JP2021165034A - スキンで覆われたセル構造体及びスキンで覆われたセル構造体を製造する方法 - Google Patents

スキンで覆われたセル構造体及びスキンで覆われたセル構造体を製造する方法 Download PDF

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E Georgeson Gary
シアオシー ワン，
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Abstract

【課題】スキンで覆われたセル構造体を製造する装置及び方法を提供する。
【解決手段】装置は、発泡性構造を共に取り付けて束を画定するための取り付け器、束を拘束するための拘束器、発泡性構造を活性化させて拘束器内でセル構造体を膨張させ、形成するための活性化器、セル構造体を整えてコアを画定するための調整器、及びコアにスキンを結合させてスキンで覆われたセル構造体を画定するための組み立て器を含む。
【選択図】図２

Description

[0001] 本開示は、広くは、積層化された複合材に関し、特に、スキン（skin）で覆われたセル構造体及びスキンで覆われたセル構造体を製造する方法に関する。
[0002] 近年、積層化された複合材（例えば、積層化された複合材構造）が、比較的低い生産コストと併せてそれらの好適な剛性対重量比によって、より頻繁に使用されるようになってきた。積層化された複合材は、典型的には、共に結合された少なくとも２つの異なる材料層を含み、ラダー（rudder）、エルロン（aileron）、スポイラー（spoiler）、及びフラップ（flap）などの航空機構成要素の用途向けに一般に実装される。
[0003] 例示的な装置は、発泡性構造を共に取り付けて束を画定する取り付け器（placer）、及び束を拘束するための拘束器（restrainer）を含む。例示的な装置はまた、発泡性構造に活性化剤を付加して拘束器内でセル構造体を形成するための活性化器（activator）も含む。例示的な装置は、セル構造体を整え（trim）てコアを画定するための調整器（trimmer）、及びコアをスキンに結合するための組み立て器（assembler）を更に含む。
[0004] スキンで覆われたセル構造体を製造する例示的な方法は、発泡性構造を共に取り付けて束を画定すること、及び束を拘束することを含む。例示的な方法は、束の発泡性構造に活性化剤を加えてセル構造体を画定することを更に含む。例示的な方法は、セル構造体を整えてコアを画定すること、及びコアをスキンに組み付けてスキンで覆われたセル構造体を画定することを更に含む。
[0005] 例示的なスキンで覆われたセル構造体は、束状にされ、拘束され、活性化剤を介して活性化された発泡性構造によって画定されたセルを有するコアを含む。例示的なスキンで覆われたセル構造体は、コアの少なくとも一表面に結合されたスキンを更に含む。
[0006] 本開示の教示によるスキンで覆われたセル構造体を製造するための例示的な工程を示す。 [0007] 本開示の実施例を製造するための、例示的なスキンで覆われたセル構造体の製造システムの概略的な表現である。 [0008] 本開示の実施例内に実装され得る例示的な拘束器を示す。 [0009] 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の教示による例示的なスキンで覆われたセル構造体を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の教示による例示的なスキンで覆われたセル構造体を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の教示による例示的なスキンで覆われたセル構造体を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の教示による例示的なスキンで覆われたセル構造体を示す。 [0010] 本明細書で開示される実施例を製造するための例示的な方法を表すフローチャートである。
[0011] 図面は原寸に比例しない。その代わりに、層又は領域の厚さは、図面では拡大され得る。一般に、（１以上の）図面及び添付の記載の全体を通して、同一の部分又は類似の部分は、同じ参照番号が使用されることとなる。本特許出願において使用される際に、任意の部分が、任意の方式で、別の部分の上にあること（例えば、上に配置される、上に位置する、上に設置される、上に形成されるなど）の記述は、言及される部分がもう一方の部分と接触しているか、或いは、言及される部分が、もう一方との間に（１以上）の中間部分を伴ってもう一方の部分の上部にあるうちの何れをも意味する。連結指示（例えば、取り付け、結合、連結、及び接合）は、広義に解釈されるべきであり、それ以外のことが明示されていなければ、要素の集団の間の中間的な部材を含み、要素の間の相対的な移動を含み得る。そのようにして、連結指示は、２つの要素が直接的に連結され、互いに対して固定された関係にあることを必ずしも意味しない。任意の部分が別の部分と「接触している」という記述は、当該２つの部分の間に中間部分が存在しないことを意味する。
