JP2024520950A - ノンクリンプ繊維形成 - Google Patents

Abstract

ノンクリンプ繊維材料から構成要素を形成する方法であって、方法は、その上にノンクリンプ繊維の層が引き込まれる成形ツールを含み、ノンクリンプ材料の層は、弾性材料を使用してツールの周縁の全部または一部の周りに延在する成形ボードによってツールの上に引き込まれる、方法。

Description

技術分野
本発明は、スパーとして当該技術分野で知られている航空機翼における構造構成要素の製造に関する。本製造方法は、航空機スパー製造に特に適しているが、同様の形状を有する他の関連用途または構成要素に利用されてもよい。

例えば、本技術は、複雑な３次元形状を形成するためにノンクリンプ布（ＮＣＦ）を使用する様々な用途に使用されてもよい。技法はまた、平織布またはハーネス織布などの他の材料フォーマットと共に使用されてもよい。これは、樹脂粘度を低下させるために熱を必要とする従来からの予備含浸材料よりも容易にスリップおよび剪断する乾燥布に特に関連する。

特に航空宇宙分野に関して、スパーは、翼、水平または垂直尾翼（尾部）、ヘリコプタのテールブーム、および剛性が必要とされるウィングレットおよびフラップなどの構成要素のより小さい構造に使用することができる。

航空機翼は、航空機の前進運動によって空気が流される空気力学的外面を備える。翼は、一般に、スパーが胴体に接続する根元から翼端まで翼内に延在する１つまたは複数のスパーを備える。

スパーおよび関連するリブ（航空機の飛行の前後方向に延在する）の形状および輪郭は、エアロフォイルの所望の形状に対応する。次いで、空気力学的外面を（様々な手段によって）リブおよびスパーに接続して翼を形成することができる。

スパーを製造する１つの従来の方法は、スパーの精密な幾何学的形状を得ることができるように、ＣＮＣツールを使用してアルミニウムまたは他の軽量材料のビレットからスパーを機械加工することである。これらの技法を使用して製造された従来の翼は、所望の強度および剛性を提供する各航空機設計に対して軽量の翼を正確に製造することを可能にする。

しかしながら、本発明者は、ノンクリンプ成形技法を首尾よくかつ経済的に展開することを可能にする翼設計、特に翼スパー製造を最適化するための代替的なプロセスを考案した。

発明の概要
本発明の態様は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

第１の態様から見ると、少なくとも１対の対向する可動成形ボードを備えるノンクリンプ布（ＮＣＦ）成形装置であって、成形されたボードは、成形ツールの対向する両側に位置決めするように配置構成され、成形ツールの上面の上方の第１の位置と第１の位置よりも低い第２の位置との間で可動であり、各成形ボードは、成形ツールの側面に対して可動な成形器縁部を有し、成形ボードは、使用時に一定の長さのノンクリンプ布に結合するための弾性コネクタを受け入れるように使用時に配置構成される１つまたは複数の結合部をさらに備える、ノンクリンプ布（ＮＣＦ）成形装置が提供される。

本明細書に記載の製造装置は、航空機スパーなどの高精度多層構成要素を形成することを可能にするように、ノンクリンプ布材料を成形ツール上に精密に位置決めすることを可能にする。さらに、より複雑な幾何学的形状を最終構成要素において実現することができ、強度対重量比を最適化するためのより大きな柔軟性を設計者に提供することができる。

形成された境界は、ツーリングのいずれかの側に沿って終端する一連の可動表面の形態にあってもよい。それらは、ツールに対して集合的にまたは独立して移動することができる。

「弾性コネクタ」という用語は、ツールと可動成形ボードとの間で弾性的に伸張することができる、ノンクリンプ布のシート（ツール上にかけられる）と成形ボードとの間の中間接続部を指すことを意図している。これは、単一の連続ストリップまたは複数のストリップであってもよく、各ストリップは、成形ボードとツールとの間の分離が増大または減少するにつれて伸張することができる。

