JP3004309B2 - 繊維強化樹脂積層体の製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂積層体の製造方法Info
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- JP3004309B2 JP3004309B2 JP2093511A JP9351190A JP3004309B2 JP 3004309 B2 JP3004309 B2 JP 3004309B2 JP 2093511 A JP2093511 A JP 2093511A JP 9351190 A JP9351190 A JP 9351190A JP 3004309 B2 JP3004309 B2 JP 3004309B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ハニカムコアを有する繊維強化樹脂積層体
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
(従来の技術) ハニカムコアを有する繊維強化樹脂積層体の製造方法
として、予め硬化した薄板外板の一面にフイルム状接着
剤を介して未硬化のプリプレグよりなる外板を接着する
とともに、薄板外板の他面にフイルム状接着剤を介して
ハニカムコアを接着し、表面平滑度の高いハニカムサン
ドウィッチ構造を構成する技術手段は、特公昭57−1849
9号公報に記載されている。
として、予め硬化した薄板外板の一面にフイルム状接着
剤を介して未硬化のプリプレグよりなる外板を接着する
とともに、薄板外板の他面にフイルム状接着剤を介して
ハニカムコアを接着し、表面平滑度の高いハニカムサン
ドウィッチ構造を構成する技術手段は、特公昭57−1849
9号公報に記載されている。
プリプレグ材を複数枚積層して形成される部品平板部
分の上に、離型フイルムにより包んだ未硬化状態のプリ
プレグ材を積層したコールプレーを配置し、これら全体
を耐熱性フイルムで覆い、耐熱性フイルムの内部を真空
引きし、加圧加熱して硬化処理し、平面度を備えた部品
平板部分を成形加工する技術手段は、特願昭63−318168
号に記載されている。
分の上に、離型フイルムにより包んだ未硬化状態のプリ
プレグ材を積層したコールプレーを配置し、これら全体
を耐熱性フイルムで覆い、耐熱性フイルムの内部を真空
引きし、加圧加熱して硬化処理し、平面度を備えた部品
平板部分を成形加工する技術手段は、特願昭63−318168
号に記載されている。
(発明が解決しようとする課題) 予め硬化した薄板外板にフイルム状接着剤を介して未
硬化のプリプレグ外板およびハニカムコアを接着する技
術手段は、プリプレグ外板を成形し硬化するための治具
を製作する必要があり、またその治具を配置および離型
処理する作業、硬化した薄板外板の外形切断作業および
接着側表面の接着性を向上させるための表面加工が必要
となり、オートクレーブ(硬化炉)の負荷や装備治具の
増加に伴い、成形室の負荷の増大等や他の部品の量産に
与える影響が大きい。
硬化のプリプレグ外板およびハニカムコアを接着する技
術手段は、プリプレグ外板を成形し硬化するための治具
を製作する必要があり、またその治具を配置および離型
処理する作業、硬化した薄板外板の外形切断作業および
接着側表面の接着性を向上させるための表面加工が必要
となり、オートクレーブ(硬化炉)の負荷や装備治具の
増加に伴い、成形室の負荷の増大等や他の部品の量産に
与える影響が大きい。
プリプレグ材を積層した部品平板部分の上に離型フイ
ルムで包んだ未硬化プリプレグ材を積層したコールプレ
ートを配置し、これら全体を耐熱性フイルムで覆って、
加圧加熱により硬化処理する技術手段では、各部品ごと
に適用部位の形状、寸法に合わせてコールプレートを積
層し、部品とともに硬化して部品平板部分の平滑度を得
るため、コールプレートを再使用することが難しく、コ
ールプレートを使い捨てせざるを得ず、大量生産品を作
る場合には、コールプレートの製作工数および材料費の
割り掛けができず、部品製作コストが高くなってしま
う。しかも、未硬化のプリプレグをコールプレートとし
て用いるため、硬化時に樹脂の粘度が低下し、コールプ
レートの形状適用性が高まり、偏当たりによる樹脂欠
損、樹脂過剰のない製品面を得ることはできるが、コー
ルプレートの剛性低下により部品平板部分表面の平滑度
が悪くなり、特に航空機の部品のような滑らかな表面を