[0012] 「第１の」、「第２の」、「第３の」などの記述は、個別に参照され得る複数の要素又は構成要素を特定するときに、本明細書で使用される。別段の定めがあるか又はこれらの使用の文脈に基づいて明らかである場合を除いて、そのような記述は、優先順位、物理的順序、若しくはリスト内の配置、又は時間順の意味を補完することを意図したものではなく、開示された例を理解し易くするために複数の要素又は構成要素を個別に参照するためのラベルとしてのみ使用される。ある実施例では、「第１の」という記述が、詳細な説明内で要素を参照するために使用され得るが、同じ要素が、請求項内で「第２の」又は「第３の」などの異なる記述で参照されてよい。そのような事例では、これらの記述が、単に複数の要素又は構成要素を参照することを容易にするために使用されると理解されるべきである。
[0013] スキンで覆われたセル構造体及びスキンで覆われたセル構造体を製造する方法が開示される。知られている実施態様では、積層化された複合材（例えば、積層化された複合材構造）が、典型的には、それらの好適な強度特性によって航空機に実装される。特に、積層化された複合材は、比較的軽量であるが、それにも関わらず、比較的高い量の構造強度を示す。しかし、これらの知られている実施態様では、製造及び修理のコストが高くなり得る。
[0014] 本開示の実施例は、費用効果に優れた、高強度の、軽量なスキンで覆われたセル構造体を可能にする。本開示の実施例はまた、製造環境並びに／又は現場修理（例えば、既存の航空機向けの部品及び／若しくはセクションの交換）における実施態様向けに素早く製造され得る。更に、本開示の実施例は、比較的複雑な形状及び／又は寸法を有する構成要素の製造を可能にし得る。更に又は代替的に、本開示の実施例は、断熱及び防音用に使用され得る。
[0015] 本明細書で開示される実施例は、スキン（例えば、保護的な外側スキン、外部外板表面、炭素繊維スキンなど）によって少なくとも部分的に覆われた（例えば、完全に覆われた）セル構造体のコアを含む。セル構造体は、活性化器によって提供される活性化剤（例えば、熱活性化剤、化学活性化剤、電流の印加、電気的な物質など）を用いて、発泡性構造（例えば、ペレット、ロッドなど）を活性化させることによって形成される。特に、発泡性構造は、取り付け器によって共に取り付けられ（例えば、共に束ねられ）、活性化のために拘束器によって拘束される（例えば、力によって拘束される、封入される、弾性的に拘束される、硬く拘束されるなど）。活性化中に、発泡性構造は膨張してセル構造体を画定する。一旦形成されると、セル構造体は、コアを画定するために整えられ及び／又は切り取られる（例えば、機械によるカット、層内への切り込みなど）。コアは、角柱ブロック、積層化されたブロック、起伏を有するブロック、コア片（core piece）、整えられた層などであってよい。更に、コアは、スキンで覆われたセル構造体を画定するために、前述のスキンに結合及び／又は接合される。
[0016] 幾つかの実施例では、コアが、繊維強化発泡ハニカム材料を含む。更に又は代替的に、スキンは、プリプレグ又は予め硬化された成分を含む。幾つかの実施例では、発泡性構造（例えば、ペレット、ロッドなど）が、押し出し成形器又は引き出し成形器によって形成される。更に又は代替的に、発泡性構造は、少なくとも部分的に繊維強化材料から構成され得る。幾つかの実施例では、拘束器が、活性化工程によってもたらされるその膨張中に、束ねられた発泡性構造を弾性的に拘束するためのブラダー（bladder）を含む。幾つかの実施例では、スキン及びコアが、オーブン及び／又はオートクレーブ内で共に硬化される。
[0017] 本明細書で使用される際に、「発泡性構造」という用語は、セル構造体の比較的連続的なセルを画定するために、共にくっつけられ（例えば、共に並べて積み重ねされ、共に束ねられ）、活性化される離散した材料部分（例えば、ペレット、ロッド、顆粒、中実構造など）を指す。本明細書で使用される際に、「束ねる」という用語は、前述の材料部分が、活性化の前に、近接して取り付けられ及び／又は互いに接触するようにされる（例えば、積み重ね、束、集合など）ことを指す。本明細書で使用される際に、「セル構造体」という用語は、少なくとも１つの発泡性構造の活性化から形成される、セル状パターン（例えば、ハニカムパターン、閉じたセルパターンなど）に少なくとも部分的に酷似する構造を指す。本明細書で使用される際に、「コア」という用語は、スキンに結合される前述のセル構造体を指す。したがって、セル構造体は、スキンに結合されるコアを画定するために、形作られ、整えられ、及び／又は切り取られ得る。本明細書で使用される際に、「スキン」という用語は、その外装（例えば、外面、外壁など）を少なくとも部分的に画定するために、コア及び／又はセル構造体に付着される表面、壁、及び／又は輪郭を指す。本明細書で使用される際に、「ブラダー」という用語は、膨張可能な構造体、アセンブリ、膜、及び／又は構成要素を指す。
