JP2024526824A - 成形ツール、その製造方法、及びそのツールでの複合パーツの製作方法 - Google Patents

Abstract

誘導加熱を用いて複合パーツを製作するための成形ツールを開示する。この成形ツール（１）は、複合パーツに変形される材料と接触するように構成される接触面と、外面（１２）とを有するモールド（１０）を備える。このモールド（１０）は、モールド（１０）の外面（１２）にメアンダー状パターンで配置される少なくとも１つのメインコイル（２１，２２）によって誘導加熱されるように構成される。これにより、少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）を流れる交流電流により生成される磁場が、加熱されるモールド（１０）の少なくとも一部と、誘導加熱されるモールドの少なくとも１つのエリアを区切るように構成され、モールド（１０）の外面（１２）に配置された少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）とに電流を誘導する。少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）はリッツ線を含む。このリッツ線はモールド（１０）から電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段と動作通信を行う
【選択図】図８

Description

本発明は、誘導加熱を用いて複合パーツを製作するための成形ツール、その成形ツールの製造方法、及びそのツールを用いた複合パーツの製作方法に関する。

近年、輸送時の炭素排出量の削減を主な目標としている自動車産業や航空宇宙産業等において、軽量材料の使用に対する関心が高まっている。例えば、繊維複合材で作られた車両や航空機が益々一般的になりつつある。

車のドアや航空機の部品などのパーツを製作する際、加熱を制御し、パーツの関連エリア全体の均一な熱分布を確保することが重要である。従来技術において複合材製造用の成形ツールの例がいくつかあるが、これらはそれぞれ異なる欠点を有している。この例として、加熱・冷却の熱質量が大きいため、サイクルタイムが長くなり、エネルギー消費が大きくなることが挙げられる。他のよくある問題として、不均一加熱がパーツの性能と歩留まりに悪影響を与えることが挙げられる。既存のソリューションに共通する他の課題として、サイズや温度の制限に加え、大規模な物理的スペースと高額な設備投資が必要なことが挙げられる。

熱源としてよく用いられるものとして、オーブン、加熱オートクレーブ、ヒートカートリッジ、抵抗線、赤外線（ＩＲ）ランプなどが挙げられるが、すべて一長一短である。熱油技術や高圧蒸気技術などの特定のエネルギー源に関しては、環境的側面は、もう１つの重要なトピックである。

上記の熱源を通常使用し、上述の欠点を有する複合材製作プロセスの例として、樹脂トランスファー成形や圧縮成形が挙げられ、これらは通常、２つのモールド半体をくっつけるための何らかのプレスの最中に行われる。他の例として、真空注入（ｖａｃｕｕｍ ｉｎｆｕｓｉｏｎ）、真空バギング（ｖａｃｕｕｍ ｂａｇｇｉｎｇ）、オートクレーブ処理が挙げられ、通常、モールド半体のうちの１つが柔軟な膜や袋に置き換えられたり、モールドの内側と外側の圧力差によってモールド半体が互いに押し付けられる。

したがって、コスト効率の高い大量生産を可能にするために、短いサイクルタイムを可能にし、エネルギー効率が高く、高い品質と歩留まりを達成する、改良された複合パーツの製造用の成形ツールが必要とされている。

本発明の目的は、従来技術に関する問題を解決又は少なくとも軽減することにある。この目的は、添付の独立請求項に記載の手法によって達成される。好適な実施形態は、関連する従属請求項に定義されている。

本発明の一態様によれば、誘導加熱を用いて複合パーツを製作するための成形ツールが提供される。この成形ツールは、複合パーツに変形される材料と接触するように構成される接触面と、外面とを有するモールドを備える。このモールドは、少なくとも１つのメインコイルに流れる交流電流の大部分が、メアンダー状パターンに従ってモールドの外面上で交互に反対方向に方向付けられるように、モールドの外面にメアンダー状パターンで配置される少なくとも１つのメインコイルによって誘導加熱されるように構成される。この電流によって生成される磁場は、加熱されるモールドの少なくとも一部に電流を誘導するように構成され、少なくとも１つのペリメーターコイルは、モールドの外面に配置され、誘導加熱されるモールドの少なくとも１つのエリアを区切るように構成される。少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルはリッツ線を含み、このリッツ線は、モールドから電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段と動作通信を行う。

好ましくは、磁場は少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルの両方を流れる電流によって生成され、加熱されるモールドの少なくとも一部に電流を誘導するように構成される。

ある実施形態において、交流電流は少なくとも１つのメインコイルに流れ、このうち少なくとも８５％がモールドの外面上で交互に反対方向に方向付けられる。一実施形態において、少なくとも１つのメインコイルに流れる交流電流は、実質的にモールドの外面上で交互に反対方向に方向付けられる。一実施形態において、「大部分（ｍａｊｏｒ ｅｘｔｅｎｔ）」という用語は、かなりの程度（ｌａｒｇｅ ｅｘｔｅｎｔ）とみなされる。

ある実施形態において、少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルは、接着要素によってモールドに取り付けられ得る。

ある実施形態において、少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルは別々のバッキング構造（補強構造、ｂａｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を介してモールドの外面に取り付けられ得る。バッキング構造はモールドからオフセットされてもよい。

ある実施形態において、各コイルは高周波電流源に接続され、同じ電流源によって各コイルに電流を供給することも、異なる電流源によって各コイルに電流を供給することもできる。好ましくは、高周波電流源は周波数変換器である。

ある実施形態において、モールドはシェルツールかソリッドツールのいずれかであり得る。どちらのタイプも繊維複合材加工においてよく使用される。モールドは実質的にはどんな形状であってもよく、任意の数のキャビティを有し得る。シェルツールは軽量であるため、大きなパーツの製作や深いキャビティが必要な場合の使用に適している。

成形ツールの少なくとも一部は、誘導加熱できるように導電性を有していてもよい。モールドの少なくとも一部は、炭素繊維複合材、金属からなる群から選択される材料で作られる。

インバー（Ｉｎｖａｒ）で作られた成形ツールは、熱膨張係数が低く、製品寿命（ｔｏｏｌ ｌｉｆｅ）が長いという利点を有する。

さらに、ニッケルで作られた成形ツールは、付加法（アディティブ法、ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて接触面の表面品質が良く、耐用年数（ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ）が長い軽量のシェルツールを製造できるという利点を有する。

さらに、アルミニウムとスチールで作られた成形ツールは、サプライヤーが多く、比較的低コストで耐用年数が長いという利点を有する。

さらに、炭素繊維複合材で作られた成形ツールは、付加法を用いて大きく複雑な形状で軽量のシェルツールを製造でき、比較的コスト効率が高く、熱膨張係数が低いという利点を有する。

ある実施形態において、成形ツールは、少なくとも１つのメインコイル及び／又は少なくとも１つのペリメーターコイルに沿った所定の領域に配置された少なくとも１つの軟磁性要素及び／又は少なくとも１つの導電性要素を備える。コイルに沿って導電性要素と軟磁性要素とを配置することにより、より均一な、又は望ましい熱分布を達成し、高温に敏感な構成要素やエリアを保護することができ、望ましくない加熱を回避又は低減できるという利点を有する。

