JP5550560B2 - 強化フォーム材を製造するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
密度に対する剛性若しくは強度の良好な比に基づいて、航空機構造の分野において、複合材料及び特にサンドイッチ構造が広く使用されている。サンドイッチ構造は、一般的に、上部及び下部のカバーシート若しくはカバー層より形成されていて、これらの上部のカバー層と下部のカバー層との間に、強度を高めるために、例えば六角形横断面を有する垂直に延在する複数の隔室より形成されたハニカム状のコア構造が設けられている。
工業的な開発プロジェクトにおいて、48kg/m3のハニカム構造の特性に相当し、この場合、10%の重量削減が達成されている、新規なサンドイッチ構造が開発されている。この新規なコア材は、構造特性を改善するために、薄いピンによって強化された軽量のキャリアフォーム材より成っている。この強化された半製品は、任意の横断面を有する薄いロッド状のエレメントである。この薄いロッド状のエレメントは、十分な自立性を有することを前提としている。何故ならば、そうでなければ加工することができないからである。使用されたピンは、0.279〜0.711mmの直径を有している。それぞれの材料特性を考慮して、ピンは、全部で3種類の材料、例えばFVK(繊維強化プラスチック)、チタン合金、ガラス、ニカロン(Nicalon)又は石英より成っている。開発された方法によれば、ピンが超音波によってフォーム材内に打ち込まれ、第2段階で表面の変換が行われる。この方法によって製造された製品は、トレードマークK−CORTMの名前で市販されている。また選択的に、ピンをカバー層内に侵入させてもよい。この製品は、X−CORTMの商品名で市販されている。この方法の利点は、強化半製品が、別個のプロセス段階でエンドレス製品(長尺製品)として製造できる、という点にある。このような利点は、その特性が繊維体積量及び繊維配向に大きく関連している繊維強化半製品において、非常に有利である。従って、設計者は、局所的なピンの密度、ピンの長さ、ピンの直径及びピンの角度を変化させることによって、それぞれの使用のために最適なコア材を設計する可能性を得ることができる。可能な角度は、特に強い圧力にさらされる構成部分領域のための垂直なピンから、剪断負荷に対する強化のための角度20゜乃至30゜までである。
フォーム材の乾燥強化は種々異なる方法(縫製法、巻き上げ/編み込み法)で可能である。形成された製品は、強化の質においても、また適応性においても異なっている。乾燥補強したフォーム材コアは、続いて行われる含浸プロセスで完成される。
縫製法においては、原理的に異なる2つの方法がある。例えば、1本の上糸(例えばタフティング、ブラインドステッチ)だけを使用した片面縫製法、及び上糸と下糸とから成る両面縫製法がある。まず、両面縫製法について説明する。一般的に、繊維処理における種々異なるステッチ形式が公知である。例えば、本縫い及び鎖縫いがある。
本発明の課題は、強化フォーム材の製造を改善することである。
Claims (18)
- 強化フォーム材を製造するための、及び繊維半製品をフックに受容させるための装置であって、搬送装置を備えた第1のサブユニットと、受容装置を備えた第2のサブユニットとを有しており、前記搬送装置が、前記受容装置内に繊維半製品を供給するように、構成されており、
前記第1のサブユニットと第2のサブユニットとは、第2のサブユニットに対して相対的な第1のサブユニットの相対運動によって、所定の長さの繊維半製品が提供されるように、構成されており、
前記第2のサブユニットの受容装置は、前記フックに対して相対的な受容装置の相対運動によって繊維半製品がフック内に挿入されるように、構成されている、
ことを特徴とする、強化フォーム材を製造するための、及び繊維半製品をフックに受容させるための装置。 - 繊維半製品を所定の長さに切断するように構成された少なくとも1つの切断工具が設けられている、請求項1記載の装置。
- 前記切断工具が前記第1のサブユニットに取り付けられている、請求項2記載の装置。
- 前記フックがフックニードルに配置されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。
- 前記2つの相対運動の少なくとも一方の相対運動を実施するための空気圧式の駆動手段が設けられている、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。
- 前記受容装置が、垂直方向に延在するギャップを有していて、該垂直なギャップは、該ギャップ内に前記フックが導入され得るように構成されており、
前記第2のサブユニットに対して相対的な第1のサブユニットの相対運動は、該相対運動が実施された後で、繊維半製品の中央が前記ギャップの中央に位置するように、実施されるようになっている、請求項1から5までのいずれか1項記載の装置。 - 前記搬送装置が少なくとも1つの搬送ローラとして構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の装置。
- 下部の部分システムと上部の部分システムとを有する、強化フォーム材を製造するためのシステムにおいて、
強化しようとするフォーム材料が前記2つの部分システム間にもたらされるようになっており、
前記下部の部分システムが、請求項1から7までのいずれか1項記載の装置を有しており、
前記上部の部分システムがニードルロッド駆動装置を有している、
ことを特徴とする、強化フォーム材を製造するためのシステム。 - 強化しようとするフォーム材を搬送するための搬送機構を有しており、該搬送機構は、フォーム材を前記2つの部分システム間において所定の段階で搬送するように、構成されている、請求項8記載のシステム。
- 本発明による装置、搬送機構及び/又は本発明による上部の部分システムを制御するためのコンピュータユニットを有している、請求項8又は9記載のシステム。
- 材料を強化するために、フックに繊維半製品を受容させるための方法において、
強化しようとする材料の下側に繊維半製品を設置し、
繊維半製品の中央を、フックに繊維半製品を受容させようとする箇所に位置決めし、
前記フックを、強化しようとする材料内に刺し込み、
前記繊維半製品を前記フック内に挿入し、
前記フックを引き戻すと同時に前記繊維半製品を、強化しようとする材料内に位置決めし、
前記フックを引き戻す前に、強化しようとする材料の下側において前記繊維半製品を切断工具によって所定の長さに切断する、段階を有し、
前記繊維半製品は、受容装置に供給され、前記フックに対する前記受容装置の相対運動によって前記フック内に挿入されることを特徴とする、フックに繊維半製品を受容させるための方法。 - 追加的に、繊維半製品を前記フックから解放する段階を有している、請求項11記載の方法。
- 前記フックをフックニードルに設け、該フックニードルに対して相対的に繊維半製品を移動させ、それによって前記繊維半製品をフック内に挿入する、請求項11又は12記載の方法。
- 前記方法段階を繰り返し実施し、この際に、前記繊維半製品の切断作業を省くことによって、閉じた縫い目を形成する、請求項11から13までのいずれか1項記載の方法。
- 前記繊維半製品として繊維束を使用し、繊維を、強化しようとする材料内で平行に、かつ延伸させて設ける、請求項11から14までのいずれか1項記載の方法。
- 材料としてフォーム材を使用する、請求項11から15までのいずれか1項記載の方法。
- 第1のサブユニットと第2のサブユニットとを有する装置を使用し、
前記第1のサブユニットに搬送装置を設け、
前記第2のサブユニットに受容装置を設け、
前記搬送装置によって前記繊維半製品を前記受容装置内に供給する、
方法段階を有している、請求項11から16までのいずれか1項記載の方法。 - 第2のサブユニットに対して相対的な第1のサブユニットの相対運動を実施し、これによって、繊維半製品を供給する、段階を有している、請求項17記載の方法。
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