[0018] 図１は、本開示の教示によるスキンで覆われたセル構造体を製造するための例示的な工程１００を示している。例示的な一実施例では、例示的な形成ステップ１０１で、形成工程（例えば、押し出し成形工程、引き出し成形工程など）後の発泡性構造１０２が示されている。この特定の実施例では、発泡性構造１０２が、それぞれの長手軸１０４に沿った概して円形断面形状プロファイルを有するように押し出し成形されている。しかし、他の実施例では、発泡性構造１０２が、非限定的に、矩形状プロファイル、三角形状プロファイル、多角形状プロファイルなどを含む、任意の他の適切な断面形状プロファイルを有するように押し出し成形され得る。更に又は代替的に、発泡性構造１０２は、ペレット及び／又は粒として形成される。幾つかの実施例では、発泡性構造１０２の量、サイズ、密度、及び／又は形状が、結果として生じるセル構造体の所望の特性に基づいて変更される。幾つかの実施例では、発泡性材料が、熱可塑性樹脂を含み及び／又は熱可塑性樹脂から少なくとも部分的に構成される。
[0019] 例示的な拘束ステップ１０６では、発泡性構造１０２が、互いと接触するように取り付けられ（例えば、束ねられ、並べて積み重ねられ、配置され、パターン形成されるなど）、それによって、束１０８を画定する。発泡性構造１０２は、例えば、編み込まれ（interwoven）又はジグザグにされた（staggered）構成で配置されてよい。幾つかの実施例では、発泡性構造１０２が、グリッド及び／又は格子パターン（lattice pattern）で、並べて積み重ねれられ及び／又は配置される。この実施例では、発泡性構造１０２が、互いと接触するように取り付けられる。しかし、他の実施例では、束１０８が、発泡性構造１０２と構造ロッド（例えば、金属ロッド、熱可塑性ロッド、中空ロッド、熱硬化性ロッド、中空ガラスビーズなど）との組み合わせを含む。幾つかの実施例では、構造ロッドが、概して、発泡性構造１０２が構造ロッドの間に取り付けられた中実（例えば、内部ボイド又は開口部を含まない）である。更に又は代替的に、発泡性構造１０２は、次の活性化向けに構造ロッドの内部開口部（例えば、中空開口部）の内側に取り付けられてよい。幾つかの実施例では、中空構造ロッドが拘束器として作用する。更に又は代替的に、スキンが、金属ロッドと接触するように取り付けられ、（例えば、スキンを活性化された発泡性構造に硬化させるために）金属ロッドから熱エネルギー及び／又は電流／電気を供給される。
[0020] 例示的な活性化ステップ１１０では、発泡性構造１０２が、活性化器２０８（図２で示されている）によって提供される活性化剤によって活性化され（例えば、熱的に、電気的に、及び／又は化学的に活性化され）て、個々のセル（例えば、活性化された発泡性構造）１１２、したがって、セル構造体（例えば、セル化されたグリッド、ハニカムパターン、セル状パターンなど）１１４を画定する。この実施例では、発泡性構造１０２が、その活性化中に膨張し、接合し、及び／又は互いに付着する。セル１１２は、概して、この実施例では近似的に六角形状として描かれているが、セル１１２は、束１０８内の発泡性構造１０２の相対的な配置及び／又は種々の活性化工程パラメータに基づく、任意の適切なセル形状及び／又はパターンであってよい。
[0021] 例示的な調整ステップ１１６は、少なくとも１つの区別可能なコア（例えば、コア片、コア層、整えられたコアなど）１２０を画定するために、セル構造体１１４を、カットライン１１８の回りで整える及び／又は切り取る（例えば、機械によるカット、スライス、レーザーカットなど）ことに対応する。この実施例では、コア１２０が、概して、層として描かれている。しかし、他の実施例では、コア１２０が、任意の他の適切な形状に整えられ及び／又は切り取られてよい。例えば、セル構造体１１４は、コア１２０の比較的複雑な幾何学的形状寸法（例えば、湾曲した表面、開口部、輪郭など）を形成するために、複数の方向（例えば、３Ｄカット）に沿って切り取られ（例えば、機械で、エッチングで、水噴流でカットなど）されてよい。幾つかの他の実施例では、コアが、活性化工程によって画定される（例えば、コアは切り取られ及び／又は整えられない）。
