JP4351742B2

JP4351742B2 - 合成複合構造を形成するための方法

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Publication number: JP4351742B2
Application number: JP00310697A
Authority: JP
Inventors: シー・ウォーレン・ターナー; リチャード・ビィ・エバンズ; マシュー・ケイ・エス・ラム
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH09201908A; US5651850A; DE69726994D1; DE69726994T3; EP0783959A2; EP0783959B2; DE69726994T2; EP0783959A3; EP0783959B1

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は一般に、積層構造の製造方法に関し、特に、合成複合積層体の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
速くて新しい超音速民間輸送機の計画により、合成複合構造から作られる胴体が特定される。これらの航空機に計画された巡航速度は音の速度を遙に超え、これらの航空機の胴体を持続した高運転温度にさらすこととなる。これらの状況下では、いかなる金属マトリクス複合物構造も、いかなる高分子マトリクス複合物構造も民間の乗客を輸送するには続けて経済的に用いるには十分でない。したがって設計者は合成複合構造に取組んだ。
【０００３】
合成複合構造は一般に、互いにサンドイッチ型の配置に結合された金属マトリクス複合物の層、高分子マトリクス複合物の層およびハニカム材料の層を含む。これらの型の構造は持続した高運転温度に耐えることができ、かつ強度−重量比が高く、これらのことはいずれも高速度の輸送用途には決定的に重要である。
【０００４】
しかし、合成複合構造は製造するのが困難である。製造を困難にする最も大きな要因の１つは、製造の間必要とされる手仕事の量である。合成複合構造を製造するための現在の製造技術は、従来の高分子マトリクス複合構造を製造するのに用いられる技術に類似する。特定的には、労力のかかるプロセスで、構造のさまざまな層がレイアップマンドレル上に互いにレイアップされる。典型的にはその後、構造全体が真空バッグに手動で封止され、かつオートクレーブに置かれて固化され、硬化されて、さまざまな層を互いに結合する。
【０００５】
さらに、合成複合構造の種類によっては大規模な一体的な部品を製造するのは困難となり得る。たとえば、ＡＲＡＬＬとして公知である、アラミド高分子マトリクス複合物およびアルミニウムから形成される合成複合構造は普通は、製造プロセスの一部として伸ばし成形を必要とする。伸ばし成形プロセスは、密な製造公差に従う必要がある大規模な一体的な部品を形成しようとするときに問題が生じる。実際問題として、ＡＲＡＬＬから形成された大きな部品はこのため、部品を形成するために互いに固定されるいくつかの小さなＡＲＡＬＬセクションを含む必要がある。ＧＬＡＲＥとして公知である、ガラス高分子マトリクス複合物およびアルミニウムから形成される合成複合構造についても同じことがいえる。
【０００６】
自動テープ積重ね機械により、従来の高分子マトリクス複合構造の製造コストが削減された。テープ積重ね機械は複合シートではなく複合物が含浸されたテープの層をレイアップマンドレルに自動的に置き、この方法によっていくつかの部品の労働コストがかなり削減できる。
【０００７】
しかし合成複合構造の現在の製造技術は依然として、レイアップマンドレル上に構造の金属およびハニカム層を手動で置くことに依存する。陽極化面を有する貴金属フォイルを用いる場合は、汚染を避けるために製造の間、陽極化面を手で触れるのを避けなければならない。したがって手動によるレイアップ技術も十分ではない。
【０００８】
【発明の概要】
この発明は、合成複合構造を形成するための方法を提供する。これらの製造プロセスによって材料の取扱いが最小になり、レイアップの効率が最大になり、かつ製造時間が減り、これらすべてにより、より経済的な最終生産物が提供される。モールドまたは「マンドレル」としてのレイアップマンドレルが提供される。好ましい形においてそれはチューブ状であり、たとえば複合形状であり得る胴体セクションの形をしている。方法の第１のステップは、リボン状の金属フォイルからなる、複数の「第１のストリップ」（請求項１）または「ストリップ」（請求項１０および請求項１７）としてのゴアストリップを形成することを含む。その後第１の量のゴアストリップがレイアップマンドレルに与えられて、「第１ストリップの第１の層」（請求項１）または「ストリップの第１の層」（請求項１０および請求項１７）としての第１のゴアスキン層を形成する。その後、「第２のストリップ」（請求項１）または「複合材料」（請求項１０および請求項１７）としての高分子マトリクス複合材料が第１のゴアスキン層に与えられて、「複合材料の第１の層」（請求項１および請求項１０）または「複合材料の層」（請求項１７）としての第１の複合層を形成する。次に、第２の量のゴアストリップが、第１のゴアスキン層の反対側で第１の複合層に与えられて、「少なくとも第２の層」（請求項１）または「少なくとも１つの他の層」（請求項１０および請求項１７）としての少なくとも第２のゴアスキン層を形成する。これにより、構造の第１の層および最後の層としてゴアストリップを有する第１のサンドイッチ構造が作られる。その後、接着剤を用いてハニカム材料の層が第１のサンドイッチ構造の最後の層に与えられる。さらに、実質的には第１のサンドイッチ構造と同一である第２のサンドイッチ構造が、ハニカム層の第１のサンドイッチ構造とは反対側に形成される。したがって合成複合構造は、中央のハニカム層によって分離された第１および第２のサンドイッチ構造を有して形成される。
【０００９】
好ましくは、以下のようにしてゴアストリップはレイアップマンドレルに与えられる。第１にゴアストリップをスプールまたはカセットに巻く。次にこの構成がレイアップマンドレルに沿って縦方向に移動する際に、各ゴアストリップをスプールまたはカセットから解くことによってレイアップマンドレルにゴアストリップが与えられる。各ゴアストリップを与えた後に、レイアップマンドレルは予め規定された角度まで回転して、先に与えられたゴアストリップに隣接するよう構成を位置付ける。このため、この構成がマンドレルに沿って縦方向に移動する際に、スプールまたはカセットから次のゴアストリップを解くことによって第１のゴアストリップ（または、リボンの第１のセクション）の横に次のゴアストリップ（または、リボンセクション）を与えることができる。この結果、端縁をつき合わせた関係でレイアップマンドレルにゴアストリップが与えられる。スプール／カセット構成を移動し、ゴアストリップを解き、かつレイアップマンドレルを増加させながら回転させるステップは、その層のゴアストリップすべてが与えられるまで繰返される。