本発明の別の態様によれば、成形ツールの製造方法が提供される。この方法は、誘導加熱されるように構成され、接触面及び外面を有するモールドを提供することを含む。さらに、この方法は、少なくとも１つのメインコイル及び／又は前記少なくとも１つのペリメーターコイルを提供することを含む。この方法はさらに、少なくとも１つのメインコイルに流れる交流電流の大部分が、メアンダー状パターンに従ってモールドの外面上で交互に反対方向に方向付けられるように、モールドの外面にメアンダー状パターンで少なくとも１つのメインコイルを配置することを含み、この電流によって生成される磁場は、加熱されるモールドの少なくとも一部に電流を誘導するように構成される。さらにこの方法は、誘導加熱されるモールドの少なくとも１つのエリアを区切るように、少なくとも１つのペリメーターコイルをモールドの外面に配置することを含む。少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルはリッツ線を含み、このリッツ線は、モールドから電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段と動作通信を行う。

ある実施形態において、成形ツールの製造方法は、少なくとも１つのメインコイル及び少なくとも１つのペリメーターコイルを接着要素又はバッキング構造を介してモールドの外面に取り付けることをさらに含み得る。

ある実施形態において、成形ツールの製造方法は、少なくとも１つのメインコイル及び／又は少なくとも１つのペリメーターコイルに沿った所定の領域に少なくとも１つの軟磁性要素及び／又は少なくとも１つの導電性要素を配置することをさらに含み得る。

本発明のさらに別の態様によれば、複合パーツの製作方法が提供される。この方法は、上述のように成形ツールを提供することを含む。さらにこの方法は、繊維及びプラスチック材料をモールドの接触面に置き、モールドを閉じ、加工される材料に圧密圧力を加えることを含む。この方法はまた、所定の時間－温度プロファイルに従って材料を含んだモールドを誘導加熱し、材料を固化及び／又は硬化し、複合パーツを製作することを含む。

ある実施形態において、この方法は、加工される材料に圧密圧力を加えることの前に、材料に真空圧力を加えることをさらに含んでもよい。

ある実施形態において、この方法はさらに、成形ツール及び／又は製作されたパーツの少なくとも一部を冷却し、成形ツールからパーツを離型することを含んでもよい。

本発明の他の態様によれば、複合パーツの製作方法が提供される。この方法は、上述のように成形ツールを提供することを含む。さらにこの方法は、加工される繊維材料をモールドの接触面に置き、モールドを閉じ、真空圧力を加え、繊維材料にプラスチック材料を注入し、これによりプラスチック材料が加工される材料の一部となることを含む。この方法はまた、所定の時間－温度プロファイルに従って繊維及びプラスチック材料を含んだモールドを誘導加熱し、複合パーツを製作することを含む。

一実施形態において、モールドの樹脂やプラスチック材料への誘導加熱することや加圧することや注入することは同時に行われる。

また別の実施形態において、この方法はさらに、成形ツール及び／又は製作されたパーツの少なくとも一部を冷却し、成形ツールからパーツを離型することを含んでもよい。

例示の手段として、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

一実施形態に係る加工手段に関連する成形ツールの概略ブロック図である。 一実施形態に係る材料及び成形ツールの概略図である。 一実施形態に係る成形ツールのモールドに取り付けられたコイルアセンブリの断面図である。 一実施形態に係る、バッキング構造に取り付けられ、成形ツールのモールドに取り付けられたコイルアセンブリの断面図である。 一実施形態に係る成形ツールの製造方法を示す概略ブロック図である。 一実施形態に係る複合パーツの製作方法を示す概略ブロック図である。 別の実施形態に係る複合パーツの製作方法を示す概略ブロック図である。 一実施形態に係る成形ツールの複合パーツの製作方法を示す概略図である。 一実施形態に係る１のメインコイル及び１のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 別の実施形態に係る１のメインコイル及び１のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 一実施形態に係る２のメインコイル及び１のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 別の実施形態に係る２のメインコイル及び１のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 一実施形態に係る２のメインコイル及び２のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 別の実施形態に係る２のメインコイル及び２のペリメーターコイルを備える成形ツールの外面の斜視図である。 一実施形態に係るコイル配置を示す概略図である。 別の実施形態に係るコイル配置を示す概略図である。 他の実施形態に係るコイル配置を示す概略図である。

多くの場合、様々な形状の複合パーツを製作するために成形ツールが使用される。製作される典型的なパーツとして、自動車パーツやドローンや航空機パーツ及び風力エネルギー部品、例えば、ボディパネルや車のドア、飛行機の翼、風車の羽根等の構成要素が挙げられる。本明細書に開示される発明概念の範囲内で適用可能なツールは、１又は複数のキャビティを有するシェルツールやソリッドツールである。本発明の発明概念は、主に、複合品（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｒｔｉｃｌｅｓ）を製造するための誘導加熱ツールに対して向けられる。

添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明は、しかしながら、多くの異なる形式で実施されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるように解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全になり、発明の範囲を当業者に十分に伝えられるようにするために提供される。

添付の図面に図示されている特定の実施形態の詳細な説明において使用されている用語は、本発明を制限することを意図するものではない。図面において、同様の番号は同様の要素を示す。

図１ａ及び図１ｂを参照すると、成形ツール１は、モールド（型、ｍｏｌｄ）１０及びコイルアセンブリ２０を備える。成形ツール１は、少なくとも１つの加工手段３０と動作通信を行い、加工手段３０は、コイルアセンブリ２０の動作の制御及び作動を行い、これにより、成形ツール１を加熱する誘導加熱処理を行い、その結果、複合パーツＡを製作する。

図１ｂに示すように断面図で見ると、モールド１０は、接触面１１と外面１２を有するボディ（ｂｏｄｙ）を有する。接触面１１は、成形処理中に複合パーツＡに変形される材料１１０に面するように構成されたモールド１０の内部領域である。モールド１０は、製作するパーツＡの所望の形状に寸法・成形されたキャビティを有するボディと見なしてもよい。モールド１０の接触面１１は、材料１１０を受けるように構成される。例えば、成形ツール１のモールド１０で製作されるパーツＡは、自動車のドアやその他の複合パーツである。モールド１０は、複数のキャビティを有し、これにより、一度の生産サイクルで複数の部品を製作され、これは、複合パーツＡに変形される材料１１０とも呼ばれる。

以下、接触面１１をモールドの表側とし、外面１２をモールド１０の裏側とする。裏側１２は、コイルアセンブリ２０が取り付けられるモールドの部分である。したがって、成形ツール１の加熱は、モールド１０の裏側１２に配置されたコイルアセンブリ２０によって引き起こされる。必要に応じて、コイルアセンブリ２０は、裏側１２の近傍に位置するバッキング構造１３を介して裏側に取り付けられる。これについては、図３を参照して詳述する。

通常、モールド１０、つまり成形ツール１の少なくとも一部は、炭素繊維複合材、金属からなる群から選択される材料で作られる。この材料としては、誘導加熱可能な、例えば１ジーメンス／メートル（Ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍｅｔｅｒ）を超える大きな導電率を有する材料が好ましい。