[0022] 例示的な組み立てステップ１２５では、スキンで覆われたセル構造体１２４を画定するために、コア１２０は、スキン（例えば、炭素繊維スキン、エラストマースキンなど）１２６に結合され、付着され、組み付けられ、及び／又は接合されるように示されている。この実施例では、スキン１２６が、少なくとも部分的にコア１２０を覆う対応する表面１２８を有する。例示的な実施例では、スキン１２６が、コア１２０の少なくとも一部分又は側部１３０を覆わない。しかし、幾つかの他の実施例では、スキン１２６が、概して、コア１２０の全ての側部及び／又は表面を囲む（例えば、包む）。この実施例では、一旦コア１２０がスキン１２６に結合されると、コア１２０及びスキン１２６は、加熱工程で硬化される。幾つかの実施例では、接合層（例えば、付着層、付けられた接着層、エポキシ層など）１３２が、コア１２０をスキン１２６に結合する。
[0023] 図２は、本開示の実施例を製造するための、例示的なスキンで覆われたセル構造体の製造システム２００の概略的な表現である。例示されている実施例のスキンで覆われたセル構造体の製造システム２００は、成形器２０２、取り付け器２０４、拘束器２０６、前述の活性化器２０８、調整器２１０、組み立て器２１２、及び硬化器２１４を含む。幾つかの実施例では、成形器２０２、取り付け器２０４、拘束器２０６、活性化器２０８、調整器２１０、組み立て器２１２、及び／又は硬化器２１４が、単一の工程及び／又は装置の部分である。
[0024] 発泡性構造１０２を形成及び／又は製造するために、例示的な成形器２０２は、発泡性媒体（例えば、スラリ、乾燥媒体など）に形成工程（例えば、押し出し成形工程、引き出し成形工程など）を適用し、それによって、次の活性化（例えば、発泡活性化）用の構造（例えば、ペレット、ロッド、チューブなど）を製造する。幾つかの他の実施例では、成形器２０２が、ペレタイザー（pelletizer）システムとして実装される。幾つかのそのような実施例では、ペレタイズされた媒体及び／又は構造が、接合工程中に共に接合されて、発泡性構造１０２を画定し得る。
[0025] 図１で示されている束１０８を画定するために、取り付け器２０４が、発泡性構造１０２を共に取り付ける及び／又は配置することによって、発泡性構造１０２のアレイ（例えば、格子）を画定する。幾つかの実施例では、取り付け器２０４が、発泡性構造１０２を並べて積み重ね、それによって、発泡性構造１０２は互いに接触し（例えば、格子パターン又は編み込まれた構成として）、一旦発泡性構造１０２が活性化されると、閉じたセル構造体をより効率的に形成する。幾つかの実施例では、例えば、積層複合材層などの補強材が、束１０８の範囲内に取り付けられる。幾つかのそのような実施例では、補強材が、結果として生じるセル構造体に構造的な支持を提供し得る。
[0026] 活性化の前に発泡性構造１０２を拘束するために、例示的な拘束器２０６が配置されて、発泡性構造１０２及び／又は束１０８を包み及び／又は部分的に囲む。特に、拘束器２０６は、活性化中に発泡性構造１０２と共に弾性的に膨張する。代替的に、拘束器２０６は、発泡性構造１０２を硬く拘束するように実装され得る。
[0027] セル構造体１１４を形成するために、活性化器２０８は、発泡性構造が拘束器２０６によって保持及び／又は拘束されているときに、発泡性構造１０２に活性化剤を付加する。活性化剤は、束１０８の発泡性構造１０２を膨張及び接合させ（例えば、合体させ、焼結させるなど）、それによって、セル構造体１１４を形成する。幾つかの実施例では、活性化剤が、オーブン又は他の適切な熱エネルギー源によって生成され、提供される熱エネルギーを含む。更に又は代替的に、活性化剤は、発泡性構造１０２を活性化させる化合物（chemical compound）及び／又は化学剤（chemical agent）を含む。幾つかの他の実施例では、活性化剤が、例えば電流又は電圧源（例えば、発電機、電気、電圧源など）を含む。幾つかの実施例では、電流又は電圧源が、発泡性構造１０２を活性化させるための熱エネルギー（例えば、電気抵抗を介した）を生成する。更に又は代替的に、幾つかの実施例では、硬化器２１４が、発泡性構造１０２を少なくとも部分的に活性化させる。
[0028] 例示的な実施例では、コア１２０のうちの少なくとも１つを画定するために、調整器２１０が、セル構造体１１４を切り取り及び／又は分割（例えば、細かく分割）する（例えば、セル構造体１１４は、コア１２０のうちの複数のものに細かく分割される）。幾つかの実施例では、セル構造体１１４が、次にスキン１２６に結合されるコア１２０の単一のものに切り取られ及び／又は整えられる。幾つかの他の実施例では、セル構造体１１４が、切り取られ及び／又は整えられない。