有利には、可動成形ボードは、第１の位置から第２の位置への移動前および移動中に、互いに離れるようにまたは互いに向かって横方向に任意選択的に移動するようにさらに配置構成されてもよい。これにより、以下に説明するように、布材料をツーリング上に置く際の精密さも向上し、精密なプリテンションを布に加えることが可能になる。

可動成形ボードは、第１の位置から第２の位置に移動するにつれて、成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向に移動するように構成することができる。これにより、布をツール上面および側面のコーナおよび幾何学的形状と慎重に接触させることが可能になる。

同様に、可動成形ボードは、最初に所定の距離だけ垂直方向に移動し、次いで成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向の両方に同時に移動するように構成されてもよい。このとき、ツールに対する布の精密な位置合わせを達成することができる。さらに、移動の全部または一部は、自動的にコンピュータ制御されてもよい。

１つまたは複数の結合部は、ツールに対して成形器縁部の遠位部分に配置構成されてもよい。したがって、弾性コネクタを成形ボードに接続する結合部は、ツールから最も離れたボードの部分においてそれに結合されてもよい。これは、成形ボード上への材料の好都合な装填を可能にし、さらに、成形ボードの反対の側面上でツールへの結合が行われることを可能にする。したがって、弾性コネクタは、成形ボードの外面の一部の周りを通過しなければならず、これによって、結合強度が向上する。

弾性コネクタおよび結合部は、それぞれ弾性フィルム（Ｔｙｇａｖａｃによって製造される薄膜など）および２つの接着ストリップの形態にあってもよい。接着ストリップは、好都合には、弾性コネクタを一方の端部または縁部に沿ってＮＣＦに、および他方の端部または縁部において成形ボードに容易に接続することを可能にする（３Ｍによって製造されるタイプの）両面接着テープであってよい。

本明細書に記載された発明と共に好都合に使用され得る材料の例には、以下が含まれるが、これらに限定されない。

・２プライＮＣＦ不織布
・アクリル系接着剤を有し、接着強さが１５Ｎ／ｃｍ～２５Ｎ／ｃｍである、厚さ１５０μｍ～２５０μｍのポリエステルフィルムから成る両面テープ
・２５マイクロメートル高伸長フルオロポリマーフィルム、および
・両面にシリコーン接着剤が被着されたポリエステルテープ。

装置は、成形ツール上に下降するように構成され、拡張時に成形ツールの外面に力を加えるように構成された膨張可能ブラダを備える圧力ボックスをさらに備えることができる。したがって、ＮＣＦを適所に配置するための成形ボードの移動経路が完了すると、圧力ボックスをツール上に下降させ、ＮＣＦ材料に対して位置付けることができる。成形ボードは、これが起こるとき、有利にはそれらの最終位置に留まることができる。

成形ツール自体は、製造される所望の部品によって必要とされるような任意の適切な形状であってもよい。例えば、成形ツールは、一定の長さのノンクリンプ布を引き込むことができる上面および側面を有する細長いマンドレルの形態にあってもよい。

別の態様から見ると、ノンクリンプ繊維（ＮＣＦ）材料から構成要素を形成する方法であって、
（Ａ）ＮＣＦ材料の層の周縁の部分をレイアップ装置の１つまたは複数の可動成形ボードに結合するステップであって、結合が中間弾性材料によって行われる、結合するステップと、
（Ｂ）中間弾性材料に引張荷重をかけるように可動成形ボードを離間させるステップと、
（Ｃ）ＮＣＦ材料の層を成形ツールと接触させるように、可動成形ボードを成形ツールの上方の第１の位置から第１の位置の下方の第２の位置に移動させるステップとを含む、方法が提供される。

有利には、中間弾性材料は、可動成形ボードが第１の位置から第２の位置に移動するときに緊張を維持され得る。これによって、ＮＣＦ材料が少量の張力で維持され、その結果、ボードが移動するときにそれがツーリングと正確に位置合わせされる。