【００１０】
好ましい実施例では、高分子マトリクス複合材料をレイアップマンドレルに与えるために、進歩した繊維配置機構が用いられる。これは、ストランドのような形に構成された樹脂含浸繊維、すなわちスリットテープまたはトウの形で複合材料を供給することによって行なわれる。高分子マトリクス複合物は進歩した繊維配置機構上に積まれ、この進歩した繊維配置機構はレイアップマンドレルに沿って縦方向に移動する。機構がレイアップマンドレルに沿って移動すると、レイアップマンドレルは回転して、好ましくは層を取囲むヘリカルパターンで、ゴアスキン層に高分子マトリクス複合材料を与える。
【００１１】
この発明の前述の局面およびそれに伴う利点の多くは添付の図面と関連して読まれると以下の詳細な説明からよりたやすく理解され、同時によりよく理解されるだろう。
【００１２】
【好ましい実施例の詳細な説明】
この発明は、合成複合構造を経済的に製造するための方法に関する。好ましい実施例の詳細な説明を始める前に、この方法によって好ましく製造される合成構造を簡単に説明する。
【００１３】
好ましい実施例に従って、ハニカム材料の中央の層を有する合成複合構造は、金属フォイルの２つのスキンと、高分子マトリクス複合物の２つのスキンとの間に挟み込まれる。構造を形成するために、チタン合金シートまたはフォイルの層がハニカム材料の各側に結合される。高分子マトリクス複合物層はチタン合金フォイル層の各々に結合される。さらに別のチタン合金フォイル層が高分子マトリクス複合層の各々に結合される。付加的な高分子マトリクス複合層がこれらのチタン合金フォイル層の各々に結合され、その後、外部の（および内部の）最後のチタン合金フォイル層がこれらの高分子マトリクス複合層の各々に結合される。
【００１４】
したがって結果として生じるサンドイッチ構造は、中央のハニカム層と、中央のハニカム層の各側に結合されるチタン合金フォイルの３つの層と、高分子マトリクス複合物の２つの層とを含む。サンドイッチ構造の局部領域を補強するために必要な高分子マトリクス複合物および／またはチタン合金フォイルの付加的な層が内部および外部スキンに与えられてもよい。
【００１５】
この発明に従って構成された構造のおもなコンポーネントの各々、すなわちチタンシートフォイルと、高分子マトリクス複合物と、ハニカム材料とは一般的に、この発明に関連して用いるために予め構築され（「キットにされ」）、かつ構成される。たとえばハニカム材料は、この発明に関連して用いるために予め製造され、かつ供給される。特に、ハニカム材料は予め定められた態様で、受取表面に置かれるセクションまたはパネルの形で提供される。樹脂フィルムは、この発明に従って合成複合構造を形成する間、受取表面にハニカムパネルを保つ。後により詳細に説明されるようにハニカムパネルを与える前に取除き可能なバッキングペーパーまたはプラスチックフィルム上に置かれた接着剤が受取表面に適用されて、樹脂フィルムを形成する。
【００１６】
高分子マトリクス複合物は好ましくは、一般的には向きが均一な補強繊維、たとえば黒鉛、ホウ素および／または他の補強繊維を含み、これらは高温の高分子樹脂に包まれて、高分子マトリクス複合物のストランドのような構成を形成する。好ましい樹脂は、乾式熱可塑性または乾式（揮発しない）熱硬化性樹脂を含む。高分子マトリクス複合物は好ましくは、高分子樹脂で含浸されたトウを含み、樹脂含浸トウはスプールに巻かれる。特に、高分子マトリクス複合物は好ましくは、実質的に捩じれがなく緩いアセンブリに集められ、高分子樹脂で包まれるか、または被覆された、補強繊維を形成するためのフィラメントを含む。これに代えて高分子マトリクス複合物は、（典型的には８分の１から４分の１インチの幅である）かなり小さな幅に切り裂かれ、かつスプールに巻かれた従来の高分子樹脂含浸テープの形であってもよい。合成複合構造を形成するには、高分子マトリクス複合物を固化するよう熱および圧力を受ける間にトウまたはスリットテープがスプールから受取表面に解かれる。
【００１７】
チタンフォイルは普通は大きなロールの形で供給される。図１を参照して、フォイルはまず受取場所（１４）で受取られ、その後従来の切削機械（１６）によって、予め定められた長さのゴアストリップにトリムまたは切削される。胴体セクションに関していうと、ゴアストリップは胴体セクションの一端から他方端まで延在する長手の一片である。円周が変わるまたは変化する胴体セクションでは、これにより、連続したゴアストリップを端縁がつき合わせられた関係で、好ましくは重ならず、かつ隣接するストリップの間のギャップが、特定の最大公差を確実に超えないようにして与えるためにはさまざまな幅でゴアストリップを切削する必要がある。
【００１８】
ゴアストリップは陽極化されて、先に言及した高分子マトリクス複合物に結合するのに適するよう各ゴアストリップに外部被覆を形成する。この点に関しては、陽極化プロセスにより、各ゴアストリップの外部にデンドライト構造が形成されこれには高分子樹脂が浸透し、かつ有効に結合できる。陽極化プロセス（１８）は従来のクロム酸陽極化を含んでもよく、このクロム酸陽極化は合成複合構造の形成に用いるのに有効であることがわかっている。
【００１９】
陽極化プロセス（１８）の後には準備プロセス（priming process ）（１９）が続く。準備プロセスはゴアストリップに、熱可塑性または熱硬化性のいずれかの型の高分子樹脂を与える。高分子マトリクス複合物は、ゴアストリップに確実によく結合するために十分な余分な樹脂を含んでいないかもしれない。したがって準備プロセス（１９）は、ゴアストリップと高分子マトリクス複合物との間に十分な量の樹脂を確保して、しっかりと結合するようにする。
【００２０】
この発明に従って、スプールまたはカセット（２０）上にゴアストリップが積まれる。これらのカセットは製造設備の近くの保管場所（２４）に運ばれ、積層プロセスに用いられるまで保管される。レイアップマンドレルはツール保管（２８）から取出され、自動積層サイト（２６）に移される。合成複合構造は以下に説明される積層工程によってマンドレルに与えられる。その後マンドレルが構築サイトから取除かれ、かつ合成複合構造から取出される。合成複合構造はトリムされ、ウィンドウ開口が構造に切削され、他の固定装置およびコンポーネントが加えられて最終構造（３０）を形成する。
【００２１】