[0029] スキン１２６をコア１２０に結合するために、例示されている実施例の組み立て器２１２が、スキン１２６とコア１２０とを互いに接触させるように取り付け、それらの間に接合層１３２を付加し及び／又は画定するように実装される。幾つかの実施例では、組み立て器２１２が、コア１２０とスキン１２６とを、それらが互いに（構造的な付着を介して）接着接合された後で、真空バッグ内に取り付ける。この実施例では、接合層１３２を介してスキン１２６をコア１２０に結合することによって、スキンで覆われたセル構造体１２４が画定される。
[0030] 幾つかの実施例では、硬化器２１４が、スキン１２６とコア１２０との間で接合層１３２を固化させて、スキンで覆われたセル構造体１２４を画定する。硬化器２１４は、オーブン又はオートクレーブとして実装され得る。幾つかのそのような実施例では、スキン１２６が、コア１２０の少なくとも一方の側に少なくとも部分的に硬化され得る。
[0031] 図３は、本明細書で開示される実施例内に実装され得る例示的な拘束器２０６を示している。拘束器２０６は、発泡性構造１０２の活性化中に束１０８を束縛及び／又は拘束するためのものである。例示的な実施例では、拘束器２０６が、拘束器２０６の両側部のエンドストップ３０２、流路（例えば、チューブ、パイプ、容器、経路など）３０４、開口部（例えば、通気口、スリットなど）３０６、及びブラダー（例えば、弾性ブラダーなど）３０８を含む。図３の例示されているビュー（view）では、束１０８が、例示的な拘束器２０６内に配置されるように示されている。
[0032] 例示的なブラダー３０８は、発泡性構造１０２が活性化中に膨張する際に、発泡性構造１０２を束縛（例えば、弾性的に束縛）し、共に保持するように実装される。この実施例では、ブラダー３０８が、活性化中に発泡性構造１０２と共に膨張するが、発泡性構造１０２に拘束力を提供する。特に、例示的なブラダー３０８は、発泡性構造１０２を束縛して、概して束１０８の相対的な構成を維持し、発泡性構造１０２が十分な圧力で保持されることを確実にする。それによって、発泡性構造１０２は、比較的秩序あるセル状パターンへと膨張する。幾つかの実施例では、ブラダー３０８によって提供される比較的小さい束縛力が、活性化工程中及び後の発泡性構造１０２の付着を促進する。他の実施例では、ブラダー３０８が、種々の箇所で異なる弾性を有し、結果として、発泡性構造１０２の局所的に異なる膨張をもたらし、したがって、結果として生じるセル構造体にわたりばらついた密度をもたらす。他の実施例では、硬い容器が、ブラダー３０８の代わりに実装される。
[0033] ある実施例では、流路３０４が、前述の活性化剤を容器２０６に提供し、次に、発泡性構造１０２に提供する。例示されている実施例では、流路３０４が、拘束器２０６に流体結合され且つ密封されたチューブ（例えば、弾性チューブ、剛体チューブ、導管など）として実装される。幾つかのそのような実施例では、開口部３０６が、活性化工程からのガス副生成物が拘束器２０６を出ることを可能にするように実装され得る。幾つかの他の実施例では、流路３０４が実装されない。幾つかのそのような実施例では、活性化剤が、活性化器２０８からブラダー３０８を通って、したがって、発泡性構造１０２に移動する（例えば、ブラダー３０８は少なくとも半透過性である）。
[0034] 幾つかの実施例では、エンドストップ３０２が、拘束器２０６の長手方向に沿って発泡性構造１０２の膨張を低減させる（例えば、防止する）ように実装される。特に、例示的なエンドストップ３０２は、剛性又は弾性であってよく、束１０８の少なくとも１つの長手終端部と接触し（例えば、境界付け、カバーするなど）、長手終端部を拘束する。他の実施例では、１つのみのエンドキャップ３０２が実装される。更に又は代替的に、エンドストップ３０２は、発泡性構造１０２を横方向に拘束する（例えば、発泡性構造１０２の少なくとも側部を拘束する）。
[0035] 幾つかの実施例では、２つ以上の拘束器２０６が、並べて積み重ねられ（例えば、隣接して並べて積み重ねられ、垂直に並べて積み重ねられ、同心に並べて積み重ねられるなど）、（１以上の）セル１１２のサイズ、したがって、様々なエリア内のセル構造体１１４の密度を変動させる（例えば、密度のばらつき、局所的なばらつき、及び／又は勾配が規定される）。幾つかのそのような実施例では、結果として生じるコア１２０の密度が、縁部、取り付けポイント、ビルドアップ、結合エリア／ポイントなどの箇所で増加し得る。
