JP6171149B2 - 複合材物品を形成する方法及びシステム - Google Patents

Description

（関連出願の参照）
この出願は、２０１０年１２月１日に出願した米国仮特許出願第６１／４１８，５２１号の利益を主張し、その全文を参照としてここに援用する。

本発明は、一般的には、複合材物品を形成する方法及びシステムに関し、より具体的には、炭素繊維（カーボンファイバ）複合材物品を形成する方法及びシステムに関する。

炭素繊維複合材（ＣＦＣ）物品は、２つ又はそれよりも多くの炭素繊維マットの層を含むのが典型的である。炭素繊維マットは、最終硬化段階においてプラスチック樹脂によって含浸される炭素繊維フィラメントを含む。ＣＦＣ部ピンを形成する従来的な方法は、真空バッグ成形、圧力成形、仮想工学複合材（ＶＥＣ）成形、オートクレーブ成形、及び樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）を含む。企業平均燃料節約（ＣＡＦＥ）、頭部衝撃特性（ＨＩＣ）、及び歩行者保護を含む、より新しい自動車業界規制は、鋼のような自動車において使用される従来的な材料に対する挑戦を提示している。鋼に関して、ＣＦＣ物品は、高度、重量、及びエネルギ吸収を含む、物理的特性の優れた組み合わせを含む。よって、ＣＦＣ物品は、質量削減及びエネルギ吸収のための要件のような、これらのより新しい要件を満足し得る。

残念ながら、従来的なＣＦＣ物品に関する大きな問題は、鋼から作られる物品のような従来的な物品と比較したときの、ＣＦＣ物品を製造するのに要する時間の量である。加えて、審美的に心地よい表面、例えば、「クラスＡ」表面を備えるＣＦＣ物品を達成するのは時間を要し、困難であり得る。よって、ＣＦＣ物品を形成する方法及びシステムの改良をもたらす機会が依然としてある。

本発明は、複合材物品を形成する方法を提供する。当該方法は、型表面を有する工具（ツール）を提供するステップと、プリフォームを提供するステップとを含む。プリフォームは、炭素繊維マットと、樹脂とを含む。当該方法は、工具の型表面の上にプリフォームを配置するステップを更に含む。当該方法は、工具の型表面を第１の時間期間（Ｔｔ_１）内に第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）まで加熱するステップを更に含む。当該方法は、第１の時間期間（Ｐｔ_１）内に第１の圧力（Ｐ_１）から第２の圧力（Ｐ_２）までプリフォームに圧力を適用するステップを更に含む。当該方法は、工具の型表面を第２の時間期間（Ｔｔ_２）に亘って約Ｔ２に維持するステップを更に含む。任意的に、当該方法は、工具の型表面をＴ_２まで加熱する前に、型表面をＴｔ１の一部（Ｔｔ＜_１）に亘ってＴ_１とＴ_２との間の中間温度（Ｔ_１−２）に維持するステップを更に含む。当該方法は、圧力を第２時間期間（Ｐｔ_２）に亘って約Ｐ_２に維持するステップを更に含む。任意的に、当該方法は、Ｐ２の前に、圧力をＰｔ_１の一部（Ｐｔ_＜１）に亘ってＰ_１とＰ_２との間の中間圧力（Ｐ_１−２）に維持するステップを更に含む。当該方法は、複合材物品に対する圧力を減少させるステップを更に含む。当該方法は、型表面を第３の時間期間（Ｔｔ_３）内に約Ｔ２から第３の温度（Ｔ_３）まで降下させるために、工具の型表面を冷却するステップを更に含む。当該方法は、工具の型表面から複合材物品を取り外すステップを更に含む。Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３の合計は、約３０分以下である。

本発明は、工具の型表面を加熱及び冷却するための熱システムも提供する。当該熱システムは、工具と流体連絡するヒータサブシステムを含む。ヒータサブシステムは、流体を加熱するヒータを含む。ヒータサブシステムは、多量の加熱流体（加熱流体の塊）を収容するタンクを更に含み、タンクは、ヒータと流体連絡する。ヒータサブシステムは、流体をタンクからヒータに再循環させるよう、タンクとヒータとの間で流体連絡する弁を更に含む。ヒータサブシステムの弁は、流体をタンクから工具に方向付けるよう、タンクと工具との間で流体連絡する。任意的に、当該熱システムは、工具と流体連絡するチラーサブシステムを含む。チラーサブシステムは、流体を冷却するチラーを含む。チラーサブシステムは、多量の冷却流体（冷却流体の塊）を収容するタンクを更に含み、タンクは、チラーと流体連絡する。チラーサブシステムは、流体をタンクからチラーに再循環させるよう、タンクとチラーとの間で流体連絡する弁を更に含む。チラーサブシステムの弁は、流体をタンクから工具に方向付けるよう、タンクと工具との間に流体連絡する。

