JP2018501128A

JP2018501128A - 複合材料において要素を製造する方法

Info

Publication number: JP2018501128A
Application number: JP2017532747A
Authority: JP
Inventors: ロッソファビアン; リュカドミニク
Original assignee: ナバルグループ
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: US20170348923A1; PH12017501117A1; FR3030345B1; CA2970836A1; JP6777635B2; EP3233441A1; FR3030345A1; CA2970836C; KR20170098244A; WO2016096862A1; KR102365605B1; MY189029A; SG11201705007RA

Abstract

製造方法は、繊維強化材（１２）を複数の重ねられた層にドレーピングする工程、繊維強化材（１２）に樹脂を供給する工程、及び樹脂を重合する工程を含む。方法は、ドレーピング工程の前に、繊維強化材（１２）内に既定の形状の切抜きを作製する工程を含み、ドレーピング工程中に、繊維強化材（１２）の層は、互いに面して切抜きを置くことにより重ねられ、重ねられた層の切抜き全体は、少なくともインサート（１４，２６）用のハウジング（２１，２７）を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、複合材料において要素を製造する方法に関する。

当分野の技術水準において、複数の重ねられた層において繊維強化材をドレーピングする工程を含む製造方法が、既に知られている。方法は、繊維強化材に樹脂を供給する工程も含む。この樹脂を供給する工程は、特に予含浸繊維強化材が用いられる場合、ドレーピング工程の前であることができ、又はドレーピング工程の後であることができる。方法は、その後に樹脂を重合する工程を含む。

ある場合において、例えば中にインサートを導入するために、製造された複合要素内にオリフィスを作製することが必要である。これは、特に水ブレードの製造の範囲内の場合であり、そのようなブレードは複合要素に概して取り付けられる。

そのようなオリフィスは、前記重合工程の後の穿孔工程中に概して作製される。そのような穿孔工程は、特に技術的な問題、ハードウェア及び経済的要求のために、とりわけ大きい厚さを有する複合構造の場合において適用が比較的困難である。実際に、大きい厚さを有する複合要素の穿孔は、特に高価な特別の道具を要求する。したがって、複合要素を穿孔する工程は、この複合要素の製造方法の全体のコストの最大１５％に相当する場合がある。

本発明の目的は、簡易で経済的に作製された少なくとも１つのオリフィスを含む複合材料において要素を製造する方法を提案することにより、特にこの欠点に対する改善策を見出すことである。

この目的のために、本発明の目的は、
‐複数の重ねられた層において繊維強化材をドレーピングする工程、
‐ドレーピング工程の前又は後に、繊維強化材に樹脂を供給する工程、及び
‐樹脂を重合する工程を含む、複合材料において要素を製造する方法であって、
‐方法が、ドレーピング工程の前に、繊維強化材において既定の形状の切抜きを作製する工程、
‐ドレーピング工程中に、繊維強化材の層が、互いに面して切抜きを置くことにより重ねられ、重ねられた層の切抜きの全体が、少なくともインサート用のハウジングを形成していることを特徴とする、方法である。

本発明は、そのドレーピングの前に、繊維強化材において切抜きを作製することを提案する。小さい厚さの繊維強化材において作製されたそのような切抜きは、簡単に作製され、いかなる高価な道具も要求しない。

本発明による方法中に、切抜きはインサートの周りで重ねられ、その存在は、繊維強化材に供給された樹脂が、切抜きの重ね合わせにより作製されたオリフィスに流入しないことを確実にする可能性を与える。