この発明に従って、１つの合成複合構造、たとえば胴体セクションを準備するためのステップが図２に示される。この例において、チューブ状マンドレルが一般的にその縦軸は垂直方向に配向されて直立する。複数のチタンゴアストリップが、マンドレルの外部表面に縦方向に与えられて、チタンフォイルの第１の層（３２）を形成する。トウまたはスリットテープの形の高分子マトリクス複合物が、高分子マトリクス複合物の第１の層が形成されるまで、マンドレルに対して横切る方向で、好ましくはヘリカル状の向きでマンドレルの周りに巻かれる（３４）。チタンフォイルの第２の層がその後複合層に与えられ（３６）、その後複合材料（３８）の別の層およびチタンフォイル（４０）の最後の層が与えられる。これにより、高分子マトリクス複合物の層を挟んだ、チタンフォイルの３つの層を含む第１の内部スキンが提供される。
【００２２】
その後、ハニカムレイアップステップ（４１）、（４２）および（４３）が起こる。ハニカムレイアップの第１のステップは接着剤適用プロセス（４１）を含む。接着剤塗布プロセスは先のステップで形成された第１の内部スキンの外部表面に樹脂フィルムを形成して、ハニカムパネルをスキンに保つ。好ましくは、取除き可能なバッキングペーパーまたはプラスチックフィルムの、幅の狭いストリップに置かれた接着剤がスキンに適用されて樹脂フィルムを形成する。接着剤ストリップは必要に応じて都合よく分配されるようスプール上に巻かれる。特に、後により詳細に説明されるように接着剤ストリップは高分子マトリクス複合物の塗布プロセスに似た態様でスキン上のスプールから分配される。接着剤ストリップ分配プロセスでは好ましくは、ストリップがスプールからスキン上に解かれる際にペーパーまたはフィルムバッキングを取除く。これに代えて、接着剤ストリップを与えた後に、別個のステップにおいてペーパーまたはフィルムバッキングが取除かれてもよい。
【００２３】
ハニカムレイアップの次のステップはハニカム適用プロセス（４２）を含む。より詳細に説明されることとなるように、ハニカムパネルは第１の内部スキンの外部にある接着フィルム上に与えられる。その後ハニカムレイアップは、第１の接着剤適用プロセス（４１）と実質的に同一である第２の接着剤適用プロセス（４３）で終わる。第１の接着剤適用プロセス（４１）と、第２の接着剤適用プロセス（４３）との違いは、第２のプロセスにより第１の内部スキンではなくハニカムパネルの外部表面に樹脂フィルムが形成されるという点である。
【００２４】
その後、チタンおよび高分子マトリクス複合物層の第２の外部スキンが形成される。第２のスキンのチタンフォイルの第１の層はハニカム層（４４）の外部に与えられる。次に、高分子マトリクス複合物の第１の外部の層（４６）が与えられ、その後連続したチタンフォイルの層（４８）、高分子マトリクス複合物の層（５０）およびチタンフォイルの最後の外部層（５２）が与えられる。このように、中央のハニカムコアはチタン／高分子マトリクス複合物の第１の内部スキンとチタン／高分子マトリクス複合物の第２の外部スキンとの間に挟まれる。マンドレルが取外されると、構造は強くて堅い、強度−重量比の高い胴体セクションを形成し、このセクションは、用いられる材料のおかげで、高速の超音速飛行に関連する高温度に耐えることができる。構造全体はオートクレーブといった最後の後熱および圧力プロセス（５３）にさらされて、開口が構造に切削される前または後のいずれかに、さまざまな層の十分な固化と結合とが確実にされる。
【００２５】
合成複合構造は図３に示されるようにモールドまたはレイアップマンドレル１０上に形成される。好ましくはレイアップマンドレル１０は、合成複合構造によって形成されるコンポーネントの形に一般的に対応する形である。最も簡単な形では、レイアップマンドレル１０は実質的にはシリンダの形であり、超音速民間輸送機といった航空機に用いるためのシリンダの胴体セクションを形成する。レイアップマンドレル１０の周りに合成複合構造のさまざまな層が形成されて、一般的にはシリンダの形をした合成複合構造を形成する。より複雑な形、たとえばさまざまな直径を有する胴体セクションをこの発明に従って形成することもできる。
【００２６】
さらに図３を参照して、合成複合構造を構成するのに用いられるチタンフォイル層が、フォイルのリボンまたはゴアストリップ１２から形成される。特に個々のゴアストリップ１２はチタン合金フォイルのシートから切削されるか、または切り裂かれ、かつ上述のように予め処理される。好ましくはフォイルシートはおよそ０．００５インチの厚さを有する。
【００２７】
各ゴアストリップ１２は、ゴアストリップの縦軸がレイアップマンドレルの縦軸に実質的に平行になるようレイアップマンドレル１０上に位置付けられる。ゴアストリップ１２は端縁がつき合わせられる関係でレイアップマンドレル１０の円周周りに連続して与えられて、レイアップマンドレルを覆う連続した平滑なチタンフォイル層を形成する。
【００２８】
上述のとおり、チタンフォイルは切削または切り裂かれてリボン状になり、ゴアストリップ１２を形成する。好ましくは従来の切削機械はチタンフォイルを切り裂いてゴアストリップ１２にする。機械の切削機構はフォイルシートを切り裂いてゴアストリップ１２にするためには高速でアブレッシブな流体噴射であってもよく、たとえば水およびガーネット粒子または水中の他の型の粒子であってもよい。これに代えて、切削機械は動力シアーまたは他の切削方法を採用してもよい。ゴアストリップ１２は各々、シリンダのレイアップマンドレル１０に用いるために実質的に長方形の形を有する。長方形のゴアストリップ１２は各々、シリンダのレイアップマンドレル１０の、およそ等しい面積を覆う。隣接するゴアストリップ１２のエッジはレイアップマンドレル１０を覆うチタンフォイルの平滑な層を形成するよう位置付けられる。
【００２９】
他のジオメトリを有するレイアップマンドレルに用いるためにはゴアストリップ１２は好ましくは他の形を有する。たとえば円錐形のレイアップマンドレルでは、ゴアストリップ１２は好ましくは台形の形であろう。すなわちゴアストリップの一端が他方端よりも幅が広いだろう。したがって、端縁がつき合わせられる関係でゴアストリップが円錐のレイアップマンドレル上に置かれるときには、幅の広い端部が円錐形のベースに近接すると考えられる。したがって各ゴアストリップはレイアップマンドレルのおよそ等しい面積を覆って、平滑なチタンフォイル層を形成することとなる。したがってフォイルを切り裂いてゴアストリップ１２にすることには、各ゴアストリップがレイアップマンドレルのおよそ等しい面積を覆うようゴアストリップの形を予め計算することが含まれる。したがってゴアストリップ１２がレイアップマンドレル上に端縁がつき合わせられる関係で置かれるときには、ゴアストリップは平滑なチタンフォイル層を形成する。
【００３０】
合成複合構造を構成するための自動積層工程は、図３から図７までの一連の斜視図において一部示される。レイアップマンドレル１０はカラセル５４上に支えられる。好ましい実施例においてカラセル５４はレイアップマンドレル１０を支え、レイアップマンドレル１０の縦軸は一般的に垂直に配向される。レイアップマンドレル１０を垂直に配向することにより、レイアップマンドレルおよび／またはレイアップマンドレル１０に合成複合構造の層を与える、後に説明される機械における撓みを最小にする。