モールド１０が炭素繊維複合材で作られる場合、モールド１０は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）であってもよい。繊維強化材は、炭素（カーボン）と、グラスファイバー（ガラス繊維、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）やバサルトファイバー（玄武岩繊維、ｂａｓａｌｔ ｆｉｂｅｒ）等の別の種類の工業用繊維（テクニカルファイバー、ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ）とのハイブリッドでもよい。この繊維とは、長繊維（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）であってもよいし、短繊維（ｃｈｏｐｐｅｄ）であってもよいし、一方向プライ（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｐｌｉｅｓ）や多軸レイアップ（ｍｕｌｔｉ－ａｘｉａｌ ｌａｙｕｐｓ）、ランダム配向繊維（ｒａｎｄｏｍｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ）であってもよい。好適な実施形態において、繊維は織物（ｗｏｖｅｎ）である。異なる種類の繊維やレイアップはそれぞれ固有の利点を有し、これは例えば、剛性や熱膨張係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、ＣＴＥ）、電気的特性や熱的特性が挙げられる。好ましくは、ピッチ系炭素繊維（ｐｉｔｃｈ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ）や高熱伝導性ポリアクリルニトリル炭素繊維（ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ｎｉｔｒｉｌｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒｓ）等の高熱伝導性炭素繊維を用いて、均一な温度の生成を容易にする。同様のことが、マトリクス材にも当てはまり、このマトリクス材は、容易に低温処理が可能で、高温耐性を有し、高いガラス転移点（ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有するという利点を有する。また、低ＣＴＥ、長耐久性、長耐用年数もまた重要な特性である。マトリクスの例として、エポキシ、ビスマレイミド、ポリイミド、ベンゾキサジン（ｂｅｎｚｏｘａｚｉｎｅｓ）、フェノール類（ｐｈｅｎｏｌｉｃｓ）、シリコーン、熱可塑性物質（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）、半結晶が挙げられ、半結晶として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。

モールド１０の少なくとも一部が金属で作られる場合、通常、鋼（ｓｔｅｅｌ）やアルミニウム、又はインバー等の合金であり得る。また、ニッケルや被覆鋼（ｃｏａｔｅｄ ｓｔｅｅｌ）がよく用いられるが、どんな金属であってもよく、それぞれ特定の用途において有利に働き得る。金属や炭素繊維複合材を使用する目的として、成形ツール１、特にそのモールド１０が誘導加熱可能でなければならないことが挙げられる。基本的に、成形ツール１はサセプタであり、つまり電磁エネルギーを吸収して熱に変換する能力を有することを意味する。この場合、成形ツール１はコイルアセンブリ２０を介して誘導加熱される。成形処理中において、加工される材料１１０は、誘導加熱された成形ツール１によって加熱されるように構成され、通常、処理対象の材料１１０とは繊維とポリマー材料の混合物である。加工される材料１１０は、後の成形処理において樹脂が注入される繊維材料であってもよい。全体として、成形処理中に注入される樹脂やプラスチック材料は、加工される材料１１０の一部だとみなされる。

場合によっては、モールド１０と加工される材料１１０は同様の材料であり、誘導から直接熱を吸収し得る。加工される材料１１０については、以下でより詳細に説明する。パーツの一方の側の必須要件が他方の側よりも低いときはコストを削減しよりシンプルな成形ツール１を提供するために、モールド１０は片側にあってもよい。あるいは、処理や必須要件に応じて、両側にあってもよく、２つの独立した成形ツール１やツール半体でもよく、コイル２１～２４の少なくとも１つが一緒に接続された１つの成形ツール１であってもよいが、機械的には２つの独立したモールド１０であり得る。

モールド１０で加工される材料１１０は、主に接触面１１と接触することにより加熱されるが、炭素繊維を含む場合には、誘導加熱から直接一定量のエネルギーを吸収し得る。通常、材料１１０は、繊維材料とポリマー材料の混合物に基づく複合材である。非限定的な例として、この材料は複数の繊維層を含んでもよく、例えば、熱硬化性又は熱可塑性マトリクスに埋め込まれた１０層のガラス又は炭素繊維であり得る。この材料は、繊維の織網（織物ウェブ、ｗｏｖｅｎ ｗｅｂ）又は、例えば短繊維、組織化（ｏｒｇａｎｉｚｅｄ）繊維、ランダム配向繊維等の作ることができる。必要に応じて、ウェブは不織ウェブ（ｎｏｎｗｏｖｅｎ）でもよい。マトリクスは、例えばエポキシ、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）であってもよいし、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の半結晶熱可塑性材料（ｓｅｍｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）であってもよい。繊維は、亜麻繊維（ｆｌａｘ ｆｉｂｅｒｓ）、アラミド、超高分子量ポリエチレン等の他の工業用布（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｔｅｘｔｉｌｅ）であってもよい。非限定的な例として、ガラス繊維をポリカーボネートベースマトリクス（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｂａｓｅｄ ｍａｔｒｉｘ）中の強化材として使用してもよい。複合材料は、例えばガラス繊維や炭素繊維等のハイブリッド繊維強化材によって構成されてもよい。

パーツＡは、加圧下で加工される材料１１０を加熱することによって、成形ツール１で製作される。つまり、材料１１０が誘導加熱成形ツール１によって加熱される際に、パーツＡが製作されており、その理由は、処理開始時にすでにマトリクス材料が存在しているか、又は注入処理を用いる処理中に追加されるためである。好ましくは、材料１１０は真空圧力下で処理されて、ボイドやピンホール、不十分な浸潤（ｗｅｔ ｏｕｔ）のリスクが低減される。

図１ａに示すように、成形ツール１はコイルアセンブリ２０を備える。好ましくは、コイルアセンブリ２０は少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４を備える。以下において、メインコイルとペリメーターコイルについてそれぞれ説明する。

一実施形態において、成形ツール１は、モールド１０の裏側１２に配置された１以上のメインコイル２１、２２と共に配置される。メインコイル２１、２２は、モールド１０から電気的に絶縁されており、電流が流れる際にモールド１０を誘導加熱するように構成される。メインコイルは、柔軟性があり、高周波で低損失のリッツ線で作られることが好ましい。寸法と用途に応じて１以上のワイヤを並列に配置することで、システムの効率を良くすることができる。

また、メインコイル２１、２２は、モールド１０の所望の加熱領域の主要領域（少なくとも５０％）を加熱する少なくとも１つのコイルとしても定義される。つまり、材料１１０が位置する場所のうちの主要領域である。これは、モールドの最大部分を覆うコイルと言うこともできる。モールド１０の幾何学的形状に応じて、メインコイル２１、２２やペリメーターコイル２３、２４によってカバーされるエリアの分布は変わる。通常、モールドが大きくなると、メインコイルによってカバーされる部分エリアも大きくなる。

成形処理中の熱分布を均一にするために、メインコイル２１、２２の大部分は、モールド１０の裏側１２上にメアンダー状パターンで配置される。メアンダー状パターンとは、調理用の網目や焼き目（ｃｏｏｋｉｎｇ ｇｒｉｄ ｏｒ ｇｒｉｌｌ）パターン、蛇行（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ）パターン、正弦波パターンと見なされてもよい。どれであっても、メアンダー状パターンは主に、各メインコイル２１、２２を流れる電流が局所的にその長さに沿ってモールド１０の裏側１２全体おいて交互に反対方向に方向付けられることを目的としている。これは、図６～１４に示す小さな矢印で明示されている。電流が反対方向となっている理由は、コイルの周囲に生成される局所磁場を相殺し、又は、拡散し、モールド１０の加熱を均一にするためである。