このインサートは、次いで製造された要素から取り出され、又は例えば水ブレードの取り付けに関してこの要素中に保持されることができる。

ある層は、切抜きを含まないことができ、特にインサートが長手である場合、重要な点は、切抜きがインサート用のハウジングを共に形成することであることに留意されたい。

本発明による製造方法は、単独で、又は技術液に想定される任意の組み合わせに従って採用される以下の特徴の１つ又は幾つかを更に含むことができる。
‐インサートは、繊維強化材の層に実質的に垂直に延在する略円筒形状の横手インサートを含む。
‐製造方法は、重合工程の後に、ハウジングから横手インサートを取り出す工程を含む。
‐ドレーピング工程は、モールド内の繊維強化材の層の重ね合わせにより達成され、前記横手インサートは、ドレーピング工程の前に、繊維強化材の層に実質的に垂直にモールド内に配置され、ドレーピング工程は、横手インサートの周りで各切抜きを通過させることにより実施される。
‐切抜きは、引き抜き成形されたチューブ、及び／又はチューブ状の繊維強化材により取り囲まれる横手インサートを収容するように寸法取りされる。
‐横手インサートは、繊維強化材の層に対して平行に延在するタップオリフィスを含む。
‐インサートは、繊維強化材の層に対して平行に延在する略円筒形状を有する長手インサート、特にスレッドロッドを含む。
‐ドレーピング工程は、まず第一に長手インサート用の切抜きを含まない複数の層の重ね合わせを含み、ドレーピング工程は、長手インサート用の切抜きを有する複数の層の重ね合わせにより続けられ、方法は、予め重ねられた切抜きを有する層の切抜き内に長手インサートを配置する中間工程を含み、ドレーピング工程は、長手インサートの周りに配置される、長手インサート用の切抜きを有する層全体の重ね合わせにより続けられ、ドレーピング工程は、切抜きを含まない層の残りの重ね合わせにより続けられる。
‐ドレーピング工程は、中間配置工程から長手インサートの部分を支持することができる支持要素を含むモールド内で実施される。
‐インサートは、タップオリフィスを有する横手インサートと、タップオリフィス内にねじ込むことにより横手インサートに組み付けられた長手インサートとを含み：
‐ドレーピング工程が、まず第一に長手インサート用の第二の切抜きを含まず、横手インサート用の第一の切抜きを有する複数の層の重ね合わせを含み、
‐ドレーピング工程が、長手インサート用の第二の切抜きと、横手インサート用の第一の切抜きとを有する複数の層の重ね合わせにより続けられ、
‐方法が、予め重ねられた層の対応する切抜き内に、組み付けられた長手及び横手インサートを配置する中間工程を含み、
‐ドレーピング工程が、長手インサートの周りに配置される、長手インサート用の第二の切抜きと、横手インサートの周りに配置される、横手インサート用の第一の切抜きとを有する層全体の重ね合わせにより続けられ、
‐ドレーピング工程は、長手インサート用の第二の切抜きを含まず、横手インサートの周りに配置される、横手インサート用の第一の切抜きを有する層の残りの重ね合わせにより続けられる。

本発明は、単に例として与えられ、添付の図面を参照してなされる記載を読むことでより良好に理解されるであろう。

図１は、本発明の第一の例示的な実施態様による製造方法の工程中の複合要素の概略断面図である。図２及び３は、本発明の第二の例示的な実施態様による方法の２つの異なる工程中の複合要素の概略断面図である。図２及び３は、本発明の第二の例示的な実施態様による方法の２つの異なる工程中の複合要素の概略断面図である。図４及び５は、本発明の第三の例示的な実施態様による方法の２つの異なる工程中の複合要素の図２及び３に類似の図である。図４及び５は、本発明の第三の例示的な実施態様による方法の２つの異なる工程中の複合要素の図２及び３に類似の図である。図６は、第一の例示的な実施態様の代替に従って製造された複合要素の概略図である。

図１において、本発明の第一の例示的な実施態様による製造方法の工程中の複合材料内の要素１０が示される。

複合要素１０は、繊維強化材１２、例えば、従来のように樹脂で結合されることが意図される繊維強化ファブリック１２の複数の層の積層により形成された強化材を含む。

横手インサート１４は、前記層に対して垂直に繊維強化材１２を横断する。例えば、横手インサート１４は、繊維強化材１２の層に対して垂直に延在する、実質的に円形断面の略円筒形状を有する。

複合要素１０は、下部モールド部分１６と、上部モールド部分１８とを含むモールド内に示されている。

前記モールドは、好ましくは下部モールド部分１６及び上部モールド部分１８の各々において、インサート１４を中心とするためのそれぞれのピン２０用の場所１９を含むということを除いて、従来のタイプである。

各中心化ピン２０は、インサート１４の端部に、例えばねじ込むことにより固定され、適切な位置に横手インサート１４を保持することを可能とするために、場所１９のそれぞれのものの中に収容される。