装置の記述を参照して上述した特徴および利点は、製造方法に等しくかつ交換可能に適用されることが認識されるであろう。

またさらなる態様から見ると、本明細書に記載の装置および方法を使用して形成される航空機スパーが提供される。

図面の簡単な説明
次に、本発明の１つまたは複数の実施形態が、例としてのみ、添付の図面を参照しながら説明される。

翼の内部構造を示す図である。 略Ｃ字形のプロファイルを有し、スパーの下部の水平縁部を有する航空機翼のための複合スパーの図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 本明細書に記載のプロセスによって好都合に製造することができる構成要素の複雑な幾何学的形状を示す（異なる視野角から見た）代替的なスパーを示す図である。 図３Ａ～図３Ｈは、本明細書に記載のプロセスのステップを示す図である。 ＮＣＦ材料および構成要素部分の代替的な形態を示す図である。 ＮＣＦ材料および構成要素部分の代替的な形態を示す図である。 テンションフィルムが、接着剤に対する剥離力を最小限に抑えるように、それが固定されているフォームボードの下および背部の上を包み込む配置構成３Ｉ－１のための弾性中間層およびＮＣＦ材料の接続を示す図である。 同じく、テンションフィルムが、接着剤に対する剥離力を最小限に抑えるように、それが固定されているフォームボードの下および背部の上を包み込む配置構成３Ｉ－２のための弾性中間層およびＮＣＦ材料の接続を示す図である。 製造中の弾性中間層の伸長を示す図である。 本明細書に記載のプロセスのための例示的なリグアセンブリを示す図である。

本発明は様々な修正および代替形態を受け入れるが、特定の実施形態は、例として図面に示され、本明細書に詳細に記載されている。しかしながら、本明細書に添付された図面および詳細な説明は、本発明を開示された特定の形態に限定することを意図するものではなく、特許請求される発明の精神および範囲内に入るすべての修正、均等物および代替物を網羅することを意図するものであることを理解されたい。

本明細書における先行技術文献へのいかなる参照も、そのような先行技術が広く知られていること、または当該技術分野における共通の一般知識の一部を形成することの承認と見なされるべきではない。本明細書において使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語、および同様の単語は、排他的または網羅的な意味で解釈されるべきではない。換言すれば、それらは「含むが、限定されない」ことを意味するように意図されている。本発明を、以下の実施例を参照してさらに説明する。特許請求される本発明は、これらの実施例によって決して限定されることを意図されていないことが理解されよう。本発明は、個々の実施形態だけでなく、本明細書に記載の実施形態の組み合わせも包含することも認識されよう。

本明細書に記載の様々な実施形態は、特許請求される特徴の理解および教示を支援するためにのみ提示される。これらの実施形態は、実施形態の代表的なサンプルとしてのみ提供され、網羅的および／または排他的ではない。本明細書に記載された利点、実施形態、実施例、機能、特徴、構造、および／または他の態様は、特許請求の範囲によって規定されるものとしての本発明の範囲に対する限定または特許請求の範囲に対する均等物に対する限定と考えられるべきではなく、特許請求された発明の精神および範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用することができ、修正を行うことができることを理解されたい。本発明の様々な実施形態は、本明細書に具体的に記載されたもの以外の、開示された要素、構成要素、特徴、部分、ステップ、手段などの適切な組み合わせを適切に含むか、それから成るか、または本質的にそれから成ることができる。加えて、本開示は、現在特許請求されていないが、将来特許請求され得る他の発明を含み得る。

本明細書に記載の本発明（複数可）の態様の特徴は、任意の適切な組み合わせで好都合かつ交換可能に使用することができることが認識されよう。

詳細な説明
図１は、翼の内部構造を示す。リブ１およびスパー２が、翼の主な耐荷重構造を構成する。スパーは、航空機に対してスパン方向に、すなわち翼の長さに向かって延伸し、リブは、前縁３と後縁４との間を前後に延在する。