メアンダー状パターンを説明する別の方法としては、モールド１０が少なくとも１つのメインコイルによって誘導加熱されるように構成されているという事実がある。各メインコイル２１、２２を流れる交流電流がメアンダー状パターンに従ってモールド１０の裏側１２において交互に反対方向に方向付けられるように、各メインコイル２１、２２がモールド１０の裏側１２にメアンダー状パターンで配置される。そしてこの電流によって生成される磁場は、加熱されるモールド１０の少なくとも一部に電流を誘導するように構成される。

つまり、モールドの裏側１２に配置された各メインコイル２１、２２は、その長さに沿って少なくとも１回は折り畳まれたり折り曲げられる。各メインコイル２１、２２は、その長さに沿って数回折り曲げられてもよい。また、屈曲部の間において、各コイルは直線状であっても良いし、曲がっていても良いし、何らかの形状を取っていてもよい。電流の方向は、各屈曲部の下流では、該屈曲部の上流での方向とは異なる方向となる。

他には、メアンダー状パターンは、平行線として説明することもでき、この平行線において、各線はそれぞれ隣接する線とその端部で結合する。このようにして、メインコイル２１、２２の線に沿って一方向に流れる電流は、該メインコイル２１、２２に隣接する線に流れる電流とは反対方向に方向付けられる。

メインコイル２１、２２のメアンダー状パターンの説明方法の違いによらず、これらのメインコイル２１、２２は、使用中に各メインコイル２１、２２の特定の部分に沿って生成される磁場が、該メインコイル２１、２２の平行な部分に沿って生成される磁場によって中和されることを確実にし、モールド１０全体を均一に加熱することを目的とする。

製作するパーツＡの幾何学的形状はモールド１０の形状に依存し、大きく変化し、様々な複雑な形状を有することができる。モールド１０の形状は、成形するパーツの幾何学的形状に依存し、そのため、均一加熱を行うためにはメインコイル２１、２２を成形する際にいくつかの困難が生じる可能性がある。しかし、モールド１０の裏側１２の大部分がメアンダー状パターンで配置されたメインコイルによって覆われることにより、これは解決される。この「覆われる（ｃｏｖｅｒｅｄ）」という用語は、メインコイルがモールド１０の裏側１２全体を明確に覆うという意味で解釈されるべきではない。実際、多くの場合、モールド１０の裏側１２の主要な部分は明確にはコイルによって覆われているわけではない。むしろ、隣接する曲がり角やワイヤの間には隙間が存在する。この概念は図６～１１からも理解でき、図６～１１において、コイルの曲がり角やワイヤの間には隙間が存在する。つまり、「覆われる」とは、コイルによって実質的に誘導加熱されるエリアがモールド１０の裏側１２にある、ということを意味する。さらに、大部分とは少なくとも８５％と見なされ得る。実用的な理由、又はモールド１０の局所的な厚さのばらつきのため、局所的に、モールドのごく一部分又は一部（＜１５％）において、隣接する２つの巻線の磁場が協働して発熱を増幅するようにメインコイルを成形することが利点となり得る。この概念は、図７を参照して下記に例示及び説明する。

メインコイル２１、２２の他に、コイルアセンブリ２０は１以上のペリメーターコイル２３、２４を有し得る。少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４もモールド１０から電気的に絶縁される。メインコイル２１、２２と同様に、各ペリメーターコイル２３、２４はモールド１０の裏側１２に配置される。各ペリメーターコイル２３、２４は、誘導加熱されるモールド１０の少なくとも１つのエリアを区切ることを目的とする。つまり、加熱されるモールド１０の外周（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）や外形（アウトライン、ｏｕｔｌｉｎｅ）をマークする（示す）ように、ペリメーターコイル２３、２４を配置することができる。また、各ペリメーターコイル２３、２４は、モールド１０上の、誘導加熱されないエリア、例えばアイランド（島、ｉｓｌａｎｄ）などの外周を示し得る。例えば、成形ツール１によっては、加熱されないエリアを有する場合がある。材料を車のドアに成形する場合、窓に相当するパーツはモールド１０によって加熱したくない場合がある。同様のことがマルチキャビティモールドにも当てはまる。このような特殊な場合、第１のペリメーターコイル２３がモールド１０の裏側１２でメインコイル２１、２２を取り囲むように配置され、第２のペリメーターコイル２４が、車のドアの窓に相当する、モールド１０の裏側１２の別の位置に配置され得る。これは後述の図１０～１１に図示する実施例において説明する。

各ペリメーターコイル２３、２４の別の目的として、例えば加工される材料やモールドの厚さのばらつき、熱損失、熱伝導、対流、放熱など、モールドの時間・温度依存性により引き起こされる温度勾配を制御することが挙げられる。この温度勾配は、モールド１０において裏側１２のメインコイル２１、２２の終端のエッジ部分で見られ得る。

後に詳述のように、２以上のペリメーターコイルを互いに隣接して配置してもよい。これは、温度勾配を制御したり、周辺エリアに十分な電力を印加する方法を提供できるという利点がある。また、２以上のメインコイルが互いに隣接して配置されてもよい。

上述のように、コイルアセンブリ２０は、モールド１０の裏側１２に取り付けられる（図２参照）。これに関して、固定手段（不図示）が必要となる場合がある。固定手段は例えば、ボルトやフック、ステープルの形態であり得る。コイルアセンブリ２０はまた、接着剤によってモールド１０の裏側１２に取り付けられてもよい。ある実施形態において、例えば主にリッツ線からなるコイルアセンブリ２０は、モールド１０の裏側１２に直接接着されてもよい。別の実施形態において、コイルアセンブリ２０は、最初にバッキング構造１３（図３参照）に接着されるか機械的に嵌合（ｆｉｔｔｅｄ）され、その後、上述の方法のうちのいずれか、又はプレスやバキューム等を含む機械的に締め付ける方法（メカニカルクランプ、ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｌａｍｐｉｎｇ）によってモールド１０に取り付けられる。バッキング構造１３は、モールド１０からオフセットされていてもよい。また、バッキング構造１３は、モールド１０から電気的に絶縁された外部構造であってもよい。バッキング構造の組み立てに関しては、用途によって様々である。

成形ツール１の誘導加熱のさらなる向上のために、軟磁性要素と導電性要素（不図示）をコイルアセンブリ２０に沿って所定のエリアに位置させてもよい。軟磁性要素は通常、低ヒステリシス損失磁性材料で作られる。軟磁性要素は、材料内に電流が誘導されないような方法で製作される。軟磁性材料の代表例として、パウダーコア（圧粉心、ｐｏｗｄｅｒ ｃｏｒｅｓ）やソフトフェライト（ｓｏｆｔ ｆｅｒｒｉｔｅｓ）とも呼ばれる軟磁性複合材が挙げられる。導電性要素は通常、銅やアルミニウム等の高導電性材料で作られる。軟磁性要素及び導電性要素は、所望の加熱パターンを達成し、磁束密度を凝縮し、誘導加熱システムの効率を向上し、浮遊磁場（漂遊磁界、ｓｔｒａｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ）を低減し、高周波電磁界（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を遮蔽（ｓｈｉｅｌｄ）し、望ましくないエリアや材料が誘導加熱されるのを防ぐために用いられる。