複合要素１０は、ここに記載される製造方法中に製造される。

製造方法は、まず第一に、繊維強化材１２内に既定の形状の第一の切抜きを作製する工程を含む。図１の要素１０の場合において、各第一の切抜きは、横手インサート１４の断面に対応する形状を有する。したがって、図示された例において、各第一の切抜きは、繊維強化材の弾性、及びインサートの周りの所望の繊維密度に応じて、例えば横手インサート１４の直径より若干大きいか、又は代替的に若干小さい直径を有する円形形状を有する。

方法は、次いで複数の重ねられた層を形成するために、繊維強化材１２をドレーピングする工程を含む。ドレーピングは、例えばモールド１６の下部に繊維強化材１２を折り重ねることにより、従来のように達成される。

ドレーピング工程は、繊維強化材の各層が、第一の切抜きを有するように達成され、異なる層の第一の切抜きは、横手インサート１４用の第一のハウジング２１を共に形成するように、互いに面して重ねられる。

横手インサート１４は、対応する場所１９内に中心化ピン２０の１つを配置することにより、ドレーピング工程の前に下部モールド部分１６に有利に配置され、他のピン２０はまた、インサート１４に配置されることに留意されたい。この場合において、ドレーピング工程は、横手インサート１４の周りで各第一の切抜きを通過させることにより達成される。両方の中心化ピン２０は、部分をドレーピングし、成形する間はインサート１４により固定され、次いでモールドから取り外されて分離される。

ドレーピング工程の終わりにおいて、モールドは、ドレーピングされた繊維強化材１２の上に上部モールド部分１８を加えること、前記他の中心化ピン２０を、この上部モールド部分１８内に作製された対応する場所１９に導入することにより再び閉じられる。

方法は、次いで従来のように、繊維強化材１２に樹脂を例えばインフュージョンにより供給する工程を含む。横手インサート１４の存在のために、樹脂は第一の切抜きにより画定された第一のハウジング２１に流入しない。代替的に、樹脂を供給する工程は、ドレーピング工程の前である。これは、特に繊維強化材１２が予含浸される場合である。

方法は、次いで樹脂を重合する従来の工程を含む。

これにより製造された複合要素は、次いでモールドから取り出され、中心化ピン２０は、インサート１４からねじって外される。

横手インサート１４を、次いで取り出す工程中にハウジング２１から取り出すことができる。複合要素１０は、これによってインサート１４と同じ寸法を有する貫通オリフィスを含んで得られる。

代替的に、横手インサート１４は、複合要素１０内に保持されることができる。

図６に示される代替によれば、第一の切抜きは、引き抜き成形されたチューブ２２、及び／又はチューブ状の繊維強化材２４により取り囲まれる横手インサート１４を収容するように寸法取りされる。この場合において、インサート１４を取り出した後に、貫通したオリフィスは、この引き抜き成形されたチューブ、及び／又はこのチューブ状の繊維強化材により強化される。

図２及び３において、本発明の第二の例示的な実施態様による製造方法中の複合要素が示されている。これらの図において、前記図のものと類似の要素は、同じ参照番号で示される。

この第二の実施態様によれば、インサートは、略円筒形状、特に円形断面の略円筒形状の長手インサート２６である。長手インサート２６は、例えばスレッドロッドにより形成される。この長手インサート２６は、繊維強化材１２の層に対して平行に延在する。

したがって、切抜きを作製する工程は、繊維強化材１２内に第二の長手切抜きを作製することを含み、これらの第二の長手切抜きは、これらの第二の切抜きの重ね合わせが、長手インサート２６のものと合う形状の第二のハウジング２７を形成するように、層から層へ増加する幅を有する。

ドレーピング工程は、まず第一に長手インサート２６用の第二の切抜きを含まない繊維強化材１２の複数の層１２Ａの重ね合わせを含む。

ドレーピング工程は、次いで長手インサート２６用の第二の切抜きを有する複数の層１２Ｂの重ね合わせを含み、これは図２に示される。第二の切抜きは、互いに面して重ねられ、その幅は、長手インサート２６を収容する第二のハウジング２７の第一の半分を形成するように増加する。