【００３１】
カラセル５４は、一般的に垂直に上方に延在し、カラセルの一方の側に近接するスタンド５６を含む。フィンガ５８がスタンド５６の上部端部から片持ちし、かつレイアップマンドレル１０の上部端部を回転可能に支持する。好ましくはレイアップマンドレル１０は回転可能な支持に適した端部を含む。
【００３２】
レイアップマンドレル１０にゴアストリップ１２を与えるストリップ積重ね機械６２が提供される。ストリップ積重ね機械６２は、レイアップマンドレル１０に近接する一般的に垂直なスタンド６６を有するキャリッジアセンブリを含む。スタンド６６は実質的に平行であって、一般的に垂直な、スペースのあけられた１対のレール６８を支持し、このレールにはキャリッジ６３が可動式に取付けられる。この点において、キャリッジアセンブリは内部原動機と、レール６８に沿って垂直にキャリッジ６３を移動させる関連装置（図示せず）とを含む。たとえば原動機は、キャリッジ６３を接続するねじジャッキ機構を動作して、レール６８に沿ってキャリッジを移動させてもよい。
【００３３】
１つまたはそれ以上のゴアストリップ１２を運ぶスプールまたはカセット６７がキャリッジ６３に取外し可能に取付けられる。カセット６７は、レイアップマンドレル１０に最も近いキャリッジ６３の端部に取付けられるその場（in-situ ）固化ヘッド６０にゴアストリップ１２を供給する。キャリッジ６３がレール６８に沿って移動すると、その場固化ヘッドはレイアップマンドレル１０にゴアストリップ１２を与える。その場固化ヘッド６０は好ましくは、その場固化機構を有する従来のテープ積重ねヘッドであって、テープ積重ねヘッドはテープの代わりにゴアストリップ１２を与えるよう適合されている。従来のその場固化ヘッドは、刊行物に開示されており、たとえばカリフォルニア州パロアルト（Palo Alto ）のスタンフォード大学（Stanford University ）を通して入手可能な、１９９５年付の「熱可塑性複合物をその場で固化するための数学的モデル」（“A Mathematical Model For An In-situ Consolidation of Thermoplastic Composites ”）と題されたクオシーリュー（Kuo-Shih Liu）の博士論文に開示される。「その場固化による熱可塑性トウ配置プロセスの設計および最適化」（“Design And Optimization of A Thermoplastic Tow-Placement Process With In-situ Consolidation ”）と題された、デラウェア大学複合材料センター（University of Delaware Center for Composite Materials ）によって発行され、かつそこから入手可能な技術報告もまた、従来の型のその場固化ヘッドについて議論している。
【００３４】
ゴアストリップ１２を与える際に、キャリッジ６３はレール６８の下部端部から上部端部まで移動し、かつ再び下部まで戻って反復的に移動する。キャリッジ６３が移動するにつれて、ゴアストリップ１２はその場固化ヘッド６０を通してカセット６７から動かされ、かつレイアップマンドレル１０の長さに沿って与えられる。好ましい実施例においては、キャリッジ６３はレイアップマンドレル１０の下部端部から上部端部まで移動して各ゴアストリップ１２を与える。ゴアストリップ１２を与えた後、キャリッジ６３は下部端部に戻り別のゴアストリップを与え始める。
【００３５】
これに代えて、キャリッジ６３は上方向および下方向の両方に移動しながらゴアストリップ１２を与えてもよい。特定的にはキャリッジ６３はレイアップマンドレル１０の一端から他方端に移動してゴアストリップ１２を与え、その後反対方向に移動して次のゴアストリップを与えてもよい。
【００３６】
好ましくは「粘着付与剤」と呼ばれることが多い従来剤が各ゴアストリップ１２をレイアップマンドレル１０に接着する。粘着付与剤は高分子樹脂または他の適当な材料であってもよく、噴霧されるか、塗られるか、または別の方法でレイアップマンドレル１０に適用される。粘着付与剤はレイアップマンドレル１０上に、粘着度が高く、かつ製造される部品の質に悪影響を及ぼさない樹脂フィルムを形成する。粘着付与剤のための適当な類の樹脂には、複合部品を製造するのに典型的に用いられる熱可塑性または熱硬化性の型が含まれる。ストリップ積重ね機械６２が、各ゴアストリップ１２を与えると、固化ヘッド６０はゴアストリップに熱および圧力を与えて、少なくとも部分的にゴアストリップを樹脂フィルムに結合する。特に固化ヘッド６０は窒素といった過熱ガスまたは他の方法を用いて、ストリップが分配される際に各ゴアストリップ１２を熱し、かつローラといった圧縮機構を用いて圧力を与える。熱および圧力はゴアストリップ１２の下にある樹脂フィルムを少なくとも部分的に固化しかつ硬化し、それによりストリップをレイアップマンドレル１０に結合する。
【００３７】
真空システム（図示せず）が単独でまたは先に述べた粘着付与剤と関連して用いられて、レイアップマンドレル１０にゴアストリップ１２を保つようにしてもよい。真空システムは、レイアップマンドレル１０の表面上に分配された複数の小さな孔と、エアポンプとを含む。ストリップ積重ね機械６２が各ゴアストリップ１２をレイアップマンドレル１０に与えると、エアポンプはマンドレルの内部を部分的に真空にし、それにより気圧によってレイアップマンドレル表面に対してゴアストリップが押圧される。
【００３８】
これに代えて、クリップまたは他のクランプ装置が各ゴアストリップ１２の端部を、レイアップマンドレル１０の端部に保ってもよい。たとえばストリップ積重ね機械６２がゴアストリップ１２を与える前にゴアストリップの一端がストリップ積重ね機械６２から延び、これがストリップ積重ね機械６２に最も近いレイアップマンドレル１０の端部に留め付けられてもよい。その後ストリップ積重ね機械６２はレイアップマンドレル１０のその端部から他方端へと移動し、そこでゴアストリップ１２の、対向する端部がレイアップマンドレル１０に留め付けられる。クランプ装置は単独で用いられても、先に述べた真空システムおよび／または粘着付与剤と組合せて用いられてもよい。
【００３９】
ストリップ積重ね機械６２がゴアストリップ１２を与えた後に、レイアップマンドレル１０を支持するカラセル５４はその垂直軸の周りを回転させる。カラセル５４は予め定められた量だけ回転し、それによりレイアップマンドレル１０の外周は、ストリップ積重ね機械６２に対して、ゴアストリップ１２の幅におよそ等しい、ある距離だけ移動する。その後ストリップ積重ね機械６２は、すぐ前に与えられたゴアストリップに隣接して、別のゴアストリップ１２を与える。エッジ−エッジ間の関係でゴアストリップ１２がレイアップマンドレル１０の周りを円周上に延びるまでこのステップが繰返される。