本発明は、工具の型表面を加熱及び冷却する方法も提供する。当該方法は、ヒータサブシステムを提供するステップを含む。当該方法は、チラーサブシステムを提供するステップを更に含む。当該方法は、工具の型表面をＴｔ_１内にＴ_１からＴ_２まで加熱するために、多量の加熱流体をヒータサブシステムのタンクから工具に方向付けるステップを更に含む。当該方法は、型表面をＴｔ_２に亘って約Ｔ_２に維持するために、多量の加熱流体をヒータサブシステムのタンクから工具の型表面に方向付けるステップを更に含む。当該方法は、工具の型表面をＴｔ_３内に約Ｔ_２からＴ_３まで冷却するために、多量の冷却流体をチラーサブシステムのタンクから工具に方向付けるステップを更に含む。工具の型表面は、毎分約６０°Ｆ（１６°Ｃ）よりも大きい速度で概ね加熱する。輪得手、工具の型表面は、毎分約４０°Ｆ（４．４°Ｃ）よりも大きい速度で概ね冷却する。

本発明は、複合材物品を形成するための従来的な方法及びシステムに対して様々な利益をもたらす。例えば、オートクレーブのような従来的な方法は、１時間を優に超える、典型的には、７５分以上のサイクル時間を有するのが一般的である。そのようなサイクル時間は、複合材物品がオートクレーブ内で形成される時間である。

典型的なオートクレーブプロセスでは、プリフォームが工具の上に配置され、工具は、オートクレーブ内に装填され、真空バッグ（又は他の真空手段）が工具に取り付けられ、オートクレーブは閉じられ、真空が適用され、そして、オートクレーブは、複合材物品を形成するために、長い時間期間、例えば、７５＋分に亘って、窒素ガス（Ｎ_２）で加熱及び加圧される。一般的に、Ｎ_２は、発熱に起因するオートクレーブ内の突発的火事を防止するために必要とされる。オートクレーブの装填、閉塞、開放、及び取出しに関連する時間は、産出量を更に減少させる。

オートクレーブは、加熱に長い時間を要し、安全の理由のためにＮ_２を必要とする。よって、オートクレーブに関連するエネルギ費用は高くなりがちである。複合材物品の産出量を増大させるために、オートクレーブのサイズは大きくなりがちであり、それ故、大きなフットプリントを有する。そのようなオートクレーブの大きさは、多数の重く高価な工具も必要とし、資本費及び製造費を更に増大させる。

オートクレーブは、廃棄部品も生みがちである。例えば、真空が工具の１つ（又はそれよりも多く）において欠乏する（或いは中断される）ならば、複合材物品は、不適切な構成、例えば、非統合形態において硬化する。サイクルが完了するまで真空を再構築し得ず、それは複合材物品を救うには遅すぎる。よって、真空問題を伴う複合材物品は、オートクレーブから取り外された後に廃棄されなければならない。

オートクレーブ内で形成される複合材物品は、様々な場所、直径、及び深さの穴のような、表面欠陥も被りがちである。そのような表面欠陥は、複合材物品の仕上げステップ中に、例えば、充填及び砂研磨によって、除去されなければならず、製造費を更に増大させる。

本発明の方法及びシステムは、従来技術に対して１つ又はそれよりも多くの利益をもたらす。本発明は、従来的なオートクレーブ方法に比べて優れた温度及び圧力制御をもたらす。本発明は、従来技術に比べてサイクル時間の減少をもたらし、それは産出量を増大させ得る。エネルギ費用の削減も理解されよう。当該システムは、大型オートクレーブに比べてフットプリントの減少をもたらし得る。従来的なオートクレーム方法において一般的に使用されるのと同じ又は類似の化学的性質及び／又は材料、例えば、樹脂を、概ね本発明と共に使用し得る。従って、化学的性質又は材料の設計変更は要求されない。

本発明は、オートクレーブにおいて形成される炭素複合材物品の表面特性に概ね匹敵する優れた表面特性を有する複合材物品を概ね提供する。例えば、表面欠陥（例えば、穴）の数及び／又は過酷さは概ね低減される。追加的に或いは代替的に、本発明は、オートクレーブにおいて形成される炭素複合材物品の機械特性に匹敵し或いはそれを超える優れた機械特性を概ねもたらす。