要求される成形面を成形できない。
ルムで包んだ未硬化プリプレグ材を積層したコールプレ
ートを配置し、これら全体を耐熱性フイルムで覆って、
加圧加熱により硬化処理する技術手段では、各部品ごと
に適用部位の形状、寸法に合わせてコールプレートを積
層し、部品とともに硬化して部品平板部分の平滑度を得
るため、コールプレートを再使用することが難しく、コ
ールプレートを使い捨てせざるを得ず、大量生産品を作
る場合には、コールプレートの製作工数および材料費の
割り掛けができず、部品製作コストが高くなってしま
う。しかも、未硬化のプリプレグをコールプレートとし
て用いるため、硬化時に樹脂の粘度が低下し、コールプ
レートの形状適用性が高まり、偏当たりによる樹脂欠
損、樹脂過剰のない製品面を得ることはできるが、コー
ルプレートの剛性低下により部品平板部分表面の平滑度
が悪くなり、特に航空機の部品のような滑らかな表面を
要求される成形面を成形できない。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、成形す
べき外板用プリプレグの積層枚数の変化に対応した加圧
力を、積層した外板用プリプレグに加え、かつ各コール
シートの柔軟性を複合曲面に対応させ、安定した品質で
かつ高い表面平滑度を有する部品を成形する繊維強化樹
脂積層体の製造方法を提供することを目的とする。
べき外板用プリプレグの積層枚数の変化に対応した加圧
力を、積層した外板用プリプレグに加え、かつ各コール
シートの柔軟性を複合曲面に対応させ、安定した品質で
かつ高い表面平滑度を有する部品を成形する繊維強化樹
脂積層体の製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の繊維強化樹脂積層体の製造方法は、滑らかな
外表面を有する外板の内表面に補強板を配して一体成形
する繊維強化樹脂積層体の製造方法において、コア材ま
たは下型の上面に設けた凹部に補強板用プリプレグを所
定枚数積層し、コア材または下型および補強板用プリプ
レグの上に外板用プリプレグを積層し、外板用プリプレ
グの上に硬化成形された繊維強化樹脂製コールシートを
載置し、コールシートの上でかつ補強板用プリプレグが
積層された部分に、外板が滑らかな面を形成するよう
に、硬化成形された補剛コールシートを少なくとも最下
層が補強板用プリプレグより広く上層ほど狭くかつ補強
板用プリプレグの積層枚数が多い部分に多く少ない部分
に少なく対応させた枚数位置を固定して積層し、これら
全体を真空バッグフイルムで囲み、真空バッグフイルム
の内部を真空引きし、加圧加熱して硬化処理することで
構成される。
外表面を有する外板の内表面に補強板を配して一体成形
する繊維強化樹脂積層体の製造方法において、コア材ま
たは下型の上面に設けた凹部に補強板用プリプレグを所
定枚数積層し、コア材または下型および補強板用プリプ
レグの上に外板用プリプレグを積層し、外板用プリプレ
グの上に硬化成形された繊維強化樹脂製コールシートを
載置し、コールシートの上でかつ補強板用プリプレグが
積層された部分に、外板が滑らかな面を形成するよう
に、硬化成形された補剛コールシートを少なくとも最下
層が補強板用プリプレグより広く上層ほど狭くかつ補強
板用プリプレグの積層枚数が多い部分に多く少ない部分
に少なく対応させた枚数位置を固定して積層し、これら
全体を真空バッグフイルムで囲み、真空バッグフイルム
の内部を真空引きし、加圧加熱して硬化処理することで
構成される。
(作 用) 本発明の繊維強化樹脂積層体の製造方法においては、
積層した補強板用プリプレグの上に補強板用プリプレグ
の積層枚数が多い部分に多く少ない部分に少なく対応さ
せた枚数の補剛コールシートを積層することで、プリプ
レグに加わる加圧力を歪みの変形量が略同一になるよう
に調整でき、均一な積層部板厚と高い表面平滑度をもつ
製品を作ることができ、成形したコールシートを積層す
ることでより部品の滑らかな面に適応し、偏当たりがな
くなり、安定した品質の製品を作ることができる。
積層した補強板用プリプレグの上に補強板用プリプレグ
の積層枚数が多い部分に多く少ない部分に少なく対応さ
せた枚数の補剛コールシートを積層することで、プリプ
レグに加わる加圧力を歪みの変形量が略同一になるよう
に調整でき、均一な積層部板厚と高い表面平滑度をもつ
製品を作ることができ、成形したコールシートを積層す
ることでより部品の滑らかな面に適応し、偏当たりがな