【００４０】
図４および図５に示されるように、自動積層機械は、進歩した繊維配置機械７０をさらに含む。繊維配置機械７０は高分子樹脂含浸スリットテープまたはトウの形で、高分子マトリクス複合物７１をレイアップマンドレル１０に与える。この点については、含浸樹脂は好ましくはＰＥＴＩ−５などの熱可塑性または疑似熱硬化性型であって、特定の樹脂にＮＡＳＡラングレーリサーチセンター（NASA langley Research Center）が用いるためのものである。ＰＥＴＩ−５はカリフォルニア州アナハイム（Anaheim ）のシーテックエンジニアマテリアル会社（Cytec Engineered Material Inc.）から入手可能である。一般的には、熱硬化性高分子型の樹脂は、超音速航空機といった高温度の使用要件を有する部品に用いられる。市場で入手可能な熱可塑性樹脂はポリエステルエーテル−ケトンであって、「ＰＥＥＫ」と呼ばれることが多く、かつカリフォルニア州オレンジ（Orange）のICI-Fiberiteによって製造されるものか、またはポリエステルケトン−ケトンであって、「ＰＥＫＫ」と呼ばれることが多く、かつデラウェア州ウィルミントン（Wilmington）のデュポン社（DuPond）によって製造されるものを含む。高温にさらされる部品を製造するための、開発中である新しい熱可塑性樹脂も、入手できるようになれば用いることができる。亜音速機におけるような低温の使用要件を有する用途にはエポキシ樹脂が用いられてもよい。
【００４１】
繊維配置機械７０は、先に述べたストリップ積重ね機械６２用のキャリッジアセンブリと実質的に同一であるキャリッジアセンブリを含む。特定的には、繊維配置機械７０用のキャリッジアセンブリは一般的に、レイアップマンドレル１０に近接する垂直スタンド６６を含む。繊維配置機械７０用のスタンド６６は１対の、実質的に平行で一般的に垂直な、間隔のあけられたレール６８を支持する。キャリッジ６９はレール６８を可動式に取付け、キャリッジがレールの長さに沿って移動できるようにする。
従来の進歩した繊維配置その場固化ヘッド７３はレイアップマンドレル１０に最も近いキャリッジ６９の端部に取付けられる。適当な型のその場固化ヘッドは先に参照された、「熱可塑性複合物をその場で固化するための数学的モデル」（“A Mathematical Model For An In-situ Consolidation of Thermoplastic Composites ”）と題された博士論文および先に参照された「その場固化による熱可塑性トウ配置プロセスの設計および最適化」（“Design And Optimization of A Thermoplastic Tow-Placement Process With In-situ Consolidation ”）と題された技術報告に開示される。
【００４２】
繊維配置その場固化ヘッド７３はレイアップマンドレル１０に高分子マトリクス複合物７１を与える。先に述べたように、高分子マトリクス複合物７１は好ましくは、高分子樹脂で含浸され、かつスプール７５に巻かれたスリットテープまたはトウを含む。スプール７５はキャリッジ６９に取付けられて必要に応じてその場固化ヘッド７３によって高分子マトリクス複合物７１を分配する。その場固化ヘッド７３はレール６８に取付けられて、スリットテープまたはトウの形の高分子マトリクス複合物７１が一般的には水平方向に分配されるようにする。
【００４３】
とくに、ゴアストリップ１２の層がレイアップマンドレル１０に与えられた後、固化ヘッド７３を支持するキャリッジ６９はレール６８の一端から対向する端部に移動する。キャリッジ６９が移動する際に、レイアップマンドレル１０を支持するカラセル５４が回転し、かつ固化ヘッド７３はゴアストリップ１２上に高分子マトリクス複合物７１を与える。これにより、スリットテープまたはトウの形の高分子マトリクス複合物７１が、ヘリカルパターンでレイアップマンドレル１０の円周を囲むゴアストリップ１２に与えられる。固化ヘッド７３は高分子マトリクス複合物７１が分配される際にそれに熱および圧力を与える。熱および圧力は高分子マトリクス複合物７１を少なくとも部分的に固化し、硬化し、かつ下にあるゴアストリップ１２に結合し、クリップ、クランプ、樹脂フィルム、真空システムまたは他の複合物をゴアストリップ１２に保つための方法が必要でないようにする。
【００４４】
従来の高分子樹脂の含浸テープは、テープの面で進めるのが困難であると考えられる。すなわち従来のテープでは、曲率半径の大きなところを除いてはテープの面に滑らかな曲線を作ろうとするときに困難が生じる。したがってこの発明に従った方法はスリットテープまたはトウの形の高分子マトリクス複合物７１によって、レイアップマンドレル１０の周りで円周上にヘリカルパターンで、ゴアストリップ１２上に滑らかな曲線を形成する。特定的には、スリットテープまたはトウの幅は狭く（典型的には８分の１から４分の１インチ）、かつ材料の面に容易に進めることができて、レイアップマンドレル１０の周りで円周パターンに、ゴアストリップ１２上に滑らかな曲線を形成することができる。
【００４５】
ゴアストリップ１２の層がレイアップマンドレル１０に与えられ、かつ高分子マトリクス複合物７１の層がゴアストリップ上に与えられた後、ゴアストリップの第２の層が図５に示されるように高分子マトリクス複合層上に与えられる。特定的には先に述べたようにストリップ積重ね機械６２のヘッド６０がレイアップマンドレル１０の長さに沿って移動して、各ゴアストリップ１２を与える。好ましい実施例では、高分子マトリクス複合層を覆うゴアストリップ１２のエッジは、高分子マトリクス複合層の下にあるゴアストリップのエッジと半径方向には整列しない。特にオフセットされ、このオフセットは結果として生じる合成複合構造の強度を増す役割を果たす。
【００４６】
次に、高分子マトリクス複合物７１の第２の層が、高分子マトリクス複合物の第１の層が与えられたのと同じ方法（図４参照）で与えられる。好ましくは高分子マトリクス複合物７１のスリットテープまたはトウのエッジは各層ごとに軸方向にオフセットされて、構造の強度を増加する。
【００４７】
高分子マトリクス複合物７１の第２の層は、ゴアストリップの第２の層が与えられたのと同じ方法（図５参照）でゴアストリップ１２の第３の層によって被覆される。好ましくは、ゴアストリップの第２および第３の層にあるゴアストリップ１２のエッジは半径方向に整列せず、すなわちオフセットされ、合成複合構造の強度を最大にする。
【００４８】