少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４と動作通信を行う少なくとも１つの加工手段３０が設けられる。コイルアセンブリ２０のコイル２１、２２、２３、２４は、同一の加工手段に結合されてもよいし、異なる加工手段に結合されてもよい。加工手段３０は、コイルアセンブリ２０内で高周波電流を生成するように構成される。好ましくは、加工手段３０は周波数変換器であるか、周波数変換器を含む。少なくとも１つの加工手段３０は、コイル２１、２２、２３、２４への交流電圧及び電流を生成するように構成され、成形ツール１のモールド１０を誘導加熱し、これによりパーツＡを製作可能となる。いくつかの実施形態においては、単一の加工手段３０のみで複数のコイルを制御することができる。その他の実施形態においては、成形ツール１の加熱を制御するために複数の加工手段３０が使用されてもよい。

この加工手段３０は、ある種のマイクロコントローラや中央処理装置、メモリ等に関するインテリジェンスと、システムを操作するための少なくとも一種のインターフェース（不図示）とを含むことが好ましく、このインターフェースとは、グラフィカルディスプレイ、ボタン、ノブ等に関するヒューマンマシンインタフェースとして含んでもよいし、ＰＣやＰＬＣ等、監視システム（ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ）から制御される通信インターフェースとして含んでもよい。

図２は、コイルアセンブリ２０が成形ツール１のモールド１０に取り付けられる実施形態を示す。図２において、少なくとも１つのメインコイル２１、２２と少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４とを含むコイルアセンブリ２０の取り付けが破線で示されている。上述のように、コイル２１、２２、２３、２４は、固定手段や接着剤を介して取り付けられ得る。固定手段は例えば、ボルト、フック、ステープルや、プレスフィット（ｐｒｅｓｓ ｆｉｔ）等のメカニカルロック（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｌｏｃｋｉｎ）の形態であり得る。例えば主にリッツ線からなるコイルアセンブリ２０は、モールド１０の裏側１２に直接接着されてもよい。

図３では、コイルアセンブリ２０のコイル２１、２２、２３、２４がまずバッキング構造１３に取り付けられ、次にモールド１０の裏側１２に取り付けられる別の実施形態を示す。上述のように、バッキング構造１３はモールド１０からオフセットされてもよい。また、バッキング構造１３は、モールド１０から電気的に絶縁された外部構造であってもよい。図３において、バッキング構造１３の端部がモールド１０に取り付けられている。

次に、図４を参照して、成形ツール１の製造方法について説明する。

最初のステップにおいて、接触面１１と外面（裏側）１２を有し、誘導加熱されるように構成されるモールド１０を用意する（ステップ２０５）。次のステップにおいて、少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４がモールド１０上に設けられる（ステップ２１０、２１５）。少なくとも１つのメインコイル２１、２２のそれぞれを流れる交流電流がメアンダー状パターンに従ってモールド１０の外面１２において交互に反対方向に方向付けられるように、少なくとも１つのメインコイル２１、２２はモールド１０の外面１２に図６～１１に図示する実施形態のいずれかに係るメアンダー状パターンで配置される（ステップ２２０）。

この電流によって生成される磁場は、加熱されるモールド１０の少なくとも一部分又は一部に電流を誘導するように構成される。必要に応じて、互いに略平行に隣接するいくつかのメインコイルが、モールドの外面に同じメアンダー状パターンに従って配置される。

この方法はさらに、誘導加熱されるモールド１０の少なくとも１つのエリアを区切るように、モールド１０の外面１２に少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４を配置することと（ステップ２２５）、を含む。必要に応じて、互いに略平行に隣接するいくつかのペリメーターコイルが、モールドの外面に同じパターンに従って配置される。モールドの「少なくとも１つのエリア（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ａｒｅａ）」とは、モールドの少なくとも一部分を意味する。これは、加熱される「モールドの少なくとも一部（ａｔ ｌｅａｓｔ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｄ）」として定義されてもよい。場合によっては、モールド全体を加熱しないことが望ましい。次に、モールドのいくつかのエリア／部分／一部がペリメーターコイルによって区切られる。加熱されるモールドのエリア／部分／一部に関しても同様である。少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４を配置することで、このようなエリアを画定し得る。モールドを加熱している際、通常、モールドのエッジや加熱エリアは、対流冷却や伝導冷却、放射冷却によってモールドの他の部分とは異なる影響を受け、このためエリアの温度を独立して制御することでこれを相殺するのがよい。

特に、少なくとも１つのメインコイル２１、２２と少なくとも１つのペリメーターコイル２１、２２はリッツ線を含む。また、少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び少なくとも１つのペリメーターコイル２１、２２はモールド１０から電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段３０と動作通信を行う。少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４は、接着要素又はバッキング構造１３を介してモールド１０の外面または裏側１２に取り付けられる（ステップ２３０，２３５）。

この方法はさらに、少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び／又は少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４に沿った所定の領域に少なくとも１つの軟磁性要素を配置すること（ステップ２４０）をさらに含む。

この方法はさらに、少なくとも１つのメインコイル２１、２２及び／又は少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４に沿った所定の領域に少なくとも１つの導電性要素を配置すること（ステップ２４５）をさらに含んでもよい。

図５ａは、成形ツール１を使用して複合品やパーツＡの製作方法を図示している。図５ａを参照して説明する方法において、モールド内に入れられる加工される材料は、繊維とプラスチック材料の混合物である。図５ｂには別の方法が図示されている。図５ｂの方法では、モールド内に入れられる材料は繊維材料（ファイバーマテリアル、ｆｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）であり、成形処理中にプラスチック材料が注入され、このプラスチック材料が加工される材料１１０の一部を成形する。図５ｃは、これらの方法の一部の概略図を図示する。

図５ａ～図５ｃに図示される方法では、加工される材料１１０は、カーボン、ガラス、アラミド、超高分子量ポリエチレン、亜麻や玄武岩繊維などの工業用繊維からなっていてもよいし、繊維とプラスチック材料の混合物であってもよい。材料１１０は、プリプレグ、シート／バルクモールディングコンパウンド（ｓｈｅｅｔ／ｂｕｌｋ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＳＭＣ／ＢＭＣ）、混繊糸（コミングルヤーン、ｃｏｍｉｎｇｌｅｄ ｙａｒｎｓ）、中間材料や別々の繊維及びプラスチックであってもよく、プラスチックは例えばシート状又は粉末状であってもよい。プラスチック成分は熱可塑性や熱硬化性を有し、繊維成分は繊維トウ（ｆｉｂｅｒ ｔｏｗｓ）、多軸材料（ｍｕｌｔｉａｘｉａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ）、織物、ランダム配向繊維であり得る。当該分野でよく知られているように、材料１１０のレイアップ、層の数、方向、サイズ、形状は、処理や用途に応じて大きく変えることができる。材料１１０は、例えば層ごとに順番にモールドに入れることができ、モールドに入れる前に予備成形（プリフォーム）を行ってもよい。材料１１０はまた、上記の繊維に加えて、多くの複合部品によく使われるハニカム構造、フォームコア（ｆｏａｍ ｃｏｒｅｓ）等のコア／ディスタンス／サンドイッチ材料を含んでもよいし、パーツＡの最終用途における組み立て目的に通常用いられる金属インサート（ｍｅｔａｌ ｉｎｓｅｒｔｓ）を含んでもよい。材料１１０は、繊維複合材と金属の両方を含むマルチマテリアルパーツＡに変形され得る。