くなり、安定した品質の製品を作ることができる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面につき説明する。
第1図は本発明の繊維強化樹脂積層体の製造方法を航
空機の翼に適用した例を示すものであり、外板用プリプ
レグ1および補強板用プリプレグ1aの積層体とコールシ
ート2および補剛コールシート2a、2b、2c、2dの積層体
とを真空バッグフイルム3で囲んだ組み立て体を、加圧
加熱により硬化処理する直前の段階を示している。コー
トシート2は、外板用プリプレグ1と同室または近似し
たプリプレグ材を硬化処理した薄い平板であって、外板
用プリプレグ1に接する面に離型剤が塗布されている。
空機の翼に適用した例を示すものであり、外板用プリプ
レグ1および補強板用プリプレグ1aの積層体とコールシ
ート2および補剛コールシート2a、2b、2c、2dの積層体
とを真空バッグフイルム3で囲んだ組み立て体を、加圧
加熱により硬化処理する直前の段階を示している。コー
トシート2は、外板用プリプレグ1と同室または近似し
たプリプレグ材を硬化処理した薄い平板であって、外板
用プリプレグ1に接する面に離型剤が塗布されている。
上記コートシート2および補剛コールシート2a、2b、
2c、2dの大きさおよび枚数は、外板用プリプレグ1およ
び補強板用プリプレグ1aの大きさおよび枚数に対応して
選定され、第5図に示すように、コールシート2に孔2h
が形成され、補剛コールシート2a、2b、2c、2dに上記孔
2hに対応した孔が形成されている。コールシート2およ
び補剛コールシート2a、2b、2c、2dは、これらの孔に挿
通されるピン14によりコールシート2の一側に面内方向
をずれを防ぐように固定されている。
2c、2dの大きさおよび枚数は、外板用プリプレグ1およ
び補強板用プリプレグ1aの大きさおよび枚数に対応して
選定され、第5図に示すように、コールシート2に孔2h
が形成され、補剛コールシート2a、2b、2c、2dに上記孔
2hに対応した孔が形成されている。コールシート2およ
び補剛コールシート2a、2b、2c、2dは、これらの孔に挿
通されるピン14によりコールシート2の一側に面内方向
をずれを防ぐように固定されている。
上記組み立て体を成形するには、ますず、第2図に示
すように、ハニカムコア4に硬化した断面コ字状の桁材
6および硬化した縁材7、積層材10を接着して予備組立
品を組み立て、この予備組立品の外板用プリプレグ1お
よび補強板用プリプレグ1aと接する面を機械加工する。
機械加工した予備組立品に桁受けブロック治具8を挿着
し、桁材6を桁受け支持台9により支持する。
すように、ハニカムコア4に硬化した断面コ字状の桁材
6および硬化した縁材7、積層材10を接着して予備組立
品を組み立て、この予備組立品の外板用プリプレグ1お
よび補強板用プリプレグ1aと接する面を機械加工する。
機械加工した予備組立品に桁受けブロック治具8を挿着
し、桁材6を桁受け支持台9により支持する。
ついで、桁受ブロック治具8と桁材6と治具表面板5
との間に形成される空間に下側シム板治具11を配置し、
桁受けブロック治具8と桁材6との上に上側シム板治具
12を配置する。上側シム板治具12には上記コールシート
2に設けた孔2hに対応した孔13が形成されている。
との間に形成される空間に下側シム板治具11を配置し、
桁受けブロック治具8と桁材6との上に上側シム板治具
12を配置する。上側シム板治具12には上記コールシート
2に設けた孔2hに対応した孔13が形成されている。
この組み立てが完了したら、外板用プリプレグ1およ
び補強板用プリプレグ1aを組み立て体の上に積層するよ
うに置き、第3図に示すように、外板用プリプレグ1お
よび補強板用プリプレグ1aの積層体と上側シム板治具12
の上にコールシート2を配置し、このコールシート2の
上でかつ補強板用プリプレグ1aの上の部位に下層ほど広
く最下層が補強板用プリプレグ1aより広くした補剛コー
ルシート2a、2b、2c、2dを配置する。
び補強板用プリプレグ1aを組み立て体の上に積層するよ
うに置き、第3図に示すように、外板用プリプレグ1お
よび補強板用プリプレグ1aの積層体と上側シム板治具12
の上にコールシート2を配置し、このコールシート2の
上でかつ補強板用プリプレグ1aの上の部位に下層ほど広
く最下層が補強板用プリプレグ1aより広くした補剛コー
ルシート2a、2b、2c、2dを配置する。
つぎに、コールシート2および補剛コールシート2a、
