりも内部の方が広い構造を少なくとも一部に有する成形対象品の前記内部に前記成形対象品の組立て前に挿入される支持体であって、前記成形対象品の少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するためのフィルムを前記成形対象品の前記内部において支持するための前記支持体を少なくとも有する。前記支持体は、サイズを変えることによって前記領域の減圧後に前記開口部から引き抜くことができるように構成される。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、複合材の成形治具及び複合材の成形方法に関する。

従来、航空機に使用される複合材を成形する方法として、オートクレーブ(A/C: autoclave)を用いて複合材を加圧及び加熱することによって成形する方法が知られている。オートクレーブを用いた成形方法では、成形後の形状に合わせた治具にシート状のプリプレグが積層される。次に、バッグフィルム及びシール材等を用いてシート状のプリプレグが覆われる。続いて、バッグフィルム及びシール材で覆われた領域が真空状態にされる。真空引きによってプリプレグをバッグフィルム及びシール材で密閉する作業はバギングと呼ばれる。次に、バギングされたプリプレグは、オートクレーブを用いて加圧及び加熱されることによって成形される（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３３４８３４号公報

本発明は、様々な構造を有する複合材の被成形品をより簡易に成形することが可能な複合材の成形治具及び複合材の成形方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る複合材の成形治具は、開口部の広さよりも内部の方が広い構造を少なくとも一部に有する成形対象品の前記内部に前記成形対象品の組立て前に挿入される支持体であって、前記成形対象品の少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するためのフィルムを前記成形対象品の前記内部において支持するための前記支持体を少なくとも有する。前記支持体は、サイズを変えることによって前記領域の減圧後に前記開口部から引き抜くことができるように構成される。
また、本発明の実施形態に係る複合材の成形方法は、前記成形治具を少なくとも用いて前記成形対象品の成形加工を行うものである。
また、本発明の実施形態に係る複合材の成形方法は、前記成形治具が有する前記支持体で前記フィルムを支持した状態で前記フィルム及び前記支持体を前記成形対象品の組立て前に前記成形対象品の内部に挿入するステップと、前記フィルムで前記成形対象品の少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するステップと、前記減圧対象となる領域を減圧するステップと、前記減圧対象となる領域の減圧後に前記支持体のサイズを変えることによって前記支持体を前記成形対象品の前記開口部から引き抜くステップと、前記支持体を引き抜いた後の前記成形対象品を加熱硬化するステップとを有するものである。

本発明の実施形態に係る複合材の成形治具及び複合材の成形方法によれば、様々な構造を有する複合材の被成形品をより簡易に成形することができる。

本発明の第１の実施形態に係る複合材の成形治具の構成を示す断面図。 図１に示す成形治具によって成形される対象となる被成形品の斜視図。 図２に示す被成形品から上側の外板を取り外した状態における被成形品の斜視図。 図１に示す支持体の斜視図。 図４に示す支持体の折り畳んだ状態における斜視図。 図１に示す支持体の折り畳んだ状態における正面図。 図１に示す成形治具の変形例を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る複合材の成形治具の構成を示す断面図。 図８に示す支持体の上面図。

本発明の実施形態に係る複合材の成形治具及び複合材の成形方法について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
（構成および機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る複合材の成形治具の構成を示す断面図、図２は図１に示す成形治具によって成形される対象となる被成形品の斜視図、図３は図２に示す被成形品から上側の外板を取り外した状態における被成形品の斜視図である。

成形治具１は、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP: Glass fiber reinforced plastics)や炭素繊維強化プラスチック(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)等の複合材の成形加工用の治具である。