図２Ａは、航空機翼に使用されるタイプのスパーの例示的なビューを示す。図１に戻って参照すると、スパーは翼構造の内側に設置され、翼の動作に必要な剛性を提供する。

図２Ａに示すように、スパー２は、ほぼ上向きのＵ字形状を有し、その断面二次モーメントによって高い剛性を提供する。スパーは、所望のスパーと相補的な形状を有する成形ツール上に材料をレイアップすることによって形成される。図２Ａに示す例では、スパーはまた、スパーまで半径方向に、すなわち水平に延在する下部を含む。

図２Ｂ～図２ＢＧは、本明細書に記載のプロセスに従って特に有利に製造することができる別のスパー実施形態を示す。スパーの異なるビューに示すように、スパーは、その長さに沿った複雑な幾何学的形状およびプロファイルを含む。本明細書に記載のプロセスは、極めて長い長さを有するスパーについてこれらの複雑な幾何学的形状を作成することを可能にする。

例示のみを目的として、図２Ｂ～図２Ｇのスパーは、その幾何学的形状、したがってマンドレルまたは成形ツール上に材料を積層するための要件に関してスパー形状の複雑度を増大させる中央部分５を備える。

ノンクリンプ材料は複数の層から形成され、各層は一連の炭素繊維ストランドを有する。繊維の多数の配向は、最終的な硬化生成物または構成要素に大きな強度を与える。層は、典型的にはオートクレーブ外環境内で、樹脂を被着し硬化させることができるまで繊維を適所に保持するステッチによって、ともに接続される。これは、図３Ｉを参照して下記に説明される。

本明細書に記載のノンクリンプ材料は、繊維の配向のために複雑な形状に本質的に適していない。図２などの複雑な形状の上に材料を積層することは困難である。そのため、これらを現在の用途で使用することは常識では考えにくいことである。

ＮＣＦトウはステッチとともに保持され、一方、織材料はトウをインターリーブし、両方ともトウが互いにスリップすることを可能にする。最終的に形成される構成要素にしわ欠陥をもたらす、製造中の材料の圧縮を引き起こす可能性があるため、形状複雑度の程度は重要である。使用されている従来からの技術はハンドラミネーションであり、これは必要とされる成形力のスケールおよび程度、ならびにしわを避けるための材料のダーティングによって制限され、この選択肢は繊維を不連続にし、したがって効率が低下するという欠点を有する。

本明細書に記載の装置および方法は、ＮＣＦ材料を使用して図２に示すタイプのスパーを形成することを可能にする。

図３Ａ～図３Ｈは、本明細書に記載のプロセスの各ステップを示す。各ステップは、以下のように別個に説明される。

ツーリングセットアップ
図３Ａは、スパーが形成される前の成形装置の初期セットアップを示す。まず、成形ツール／マンドレル／ドレープツール６が所定の位置に配置される。ツールの形状は、当業者によって理解されるような、スパーの所望の最終形状に対応する。

ＮＣＦ材料が被着される外面。重要なことに、樹脂はこの段階では導入されないが、フォームツール表面は製造中に化学剥離剤（Ｆｒｅｋｏｔｅなど）で処理されており、これは典型的には拭き取られ、乾燥させられる。これは、後の時点でリフレッシュされてもよい。フィルムは、ちょうどＮＣＦの縁部の代わりに、ツール表面に直接被着されない。剥離剤は、使用前にツール表面に被着される。

次に、スパーの最終的な形状に対応する長さおよびサイズを有する、帝人株式会社製のＴＥＮＡＸ－Ｅ、ＤＲＮＦなどのＮＣＦ材料の層またはシート８を準備する。これはテンションフィルムが被着される場所である。