2b、2c、2dをそれぞれに設けた孔が一致し、これら孔が
上側シム板治具12に設けた孔13に一致するように位置さ
せ、ピン14を補剛コールシート2dの上側からコールシー
ト2および補剛コールシート2a、2b、2c、2dの孔を通し
て上側シム板治具12に設けた孔13に挿着する。これによ
り、コールシート2および補剛コールシート2a、2b、2
c、2dが定位置に保持される。
2b、2c、2dをそれぞれに設けた孔が一致し、これら孔が
上側シム板治具12に設けた孔13に一致するように位置さ
せ、ピン14を補剛コールシート2dの上側からコールシー
ト2および補剛コールシート2a、2b、2c、2dの孔を通し
て上側シム板治具12に設けた孔13に挿着する。これによ
り、コールシート2および補剛コールシート2a、2b、2
c、2dが定位置に保持される。
つぎに、第4図に示すように、コールシート2および
補剛コールシート2a、2b、2c、2dを含む組み立て体を覆
うように真空バッグフイルム3を配置する。真空バッグ
フイルム3の内部空間は、図示しない真空装置により適
当圧に減圧される。この真空バッグフイルム3の適当位
置には調節弁15が設けられている。
補剛コールシート2a、2b、2c、2dを含む組み立て体を覆
うように真空バッグフイルム3を配置する。真空バッグ
フイルム3の内部空間は、図示しない真空装置により適
当圧に減圧される。この真空バッグフイルム3の適当位
置には調節弁15が設けられている。
真空バッグフイルム3が配置され、真空バックフイル
ム3の内部空間が減圧されたら、これら積層体は、硬化
炉(オートクレーブ)に入れられ、硬化炉内において加
圧加熱され硬化処理される。コールシート2は、この加
圧加熱による硬化処理において、炉内加圧力によってハ
ニカムコアセル内に外板が陥没しないだけの剛性を備え
ている。コールシート2の上に配置される補剛コールシ
ート2a、2b、2c、2dは、積層された補強板用プリプレグ
1aの端部による凹凸および厚板部の沈み込み量S(第6
図)を防ぐだけの剛性を付与されている。
ム3の内部空間が減圧されたら、これら積層体は、硬化
炉(オートクレーブ)に入れられ、硬化炉内において加
圧加熱され硬化処理される。コールシート2は、この加
圧加熱による硬化処理において、炉内加圧力によってハ
ニカムコアセル内に外板が陥没しないだけの剛性を備え
ている。コールシート2の上に配置される補剛コールシ
ート2a、2b、2c、2dは、積層された補強板用プリプレグ
1aの端部による凹凸および厚板部の沈み込み量S(第6
図)を防ぐだけの剛性を付与されている。
第7図ないし第10図は本発明の他の実施例を示し、こ
の実施例は、円形の外板に補強用リブを設けるようにし
たものであり、まず第8図に示すように、円筒または円
錐状の成形治具表面板20の外面に設けた凹部21に、プリ
プレグ材の補強板22a、22b、22c、22dをハンドレイアッ
プ法またはフィラメントワインディング法により順に積
層し、積層された補強板22の上に第9図に示すように、
プリプレグ材の外板23を同じくハンドレイアップまたは
フィラメントワインディング法により積層する。なお、
プリプレグ材の外板23は1枚でも複数枚でも良い。そし
てこの積層体の上に、第10図に示すように円環または円
筒状に成形した繊維強化樹脂のコールシート24aとこの
コールシート24aの上に積層された補剛コールシート24
b、24c、24d、24eとからなるコールシート24を被せる。
この場合、コールシート24aと補剛コールシート24b、24
c、24d、24eはピン25により一体的に結合される。また
外板23の端部には第7図に示すようなシム板治具26、26
が配置される。
の実施例は、円形の外板に補強用リブを設けるようにし
たものであり、まず第8図に示すように、円筒または円
錐状の成形治具表面板20の外面に設けた凹部21に、プリ
プレグ材の補強板22a、22b、22c、22dをハンドレイアッ
プ法またはフィラメントワインディング法により順に積
層し、積層された補強板22の上に第9図に示すように、
プリプレグ材の外板23を同じくハンドレイアップまたは
フィラメントワインディング法により積層する。なお、
プリプレグ材の外板23は1枚でも複数枚でも良い。そし
てこの積層体の上に、第10図に示すように円環または円
筒状に成形した繊維強化樹脂のコールシート24aとこの
コールシート24aの上に積層された補剛コールシート24
b、24c、24d、24eとからなるコールシート24を被せる。
