JP5698526B2 - 成形型 - Google Patents
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Description
まず、図1及び図2を参照しながら、本実施形態に係る成形型100の概要について説明する。なお、本実施形態に係る成形型100は、大型航空機の胴体部のスキンパネルを成形するものである。また、このスキンパネルは、直径が約6mで軸方向長さが約7mの円筒形状を有するものとする。図1は、本実施形態に係る成形型100の使用状態を示した斜視図である。また、図2は、本実施形態に係る表面型20を積層体30に取り付けた状態の断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る成形型100は、芯型10と、表面型20とを備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。
次に、本実施形態に係る部分成形型21〜27についてさらに詳細に説明する。表面型20を構成する7枚の部分表面型21〜27は、厚みが1.5mm程度であり、可撓性を有している。また、部分表面型21〜27は、周方向を繊維方向とする繊維の量が軸方向を繊維方向とする繊維の量よりも多い炭素繊維強化樹脂(以下、「CFRP」と称す。)により形成されている。CFRPの炭素繊維は繊維方向への変形を抑制する役割を果たしている。これは、外力を受けたことによる変形の場合だけでなく、熱を加えられたことによる変形の場合にも当てはまる。つまり、炭素繊維はその繊維方向における熱膨張率を抑えることができ、本実施形態に係る部分表面型21〜27は、周方向における熱膨張率が軸方向における熱膨張率よりも小さくなるように形成されている。
次に、本実施形態に係る部分成形型21〜27の配置について説明する。ここでは初めに、積層体30を硬化して得られる本実施形態に係る成形品(スキンパネル)について説明する。本実施形態に係る成形品は、厚み寸法が全周において均一ではなく周方向位置によって異なる。各周方向位置における厚み寸法は、その位置において必要となる強度を考慮して決定される。例えば、要求される強度が比較的低い部分では厚み寸法が2mm程度であるのに対し、高い強度が要求されるドアの取付部分などは厚み寸法が20mm程度である。成形品は航空機の一部であることから、重量を抑えるために必要以上に厚み寸法が大きくならないように形成される。ただし、そのような成形品であっても、強度上必要とされる厚み寸法と実際の厚み寸法との差が他の部分に比べて大きい部分は存在する。例えば、ある位置において強度上20mmの厚み寸法が必要であり、これに隣接する位置では強度上10mmの厚み寸法が必要であるとする。この場合、両位置の境界は階段状に形成されるのではなく、スロープ状に滑らかに形成される。そうすると、このスロープ状に形成された部分は、強度上必要とされる厚み寸法に比べ実際の厚み寸法が比較的大きい部分であるといえる。
20 表面型
21〜27 部分表面型
30 積層体
40 繋ぎ部材
100 成形型
Claims (11)
- プリプレグを積層した円筒形状の積層体を硬化させる際に使用する成形型であって、
前記積層体の内側に位置する円筒形状の芯型と、
前記積層体の外側に位置し、複数の部分表面型からなる表面型と、を備え、
前記各部分表面型は、前記積層体の周方向に並んで外周面全体を円筒を形成するようにして覆うとともに、前記円筒の周方向を繊維方向とする繊維の量と前記円筒の軸方向を繊維方向とする繊維の量が異なる繊維強化樹脂によって形成されており、
前記各部分表面型は、前記円筒の軸方向に比べて前記円筒の周方向における熱膨張率が前記芯型の熱膨張率に近くなるように構成されている、成形型。 - 前記各部分表面型は平板形状から湾曲形状へ弾性変形する可撓性を有する、請求項1に記載の成形型。
- 前記芯型はインバー合金によって形成されており、前記各部分表面型は周方向を繊維方向とする繊維の量が軸方向を繊維方向とする繊維の量よりも多い、請求項1又は2に記載の成形型。
- 前記軸方向を繊維方向とする繊維の量が1に対し前記周方向を繊維方向とする繊維の量が2〜5である、請求項1乃至3のうちいずれか一の項に記載の成形型。
- 前記各部分表面型は、内在する繊維の繊維方向が周方向のみの一方向材と、内在する繊維の繊維方向が周方向及び軸方向の織物材とを所定の割合で積層して形成されている、請求項4に記載の成形型。
- 前記積層体は、実際の厚み寸法から強度上必要とされる厚み寸法を引いた強度マージンが周方向位置によって異なっており、
前記各部分表面型は、互いのつなぎ目が、前記積層体のうちの周辺よりも前記強度マージンが大きい周方向位置に位置するように配置されている、請求項1乃至5のうちいずれか一の項に記載の成形型。 - 前記積層体は、実際の厚み寸法から強度上必要とされる厚み寸法を引いた強度マージンが周方向位置によって異なっており、
前記各部分表面型は、互いのつなぎ目の1つが、前記積層体のうちの最も前記強度マージンの大きい周方向位置に位置するように配置されている、請求項1乃至5のうちいずれか一の項に記載の成形型。 - 前記積層体は航空機の胴体部に形成されるものであって、
前記表面型は、5〜8枚の部分表面型によって構成されており、
前記部分表面型は、前記胴体部の頂部に位置する部分を中心に左右対象に配置されている、請求項6又は7に記載の成形型。 - プリプレグを積層した円筒形状の積層体を硬化する際、積層体の外側に円筒を形成するように配置される繊維強化樹脂製の表面型の熱膨張率を調整する方法であって、前記円筒の周方向を繊維方向とする繊維の量を増減させて当該円筒の周方向における熱膨張率を調整し、当該調整は前記円筒の軸方向を繊維方向とする繊維の量が1に対し前記円筒の周方向を繊維方向とする繊維の量が2〜5となる範囲で行われる、熱膨張率調整方法。
- 当該調整は、内在する繊維の繊維方向が前記所定の方向のみの一方向材と、内在する繊維の繊維方向が前記所定の方向及び前記所定の方向に直交する方向の織物材とを所定の割合で積層して前記部材を形成することによって行われる、請求項9に記載の熱膨張調整方法。
- 請求項9又は10に記載の熱膨張率調整方法によって調整された、繊維強化樹脂を材料とする部材。
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