次に、自動積層工程はゴアストリップ１２の、最後に与えられた層に接着剤を適用することを含む。接着剤は好ましくは熱可塑性の高分子樹脂または擬似熱可塑性の型を含み、たとえば先に参照されたＰＥＴＩ−５を含む。接着剤の適用の好ましい方法は、取外し可能なバッキングペーパーまたはプラスチックフィルムのストリップ上に接着剤をおいて、接着ストリップ（図示せず）を形成することを含む。その後接着ストリップは、都合よく分配されるようスプールに巻かれる。その後接着ストリップは、高分子マトリクス複合物７１の適用プロセスと同じように、スプールからゴアストリップ層に分配される。特定的には接着ストリップ積重ねヘッド（図示せず）が、最後に与えられたゴアストリップ層に接着ストリップを与える。ストリップ積重ね機械６２または繊維配置機械７０のいずれかからのヘッド６０または７３は好ましくは容易に取除くことができ、かつ接着ストリップ積重ねヘッドと置換えることができる。これに代えて、接着剤の適用に用いられる別個の機械が供給されてもよい。
【００４９】
接着剤適用過程は、ストリップ積重ねヘッドが接着ストリップを与える際にカラセル５４を回転して、最後に与えられたゴアストリップ層の周りに、第１の、一般的には水平方向の円周接着バンドを形成することを含む。ストリップ積重ねヘッドは接着ストリップを必要な長さに切削してバンドを形成してもよく、または接着ストリップが、適当な長さの複数の短いセクションに予め切削されてもよい。接着ストリップ積重ねヘッドは好ましくは、ヘッドが接着ストリップを与える際にバッキングペーパーまたはプラスチックフィルムを取除く。これに代えてバッキングペーパーまたはプラスチックフィルムを別個の手動のステップまたは他のプロセスで取除くことができる。バッキングペーパーまたはプラスチックフィルムを取除くと、樹脂フィルムがゴアストリップ層上に残る。
【００５０】
その後ストリップ積重ねヘッドを支持するキャリッジはちょうど与えられたその接着バンドの幅におよそ等しい幅だけ垂直方向に進む。その後カラセル５４は、ヘッドが接着剤を適用する際に再び回転して、第１に与えられた接着バンドに隣接する第２の円周接着バンドを形成する。この過程は、ゴアストリップ層が接着剤によって実質的に覆われるまで繰返される。他の過程、たとえばゴアストリップ１２を与えた方法に類似する、長さ方向に接着剤のストリップを与える過程を用いることができる。
【００５１】
その後、図６に示されるような、複数の長方形のパネルまたはセクション７２にある樹脂フィルム上にハニカム材料の層が与えられる。長方形のセクション７２はゴアストリップ１２の層に手動で与えられてもよい。これに代えて、自動配置技術における一般的な技術のうち１つで公知である自動配置設備が用いられてもよい。
【００５２】
ハニカム材料は好ましくはチタン合金金属コアであって、一般的にはシートの表面を横切って延びる六角形のセルに形成されるものを含む。シートはおおよそ２分の１インチまたは他の適当な厚さを有してもよい。シートにある各セルはセルの対向する壁の間におよそ１６分の３インチの長さを有し、各壁はおよそ０．００３インチの厚さを有する。シートは、特定の表面に合うよう形どられた複数の長方形のセクション７２に予め形成される。したがってそれらは特定のマンドレルの形によっては、平らであってもよく、単一の曲率または複合曲率を有してもよい。長方形セクション７２は端縁がつき合わせられた関係でゴアストリップ１２の層に与えられてゴアストリップ１２の層を被覆するようにする。
【００５３】
各長方形セクション７２はゴアストリップ層に対して押圧され、長方形セクション７２とゴアストリップ層との間の樹脂フィルムインタフェースに熱が与えられる。加熱方法は放射線、誘導、または樹脂フィルム／ゴアストリップ／長方形セクションのインタフェースの下の構造物の層に熱を与えすぎない他の型の加熱方法であってもよい。熱は樹脂フィルムの少なくとも一部分を固化し、かつ硬化して、各長方形セクション７２を、その下にあるゴアストリップ層に結合する。さらに、各長方形セクション７２が与えられる際に、接着剤がセクションのエッジに与えられる。接着剤は好ましくは、下にあるゴアストリップ層に樹脂フィルムを形成するのに用いられるものと同じ型であって、かつ加熱されて隣接する長方形セクション７２を互いに端縁がつき合わせられた関係で結合する。これにより、連続して結合されたハニカム層が形成され、このハニカム層は、下にあるゴアストリップ１２の層に結合され、かつその周りにある。
【００５４】
好ましくは、長方形セクション７２はレイアップマンドレル１０の周りを円周上に延びる、一般的に水平の列としてゴアストリップ１２に与えられる。好ましい実施例において、隣接する列の始めの位置は互いにオフセットされる。このため隣接する列にある長方形セクション７２の垂直な端縁は整列せず、このことにより合成複合構造の強度が最大になる。
【００５５】
次に長方形のハニカムセクション７２の上に接着剤が与えられる。接着剤は好ましくは、ハニカム層の下にあるゴアストリップ層に与えられた接着剤と実質的に同じ型であり、かつ実質的に同じ方法で与えられる。ゴアストリップ１２の別の層が、図７に示されるように接着剤の上および長方形のハニカムセクション７２の層上に与えられる。これらのストリップ１２は図３および図５に関連して述べた内部のサンドイッチの、もとのゴアストリップと似た態様で与えられる。先に述べたように、ストリップ積重ね機械６２のその場固化ヘッド６０は、各ゴアストリップ１２が与えられるとそれを熱する。加熱することによって樹脂フィルムは少なくとも部分的に固化し、かつ硬化し、それにより各ゴアストリップ１２を、長方形のハニカムセクション７２の、下にある層に結合する。
【００５６】
その後図４に関連して述べたように高分子マトリクス複合物７１の層がゴアストリップ１２の最後の層上に与えられる。ゴアストリップ１２の別の層は、図５に関連して述べたように高分子マトリクス複合物７１のこの層に与えられる。ゴアストリップ１２の層の後に高分子マトリクス複合物７１の最後の層およびゴアストリップ１２の最後の層が続き、これにより自動積層工程が完了する。自動積層工程の後に、ゴアストリップ１２の端部が必要であれば外されるか、またはクランプを外され、かつ実質的にはレイアップマンドレル１０の端部と同一平面になるようトリムされる。
【００５７】
構造物の、ある区域が、実質的により強い力を受ける合成複合構造物のための適用例があってもよい。これらの適用例では、自動積層工程は構造のこれらの区域を強化することを含む。強化区域は高分子マトリクス複合物７１の層とゴアストリップ１２の層とを付加的に交互に含む。しかし強化された区域においてはゴアストリップ１２は好ましくは円周バンドを形成する。
【００５８】