複合材の成形加工は、成形対象品Ｗの組立、成形対象品Ｗのバギング及び成形対象品Ｗのオートクレーブ成形の手順で行うことができる。成形対象品Ｗの組立は、マンドレル等の治具を用いてシート状のプリプレグを積層し、プリプレグの積層体を成形対象品Ｗの形状に合わせて組合わせる作業となる。成形対象品Ｗのバギングは、オートクレーブ成形に先立つ前作業であり、バギングフィルムで成形対象品Ｗを密閉し、密閉された領域を真空装置によって減圧することによって成形対象品Ｗを加圧する作業である。オートクレーブ成形は、バギングされた成形対象品Ｗをオートクレーブ装置内に搬入し、成形対象品Ｗを加熱硬化する工程である。

オートクレーブ成形による複合材の成形対象品Ｗとしては、航空機用の部品が代表的である。但し、航空機用に限らず、次世代のロケット、人口衛星、船舶、鉄道車両、自動車等の移動体の部品、回転翼等の動体部品、その他、静止部品など、様々な用途を有する部品、半製品又は完成品をオートクレーブ成形による複合材の成形対象とすることができる。

図１に示す成形治具１は、成形対象品Ｗのバギング用の治具である。成形治具１は、開口部Ｗ０の広さよりも内部の方が広い構造を少なくとも一部に有する成形対象品Ｗを対象として、成形対象品Ｗの内部のバギングを行うことを可能とする治具である。

具体例として、成形対象品Ｗの開口部Ｗ０をある投影面上に投影した場合における面積よりも、成形対象品Ｗの内部に形成される空隙の、投影面に平行な断面積の方が大きい構造を有する成形対象品Ｗであれば、成形対象品Ｗの内部をバギングの対象とすることができる。別の例として、成形対象品Ｗの内部に形成される空隙の最大幅よりも、開口部Ｗ０の最大幅が小さい成形対象品Ｗの内部をバギングの対象とすることができる。

従って、成形治具１を用いることによって、開口部Ｗ０が段差を有する縁によって形成される成形対象品Ｗ、曲線の縁によって開口部Ｗ０が形成される成形対象品Ｗ或いは複数の開口部Ｗ０を有する成形対象品Ｗなど、様々な構造を有する成形対象品Ｗの内部をバギングの対象とすることができる。

図示された例では、下側の外板（スキン）Ｗ１上に一対の２つの逆Ｔ字型の部材Ｗ２を対向して設置し、２つの逆Ｔ字型の部材Ｗ２の間に２つのストリンガ（縦通材）Ｗ３を間を空けて配置する一方、２つの逆Ｔ字型の部材Ｗ２の上に、２枚の上側の外板Ｗ４をセットした構造を有する組立品が成形対象品Ｗとされている。

成形対象品Ｗのうち、下側の外板Ｗ１、ストリンガＷ３及び上側の外板Ｗ４は、CFRP等のプリプレグで構成される。従って、下側の外板Ｗ１、ストリンガＷ３及び上側の外板Ｗ４が、バギング及びオートクレーブ成形による加工硬化の対象となる部分である。

一方、逆Ｔ字型の部材Ｗ２は、予め硬化済みの複合材である。従って、バギング及びオートクレーブ成形の対象となるプリプレグは、剛体である逆Ｔ字型の部材Ｗ２によって支持される。すなわち、逆Ｔ字型の部材Ｗ２が成形対象品Ｗの形状を保持するための強度を担っている。尚、逆Ｔ字型の部材Ｗ２を硬化前のプリプレグとしても良いが、均一な成形を行う観点からは、逆Ｔ字型の部材Ｗ２を剛体とすることが望ましい。

２枚の上側の外板Ｗ４は、逆Ｔ字型の部材Ｗ２によって一定の距離を置いて配置される。従って、２枚の上側の外板Ｗ４と２つの逆Ｔ字型の部材Ｗ２との間における間隙として矩形の開口部Ｗ０が成形対象品Ｗの上面側に形成される。一方、上側の各外板Ｗ４の他端は、ストリンガＷ３よりも先まで突出している。このため、上側の各外板Ｗ４の端部、ストリンガＷ３及び下側の外板Ｗ１で囲まれる部分にも空隙が生じる。