この段階において、重ねられた層１２Ａ、１２Ｂの厚さは、製造される複合要素１０の全厚さの半分によく対応する。

方法は、次いで前記ハウジング２７の前記第一の半分内に長手インサート２６を配置する中間工程を含む。

通常、長手インサート２６は、複合要素１０を超えて延在することが意図される。したがって、この長手インサート２６は、第二の切抜きにより形成された第二のハウジング２７内に部分的にのみ収容される。

この目的に関して、方法は、有利には複合要素１０を超えて延在する長手インサート２６の部分を支持する要素２８を含み、適切な位置に長手インサート２６を保持することを可能にする。

長手インサート２６を配置するこの中間工程に続いて、第二の長手切抜きを有する層１２Ｂ全体を重ね合わせることによりドレーピング工程が続けられ、これらの第二の切抜きは、第二のハウジング２７が再び閉じられるまで長手インサート２６の周りに配置される。

ドレーピング工程は、第二の切抜きを含まない層１２Ａの残りの重ね合わせにより続けられる。

方法は、次いで前記と同様に、繊維強化材に樹脂を供給する工程、及びこの樹脂を重合する工程を含む。前記のように、代替的に、繊維強化材は予含浸される。

複合要素１０を、次いでモールドから取り出すことができる。長手インサート２６がねじ山をつけられた場合において、この長手インサート２６は、樹脂中で長手方向に保持されることに留意されたい。代替的に、長手インサート２６を、そのハウジング２７から取り出すことができる。

図４及び５において、本発明の第三の例示的な実施態様による製造方法が示されている。これらの図において、前記の図のものと類似の要素は、同じ参照番号により示される。

この第三の実施態様によれば、インサートはタップオリフィス１４Ａを有する横手インサート１４、及びタップオリフィス１４Ａにねじ込むことにより横手インサート１４と組み付けられたスレッドロッドを形成する長手インサート２６の両方を含む。

この場合において、繊維強化材１２は、横手インサート１４を収容することが意図される第一の切抜き、及び長手インサート２６を収容することが意図される第二の長手切抜きの両方を含む。

更に、モールドは、横手インサート１４に固定された中心化ピン２０を収容する場所１９及び長手インサート２６用の支持要素２８の両方を有する。

この場合において、ドレーピング工程は、まず第一に第二の長手切抜きを含まず、横手インサート１４用の第一の切抜きを有する複数の層１２Ａの重ね合わせを含む。

このドレーピング工程は、長手インサート２６用の第二の切抜き、及び横手インサート１４用の第一の切抜きを有する複数の層１２Ｂの重ね合わせにより続けられる。

方法は、次いで予め重ねられた層１２Ａ、１２Ｂの対応する第一又は第二の切抜き内に、組み立てられた長手インサート２６及び横手インサート１４を配置する中間工程を含む。

ドレーピング工程は、次いで長手インサート２６の周りに配置される、長手インサート２６用の第二の切抜き、及び横手インサート１４の周りに配置される、横手インサート１４用の第一の切抜きを有する層１２Ｂ全体の重ね合わせにより続けられる。

ドレーピング工程は、長手インサート２６用の第二の切抜きを含まず、横手インサート１４の周りに配置される、横手インサート１４用の第一の切抜きを有する層１２Ａの残りの重ね合わせにより続けられ、これは図５に示される。

方法は、次いで前記と同様に、繊維強化材１２に樹脂を供給する工程、及び樹脂を重合する工程を含む。

複合要素１０は、次いでモールドから取り出される。中心化ピン２０は、横手インサート１４からねじって外される。

長手インサート２６に組み付けられた横手インサート１４により形成されたインサートは、複合要素１０内に保持される。より詳細には、横手インサート１４は、長手インサート２６により横手方向に保持され、長手インサート２６は、横手インサート１４により長手方向に保持される。

長手インサート２６は、次いで水ブレードを取り付けるのに用いることができ、このブレードは、複合要素１０と、インサート１４、２６により横手方向及び長手方向の両方に固定される。