このプロセスは、スパーの厚さを構築するために繰り返される。例えば、市販の旅客機のスパーは、最も厚い点で約２０ｍｍであり、ＮＣＦは０．５ｍｍの厚さである。したがって、このプロセスは４０回繰り返される。別の配置構成では、製造時間を低減するために複数の層を追加することができる。

ここで、ＮＣＦの層８は、対向する成形ボード９Ａ、９Ｂの対に接続されている。これは、弾性中間結合フィルム１０によって達成される。

成形ボードは、成形ツールの各側に沿って延在し、単一の細長い部材であってもよく、または、代替的に複数のセクションに分割されてもよい。成形ボードは、ＮＣＦ材料を成形ツールと接触させ、後述するプロセス中に材料を適所に保持するために移動および力を加えるように作用する。

成形ボードの移動は、電気的／空気圧的／液圧的に制御され得る任意の適切なアクチュエータ配置構成を通じたものであってもよい。移動は、手動で、またはコンピュータ制御を使用して、場合によって予めプログラムされたシーケンスで制御することができる。

図３Ａの次のステップは、弾性中間結合部を予張することであり、これは、２つの対向する成形ボードを矢印によって示すように横方向に離間することによって達成される。層からたるみを除去するのにちょうど十分な張力が加えられるが、材料に過剰な荷重を加えることはない。

これで、ＮＣＦは移動して成形ツール６と接触する準備が整う。
予備成形ツール接触
図３Ｂを参照すると、成形の次の段階が示されている。ここで、２つの対向する成形ボードが、成形ツール６に向かって下向きかつ内向きに移動する。

図示のように、これにより、プライ８は、図示の例では航空機のためのスパーである成形ツールの上面と最初に接触する。最初の下向きの移動は、上面を接触させ、内向きの移動は、ＮＣＦプライ８を成形ツール６の上側コーナの周りに平滑に折り畳ませる。図示のように、成形ボード９Ａおよび９Ｂは、弾性中間結合部１０（図３Ｊに示す）によってＮＣＦプライ８に接続される。これで、ＮＣＦ材料と成形ツールとの予備接触が完了する。

ＮＣＦプライの最終ロケーション
ここで図３Ｃを参照すると、２つの成形ボードは、成形ツールの上部の上方の初期位置から第１の位置の下方の第２の位置までさらに下向きに移動される。図示のように、成形ボードは、ＮＣＦプライが成形ツール上で終端する点に近接してそれらの移動を停止する。

図３Ｂと図３Ｃとの比較にも示されているように、成形ボードは、垂直方向下向きに移動しながら互いに向かって同時に移動することができる。この移動は、主に材料をツール上の適所に保持するボードの均一な移動によって、成形ツールの外面へのＮＣＦ材料の円滑な被着を保証する。

連続的に、図３Ａ～図３Ｃに示されるステップの間、中間弾性結合部は、成形ツール外面に対するＮＣＦ材料の緊密で円滑な被着を保証するために緊張を維持する。弾性結合部の実際の最大伸長は、４０％～６０％、または有利には約５０％であってもよい。他の例では、値は１０％程度に低くてもよい。

ヒータマットおよびブラダボックスのロケーション
図３Ｄに示すように、装置は、図３Ｄの上部に示すような加熱マットおよびブラダボックス設備をさらに備える。

ブラダボックス１１は、膨張可能ブラダ１２を収容する外側剛性ハウジングを備える。膨張可能ブラダは、樹脂トランスファモールディングの技術分野で知られている。ブラダボックス１１は、膨張可能ブラダ１２が膨張してブラダの下面をほぼ垂直方向に移動させるときにそれに対して反応することができる内面を提供する。

ブラダボックス１１は、ヒータマット１３をさらに備える。ヒータマットは、当業者には理解されるであろうが、本質的に、構成要素、すなわち構成要素を構成するプライ／ＮＣＦの形状に適合することができる電気的に動作する可撓性マットである。重要なことに、プロセスのこの時点で樹脂は存在しない。樹脂転写は、異なる製造セルにおいて行われてもよい。ヒータブランケットは、乾燥布上の結合剤を活性化して後続のプライが互いに付着することを可能にするために使用される。