このような構造を有する成形対象品Ｗをオートクレーブ成形に先だって加圧できるように、成形治具１は、ベース（定盤）２、中子３、加圧プレート４、バギングフィルム５及び支持体６を有する。ベース２は、成形対象品Ｗ及び必要な治具を設置するための治具である。

中子３は、下側の外板Ｗ１と上側の各外板Ｗ４の端部との間に形成される、成形対象品Ｗの外側における空隙に挿入される型である。中子３は、上側の各外板Ｗ４の端部を支持する役割も担っている。従って、中子３は、金属や硬化後のCFRP等で構成される剛体の治具である。

尚、成形対象品Ｗの硬化後には、中子３を除去する必要がある。このため、下側の外板Ｗ１と上側の各外板Ｗ４の端部との間の構造は、成形対象品Ｗの硬化後において中子３を取出すことが可能な任意の構造とされる。従って、図示された例では、下側の外板Ｗ１と上側の各外板Ｗ４の端部との間が開放されているが、下側の外板Ｗ１と上側の各外板Ｗ４の端部との間を閉塞し、成形対象品Ｗの硬化後において中子３を取出すための開口部を下側の外板Ｗ１等の任意の位置に設けてもよい。

加圧プレート４は、上側の各外板Ｗ４の上面側にセットされる型である。従って、加圧プレート４は、加熱硬化後における各外板Ｗ４の形状に合わせた形状を有する剛体である。加圧プレート４も金属や硬化後のCFRP等で構成することができる。

バギングフィルム５は、成形対象品Ｗの少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するためのフィルムである。すなわち、バギングフィルム５は、加圧プレート４等の治具及び成形対象品Ｗの必要な部分を密閉することによって真空引きの領域を形成するバギング用の副資材である。

図示された例では、成形対象品Ｗの内部及び加圧プレート４の上面側が密閉対象とされている。このため、成形対象品Ｗの内部用のバギングフィルム５と、加圧プレート４の上面側用のバギングフィルム５が設けられている。また、各バギングフィルム５の縁は、シーラント７によってシールされる。

バギングフィルム５は、バギングフィルム５で密閉された領域における圧力と大気圧との差に相当する圧力を受ける。また、バギングフィルム５は、成形対象品Ｗとともにオートクレーブ装置内に搬入される。更に、バギングフィルム５に皺が生じることは望ましくない。このため、バギングフィルム５は、耐熱性及び耐圧性を有するゴム等の素材で構成することが適切である。

尚、バギングフィルム５の内側に必要に応じて、様々な目的を有するシートを副資材として挿入してもよい。例えば、加熱硬化の際にバギングフィルム５が成形対象品Ｗや加圧プレート４等の治具に接着しないように接着防止フィルムを設けることが実用的である。接着防止フィルムは、成形対象品Ｗの硬化後にバギングフィルム５を成形対象品Ｗ等から容易に取り除くことができるようにする離形フィルムとして機能する。接着防止フィルムの具体例としては、フッ素樹脂で構成されるFEP（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）フィルムが挙げられる。また、バギングフィルム５で囲まれた領域内の空気を抜き易くすることを目的として、不織ポリエステル又はナイロン繊維によって構成されるブリーザーと呼ばれる通気用のシートをバギングフィルム５の内側に挿入してもよい。

支持体６は、バギングフィルム５を成形対象品Ｗの内部において支持するための治具である。従って、支持体６は、成形対象品Ｗの内部に挿入される。但し、成形対象品Ｗの開口部Ｗ０は、内部に形成される空間の幅よりも狭い。そこで、支持体６は、成形対象品Ｗの組立て前に予め挿入される。