図５ａに示す方法は、本明細書の教示に従ってコイルアセンブリ２０によって誘導加熱されるように構成されたモールド１０を備える成形ツール１を用意すること（ステップ３０５）を含む。必要に応じて、この段階で離型剤が成形ツール１に添加され、これは、製作されたパーツＡのモールド１０からの取り外しを容易にするためである。この方法はさらに、加工される材料１１０をモールド１０の接触面１１に配置すること（ステップ３１０）を含む。材料１１０は、モールドに入れるのが容易な、接触面１１と同様の形状を有する予備成形物（プリフォーム、ｐｒｅ－ｆｏｒｍ）の形態の繊維及びプラスチック材料であることが好ましい。

このように、すなわちモールド内に入れられた繊維材料に組み込まれたマトリクス材料として、プラスチックがすでにモールド内にある場合、この方法はさらに、モールド１０を閉じること（ステップ３１２）と、加工される材料１１０に圧密圧力を加えること（ステップ３１５）とを含む。モールド１０は例えば、別の成形ツール１半体や柔軟な膜や袋によって閉じられてもよい。

この方法は、加工される材料１１０に圧密圧力を加える（ステップ３１５）前に、材料１１０に真空圧力や真空に近い圧力を加えること（ステップ３１４）をさらに含む。ある処理では、材料に対して減圧、つまり真空圧力のおかげで封入された空気を除去することができ、これにより製造処理中の繊維のマトリクスの浸潤（ｗｅｔ ｏｕｔ）が促進され、これにより製作されたパーツＡのドライスポットやボイドのリスクを軽減することができる。

例えば、材料１１０の上に真空バギングユニットを配置し、真空バギングを行うことによって圧密圧力が加えられてもよい。圧密圧力は、プレスやオートクレーブによって加えてもよいし、モールド内が真空に近い圧力になっている場合は単に大気圧によって加えてもよい。後者の場合、材料１１０に圧密圧力を加えること（ステップ３１５）は、多くの場合、成形ツール１内を真空にすることを意味する。場合によっては、真空圧力が圧密圧力と同じこともある。

図５ａを参照して説明する方法はさらに、材料１１０を含んだモールド１０を誘導加熱すること（ステップ３２０）を含む。この加熱は、所定の時間－温度プロファイルに従って行われてもよく、これにより材料１１０を固化及び／又は硬化させて複合パーツＡを製作する。上述のように、モールド１０は、加工手段３０と動作通信を行うコイルアセンブリ２０によって加熱される。成形ツール１やモールド１０は、圧力を加えるステップ３１５の前後や最中に加熱され得る。

モールド１０及び加工される材料１１０は通常、材料全体を充分な温度に保ち、繊維複合材料の適切な固化／浸潤を行うために、所定の期間の間成形ツール１内のこの位置に保持される。熱硬化性物質や樹脂、プラスチック材料の場合、離型する前に十分に硬化されるが、一方熱熱可塑性物質の場合、パーツは冷却後に固形化する。したがって、最終的には、硬化又は固化した材料１１０が提供され、複合パーツＡが形成される。これは、図５ｃに概略的に図示される。この方法にはいくつかの処理が適用可能であり、これらは例えば、多くの場合、圧縮成形（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）、スタンプ成形（ｓｔａｍｐ ｆｏｒｍｉｎｇ）、オートクレーブ処理、脱オートクレーブ処理（ｏｕｔ ｏｆ ａｕｔｏｃｌａｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、真空バギング等と称される。

ここで図５ｂを参照し、マトリクス材料がモールド内に配置されない場合について説明する。すなわち、材料１１０が最初は繊維のみからなり、場合によっては上述のコア／ディスタンス／サンドイッチ材料や金属インサート等と組み合わされる場合である。この方法は、成形ツール１を用意した（ステップ３０５）後、繊維材料１１０をモールド内に入れるステップを含む。その後は通常、別のモールド半体や柔軟な膜や袋を用いてモールドを閉じる（ステップ３１２）。上述の場合のように、この閉じたモールドは複数のモールド半体、袋、膜、又はこれらの組み合わせからなってもよく、協働して密閉又は半密閉モールドアセンブリを提供する。この場合、モールド１０の接触面１１に配置された材料１１０は、繊維材料の予備成形物やレイアップと称されてもよい。

図５ｂに図示する方法は、材料１１０に減圧、好ましくは真空圧力や真空に近い圧力を加えること（ステップ３１４）をさらに含む。気体の排出は、１つ又は複数の開口で行われてもよく、このステップでのみ行われてもよいし、製作処理全体を通して行われてもよい。

この方法はさらに、モールド１０内の材料１１０にマトリクス材料、好ましくは任意の種類の低粘度樹脂を注入すること（ステップ３１６）を含む。この場合の樹脂をプラスチック材料と称してもよい。これは、いわゆる真空注入によって行うことができ、この真空注入において、周囲の圧力とモールド内の真空圧力との圧力差が原動力（ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）となる。この注入は、多くの場合樹脂トランスファー成形（ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ、ＲＴＭ）、高圧樹脂トランスファー成形（ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ、ＨＰＲＴＭ）、真空アシスト樹脂トランスファー成形（ｖａｃｕｕｍ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ、ＶＡＲＴＭ）等と称される、最大数百バールの高圧を用いて行うこともできる。図５ａを参照した上述の説明と同様に、この方法はさらに材料１１０が入ったモールド１０を誘導加熱すること（ステップ３２０）を含む。

上述の複合パーツＡの製作方法の両方において、加熱ステップ３２０と、樹脂すなわちモールド１０内の材料１１０中のプラスチック材料に圧力を加えたり注入を行うステップは、同時に行われてもよい。この加熱することは、所定の時間－温度プロファイルに従って行われてもよく、これにより複合パーツＡを製作する。上述のように、モールド１０は、加工手段３０と動作通信を行うコイルアセンブリ２０によって加熱される。図５ｂを参照して説明した方法の場合、成形ツール１やモールド１０の加熱は、マトリクス材料を注入するステップの前後や最中に行われ得る。

通常、ツールを温めることにより、樹脂の粘度を下げることができるという利点を達成できるが、通常、ツールを温めることにより樹脂を硬化する化学反応も始まってしまうので、用途と材料に応じて異なる態様を用いる。好適な場合にはおいて、樹脂による繊維の適切な浸潤が行われ、ドライスポットやボイドは生じない。この方法では、代表的なマトリクスは熱硬化性樹脂であり、マトリクスを硬化する必要がある。新規のプラスチックは次々と開発されており、上記方法はハイブリッド熱硬化性／熱可塑性マトリクスや低粘度熱可塑性物質を用いてもよい。

上記の図５ａ及び図５ｂさらに図５ｃを参照して説明した方法は両者ともに、成形ツール１及び／又はその中で製作されたパーツＡの少なくとも一部を能動的又は受動的に冷却すること（ステップ３２５）をさらに含み得る。最後に、上記の方法は、成形ツール１からパーツＡを離型すること（ｄｅｍｏｌｄｉｎｇ）（ステップ３３０）をさらに含む。特定の用途においては、パーツＡを処理温度で離型することがきるという利点がある。これはサイクルタイムの観点において有益である。逆に、パーツ品質の観点においては、離型する温度は低い方がよい。