ステップ３Ｄにおいて、成形ボードは所定の位置にロックされ、結合剤層の硬化が完了するまで移動されない。

ヒータマットロケーション
プライ層（複数可）がすべて成形ツール上に位置付けられると、ヒータマットを所定の位置まで下降させてＮＣＦ材料と接触させることができる。これは図３Ｄに示されている。ツールを加熱するのとは対照的に、ＮＣＦを外側から加熱することは、ヒートサイクルをより速くし、下層の温度暴露における時間を短縮する。新しい層は、都度下方の先行する層にのみ粘着（硬化）される。

ブラダボックスの位置決め
次いで、ブラダボックス１１は、図３Ｆに示すような位置まで下降され、ブラダ１２の膨張が成形ツールに対してＮＣＦ材料の外面に外部荷重を加えるように成形ツールに対して固定される。図３Ｆに示すように、成形ツール、ＮＣＦ材料、ヒータマットの層が示されている。

ブラダ拡張および硬化
図３Ｇは、ブラダボックス内の膨張したブラダ１２を示す。膨張可能ブラダ内に所定の圧力が加えられ、ＮＣＦ材料に対する所定の荷重を生成する。加熱マットはまた、連続層をともに固定する熱可塑性外側粘着付与剤層の溶融を開始するように活性化される。熱可塑性粘着付与剤は、材料供給元によってＮＣＦに予め被着されている。

ブラダ除去および粘着サイクル
ステップ３Ｇにおいて、ヒータが一定の時間期間にわたって作動されて、熱可塑性結合剤が溶融され、次いで停止されて、結合剤が（約４０°Ｃで）冷却および固化される。次に、圧力が除去される。実効的に、ステップ３Ｇにおいて、ヒータの作動と停止の両方が行われる。

図３Ｈに示すように、ブラダは収縮され、ブラダボックスは除去される。ここで、弾性結合部をＮＣＦから切り離し、成形ボードをそれらの開始位置に戻すことができる。

図３Ｉ－１は、本明細書に記載の配置構成で使用され得るＮＣＦ材料自体の構築を示す。図３Ｉ－１のＮＣＦ材料は、強化層またはベール層の間に介在し、図示のように粉末結合剤層内に被覆された炭素繊維層を含む。次いで、この配置構成は、材料の柔軟な布特性を作成するために、ステッチとともに補強または保持される。

図３Ｉ－２は、層の異なる配置構成および組成を有するＮＣＦ材料の代替的な層構造を示す。

これは重要な点であり、このプロセスは追加の利点を提供することができ、材料がより均一なエッジ張力を受けると、材料中の繊維は形状の周りをより良好に「流れる」傾向があり、これは他の方法、特に技法としてのダーティングに依存する方法と比較して強度または効率の改善を提供する。

図３Ｊ－１および図３Ｊ－２を参照すると、ＮＣＦと各成形ボードとの間の特定の接続を説明することができる。本明細書に記載されているように、ＮＣＦ材料が成形ボードに接続される反直感的な方法は、堅固で剛直な接続を使用することではなく、代わりに、成形プロセスが行われるときに緊張を保持される柔軟で弾性的な接続を使用する。

図３Ｊ－１は、一方の側が成形ボード９Ｂに結合され、反対側がＮＣＦ材料に結合された弾性層１０の形態にある接続を示す。事実上、接続材料１０は、中間弾性接続部として作用する。接続は、弾性層１０の両端の例示的な両面テープによって示されている。図示のように、層１０は、確実な接続を保証し、必要な張力を効果的に加えることを可能にするために、成形ボードの後面に固定される。