また、バギングフィルム５を含むバギング用の副資材は、支持体６と成形対象品Ｗの内面との間に配置されることになる。従って、バギングフィルム５を含むバギング用の副資材も成形対象品Ｗの組立て前に予め挿入される。そのため、バギング用の副資材で覆った支持体６を、成形対象品Ｗの組立て時に成形対象品Ｗに組み込むことが作業の簡易化の観点から実用的である。換言すれば、袋状にしたバギング用の副資材の内部に支持体６を収納した状態で、組立て時に成形対象品Ｗの内部に形成される空間にバギング用の副資材及び支持体６を設置することが実用的である。

成形対象品Ｗのオートクレーブ成形によって成形される被成形品の品質を向上させるためには、バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に形成される領域の減圧によってバギングフィルム５を含むバギング用の副資材を成形対象品Ｗの対象部分に隙間なく密着させることが重要である。仮に、バギング用の副資材と成形対象品Ｗとの間に隙間が生じた状態で成形対象品Ｗのオートクレーブ成形を行うと、硬化後の被成形品の内部にボイドが発生し、被成形品の強度の低下に繋がる。

しかしながら、図示されるように内部に形成される空間の幅よりも開口部Ｗ０が狭い成形対象品Ｗの内面にバギングフィルム５をセットすると、バギングフィルム５が自重により弛み、減圧前に必要以上に広い領域がバギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に生じる恐れがある。そのような場合に減圧を行うと、バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に空気だまりが生じ、上述のような被成形品の品質の劣化に繋がる恐れがある。また、減圧中においてバギングフィルム５が伸びてバギングフィルム５に孔が開いてしまう場合もある。その場合には、バギングフィルム５を成形対象品Ｗ側に密着させること自体が困難となる。

そこで、支持体６を成形対象品Ｗの内部にセットすることにより、減圧前にバギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に過剰な隙間が形成されることを回避することが可能となる。特に、バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に過剰な隙間が形成される可能性が高いのは、成形対象品Ｗの内部において凹んだ角や端部である。そこで、支持体６の形状は、成形対象品Ｗの内部に形成される空間の形状に沿う形状とすることが好適である。

従って、成形対象品Ｗの内部に不連続な面を連結して成る凹部が存在する場合には、凹部に対応する形状を有する稜線を形成する縁部６Ａを支持体６に設けることが適切である。これにより、支持体６の縁部６Ａにより、成形対象品Ｗの凹部に対応するバギングフィルム５の部分を適切な位置で支持することが可能となる。すなわち、減圧に先だって、成形対象品Ｗの内部に形成される空間の形状に沿ってバギングフィルム５を配置することが可能となる。

図示された例では、成形対象品Ｗの内部に四隅の凹んだ角が存在する。そこで、成形対象品Ｗの内部に形成される四隅の凹んだ角に対応する凸状の縁部６Ａを支持体６に設けることが好適である。これにより、特に上側の凹んだ角に減圧によって密着させるべきバギングフィルム５の部分が弛むことを回避することができる。その結果、成形対象品Ｗの内部に形成される四隅の凹んだ角に対応するバギングフィルム５の部分が、減圧によって突っ張ることも回避することができる。

このように、支持体６と成形対象品Ｗとの間には、バギング用の副資材を介在させるための空隙が必要である反面、減圧後にバギング用の副資材と成形対象品Ｗとの間に空隙が生じないようにバギング用の副資材を十分に成形対象品Ｗに接近させることが重要である。そこで、支持体６のサイズは、減圧対象となる領域を形成するためのバギング用の副資材をセットするための空隙が成形対象品Ｗの内部を形成する面との間に形成されるようなサイズとされる。加えて、支持体６のサイズは、バギング用の副資材を十分に成形対象品Ｗに接近させることが可能なサイズとされる。

