JP4235469B2 - 繊維複合構造の部材を製造する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂トランスファー成形(RTM resin transfer molding)を利用して繊維複合構造の部材、特に飛行機構造用の外装を製造する方法であって、予め製造した繊維材料から成る半製品を閉じた型の中に挿入し、型内に真空を発生させ、半製品に樹脂または樹脂・硬化剤混合物を浸透させ、次に圧力と温度を作用させて硬化させるようにした前記方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
繊維複合構造の部材を製造する方法としては、織物層を適当な大きさに裁断し、樹脂を浸透させ、次に装置内に挿入する方法が知られている。装置は予め生産した織物層とともに真空フォイルで包装され、オートクレーブに挿入され、そこで部材の硬化が行われる。このようにして製造した部材もフライス削り、穿孔等により後加工が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の、半製品または部材を製造するための自動化方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、最終輪郭に近い形状をした、分離可能な２つの半部分から成っている型コア上に、自動丸編みプロセスにより、少なくとも１つの繊維材料層を被着させて編み体を形成させるステップと、編み体を形成させた後、型コアの一方の半部分を除去するステップと、他方の型コア半部分を取り囲んでいる編み体を半製品の所定の形状にプレスするステップと、成形した半製品を樹脂トランスファー成形機に挿入し、樹脂を含浸させ、硬化させて部材を仕上げるステップと、部材の中に残っている型コアの半部分を部材から除去するステップとを含むことを特徴とするものである。
【０００５】
請求項２ないし６には本発明の具体的な構成が記載されている。
本発明による方法の主要な利点は工程所要時間が短いこと、再現性に優れていること、実用性が高いこと、アルミニウムから成る部材に比べて軽量であること、航空会社の保守コストが低いことにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１によれば、最終輪郭に近い型コア１は組み合わされる２つの型コア半部分から成り、より厳密には、隆起部２ａを有している編みコア上部部分２と直方体状の編みコア下部部分３とから成っている。これら型コア半部分２と３から組み立てられる型コア１には、繊維複合構造の部材を製造するため、有利には飛行機構造用の外装を製造するため、最初の方法ステップにおいて、自動丸編みプロセスにより少なくとも１つの繊維材料層が被着される。図中矢印４が編み方向である。
【０００７】
図２の第１の断面図Iは、両型コア半部分２と３を備えた型コア１を示しており、この場合型コア１には複数の繊維材料層５が被着されている。この場合、予め製造した、有利には前記繊維材料層５の繊維材料から成る補強層を、選定可能な数量の繊維材料層を被着させた後に、編みコア上に固定させることができ、その際この補強層は被着後に他の繊維材料とブレーディングされて、所定の編み体６が形成される。繊維材料から成るすべての層の被着は上記自動丸編みプロセスにより行なう。
【０００８】
図２の第２の断面図ＩＩは不完全な型コア１を示しており、すなわち編み体６を完成させた後直方体状の編みコア下部部分を除去した状態を示している。編み体６はプレスにより半製品７の所定の形状にもたらされるが、第２の断面図ＩＩは中間位置を示している。半製品７の最終的な形状を示したのが第３の断面図ＩＩＩで、成形した半製品７は桁接続部８を有している。桁接続部８とは航空機の一次構造に対する接続部である。図３に示すように、直方体状の編みコア下部部分３を除去した後にしてＲＴＭ装置に挿入する前に、編み体を、補強層を巻き付けることによって、外被接続部１５を有している半製品に成形してもよい。この場合外被接続部１５は構造部材の外被によって形成させることができる。
【０００９】
桁接続部８を備えた半製品７を成形し完成させた後、半製品７を図示していないＲＴＭ装置に挿入して樹脂を含浸させ、硬化させて部材を完成させる。次に、硬化した部材の中に残っている型コア１の型半部分２を溶出させる。最後に、硬化した部材に対したとえばフライス削り、穿孔、ブシュの組み付け等の機械加工工程を施す。
【００１０】
図３に図示した飛行機構造用の外装９は本発明による方法に従って製造可能なものであり、この場合丸編み方法を実施するためのシステムを使用する。このシステムは自動丸編み機と、マニピュレータシステムと、複雑な編みコアを担持する産業用ロボットとから構成される。この場合一時的なプロファイル型は成形、縫製、破壊可能なコアを備えた結節要素、溶融可能なコアを備えた中空体とによって生成させることができる。
【００１１】
外装９は二重Ｔ型横断面１０を有し、横細条部１１を介して互いに連結されているウェブ１２と１３の間にはブラインド（盲）領域１４がある。外装９は編みコア５から成り、すなわち繊維材料層５から構成されている。材料の厚さに関しては、編むことにより編み層に対しては１．２ｍｍの厚さが生じ、補強層に対しては約６０％の繊維体積成分で０．２５ｍｍの厚さが生じるように選定されている。この例では、編み層の厚さは、固定糸層(Stehfaedenlagen)に対する０．４ｍｍの厚さと、プラス方向およびマイナス方向における編み糸層に対する０．８ｍｍの厚さとから生じる。丸編み方法で製造される外装９はこの方法に特有の特性を有しており、たとえば編み管の繊維は外装９の横細条部領域１０にわたって変化して延在している。この延在態様は編み糸に対しては＋／−３０゜で始まり、＋／−６０゜ないし７０゜で終わっている。固定糸（０゜）は編み領域にわたって可変な角度を持っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】型コアの斜視図である。
【図２】図１の型コアの断面Ａ−Ａによる側断面図で、複数の繊維材料層で巻きつけた型コアを示したものである。
【図３】本発明による方法にしたがって製造した飛行機の外装の前面図、側面図、平面図である。
【符号の説明】
１ 型コア
２ 編みコア上部部分
３ 編みコア下部部分
４ 編み方向
５ 繊維材料層
６ 編み体
７ 半製品
８ 桁接続部
９ 飛行機構造用の外装
１５ 外被接続部

