JP4825750B2 - 繊維強化複合材部品を用いた構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施形態によるビーム状の繊維強化複合材部品を示す。この繊維強化複合材部品1は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸したプリプレグを硬化させてなり、台形状の平板部10と、その両側縁部から両側に突出したフランジ部11,11'と、平板部10の両面に設けられたI字状の突起12,12,13,13とを有する。一方のフランジ部11は平板部10に対して垂直に突出しており、他方のフランジ部11'はフランジ部11に対して傾斜した方向に突出している。突起12及び13は、繊維強化複合材部品1に接合する他の部品の識別情報及び接合位置情報を有する。この実施形態では、他の部品を識別するために、突起12,12の外端部間の長さL1及び突起13,13の外端部間の長さL2を、図2(a)〜2(e)及び図3に示す第一の他の部品2及び第二の他の部品3の矩形板状接合部23及び33の長手方向の長さL3及びL4と同じにしている。
繊維強化複合材構造体は、繊維強化複合材部品1に他の部品を位置合わせし、リベット、ボルト等のファスナにより接合するか接着することにより製造する。限定的ではないが、図11に示すように、部品1及び2を平坦なフランジ部11及び21を下にして定盤5の上で位置合わせすると、部品1と部品2のX方向及びY方向の位置を容易に精確に定めることができる。繊維強化複合材部品1に他の部品3を位置合わせするときも同様である。
図1に示すビーム状繊維強化複合材部品1を例に取り、本発明の繊維強化複合材部品の製造方法を以下説明する。
(a) 形状
図13及び図14は、図1に示すビーム状繊維強化複合材部品1を成形する型の一例を示す。この成形型は、繊維強化複合材部品1の平板部10及びフランジ部11,11'を形成するキャビティ60,70を有する上型及び下型6,7と、上型及び下型6,7と密着する側型8,8とを有する。
上型6及び下型7を構成する材料としては、例えば鋳鉄、鋼鉄(例えばJIS SS400等)、炭素鋼(例えばJIS S45C-H等)等が挙げられる。鋳鉄としては、株式会社榎本鋳工所から「ノビナイト」の商品名で市販されている低線膨張係数を有するものが好ましい。側型8を構成する材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。
(a) プリプレグ積層工程
上型6の孔63,64及び下型7の孔73,74に予め樹脂を充填する。この樹脂はプリプレグのマトリックス樹脂と同じものを使用するのが好ましい。台形状の複数の布状プリプレグを、上型6及び下型7に積層する。図15(a)に示すように、上型6及び下型7上のプリプレグ積層体1a,1bはそれぞれ余肉を有する。
図15(b)に示すように、カッター等のトリミング工具92により、上型6のキャビティ60の端面60dに沿ってプリプレグ積層体1aのフランジ部11aの余肉をトリミングし、下型7のキャビティ70の端面70dに沿ってプリプレグ積層体1bのフランジ部11bの余肉をトリミングする。トリミングは通常室温で行う。上型6の溝61及び下型7の溝71にシール91を装着する。上型6の溝65、及び下型7の溝75にシリコーン片を詰める。図15(c)に示すように、下型7の孔76にピン90を挿入し、それらの頭部90aを上型6の孔66に挿入し、プリプレグ積層体1a,1bが接するように下型7に上型6を載置する。
図15(d),(e)に示すように、フランジ部11,11'を強化するために、帯状プリプレグ1c,1cを、強化繊維及びマトリックス樹脂からなる充填材1dを介して、プリプレグ積層体1a,1bのフランジ部11a,11b、及びフランジ部11'a,11'bに積層する。このようにしてプリプレグ積層体1a,1b、帯状プリプレグ1c及び充填材1dを一体化したプリプレグ組立体1'が得られる。