試験の結果、支持体６のサイズは、成形対象品Ｗの内部を形成する面との間に５ｍｍから３０ｍｍの距離を有する空隙が形成されるサイズとすることが適切であると考えられることが確認された。すなわち、成形対象品Ｗの輪郭に対して支持体６の外形寸法を、５ｍｍから３０ｍｍ程度小さくすることが適切であると考えられる。更に、最も無難な支持体６のサイズとして、成形対象品Ｗの内部を形成する面との間に１５ｍｍの距離を有する空隙が形成されるサイズとすることが適切であることが確認された。すなわち、成形対象品Ｗの輪郭と、支持体６の輪郭との間に概ね１５ｍｍのマージンを設けることが好適な条件であることが確認された。

バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間における領域の減圧によってバギングフィルム５を含むバギング用の副資材が加圧プレート４等の治具及び成形対象品Ｗに密着すると、成形対象品Ｗの内部における副資材の支持は不要となる。そこで、支持体６は、サイズを変えることによって減圧対象となる領域の減圧後に成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことができるように構成される。

図４は、図１に示す支持体６の斜視図、図５は図４に示す支持体６の折り畳んだ状態における斜視図、図６は図１に示す支持体６の折り畳んだ状態における正面図である。

各図に示されるように、支持体６は、折り畳むことが可能な構造を有する。このため、バギング用の副資材が成形対象品Ｗの内面に密着した後に、支持体６を折り畳むことによって成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことができる。図示された例では、支持体６が、上面が開放された箱状の構造を有している。すなわち、支持体６は、底面と四方の壁面で空間を囲む構造を有している。このため、支持体６の底面及び壁面を内側に折り畳むことによって、支持体６のサイズを、成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことができる程度のサイズにすることができる。

より具体的には、図示された例では、支持体６の凸状の縁部６Ａが設けられない側の側面及び底面が支持体６の内側に折り畳まれるように山折り及び谷折りの位置が決定されている。すなわち、一点鎖線で示された位置で支持体６を谷折りすることができる。また、二点鎖線で示された位置で支持体６を山折りすることができる。これにより、成形対象品Ｗの内部において広がった領域に突出する支持体６の凸状の縁部６Ａを、成形対象品Ｗの内部の中央付近に引き込むことができる。そして、成形対象品Ｗの開口部Ｗ０の面積よりも断面積が小さくなった支持体６を、干渉することなく成形対象品Ｗの内部から引き抜くことができる。

尚、図４に例示される構造を有する支持体６に限らず、様々な構造を有する支持体６をバギング用の補助治具として準備することができる。例えば、折畳傘のように関節機構を有するフレームによって折り畳む構造や、シリンダ機構によって伸縮するフレームによって折り畳む構造を支持体６の構造として採用することもできる。或いは、フレームを用いずに、適切な位置に折り目を設けることによって２次元方向にサイズを小さくすることが可能な構造を支持体６の構造として採用することもできる。また、複数の支持体６を成形対象品Ｗの内部に設置して個別に折り畳んで成形対象品Ｗの内部から引き抜いたり、単一の支持体６を分解して別々に成形対象品Ｗの内部から引き抜いたりするようにしてもよい。

このように、支持体６は、バギング用の副資材とともに成形対象品Ｗがオートクレーブ装置内に搬入される前に、成形対象品Ｗの内部から引き抜かれる。また、支持体６に負荷される圧力は、バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間における領域の減圧によって増加することもない。従って、支持体６には、耐熱性も耐圧性も要求されない。

但し、支持体６との接触によって、バギングフィルム５を含むバギング用の副資材が損傷しないようにすることが望まれる。そこで、硬度及び強度が比較的小さい紙及び樹脂材料の少なくとも一方で支持体６を構成することが好適である。支持体６に形成される凸状の縁部６Ａについても同様である。支持体６を構成するための樹脂材料としては、発泡スチロール、プラスチック、ビニール等の材料が挙げられる。もちろん、紙と樹脂材料の双方を用いて支持体６を構成してもよい。

そして、支持体６が引き抜かれた後の成形治具１は、成形対象品Ｗのオートクレーブ成形用の治具として用いることができる。すなわち、成形対象品Ｗを構成するプリプレグの積層体の加熱硬化用の治具として成形治具１を用いることができる。