[0036] 更に又は代替的に、（１以上の）拘束器２０６は、コア１２０の所望の形状を少なくとも部分的に画定し、引き続いて、セル構造体１１４が、発泡性構造１０２の活性化の後でスキン１２６に結合される。幾つかの他の実施例では、拘束器２０６が、スキン１２６を画定及び／又は形成する。そのような実施例では、拘束器２０６が、発泡性構造１０２の活性化の後でセル構造体１１４に少なくとも部分的に結合されたままであり、したがって、活性化工程の後でスキン１２６になる。幾つかの実施例では、拘束器２０６が、熱可塑性材料を含む。熱可塑性材料は、活性化工程中又は後で焼き払われ得るか及び／又は分解され得る。
[0037] 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の教示による例示的なスキンで覆われたセル構造体を示す。図４Ａを参照すると、コア１２０が比較的均一な密度を有する、例示的なスキンで覆われたセル構造体１２４が示されている。例示的な一実施例では、スキンで覆われたセル構造体１２４が、化学的なファスナ及び／又は接着剤として実装され得る接合層（例えば、接着接合層）１３２を介して、スキン１２６に結合された前述のコア１２０を含む。言い換えると、接合層１３２は、スキン１２６とコア１２０との間に配置されている。他の実施例では、（１以上の）機械的なファスナ（例えば、ネジ、リベットなど）が、代わりに実装される。
[0038] 例示されている実施例では、表面１２８のうちの少なくとも１つが湾曲を示し、一方で、表面１２８のうちの他のものが比較的平坦である。特に、スキン１２６は連続的であり、スキン１２６の第１の部分４０２が、コア１２０の湾曲した部分及び／又は表面上に取り付けられ、一方で、スキン１２６の第２の部分４０４が、コア１２０の比較的平坦な表面上に取り付けられている。更に又は代替的に、スキン１２６の第１及び第２の部分４０２、４０４は、別のものであり、個別の結合ステップ中に別々に又は単一の結合ステップ中に結合される。幾つかの実施例では、スキン１２６及び／又はコア１２０の少なくとも一部分が、コア１２０の少なくとも１つの内面を露出させるように切り取られる。
[0039] この実施例では、コア１２０が、露出された側１３０を含み、露出された側１３０は、（例えば、現場修理中に）別の１つの構成要素の露出された非外面（non-exterior surface）に隣接して取り付けられ得る。幾つかの実施例では、スキンで覆われたセル構造体１２４のうちの複数のものが、それらのそれぞれの露出された表面１３０に結合されて、単一の部品を形成する。幾つかの他の実施例では、コア１２０が、スキン１２６によって完全に囲まれる（例えば、完全に包まれ、完全に閉じられるなど）。
[0040] 図４Ｂは、種々の領域でばらついた密度のコア４１２、４１４、４１６を有する複合材コア４１１を有する、例示的なスキンで覆われたセル構造体４１０を示している。例示的な一実施例において、コア４１１の密度がばらついていることによって、スキンで覆われたセル構造体４１０は、荷重条件（例えば、加えられる荷重の位置）に基づいて、異なる強度及び可撓性を示すことができる。幾つかの実施例では、コア（例えば、コア領域）４１２、４１４、４１６が、単一の活性化工程中に形成される（例えば、拘束器２０６のうちの並べて積み重ねられたもの及び／又はブラダー３０８の種々のセクションに沿ってばらついた弾性を使用して）。他の実施例では、コア４１２、４１４、４１６が、個別の活性化工程中に形成され、共に並べて積み重ねられ及び／又は結合されて、コア４１１を画定する。
[0041] 図４Ｃは、補強材４２２がコア４２４内に実装された、例示的なスキンで覆われたセル構造体４２０を示している。幾つかの実施例では、補強材４２２が、スキンで覆われたセル構造体４２０に構造的な支持を提供する、積層複合材及び／又は金属構造を含む。幾つかの実施例では、補強材４２２が、活性化工程の前に発泡性構造１０２の範囲内に取り付けられ、発泡性構造１０２によって囲まれ、それによって、コア４２４が補強材４２２に付着することをもたらす。他の実施例では、補強材４２２が、コア４２４の開口部の中に挿入され、コア４２４に結合（例えば、接合、接着など）される。
[0042] 図４Ｄは、補強材４３２がコア４３４に付加された、例示的なスキンで覆われたセル構造体４３０を示している。この実施例では、補強材４３２が、コア４３４の（１以上の）外面及び／又はスキン１２６（例えば、スキン１２６の内面）に接合される。幾つかの実施例では、補強材４３２が、スキン１２６上に結合され及び／又は取り付けられる。
[0043] 図５は、本明細書で開示される実施例を実施するための例示的な方法５００を表すフローチャートである。例示的な方法５００は、スキンで覆われたセル構造体の製造システム２００によって実施されて、スキンで覆われたセル構造体（例えば、スキンで覆われたセル構造体１２４）を製造する。この特定の実施例では、スキンで覆われたセル構造体が、航空機の空力本体の表面に組み付けられる（例えば、航空機の主翼の１つのセクションとして）。