本発明は、上記の実施態様に制限されないが、多様な代替を有することができることに留意されたい。

Claims

‐複数の重ねられた層において繊維強化材（１２）をドレーピングする工程、
‐前記ドレーピング工程の前又は後に、繊維強化材（１２）に樹脂を供給する工程、及び
‐樹脂を重合する工程を含む、複合材料において要素（１０）を製造する方法であって、
‐前記方法が、前記ドレーピング工程の前に、繊維強化材（１２）内に既定の形状の切抜きを作製する工程を含み、
‐前記ドレーピング工程中に、繊維強化材（１２）の層が、互いに面して切抜きを置くことにより重ねられ、重ねられた層の切抜き全体が、少なくともインサート（１４，２６）用のハウジング（２１，２７）を形成することを特徴とする、方法。
前記インサートが、繊維強化材（１２）の層に対して実質的に垂直に延在する略円筒形状の横手インサート（１４）を含む、請求項１に記載の製造方法。
前記重合工程に続いて、そのハウジング（２１）から横手インサート（１４）を取り出す工程を含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
前記ドレーピング工程が、モールド（１６，１８）内の繊維強化材（１２）の層の重ね合わせにより達成され、前記横手インサート（１４）が、前記ドレーピング工程の前に、繊維強化材（１２）の層に対して実質的に垂直に前記モールド内に配置され、前記ドレーピング工程が、横手インサート（１４）の周りで各切抜きを通過させることにより達成される、請求項２又は３に記載の製造方法。
前記切抜きが、引き抜き成形されたチューブ（２２）、及び／又はチューブ状の繊維強化材（２４）により取り囲まれた横手インサート（１４）を収容するように寸法取りされている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
前記横手インサート（１４）が、繊維強化材（１２）の層に対して平行に延在するタップオリフィス（１４Ａ）を含む、請求項２〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
前記インサートが、繊維強化材（１２）の層に対して平行に延在する略円筒形状、特にスレッドロッド形状の長手インサート（２６）を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
‐前記ドレーピング工程が、まず第一に長手インサート（２６）用の切抜きを含まない複数の層（１２Ａ）の重ね合わせを含み、
‐前記ドレーピング工程が、長手インサート（２６）用の切抜きを有する複数の層（１２Ｂ）の重ね合わせにより続けられ、
‐前記方法が、予め重ねられた切抜きを有する層（１２Ｂ）の切抜き内に長手インサート（２６）を配置する中間工程を含み、
‐前記ドレーピング工程が、長手インサート（２６）の周りに配置される、長手インサート（２６）用の切抜きを有する層（１２）全体の重ね合わせにより続けられ、
‐前記ドレーピング工程が、切抜きを含まない層（１２Ａ）の残りの重ね合わせにより続けられる、請求項７に記載の製造方法。
前記ドレーピング工程が、前記中間配置工程から長手インサート（２６）の部分を支持することができる支持要素（２８）を含むモールド内で達成される、請求項８に記載の製造方法。
前記インサートが、タップオリフィス（１４Ａ）を有する横手インサート（１４）と、タップオリフィス（１４Ａ）にねじ込むことにより横手インサート（１４）に組み付けられた長手インサート（２６）とを含み、
‐前記ドレーピング工程が、まず第一に長手インサート（２６）用の第二の切抜きを含まず、横手インサート（１４）用の第一の切抜きを有する複数の層（１２Ａ）の重ね合わせを含み、
‐前記ドレーピング工程が、長手インサート（２６）用の第二の切抜きと、横手インサート（１４）用の第一の切抜きとを有する複数の層（１２Ｂ）の重ね合わせにより続けられ、
‐前記方法が、組み付けられた長手インサート（２６）及び横手インサート（１４）を、予め重ねられた層（１２Ａ，１２Ｂ）の対応する切抜き内に配置する中間工程を含み、
‐前記ドレーピング工程が、長手インサート（２６）の周りに配置される、長手インサート（２６）用の第二の切抜きと、横手インサート（１４）の周りに配置される、横手インサート（１４）用の第一の切抜きとを有する層（１２Ｂ）全体の重ね合わせにより続けられ、
‐前記ドレーピング工程が、長手インサート（２６）用の第二の切抜きを含まず、横手インサート（１４Ａ）の周りに配置される、横手インサート（１４）用の第一の切抜きを有する層（１２Ａ）の残りの重ね合わせにより続けられる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法と組み合わされた、請求項６に記載の製造方法。