図５ｃには、図５ａ及び図５ｂを参照して上述方法の一部を図示する。加工される材料１１０、すなわち、繊維材料とポリマー材料の混合物、又は上述の成形処理中に樹脂やプラスチック材料が注入される繊維材料が、成形ツール１内に配置される（ステップ３１０）。繊維材料は例えば、炭素繊維や亜麻繊維材料であり得る。混合物はウェブの一部や予備成形物の形状であることが好ましい。あるいは、成形ツール１は、簡素化（合理化、ｓｔｒｅａｍ－ｌｉｎｅｄ）システム内に配置され、このシステムにおいて、材料ウェブ（ｗｅｂｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ）は段階的に成形ツール１に供給される。加熱前の材料は破線で図示されている。材料は、用途に応じて、成形ツール１のペリメーターコイルを越えて延在したり、少なくとも１つのペリメーターコイルでちょうど留まったり、加熱ゾーンの内側にだけ位置したりし得る。加工手段によって駆動されたコイルアセンブリによって成形ツール１が誘導加熱され（ステップ３２０）、繊維とポリマー材料の混合物、すなわち加工される材料１１０が固化・硬化され、成形ツール１の形状に対応する形状を有するパーツＡが成形される。硬化又は固化後の加工される材料は実線で示す。処理温度プロファイルが完了すると、成形ツールが冷却され（ステップ３２５）、パーツＡを成形ツールから除去または離型する（ステップ３３０）。パーツＡの形状は、モールドの接触面に対応する。

図６～１１を参照して、いくつかの実施形態について例示をする。これらの図面において、少なくとも１つのメインコイル２１、２２と少なくとも１つのペリメーターコイル２３、２４は、モールド１０の裏側１２において異なる方法で配置される。少なくとも１つのメインコイル２１、２２は、何度もカーブする曲がり道のように折り畳まれる。このようなコイル配置は図１２に図示する。

図６は、成形ツール１のモールド１０の裏側１２が図示される。ペリメーターコイル２３が裏側１２に取り付けられ、１つのメインコイル２１を取り囲み、このメインコイル２１は、上記においてさまざまな観点で説明した意味から逸脱しない範囲内において、メアンダーパターンで配置される。コイル２１、２３に沿った矢印は、成形ツール１が誘導加熱される際の電流の方向を示す。コイル２１、２３は通常、リッツ線である。

図７に別の実施形態を図示する。図６と同様に、図７は成形ツール１のモールド１０の裏側１２が図示される。ペリメーターコイル２３が裏側１２に取り付けられ、１つのメインコイル２１を取り囲み、このメインコイル２１はメアンダーパターンで配置される。図７の中央には、例えば加熱されるモールド１０における局所的な窪みや溝や隆起に対応するエリアが図示されている。図示のように、メインコイル２１は、図面の該エリアの近くで途切れている。これは、メインコイル２１の「×」と「○」の間の線が途切れていることにより図示される。「×」は図面の中に向かって流れる電流の方向を示し、「○」は図の外に向かって流れる電流の方向を示す。つまり、図７において、メインコイル２１の「ジャンプイン／アウト」が２回発生している。

図７のモールド１０の局所的な窪みに対応するエリアにおいて、メインコイル２１は、メインコイル２１はモールド１０の裏側１２から外側に飛び出す第１の「○」までは連続している。その後、メインコイル２１は、第１の「×」における局所的な窪み内においてモールド１０の裏側１２上に再び配置される。メインコイル２１は、第１の「×」で窪みの裏側１２に取り付けられ、窪みや溝や隆起に沿って第２の「○」まで延在し、メインコイル２１が再びモールド１０の裏側１２から外側に飛び出すことを示している。局所的窪みの外側のモールド１０の側に位置する第２の「×」は、メインコイル２１がモールド１０の裏側１２に戻ってきたことを示す。

一実施形態において、メインコイル内の電流は、周囲や隣接するコイルの巻線と同じ方向に流れる。これは、図７の矢印によって示され、局所的な窪みの周囲において、メインコイル２１の配置が途切れているため、コイルがメアンダー状に配置されているにもかかわらず、電流が局所的に同じ方向に流れる。電流が周囲や隣接するコイル巻線と同じ方向に流れると、電流と電磁場が増幅される。

図８には、成形ツール１のモールド１０の裏側１２が図示される。ペリメーターコイル２３が裏側１２に取り付けられ、２つのメインコイル２１、２２を取り囲み、メインコイルは、上記においてさまざまな観点で説明した意味から逸脱しない範囲内において、メアンダーパターンで配置される。異なるコイル２１、２２、２３に沿った矢印は、成形ツール１が誘導加熱される際の電流の方向を示す。コイル２１、２２、２３は通常、リッツ線である。

図９には別の実施形態を図示する。この例は、第２のメインコイル２２が図面の下部で途切れていること以外は、図８の実施形態と同じ特徴を有する。これは、図８の同じ経路では繋がっていた「×」と「○」の間の線が途切れていることにより図示される。「×」は図面の中に向かって流れる電流の方向を示し、「○」は図の外に向かって流れる電流の方向を示す。つまり、図９において、第２のメインコイル２２の「ジャンプアウト」が１か所発生している。これは、モールドの形状のせいで、表面を覆いつつコイルの巻線間に所定の距離を保つ可能性が制限される場合に有利となり得る。

図１０は、図８と同様のモールド１０の実施形態を図示するが、図１０では追加の第２のペリメーターコイル２４と、成形ツール１の中央に位置するパーツとを有し、この中央に位置するパーツは誘導加熱されない。この中央に位置するパーツをアイランドと称してもよい。

図１０にさらに別の実施形態が図１１に図示され、図１１は第１のペリメーターコイル２３がメインコイル２１、２２の周りに２回巻かれていること以外は、図１０と同じ特徴を示す。必要に応じて、メインコイルの周囲に第１のペリメーターコイル２３を２回巻く代わりに、メインコイルの周囲に２つの独立したペリメーターコイルを互いに独立して略平行になるように巻いてもよく（不図示）、これはモールド１０の裏側１２に沿ったペリメーターコイル２３と同じ経路をたどる。また、メインコイルの周囲に複数の追加ペリメーターコイルを巻き、周囲のペリメーターコイルと平行になるように配置してもよい。つまり、図１１に示す第２のペリメーターコイル２４は、図面の中央に位置する部分にある、いわゆるアイランドの周囲に複数回巻き付けられてもよく、これは、その長さに沿って数回巻かれた１つのペリメーターコイルであってもよいし、又は周囲のペリメーターコイルと平行に配置された２以上のペリメーターコイルであってもよい。

このため、モールドの加熱される部分を区切る各ペリメーターコイルは、加熱されたり区切られるエリアの周囲に２回以上巻かれたり、複数のペリメーターコイルが周囲のコイルと平行に配置され得る。特に、区切られるエリアとは、誘導加熱されないように構成されたエリアとみなすことができる。

図１２を参照すると、コイル２１が、何度もカーブする曲がり道のように折り畳まれている。このコイルは、メインコイルであってもよいしペリメーターコイルであってもよく、メアンダー状パターンで配置される。上述の他の全ての実施形態と同様に、コイル２１を流れる交流電流の大部分がメアンダー状パターンに従ってモールドの外面において交互に反対方向に方向付けられるように、このコイル２１はモールドの外面に配置される。

図１３は、モールドの外面においてメアンダー状パターンで折り畳まれたコイルの別の例が図示されており、図１３において、２つのコイル２１、２３が同じパターンに従って、互いにオフセットされる。