この場合、コールシート24aと補剛コールシート24b、24
c、24d、24eはピン25により一体的に結合される。また
外板23の端部には第7図に示すようなシム板治具26、26
が配置される。
コールシート24の外板23への装着が終わったら、第7
図に示すように、これら全体を耐熱フイルム27で覆い、
耐熱フイルム27の内部を減圧した後、この積層体を硬化
炉(オートクレーブ)に入れ、加圧加熱にり硬化処理す
る。この加熱による硬化処理において、コールシート24
は、硬化後の外板が平滑な面を得るに必要な剛性を持
ち、またコールシートの補剛コールシート部分は、プリ
プレグ材の補強板22aに適正な圧力が付与されるように
剛性を高める。
図に示すように、これら全体を耐熱フイルム27で覆い、
耐熱フイルム27の内部を減圧した後、この積層体を硬化
炉(オートクレーブ)に入れ、加圧加熱にり硬化処理す
る。この加熱による硬化処理において、コールシート24
は、硬化後の外板が平滑な面を得るに必要な剛性を持
ち、またコールシートの補剛コールシート部分は、プリ
プレグ材の補強板22aに適正な圧力が付与されるように
剛性を高める。
以上述べたように本発明によれば、部品の積層量の変
化に合わせてコールシートの積層枚数を変化させるの
で、均一な積層部板厚と高い表面平滑度をもつ製品を作
ることができる。
化に合わせてコールシートの積層枚数を変化させるの
で、均一な積層部板厚と高い表面平滑度をもつ製品を作
ることができる。
また、各コールシートが薄くなるため、複合曲面にも
よくなじみ、偏当たりによる加圧の不均一がなくなり、
安定した品質の製品を作ることができる。
よくなじみ、偏当たりによる加圧の不均一がなくなり、
安定した品質の製品を作ることができる。
さらに、外板接着以前の工程で生じる加工誤差に起因
する被接着部の形状、寸法の微妙な違いを吸収できるの
で、工程に要求される公差を大きくとることができ、加
工工数を低減できる。
する被接着部の形状、寸法の微妙な違いを吸収できるの
で、工程に要求される公差を大きくとることができ、加
工工数を低減できる。
第1図は本発明による繊維強化樹脂積層体の製造方法の
硬化処理の前の各部材の配置を示す図、第2図ないし第
4図は本発明による繊維強化樹脂積層体の製造方法の工
程順を示す図、第5図はコールシートの積層状態を示す
斜視図、第6図は従来の方法で作られた製品の端部を示
す図、第7図ないし第10図は本発明の他の実施例を示す
図である。 1……外板用プリプレグ、1a……補強板用プリプレグ、
2……コールシート、2a……補剛コールシート、2h……
孔、3……真空バッグフイルム、4……ハニカムコア、
5……治具表面板、6……桁材、7……縁材、12……上
側シム板治具、14……ピン。
硬化処理の前の各部材の配置を示す図、第2図ないし第
4図は本発明による繊維強化樹脂積層体の製造方法の工
程順を示す図、第5図はコールシートの積層状態を示す
斜視図、第6図は従来の方法で作られた製品の端部を示
す図、第7図ないし第10図は本発明の他の実施例を示す
図である。 1……外板用プリプレグ、1a……補強板用プリプレグ、
2……コールシート、2a……補剛コールシート、2h……
孔、3……真空バッグフイルム、4……ハニカムコア、
5……治具表面板、6……桁材、7……縁材、12……上
側シム板治具、14……ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 70/00 - 70/88
Claims (1)
- 【請求項1】滑らかな外表面を有する外板の内表面に補
強板を配して一体成形する繊維強化樹脂積層体の製造方
法において、コア材または下型の上面に設けた凹部に補
強板用プリプレグを所定枚数積層し、コア材または下型
および補強板用プリプレグの上に外板用プリプレグを積
層し、外板用プリプレグの上に硬化成形された繊維強化
樹脂製コールシートを載置し、コールシートの上でかつ
補強板用プリプレグが積層された部分に、外板が滑らか
な面を形成するように、硬化成形された補剛コールシー
トを少なくとも最下層が補強板用プリプレグより広く上
層ほど狭くかつ補強板用プリプレグの積層枚数が多い部
分に多く少ない部分に少なく対応させた枚数位置を固定
して積層し、これら全体を真空バッグフイルムで囲み、
真空バッグフイルムの内部を真空引きし、加圧加熱して