図３Ｊ－２は、図３Ｉ－２に示すＮＣＦ構造の接続配置構成を示す。同様の成形プロセスが各ＮＣＦ構築物に適用されることが分かる。

層１０の適切な例示的な材料は、Ｔｙｇａｖａｃ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｉｍｉｔｅｄによって製造される製品などのフルオロポリマー剥離フィルムを含む。

中間弾性接続部に使用される材料の本質的な特徴は、ＮＣＦ材料よりも低い引張強度および高い弾性を呈することである。したがって、製造プロセス（下記に詳細に説明する）中に引張力が加えられると、弾性接続部または結合部が伸張し、それによって重要なことに、ＮＣＦ材料が所望の構成要素の幾何学的形状により容易に適合することを可能にする。さらに、フィルムの性質は、材料に加えられる荷重が必ずしも成形設備の移動と直接一致しないが、引張の繊維方向に作用するように変化する可能性があることを意味する。

図４は、上述のようなステップ３Ｃを示し、弾性結合部の特性が、不連続部１４などのより複雑な幾何学的形状をプロセスにどのように対応させることができるかを示す。

図示のように、成形ツール６は細長いプロファイルを有するが、ここでは、例えばスパーなどの結合領域に対応することができる突出部分／不連続部を含む。不連続部１４は、成形ツールの法線面（ＮＣＦ材料８の背後の実線および破線によって示されている）から距離Δｈだけ延在する。成形ボードがそれらの第２の位置に向かって垂直方向に移動されるときに示されるように、中間弾性結合部１０の弾性特性は、不連続部１４が形成されることを可能にする領域Ｅにおいて伸張する、すなわち伸長することができる。

具体的には、フィルムは、スパーの形状変化に対応するために異なる断面において別様に伸張し、プライは、最終形成ステップにおいて接着剤テープを切断することを可能にするために完成部品と比較して過大サイズであるが、プライ自体は伸張せず、引張フィルム力によって誘導される形態をとるように剪断およびスリップする。

上述のステップ３Ｇに戻ると、プライの最終的な与張は、ブラダ自体の拡張によって達成される。ブラダ膨張はプライに最終的な張力を与え、バッグが材料を側面に押し付けるようにフランジ内にアンダーカットがある。これにより、すべての表面が接触しており、ヒータブランケットがプライを均一に加熱していることが保証される。

有利には、本明細書に記載のプロセスは、「よじれ」を有する非線形またはスパーの成形を可能にする。従来のプロセスは、移動する複雑な形状を形成するためにダーティングプロセスを必要とする。しかしながら、本プロセスでは、布内のトウはよじれの周りを流れ、座屈しない。これは、これらのよじれがプレートおよびボルトと機械的に接合されることが多いため、重量の利益に追加の強度を提供することができる。

図５は、本明細書に記載の装置の別個の可動構成要素を支持することができ、実施態様の一例を表すリグを示す。

図示のように、外側構造体１５が装置を支持する。構造体１５のコーナ内のアクチュエータまたは液圧シリンダなどによって垂直に移動することができる垂直可動構造体１６が提供される。構造体１６はまた、使用時に成形ツール６の側面に沿って延在して構造体の中心に示される上述の可動成形ボードも担持した。

膨張可能ブラダ１１もまた、成形ツール６の上方の停止位置に示されており、例えば、垂直可動構造体１６とは独立した一対の液圧シリンダ１７によって可動である。したがって、可動構造は、ブラダボックスを展開して作動させることができる前に、図３Ａ～図３Ｃに示す動作を完了することができる。

本明細書に記載の発明によれば、長さ１７メートルまで延在することができる完全な航空機翼スパーを含む、極めて長いＮＣＦ構成要素を形成することが可能である。一連の製造装置が直列に並んだモジュール式製造配置構成によって、長さを延ばすことができる。これにより、非常に長い構造構成要素を形成することができる。

Claims (20)