特定的には、強化された区域を形成するためにストリップ積重ね機械６２のヘッド６０がおよそ９０°（図示せず）で回転させる。その後カラセル５４が、各ゴアストリップ１２が与えられるにつれて回転し、それにより各ゴアストリップがレイアップマンドレル１０を円周に囲むようにする。好ましくはゴアストリップ１２の各強化層は高分子マトリクス複合物７１の強化層で挟まれ、それにより各ゴアストリップ層の間には常に高分子マトリクス複合物の層がある。各ゴアストリップ１２を与えた後、ヘッド６０を支持するキャリッジ６３が、ゴアストリップの幅におよそ等しい幅だけ垂直方向に増加する。その後ヘッド６０は、カラセル５４が回転する際に、最後に与えられたゴアストリップに隣接して別のゴアストリップ１２を与える。強化される区域がゴアストリップ１２で覆われるまでこの工程が続く。
【００５９】
図３から図７までに示されるように、カラセル５４とキャリッジアセンブリ６２および７０とはコントロールパネル７０に接続されていてもよい。コントロールパネル７４は担当者７６によって、以上に説明された工程をコントロールするための集中位置を提供し、その結果さらに労力が節約できる。コントロールパネルは、機械コントロール技術における普通の技術のうちの１つによってカラセル、パネルおよびテープ積重ね機械にたやすく結合できる。
【００６０】
複合構造が形成されると、レイアップマンドレル１０がカラセル５４から取除かれ、合成複合構造がレイアップマンドレル１０から取除かれる。その後ウィンドウ、ドア、アクセスパネルなどといった開口が構造物に切削されて航空機または他の製品を形成するのに用いられる。自動積層工程は、十分な熱と、各層が形成する際に材料に与えられる圧力とによって行なわれてもよく、それによりさまざまな層が十分に固化し、かつ／または互いに結合される。これに代えて、開口が構造の中に切削される前または後のいずれかに、構造全体がオートクレーブなどにおいて最終的な加熱および圧力プロセスを受け、確実に十分に固化し、結合するようにしてもよい。
【００６１】
発明の好ましい実施例が示され、述べられたが、この発明の精神および範囲から離れることなくさまざまな変更がなされることが認められるだろう。たとえばレイアップマンドレル１０は一般的に水平方向または他の、垂直でない方向にその縦軸の周りで回転可能に支持でき、ストリップ積重ね機械６２と繊維配置機械７０とは、ウィングパネル用などの（回転しない）静止レイアップマンドレルの周りを移動するよう構成でき、ゴアストリップ１２は連続したリボンであって、カセット上に巻かれ、かつストリップ積重ね機械６２がゴアストリップを分配する際に、ある長さに切削されるものとして形成することができ、さまざまな層が形成される際に十分な熱および圧力がそれらに与えられて、オートクレーブで最終的に固化する必要と、結合するプロセスの必要とがなくなり、かつ機械加工を用いる代わりに、ハニカム層および／またはハニカム層の下にあるゴアストリップ層に接着剤を手動で与えることができる。これらおよび他の変更を鑑みて、技術において一般的な技術のうち１つを用いることにより代替および修正がなされ、特許の範囲は前掲の特許請求の範囲によってのみここに限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った合成複合構造を構成するための好ましい実施例を示すフロー図である。
【図２】この発明に従った合成複合構造を構成するために、ハニカムおよび高分子マトリクス複合材料とともにマンドレルにゴアストリップを与えるための好ましい方法を示す概略フロー図である。
【図３】図２に関連して述べられた方法を用いてレイアップマンドレルに与えられる金属ゴアストリップの斜視図である。
【図４】図２に関連して述べられた方法を用いて、図３の金属ゴアストリップの層に与えられる高分子マトリクス複合物の層の斜視図である。
【図５】図２に関連して述べられた方法を用いて、図４の高分子マトリクス複合物の層を与えるための金属ゴアストリップの斜視図である。
【図６】図２に関連して述べられた方法を用いて、接着剤がハニカム材料上に与えられる、図５の金属ゴアストリップの第１のスキンおよび高分子マトリクス複合物に与えられる接着剤の層およびハニカム材料の斜視図である。
【図７】図２に関連して述べられた方法を用いて、図６に示されるハニカム材料の層に与えられる金属ゴアストリップの第２のスキンおよび高分子マトリクス複合物の構造の始めの部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０レイアップマンドレル
１２ゴアストリップ

Claims

マンドレル上に合成複合構造を形成するための方法であって、
複数の第１のストリップを形成するステップと、
前記マンドレル上にリボン状の金属フォイルからなる第１の量の第１のストリップを第１の方向に与えて、間にシームを有する、第１のストリップの第１の層を形成するステップと、
前記第１のストリップの第１の層上に複合材料の第２のストリップを与えて、前記マンドレル上に複合材料の第１の層を形成するステップとを含み、前記第２のストリップは前記第１の方向を横切る方向に与えられ、さらに
前記第１のストリップの第１の層の反対側で前記複合材料の第１の層上に前記第１の方向に第２の量の第１のストリップを与えて、第１のストリップの少なくとも第２の層を形成して、前記第１ストリップの第１の層および前記第１ストリップの前記少なくとも第２の層を有するスキン構造を作るステップとを含む、合成複合構造を形成するための方法。
第１の量の第１のストリップを与えるステップが、
前記第１のストリップを形成した後に前記第１のストリップの各々をスプールに巻くサブステップと、
各第１のストリップが前記マンドレルに与えられる際にそれを前記スプールから解くサブステップとを含む、請求項１に記載の方法。
前記マンドレルがチューブ状であり、前記第１の方向が前記チューブ状マンドレルの縦軸に一般的に平行であり、前記方法が、
前記スプールから第１のストリップを解いて各第１のストリップを前記マンドレルに与える間に、前記マンドレルに沿って前記第１の方向に前記スプールを移動するサブステップと、
各第１のストリップが与えられた後に、予め定められた角度で増加させながら前記マンドレルをその縦軸の周りで回転させるサブステップと、
前記マンドレルに沿って前記スプールを移動するステップを繰返して、第１のストリップを与え、かつ各第１のストリップが与えられた後に前記第１の量の第１のストリップすべてが与えられるまで前記マンドレルを回転させるサブステップとを含む、請求項２に記載の方法。
前記マンドレルの前記縦軸が実質的に垂直に配向される、請求項３に記載の方法。
前記複合材料の第２のストリップを与えるステップが、
トウの形の前記第２のストリップを繊維配置機構に供給するサブステップと、
前記繊維配置機構を前記マンドレルに隣接して位置付けるサブステップと、
前記マンドレルを回転させるサブステップと、
前記マンドレルを回転させる際に前記第１のストリップの第１の層に前記トウを円周方向に与えるサブステップとを含む、請求項１に記載の方法。