次に成形治具１を少なくとも用いて成形対象品Ｗの成形加工を行う複合材の成形方法について説明する。

まず、シート状のプリプレグが積層され、成形対象品Ｗの構成要素となる下側の外板Ｗ１用のプリプレグの積層体、ストリンガＷ３用のプリプレグの積層体、上側の外板Ｗ４用のプリプレグの積層体が準備される。また、加圧されたプリプレグの積層体の加熱硬化によって予め逆Ｔ字型の部材Ｗ２が成形加工される。

一方、成形治具１の支持体６がバギングフィルム５を含むバギング用の副資材で包まれる。バギング用の副資材としては、バギングフィルム５の他、必要に応じてFEPフィルム等の離形フィルムやブリーザー等の通気用のシートを用いることができる。離形フィルムや通気用のシートは、支持体６を覆うバギングフィルム５の外側に配置される。

次に、成形対象品Ｗの組立てが行われる。具体的には、図１に示すようにプリプレグの積層体として準備された硬化前における下側の外板Ｗ１がベース２上にセットされる。次に、下側の外板Ｗ１上に硬化前のストリンガＷ３及び硬化後の逆Ｔ字型の部材Ｗ２がセットされる。この時、バギング用の副資材で包まれた支持体６が、ストリンガＷ３及び逆Ｔ字型の部材Ｗ２で囲まれた空間にセットされる。

続いて、ストリンガＷ３の外側と、下側の外板Ｗ１に接触するように中子３がセットされる。逆Ｔ字型の部材Ｗ２及び中子３を台座として、硬化前における上側の外板Ｗ４がセットされる。これにより、成形対象品Ｗの組立て作業が完了する。また、支持体６でバギングフィルム５を支持した状態で、バギングフィルム５及び支持体６を成形対象品Ｗの組立て前に成形対象品Ｗの内部に挿入することができる。すなわち、袋状のバギングフィルム５で覆われた支持体６を内包するように成形対象品Ｗの組立て作業を行うことができる。

次に、上側の外板Ｗ４の上に、加圧プレート４がセットされる。次に、加圧プレート４の上面側及びストリンガＷ３側の空隙に中子３が挿入された成形対象品Ｗの側面がバギングフィルム５を含む副資材で覆われる。次に、バギングフィルム５の端部がシーラント７でシールされる。これにより、成形対象品Ｗ、中子３及び加圧プレート４が、バギングフィルム５によって密封される。すなわち、バギングフィルム５で成形対象品Ｗの少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域が形成される。

この時、成形対象品Ｗの内部におけるバギングフィルム５は、支持体６によって支持された状態となっている。従って、成形対象品Ｗの内部におけるバギングフィルム５は、自重によって弛むことなく成形対象品Ｗの内部に沿って一定の間隔を空けて配置される。

次に、真空装置の駆動によってバギングフィルム５で囲まれた減圧対象となる領域が減圧される。これにより、バギングフィルム５を含む副資材は、真空圧によって成形対象品Ｗ、中子３及び加圧プレート４に密着する。また、成形対象品Ｗの内部においても、減圧開始時においてバギングフィルム５が支持体６によって適切な位置において支持されている。このため、バギングフィルム５と成形対象品Ｗとの間に隙間が生じることなくバギングフィルム５を含む副資材を成形対象品Ｗに密着させることができる。

バギングフィルム５によって囲まれた減圧対象となる領域の減圧が完了すると、支持体６のサイズを変えることによって支持体６が成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜かれる。具体的には、支持体６が折り畳まれる。これにより、支持体６の幅は、成形対象品Ｗの開口部Ｗ０の幅よりも小さくなる。次に、折り畳まれた支持体６が成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から抜き取られる。その結果、成形対象品Ｗには、バギング用の副資材、中子３及び加圧プレート４のみがセットされた状態となり、バギング作業が完了する。