図１４は、モールドの外面に配置されるコイル２１のメアンダー状パターンの他の例を図示する。コイル２１はメアンダー状パターンで配置されている。ここでも、コイル２１を流れる交流電流の大部分が、メアンダー状パターンに従ってモールドの外面において交互に反対方向に方向付けられる。

必要に応じて、本明細書に開示するすべての実施形態について、１又は複数の追加メインコイル及び／又はペリメーターコイルが、それぞれその経路に沿って同じ種類の隣接するコイルと略平行になるように巻き付けられてもよい。これは、例えば図１３に示され、図１３において点線で示すメアンダーライン（ｄｏｔｔｅｄ ｍｅａｎｄｅｒｉｎｇ ｌｉｎｅ）は、隣接するコイルと平行に配置された追加コイルを表す。いずれのメインコイルやペリメーターコイルに関しても、メインコイルは、同一の周波数又は異なる周波数を用いて、同時に又は連続的に動作することができる。それらが同じ周波数で同時に動作する場合、電流は０～３６０度の間の位相シフトを有し、所望の加熱パターンを達成することを目的として、異なる位相シフト、例えば０～１８０度の間で代替することができる。この種の配置は、温度勾配を制御したり、モールドの加熱すべきエリアにも加熱すべきでないエリアにも十分な電力を印加したりできるという利点がある。電流は、１以上の加工手段によって生成され得る。２つ以上のコイルがそれぞれの経路に沿って互いに平行に配置されるという原則は、１つのコイルがその経路又は長さに沿って複数回巻き付けられることによって代用され得る。これは図１１に例示されるペリメーターコイル２３は、メインコイルを取り囲む自身の経路に沿って２回巻き付けられる。図１２と１４には、自身の経路や長さに沿って数回巻き付けられる単一のコイルの別の例が概略的に図示され、この場合、メアンダー状パターンは調理用の網目や焼き目パターンと類似する。

Claims (15)

1. 誘導加熱を用いて複合パーツを製作するための成形ツールであって、
   複合パーツ（Ａ）に変形される材料（１１０）と接触するように構成される接触面（１１）と、外面（１２）とを有するモールド（１０）と、
   少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）であって、前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）に流れる交流電流の大部分が、前記メアンダー状パターンに従って前記モールド（１０）の外面（１２）上で交互に反対方向に方向付けられるように、前記モールド（１０）の外面（１２）にメアンダー状パターンで配置される少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）と、
   前記モールド（１０）の外面（１２）に配置され、誘導加熱されるモールドの少なくとも１つのエリアを区切るように構成された少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）と、を備え、
   前記電流によって生成される磁場が、加熱される前記モールド（１０）の少なくとも一部に電流を誘導するように構成され、
   前記モールド（１０）が、前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）によって誘導加熱されるように構成され、
   前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）がリッツ線を含み、前記リッツ線が、前記モールド（１０）から電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段（３０）と動作通信を行う、
   成形ツール。
2. 前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）が接着要素を介して前記モールドの外面（１２）に取り付けられる、
   請求項１に記載の成形ツール。
3. 前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）がバッキング構造（１３）を介して前記モールドの外面（１２）に取り付けられる、
   請求項１に記載の成形ツール。
4. 前記バッキング構造（１３）が前記モールドからオフセットされる、
   請求項３に記載の成形ツール。
5. 前記成形ツール（１）は、シェルツール又はソリッドツールである、
   請求項１～４のいずれかに記載の成形ツール。
6. 前記モールド（１０）の少なくとも一部が、炭素繊維複合材又は金属からなる群から選択される材料で作られる、
   請求項１～５のいずれかに記載の成形ツール。
7. 前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び／又は前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）に沿った所定の領域に配置された少なくとも１つの軟磁性要素及び／又は少なくとも１つの導電性要素をさらに備える、
   請求項１～６のいずれかに記載の成形ツール。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の成形ツールの製造方法であって、
   誘導加熱されるように構成され、接触面（１１）及び外面（１２）を有するモールド（１０）を提供すること（２０５）と、
   少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）を提供すること（２１０、２１５）と、
   前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）に流れる交流電流の大部分が、前記メアンダー状パターンに従って前記モールド（１０）の外面（１２）上で交互に反対方向に方向付けられるように、前記モールド（１０）の外面（１２）にメアンダー状パターンで前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）を配置すること（２２０）と、
   誘導加熱される前記モールド（１０）の少なくとも１つのエリアを区切るように、前記モールド（１０）の外面（１２）に前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）を配置することと（２２５）、を含み、
   前記電流によって生成される磁場が、加熱される前記モールド（１０）の少なくとも一部に電流を誘導するように構成され、
   前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２１、２２）がリッツ線を含み、前記リッツ線が、前記モールド（１０）から電気的に絶縁され、少なくとも１つの加工手段（３０）と動作通信を行う、
   製造方法。
9. 前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）を接着要素又はバッキング構造（１３）を介して前記モールド（１０）の外面（１２）に取り付けること（２３０，２３５）をさらに含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのメインコイル（２１、２２）及び／又は前記少なくとも１つのペリメーターコイル（２３、２４）に沿った所定の領域に、少なくとも１つの軟磁性要素及び／又は少なくとも１つの導電性要素を配置すること（２４０，２４５）をさらに含む、
    請求項８又は９に記載の方法。
11. 複合パーツの製作方法であって、
    請求項１～７のいずれかに記載の成形ツール（１）を提供すること（３０５）と、
    繊維及びプラスチック材料（１１０）を前記モールド（１０）の接触面（１１）に配置すること（３１０）と、
    前記モールド（１０）を閉じること（３１２）と、
    加工される材料（１１０）に圧密圧力を加えること（３１５）と、
    所定の時間－温度プロファイルに従って前記材料（１１０）を含んだ前記モールド（１０）を誘導加熱し、前記材料（１１０）を固化及び／又は硬化し、前記複合パーツ（Ａ）を製造すること（３２０）とを含む、
    製造方法。
12. 加工される前記材料（１１０）に圧密圧力を加えること（３１５）の前に、前記材料（１１０）に真空圧力を加えること（３１４）をさらに含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記成形ツール（１）及び／又は製作されたパーツ（Ａ）の少なくとも一部を冷却すること（３２５）と、
    前記成形ツール（１）からパーツ（Ａ）を離型すること（３３０）とをさらに含む、
    請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 複合パーツの製作方法であって、
    請求項１１～１３のいずれかに記載の成形ツール（１）を提供すること（３０５）と、
    加工される繊維材料（１１０）を前記モールド（１０）の前記接触面（１１）に配置すること（３１０）と、
    前記モールド（１０）を閉じること（３１２）と、
    真空圧力を加え（３１４）、前記繊維材料にプラスチック材料を注入し、これによりプラスチック材料が加工される材料（１１０）の一部となること（３１６）と、
    所定の時間－温度プロファイルに従って前記繊維及びプラスチック材料（１１０）を含んだ前記モールド（１０）を誘導加熱し、複合パーツ（Ａ）を製作すること（３２０）と、を含む、
    製作方法。
15. 成形ツール（１）及び／又は製作されたパーツ（Ａ）の少なくとも一部を冷却すること（３２５）と、
    前記成形ツール（１）から前記パーツ（Ａ）を離型すること（３３０）と、をさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。

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