1. 少なくとも１対の対向する可動成形ボードを備えるノンクリンプ布（ＮＣＦ）成形装置であって、前記成形されたボードは、成形ツールの対向する両側に位置決めするように配置構成され、前記成形ツールの上面の上方の第１の位置と前記第１の位置よりも低い第２の位置との間で可動であり、各成形ボードは、前記成形ツールの側面に対して可動な成形器縁部を有し、前記成形ボードは、使用時に一定の長さのノンクリンプ布に結合するための弾性コネクタを受け入れるように使用時に配置構成される１つまたは複数の結合部をさらに備える、ノンクリンプ布（ＮＣＦ）成形装置。
2. 前記可動成形ボードは、前記第１の位置から前記第２の位置への移動前および移動中に、互いに離れるようにまたは互いに向かって横方向に任意選択的に移動するようにさらに配置構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記可動成形ボードは、前記第１の位置から前記第２の位置に移動するにつれて、成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向に移動するように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記可動成形ボードは、最初に所定の距離だけ垂直方向に移動し、次いで成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向の両方に同時に移動するように構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記１つまたは複数の結合部は、前記ツールに対して前記成形器縁部の遠位部分に配置構成されている、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
6. 前記弾性コネクタおよび結合部は、それぞれ弾性フィルムおよび２つの接着ストリップの形態にある、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
7. ＮＣＦに近接する前記弾性フィルムの縁部が両面接着剤によってそれに接続され、成形ボードに近接する前記弾性ファームの縁部が接着ストリップによってそれに接続される、請求項６に記載の装置。
8. 前記弾性フィルムが２５マイクロメートルフィルムである、請求項７に記載の装置。
9. 前記成形ツール上に下降するように構成され、拡張時に前記成形ツールの外面に力を加えるように構成された膨張可能ブラダを備える圧力ボックスをさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
10. 前記成形ツールは、一定の長さのノンクリンプ布を引き込むことができる上面および側面を有する細長いマンドレルの形態にある、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
11. ノンクリンプ繊維（ＮＣＦ）材料から構成要素を形成する方法であって、
    （Ａ）ＮＣＦ材料の層の周縁の部分をレイアップ装置の１つまたは複数の可動成形ボードに結合するステップであって、前記結合が中間弾性材料によって行われる、結合するステップと、
    （Ｂ）前記中間弾性材料に引張荷重をかけるように前記可動成形ボードを離間させるステップと、
    （Ｃ）前記ＮＣＦ材料の層を前記成形ツールと接触させるように、前記可動成形ボードを成形ツールの上方の第１の位置から前記第１の位置の下方の第２の位置に移動させるステップと
    を含む、方法。
12. 前記中間弾性材料は、前記可動成形ボードが前記第１の位置から前記第２の位置に移動するときに緊張を維持される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記可動成形ボードは、前記第１の位置から前記第２の位置への移動前および移動中に、互いに離れるようにまたは互いに向かって横方向に任意選択的に移動するようにさらに配置構成される、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記可動成形ボードは、前記第１の位置から前記第２の位置に移動するにつれて、成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向に移動するように構成されている、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記可動成形ボードは、最初に所定の距離だけ垂直方向に移動し、次いで成形ツールのそれぞれの側に向かって垂直方向および横方向の両方に同時に移動するように構成されている、請求項１１～１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記成形ツールが細長いツールであり、前記成形ボードが前記細長いツールの最長辺に沿って延在するように配置構成されている、請求項１１～１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記方法は、前記成形ツール上に圧力ボックスを下降させる追加のステップを含み、前記圧力ボックスは膨張可能ブラダを含み、前記ブラダを膨張させて前記成形ツールの前記外面に力を加えさせるステップを含む、請求項１１～１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記弾性コネクタが、フルオロポリマー剥離フィルムのストリップまたは一定の長さのフルオロポリマー剥離フィルムの形態にある、請求項１１～１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記レイアップ装置が、請求項１～１０のいずれかに記載の装置である、請求項１１～１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記構成要素が航空機翼のためのスパーである、請求項１１～１９のいずれかに記載の方法。

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