バギング作業が完了すると、バギングフィルム５によってバギングされた成形対象品Ｗがオートクレーブ装置内に搬入される。オートクレーブ装置内では、大気圧によって加圧された成形対象品Ｗが加熱される。これにより、支持体６を引き抜いた後の成形対象品Ｗが加熱硬化される。すなわち、加圧下における加熱成形によって複合材の被成形品が製造される。

つまり以上のような成形治具１は、開口部Ｗ０が狭く中が広がっている形状を有する成形対象品Ｗの内面側をバギングできるように、バギング作業中にはバギングフィルム５等の副資材を成形対象品Ｗの内側において支える一方、バギング作業後には折り畳んで成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことが可能な支持体６を設けたものである。

（効果）
このため、成形治具１によれば、内部に空隙を有するが開口部Ｗ０が狭い成形対象品Ｗの内部において、バギングフィルム５等の副資材を弛まない状態でセットすることができる。その結果、内部に空隙を有する成形対象品Ｗであっても、成形対象品Ｗの内面を形成するプリプレグにバギングフィルム５等の副資材を良好に密着させることができる。すなわち、内部に空隙を有する成形対象品Ｗの内面側におけるバギングを可能にすることができる。

このため、従来はバギングを行うことが困難であるような、内部に空隙を有する成形対象品Ｗのオートクレーブ成形が可能となる。その結果、従来は、オートクレーブ成形後における多数の部品の組立によらなければ製造することが不可能であった被成形品を、１回又は少ない回数のオートクレーブ成形で製造することが可能となる。更に、複雑な構造を有する被成形品をオートクレーブ成形できることを前提として被成形品を設計することができる。このため、被成形品の製造コストを低減できるのみならず、被成形品の設計の自由度を向上させることができる。

また、成形治具１によれば、支持体６を予めバギング用の副資材で覆っておくことができる。従って、バギング用の副資材を適切なサイズにカットすることができる。また、平面的な部分では、バギング用の副資材に皺が生じることを防止することができる。

（変形例）
図７は図１に示す成形治具１の変形例を示す断面図である

図７に示すように成形対象品Ｗの内面の全部又は一部が曲面であっても、曲面に沿ってバギング用の副資材を配置できるように、成形対象品Ｗの内面の形状に応じて支持体６の形状を決定することができる。図７に示す例では、上側の外板Ｗ４が湾曲している。このため、加圧プレート４及び支持体６も上側の外板Ｗ４の形状に合わせて湾曲する形状を有している。

（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る複合材の成形治具の構成を示す断面図であり、図９は図８に示す支持体の上面図である。

図８に示された第２の実施形態における成形治具１Ａでは、支持体６の構成及び構造が第１の実施形態における成形治具１と相違する。第２の実施形態における成形治具１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における成形治具１と実質的に異ならないため同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

成形治具１Ａの構成要素として備えられる支持体６の少なくとも一部は、気体を封入した密閉体１０で構成される。図示された例では、空気を封入した密閉体１０のみによって支持体６が構成されている。但し、折り畳むことが可能な構造体や分解することが可能な構造体を併用して支持体６を構成することもできる。

気体を封入した密閉体１０で支持体６を構成する場合には、成形対象品Ｗの内部において、封入された気体の圧力によって支持体６の形状を保持することができる。気体を封入した密閉体１０で支持体６を構成する場合においても、支持体６のサイズは、成形対象品Ｗの内面との間にバギング用の副資材を挿入することが可能であり、かつバギング用の副資材を成形対象品Ｗの内面に十分に接近させることが可能となるサイズにすることが重要である。

一方、バギング作業後には、密閉体１０の内部に封入された気体を排出することによって支持体６を成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことができる。このため、密閉体１０には空気等の気体を抜くための栓１１を設けることができる。その場合、密閉体１０を破らずに密閉体１０の内部に封入された気体を排出することができる。従って、支持体６の再利用が可能である。