硬化処理することを特徴とする繊維強化樹脂積層体の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093511A JP3004309B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 繊維強化樹脂積層体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093511A JP3004309B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 繊維強化樹脂積層体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03292131A JPH03292131A (ja) | 1991-12-24 |
JP3004309B2 true JP3004309B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=14084376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2093511A Expired - Fee Related JP3004309B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 繊維強化樹脂積層体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3004309B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101594976B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2016-02-17 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 성형형, 성형 지그, 및 성형 방법 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6290895B1 (en) * | 1997-10-14 | 2001-09-18 | General Electric Company | Selectively flexible caul and method of use |
CA2347717A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Toray Industries, Inc. | A fibre-reinforced resin structure having hollow cross section and manufacturing method thereof |
US7534387B2 (en) * | 2004-02-25 | 2009-05-19 | The Boeing Company | Apparatus and methods for processing composite components using an elastomeric caul |
CN104816491B (zh) * | 2015-02-04 | 2017-02-22 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种含角型结构rtm预成型体制备方法 |
JP7198094B2 (ja) * | 2019-01-29 | 2022-12-28 | 株式会社Subaru | 複合材の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-09 JP JP2093511A patent/JP3004309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101594976B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2016-02-17 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 성형형, 성형 지그, 및 성형 방법 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03292131A (ja) | 1991-12-24 |
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