図16に示すように、組合せた上型6及び下型7の側面に側型8,8を付着し、プリプレグ組立体1'のフランジ部を支持する。図17に示すように、型全体を基盤93上に載置し、バッグフィルム94で被覆する。バッグフィルム94内を真空ポンプに接続した管95より減圧する。真空状態を保持できるように、バッグフィルム94と基盤93との間に粘着シール96を載置する。
得られた繊維強化複合材部品1から型6〜8を取り外す。図19に示すように、上型6の孔66にはネジ山が設けられている。ネジ山付き孔66にボルト97を螺入し、その先端でピン90の頭部90aを押すことにより、上型6と下型7を容易に分離することができる。上型6のフランジ部62に設けた溝65に、マイナスドライバ等の平坦な工具98を差し入れ、上型6から繊維強化複合材部品1を分離する。図20に示すように、下型7のフランジ部72に設けた溝75にも平坦な工具98を差し入れ、下型7から繊維強化複合材部品1を持ち上げることにより分離する。
加熱硬化時の熱膨張による寸法精度の低下を防止するために、繊維強化複合材部品1(プリプレグ組立体1')と成形型とはできるだけ近い線膨張係数を有するのが好ましい。具体的には、繊維強化複合材部品1に用いるCFRPの線膨張係数は約2.6×10-6/℃であるので、ノビナイトのグレードCS-5[線膨張係数:2.5×10-6/℃(200℃)]、又はCN-5[線膨張係数:2.7×10-6/℃(200℃)]を用いるのが好ましい。しかし、両者の線膨張係数の差が比較的大きい場合、硬化温度において繊維強化複合材部品1と同じ寸法となるように、型6,7のキャビティの室温寸法を定めるのが好ましい。
W2=W1×(1+α1・ΔT)/(1+α2・ΔT)・・・(1)
10・・・平板部
11,11'・・・フランジ部
12,13・・・突起
1a,1b・・・プリプレグ積層体
10a,10b・・・平板部
11a,11a',11b,11b'・・・フランジ部
1c・・・帯状プリプレグ
1d・・・充填材
1'・・・プリプレグ組立体
2,3,4・・・他の部品
20,30・・・平板部
21,21',31,31'・・・フランジ部
22,32・・・突起
23,33,43・・・接合部
23a,33a・・・段部
23b・・・凹部
24・・・マーク
5・・・定盤
50・・・ファスナ(リベット)
6・・・上型
60・・・キャビティ
60a・・・水平部
60b・・・垂直部
60c・・・傾斜部
60d・・・端面
61・・・溝
62・・・フランジ部
63,64・・・凹部
65・・・溝
66・・・孔
7・・・下型
70・・・キャビティ
70a・・・水平部
70b・・・垂直部
70c・・・傾斜部
70d・・・端面
71・・・溝
72・・・フランジ部
73,74・・・凹部
75・・・溝
76・・・孔
8・・・側型
90・・・ピン
90a・・・頭部
91・・・樹脂漏れ防止用シール
92・・・トリミング工具
93・・・基盤
94・・・バッグフィルム
95・・・吸引管
96・・・粘着シール
97・・・ボルト
98・・・平坦な工具
Claims (2)
- 繊維強化複合材部品と他の部品を接合して繊維強化複合材構造体を製造する方法において、少なくとも一つの繊維強化複合材部品に、接合する他の部品の識別情報及び接合位置情報を有する一対以上のL字状突起を設け、前記他の部品に前記一対のL字状突起と係合する矩形板状接合部を設け、前記接合部の両角部が前記一対のL字状突起の各内側角部と正確に係合するように、前記一対のL字状突起の間隔と、対応する前記接合部の一辺の長さとを同一にし、前記一対のL字状突起に前記矩形板状接合部を係合させることにより、前記他の部品を前記繊維強化複合材部品に対して予め設定した接合位置に合わせることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の繊維強化複合材構造体の製造方法において、前記一対のL字状突起に、前記他の部品の番号又は材質を示す、文字、数字、記号、又はそれらの組合せからなるマークが設けられており、前記他の部品にも前記マークと同一のマークが設けられていることを特徴とする方法。
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