[0044] ブロック５０２では、発泡性構造（例えば、発泡性構造１０２）が、成形器（例えば、成形器２０２）によって形成される。幾つかの実施例では、発泡性構造が、繊維強化材を用いて形成される。幾つかのそのような実施例では、繊維強化材が、押し出し成形器を通して引っ張られ得る。更に又は代替的に、繊維強化材は、発泡性構造の外面の近傍又は外面に位置付けられ得る。幾つかの実施例では、発泡性構造が、押し出し成形器によってチューブ形状として押し出し成形される。
[0045] ブロック５０４では、発泡性構造が、共に取り付けられる（例えば、パターン形成されたアレイとして共に配置される）。例えば、発泡性構造は、散在したグリッドアレイとして配置される。それによって、六角形状のセル形状が、活性化工程の後で画定される。幾つかの実施例では、補強材（例えば、補強材４２２、４３２）が、発泡性構造の間に取り付けられるか、又は発泡性構造に接触するように取り付けられる（例えば、発泡性構造の外面に）。
[0046] ブロック５０６では、発泡性構造が、拘束器（例えば、拘束器２０６）を介して束縛及び／又は拘束される。この実施例では、発泡性構造が、パターン形成されたアレイとして共に保持される。幾つかの実施例では、拘束器が、可動であり得る（例えば、平行移動可能な）エンドストップ（例えば、エンドストップ３０２）を含む。
[0047] ブロック５０８では、発泡性構造が、活性化器（例えば、活性化器２０８）からの活性化剤を介して活性化されて、セル構造体（例えば、セル構造体１１４）を画定する。この実施例では、発泡性構造が、焼結活性化工程の結果として膨張する。幾つかの実施例では、セル構造体が、内部に配置された補強材（例えば、補強材４２２）を含む。
[0048] ブロック５１０では、セル構造体が、調整器（例えば、調整器２１０）を介して整えられ、コア（例えば、コア１２０）を画定する。幾つかの実施例では、セル構造体が、複数のコア層へと整えられる。幾つかの他の実施例では、セル構造体が、切り取られ及び／又は整えられて、単一のコア（例えば、形作られたコア、機械加工されたコアなど）を画定する。更に他の実施例では、セル構造体が、整えられず、したがってコアを画定する。
[0049] ブロック５１２では、スキン（例えば、スキン１２６）が、組み立て器（例えば、組み立て器２１２）を介してコアに結合され及び／又は組み付けられて、スキンで覆われたセル構造体（例えば、スキンで覆われたセル構造体１２４）を画定する。幾つかの実施例では、組み立て器が、コアとスキンとを共に接着接合する。他の実施例では、拘束器が、コアに取り付けられたままであり、したがって、スキンとして機能する。更に又は代替的に、補強材が、コアに又はコアの範囲内に組み付けられてよい。
[0050] ブロック５１４では、次いで、スキンで覆われたセル構造体が、囲い（enclosure）の中に取り付けられ及び／又は囲いによって囲まれる。幾つかの実施例では、囲いが真空バッグを含み、コアとスキンとの間の接合が損なわれないことを確実にする。
[0051] ブロック５１６では、幾つかの実施例において、セル構造体が硬化される（例えば、硬化器２１４によって）。この実施例では、オーブンを利用して、スキンで覆われたセル構造体に熱を提供し、それによって、スキンとコアとの間の接合層を硬化させる。幾つかの実施例では、オートクレーブが実装されて、コアとスキンとの間の接合層を固化させる。
[0052] スキンで覆われたセル構造体を製造するための、例示的な方法、装置、システム、及び製品が、本明細書で開示される。それらの更なる実施例及びその組み合わせは、以下のものを含む。
条項１は、スキンで覆われたセル構造体を製造するための装置であって、発泡性構造を共に取り付けて束を画定するための取り付け器、束を拘束するための拘束器、発泡性構造に活性化剤を付加して拘束器内でセル構造体を形成するための活性化器、セル構造体を整えてコアを画定するための調整器、及びコアにスキンを結合させてスキンで覆われたセル構造体を画定するための組み立て器を含む、装置を備える。
条項２は、発泡性構造を押し出し成形又は引き出し成形するための成形器を更に含む、条項１の装置を備える。
[0053] 条項３は、発泡性構造が繊維強化材料を含む、条項１の装置を備える。
[0054] 条項４は、繊維強化材料が、発泡性構造の外面の近傍に位置付けられる、条項３の装置を備える。
[0055] 条項５は、拘束器が、束の長手方向端部にあるエンドストップを含む、条項１の装置を備える。
[0056] 条項６は、拘束器が、束を横方向から囲むための弾性ブラダーを含む、条項１の装置を備える。
[0057] 条項７は、ブラダーが、その種々の部分において種々の弾性を有する、条項６の装置を備える。