前記マンドレルの縦軸が実質的に垂直に配向され、前記方法が、前記マンドレルを回転させる際に前記マンドレルに沿って縦方向に前記繊維配置機構を移動するステップをさらに含み、前記トウは前記第１のストリップ上にヘリカルパターンになるように置かれる、請求項５に記載の方法。
前記スキン構造の前記少なくとも第２の層上にハニカム材料の層を与えるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項１に記載のすべてのステップを繰返して、前記ハニカム材料の上に第１のストリップおよび複合材料を与えるようにし、第１のストリップの層の間に前記ハニカム層を挟むようにするステップを含む、請求項７に記載の方法。
前記マンドレルが、航空機のウィング構造に用いるためのパネルを形成するのに適する表面を形成する、請求項１に記載の方法。
チューブ状のマンドレル上に合成複合構造を形成するための方法であって、前記マンドレルは軸と、該軸の周囲に外周表面とを有し、前記方法は、
リボンの形の金属合金を含むフォイルを提供するステップと、
前記リボンの第１のセクションを前記マンドレルの外周表面に軸方向に与えてストリップを形成し、前記リボンの第１のセクションから円周上にずれた位置であって該第１セクションに対して端縁をつき合わせた位置にリボンセクションを与えて前記マンドレル上にストリップの第１の層を形成するステップと、
前記ストリップの縦の向きを横切る方向に、前記ストリップの第１の層に複合材料を与えて複合材料の第１の層を形成するステップと、
前記ストリップの第１の層の反対側の、前記複合材料の第１の層に第２の複数のリボンセクションを与えて、ストリップの少なくとも１つの他の層を形成するステップとを含む、方法。
前記リボンの第１のセクションを与えるステップが、
スプールに前記リボンを巻くサブステップと、
前記スプールが前記マンドレルに沿って軸方向に移動する際に、前記リボンを前記スプールから解いて前記マンドレルに前記リボンの１つのセクションを与えるサブステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
前記スプールが前記マンドレルの長さに沿って移動した後に、前記リボンをその長さに切削して、前記マンドレルにストリップを形成するサブステップと、
前記リボンの第１のセクションから円周上にずれた位置にリボンセクションを与えるサブステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記マンドレル上にストリップを形成した後に、予め規定された角度で増加させながら前記マンドレルを回転させて、先に形成されたストリップに隣接して第２のストリップが形成できるようにするサブステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記マンドレルの前記軸が実質的に垂直に配向され、かつ前記マンドレルをその軸の周りに回転させる、請求項１２に記載の方法。
複合材料を与えるステップが、
トウの形の複合材料を繊維配置機構に供給するサブステップと、
前記マンドレルに隣接して前記繊維配置機構を位置付けるサブステップと、
その軸の周りで前記マンドレルを回転させるサブステップと、
前記繊維配置機構を用いて、前記ストリップの第１の層にトウを分配して与えて、前記ストリップ上に複合材料の第１の層を形成するサブステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
前記マンドレルに沿って軸方向に実質的に垂直に前記繊維配置機構を移動するサブステップと、
その軸周りで前記マンドレルを回転させるサブステップと、
前記マンドレルが回転し、かつ前記繊維配置機構が垂直に移動する際にヘリカルパターンで前記マンドレルにトウを与えるサブステップとを含む、請求項１５に記載の方法。
合成複合構造を形成する方法であって、
金属合金の複数のストリップを形成するステップを備え、各ストリップは、それらの縁端の間に縦シームを形成するように配置され、さらに
縦軸を有するマンドレルを提供するステップと、
前記マンドレルの端縁にまで延びるように、前記マンドレル上に前記金属合金のストリップを与えるステップとを備え、前記ストリップの前記縦軸は前記マンドレルの縦軸に一般的に平行であって前記金属合金のストリップの第１の層を形成し、さらに
前記ストリップの縦の向きを横切る方向に、前記第１の層に複合材料を与えて、複合材料の層を形成するステップと、
前記複合材料の端縁にまで延びるように、前記複合材料の上に前記金属合金のストリップを与えて前記金属合金のストリップの、少なくとも１つの他の層を形成するステップとを備え、前記ストリップの前記縦シームは前記マンドレルの前記縦軸に一般的に平行である、合成複合構造を形成するための方法。
前記金属合金のストリップを与えるステップが、
スプールに前記金属合金の前記ストリップの各々を第１に巻くサブステップと、
各ストリップを前記マンドレルに与える間に前記スプールから前記金属合金の各ストリップを解くサブステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
前記マンドレルの上に巻かれた前記金属合金の各ストリップを与える間に、前記マンドレルに沿って前記スプールを縦方向に移動するサブステップと、
前記金属合金の各ストリップが与えられた後に、予め規定された角度で前記マンドレルを回転させて、前記金属合金の別のストリップを、さきに与えられたストリップに隣接して与えることができるようにするサブステップと、
前記マンドレルに沿ってスプールを移動するステップを繰返して、前記金属合金のストリップを与え、かつ前記金属合金のストリップの層が前記マンドレルに形成されるまで前記マンドレルを回転させるサブステップとをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
複合材料を与えるステップが、
ストランド手段の形の複合材料を供給するサブステップと、
繊維配置機構上に前記ストランド手段を積むサブステップと、
前記マンドレルに沿って前記繊維配置機構を縦方向に移動して、前記金属合金の前記ストリップの縦の向きを横切る方向に、前記金属合金のストリップの前記第１の層に前記複合材料を与えるサブステップと、
前記複合材料が前記金属合金のストリップの前記第１の層に与えられる際に前記マンドレルを回転して、前記金属合金の前記第１の層のストリップをヘリカルパターンの複合材料で囲むサブステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
前記材料が与えられる際に、前記複合材料を十分に固化するように前記複合材料に熱および圧力を与えるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。