Claims (6)

1. 樹脂トランスファー成形を利用して繊維複合構造の部材を製造する方法であって、予め製造した繊維材料から成る半製品を閉じた型の中に挿入し、型内に真空を発生させ、半製品に樹脂または樹脂・硬化剤混合物を浸透させ、次に圧力と温度を作用させて硬化させるようにした前記方法において、
   最終輪郭に近い形状をした、分離可能な２つの半部分（２，３）から成っている型コア（１）上に、自動丸編みプロセスにより、少なくとも１つの繊維材料層（５）を被着させて編み体（６）を形成させるステップと、
   編み体（６）を形成させた後、型コア（１）の一方の半部分（３）を除去するステップと、
   他方の型コア半部分（２）を取り囲んでいる編み体（６）を半製品の所定の形状にプレスするステップと、
   成形した半製品（７）を樹脂トランスファー成形機に挿入し、樹脂を含浸させ、硬化させて部材を仕上げるステップと、
   部材の中に残っている型コア（１）の半部分（２）を部材から除去するステップと、
   を含む方法。
2. 型コア（１）上に前記少なくとも１つの繊維材料層（５）を被着させた後、該少なくとも１つの繊維材料層（５）の上に、予め生産した補強層を固定し、次に補強層自体を他の繊維材料とブレーディングして、前記編み体（６）を形成させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記繊維材料層（５）の繊維材料から成る補強層を使用することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 型コア（１）の第１の半部分（３）を除去した後にして樹脂トランスファー成形機に挿入する前に、編み体（６）を、桁接続部（８）を有する半製品に成形することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 型コア（１）の第１の半部分（３）を除去した後にして樹脂トランスファー成形機に挿入する前に、編み体（６）を、補強層を巻き付けることにより、外被接続部（１５）を有する半製品（７）に成形することを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
6. 硬化した部材にフライス削り、穿孔、ブシュの取り付け等の機械的加工工程を施すことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。

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