密閉体１０の材料としては、ビニール風船等の材料として用いられるポリ塩化ビニル等の柔軟性を有する材料がバギング用の副資材を損傷させずに支持する観点から好適である。また、密閉体１０は、オートクレーブ成形前に撤去されるため、耐熱性は不要である。但し、耐久性を有する材料で密閉体１０を構成することによって、密閉体１０の寿命を向上させることができる。

以上のような第２の実施形態における成形治具１Ａにおいても、第１の実施形態における成形治具１と同様な効果を得ることができる。加えて、折り畳むのみでは支持体６のサイズを成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことができる程度まで小さくすることが困難な場合であっても、支持体６のサイズを十分に小さくして成形対象品Ｗの開口部Ｗ０から引き抜くことが可能となる。その結果、図８に示すように、成形対象品Ｗの内部が開口部Ｗ０のサイズに比べて相対的に広いような場合であっても、支持体６の設置及び引き抜きが可能となる。その結果、複合材の被成形品の設計の自由度を一層増加させることができる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１、１Ａ 成形治具
２ ベース（定盤）
３ 中子
４ 加圧プレート
５ バギングフィルム
６ 支持体
６Ａ 縁部
７ シーラント
１０ 密閉体
１１ 栓
Ｗ 成形対象品
Ｗ０ 開口部
Ｗ１ 下側の外板
Ｗ２ 逆Ｔ字型の部材
Ｗ３ ストリンガ
Ｗ４ 上側の外板

Claims (9)

1. 開口部の広さよりも内部の方が広い構造を少なくとも一部に有する成形対象品の前記内部に前記成形対象品の組立て前に挿入される支持体であって、前記成形対象品の少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するためのフィルムを前記成形対象品の前記内部において支持するための前記支持体を少なくとも有し、
   前記支持体は、サイズを変えることによって前記領域の減圧後に前記開口部から引き抜くことができるように構成される複合材の成形治具。
2. 前記支持体は、前記減圧対象となる領域を形成するための副資材であって、前記フィルムを含む前記副資材をセットするための空隙が前記成形対象品の前記内部を形成する面との間に形成されるサイズを有する請求項１項に記載の複合材の成形治具。
3. 前記支持体は、前記成形対象品の前記内部を形成する前記面との間に５ｍｍから３０ｍｍの距離を有する空隙が形成されるサイズを有する請求項２記載の複合材の成形治具。
4. 前記支持体は、前記成形対象品の前記内部における不連続な面を連結して成る凹部に対応する形状を有する稜線を形成する縁部を有し、前記縁部により前記凹部に対応する前記フィルムの部分を支持するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合材の成形治具。
5. 前記支持体は、折り畳むことが可能な構造を有し、折り畳むことによって前記開口部から引き抜くことができるように構成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材の成形治具。
6. 前記支持体の少なくとも一部は、気体を封入した密閉体で構成され、前記気体を排出することによって前記開口部から引き抜くことができるように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合材の成形治具。
7. 前記支持体は、紙及び樹脂材料の少なくとも一方で構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合材の成形治具。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の前記成形治具を少なくとも用いて前記成形対象品の成形加工を行う複合材の成形方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の前記成形治具が有する前記支持体で前記フィルムを支持した状態で前記フィルム及び前記支持体を前記成形対象品の組立て前に前記成形対象品の内部に挿入するステップと、
   前記フィルムで前記成形対象品の少なくとも一部を密閉することによって減圧対象となる領域を形成するステップと、
   前記減圧対象となる領域を減圧するステップと、
   前記減圧対象となる領域の減圧後に前記支持体のサイズを変えることによって前記支持体を前記成形対象品の前記開口部から引き抜くステップと、
   前記支持体を引き抜いた後の前記成形対象品を加熱硬化するステップと、
   を有する複合材の成形方法。

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