[0058] 条項８は、活性化剤が、熱エネルギー、電流、又は化学剤のうちの少なくとも１つを含む、条項１の装置を備える。
[0059] 条項９は、スキンで覆われたセル構造体を硬化させるための硬化器を更に含む、条項１の装置を備える。
[0060] 条項１０は、スキンで覆われたセル構造体を製造する方法であって、発泡性構造を共に取り付けて束を画定すること、束を拘束すること、束の発泡性構造に活性化剤を付加してセル構造体を画定すること、セル構造体を整えてコアを画定すること、及びコアをスキンに組み付けてスキンで覆われたセル構造体を画定することを含む、方法を含む。
[0061] 条項１１は、補強材を束の範囲内に取り付けることを更に含む、条項１０の方法を含む。
[0062] 条項１２は、発泡性構造を共に取り付けることが、発泡性構造をパターン形成されたアレイとして取り付けることを含む、条項１０の方法を含む。
[0063] 条項１３は、活性化剤が、熱エネルギー、電流、又は化学剤のうちの少なくとも１つを含む、条項１０の方法を含む。
[0064] 条項１４は、コアをスキンに組み付けることが、コアとスキンとの間で接合層を画定することを含む、条項１０の方法を含む。
[0065] 条項１５は、セル構造体を整えることが、セル構造体を層へと細かく分割することを含む、条項１０の方法を含む。
[0066] 条項１６は、コアとスキンとを真空バッグ内に取り付けること、及びオーブンを介してコアとスキンとを硬化させることを更に含む、条項１１の方法を含む。
[0067] 条項１７は、束ねられ、拘束され、活性化剤を介して活性化された発泡性構造によって画定されたセルを含むコアを含むスキンで覆われたセル構造体であって、スキンがコアの少なくとも１つの表面に結合される、スキンで覆われたセル構造体を備える。
[0068] 条項１８は、コアが繊維強化材料を含む、条項１７のスキンで覆われたセル構造体を備える。
[0069] 条項１９は、コアがセルの間に補強材を含む、条項１７のスキンで覆われたセル構造体を備える。
[0070] 条項２０は、スキンが、予め硬化された複合材料又はプリプレグ複合材料のうちの少なくとも１つを含む、条項１７のスキンで覆われたセル構造体を含む。
[0071] 以上のことから、高強度で、軽量で、費用効果に優れたスキンで覆われたセル構造体を可能にする、例示的な方法、装置、及び製品が開示されたことが理解されるだろう。本明細書で開示される実施例は、素早く製造され、配備され得る。結果として、本明細書で開示される実施例は、比較的短期間で利用され得る（例えば、緊急の現場修理又は製造需要などに向けて）。
[0072] 後述の特許請求の範囲は、この参照によって本明細書の「発明を実施するための形態」の中に組み込まれ、各請求項は、本開示の別個の実施形態として単独のものである。

Claims (10)

  1. スキンで覆われたセル構造体を製造するための装置であって、
    発泡性構造を共に取り付けて束を画定するための取り付け器、
    前記束を拘束するための拘束器、
    前記発泡性構造に活性化剤を付加して前記拘束器内でセル構造体を形成するための活性化器、
    前記セル構造体を整えてコアを画定するための調整器、及び
    前記コアにスキンを結合させて前記スキンで覆われたセル構造体を画定するための組み立て器を備える、装置。
  2. 前記発泡性構造を押し出し成形又は引き出し成形するための成形器を更に含む、請求項１に記載の装置。
  3. 前記発泡性構造が繊維強化材料を含む、請求項１に記載の装置。
  4. 前記繊維強化材料が、前記発泡性構造の外面の近傍に位置付けられる、請求項３に記載の装置。
  5. 前記拘束器が、前記束の長手方向端部にあるエンドストップを含む、請求項１に記載の装置。
  6. 前記拘束器が、前記束を横方向から囲むための弾性ブラダーを含む、請求項１に記載の装置。
  7. 前記ブラダーが、その種々の部分において種々の弾性を有する、請求項６に記載の装置。
  8. 前記活性化剤が、熱エネルギー、電流、又は化学剤のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
  9. 前記スキンで覆われたセル構造体を硬化させるための硬化器を更に含む、請求項１に記載の装置。
  10. スキンで覆われたセル構造体を製造する方法であって、
    発泡性構造を共に取り付けて束を画定すること、
    前記束を拘束すること、
    前記束の前記発泡性構造に活性化剤を付加してセル構造体を画定すること、
    前記セル構造体を整えてコアを画定すること、及び
    前記コアをスキンに組み付けて前記スキンで覆われたセル構造体を画定することを含む、方法。
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