添付の図面と共に考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の他の利点はより良く理解されるようになるので、本発明の他の利点は容易に理解されるであろう。

ヒータサブシステムと、弁と、コントローラと、プレスと、プレス内に配置される工具と、圧力タンクとを有する、熱システムを示す概略図である。 ヒータサブシステムと、チラーサブシステムと、弁と、コントローラと、プレスと、プレス内に配置される工具と、圧力タンクとを有する、他の熱システムを示す概略図である。 工具、真空キャノピ、及び工具と真空キャノピとの間に配置されるプリフォームを示す部分分解斜視図である。 型表面及び管材を有する工具、工具に取り付けられる真空キャノピ、及び型表面と真空キャノピとの間に配置されるプリフォームを示す側断面図である。 支持テーブル、支持テーブルの上に配置される工具、工具の上に配置される真空キャノピ、及びプラットフォームとカバーとを有するプレストを示す斜視図である。 図５に示すプレス及び工具の一部を詳細に示す斜視拡大図であり、プレスは、キャリアと、ラムとを含む。 プラットフォームとカバーとを有し且つプラットフォームとカバーとの間にキャビティを備えるプレス、型表面と管材とを有する工具、工具に取り付けられる真空キャノピ、及び型表面と真空キャノピとの間に配置されるプリフォームを示す部分断面図である。 他のプレス、支持テーブル、及び複合材物品を示す斜視環境図であり、技術者が、支持テーブルのうちの１つの支持テーブルの上に配置される工具の型表面の上にプリフォームを配置している。 マンドレル表面と管材とを有し且つマンドレル表面の上に炭素繊維シートのピースが配置されたマンドレル、及びマンドレル正面の上のピースを覆って配置される真空シートを示す、側断面図である。 複合材物品の追加的で任意的な製造ステップを概ね示すフローチャートである。 システム及びプレスを使用する発明的な実施例に関する、時間の経過に亘る温度、圧力、真空、及びヒータプロファイルを示すグラフである。 システム及びプレスを使用する他の発明的な実施例に関する、時間の経過に亘る温度、圧力、及び真空プロファイルを示す他のグラフである。 システム及びプレスを使用する他の発明的な実施例に関する、時間の経過に亘る温度、圧力、及び真空プロファイルを示す他のグラフである。 オートクレーブを使用する比較実施例に関する、時間の経過に亘る温度、圧力、真空、及びヒータプロファイルを示すグラフである。

図面を参照すると、幾つかの図面を通じて同等の番号が同等の部分を示しており、熱システムを概ね２０で示している。以下、熱システム２０を単にシステム２０と呼ぶ。様々な種類の物品を形成するためにシステム２０を使用し得る。システム２０は、炭素繊維強化プラスチック２２又は炭素繊維複合材（ＣＦＣ）物品２２のような、複合材物品２２を形成するのに有用である。ＣＦＣ物品２２は、多くの業界において、例えば、自動車業界、海運業界、軍事防御業界、航空宇宙業界、及び医療機器業界において有用である。

システム２０は、車両プラットフォーム全体に亘って「クラスＡ」のＣＦＣボディパネル２２を形成するのに特に有用である。ボディパネル２２及び関連部品の実施例は、フッド(hood)、フェンダ(fender)、ルーフ(roof)、ロッカ(rocker)、スプリッタ(splitter)、たるき(roof bow)、急降下平面(dive plane)、翼(wing)、ミラーキャップ(mirror cap)、ディフレクタ(defector)等を含む。ＣＦＣ物品２２の更なる実施例は、デッキ−蓋(deck-lid)、電池適用(battery application)、制御アーム、バンパ、クレードル／サブフレーム、及び他の構造的構成部品を含む。システム２０は、如何なる特定の種類の複合材物品２２にも、如何なる特定の業界用の複合材物品２２にも限定されず、そのような複合材物品２２は、様々な大きさ、形状、及び用途を有し得る。複合材物品２２を以下に更に記載する。

システム２０は、工具(tool)２６の型表面(mold surface)２４を加熱し且つ冷却するのに有用である。特に、システム２０は、流体を加熱し且つ冷却するのに有用であり、流体は、工具２６の型表面２４を直接的に（或いは、ほぼ直接的に）加熱し且つ冷却するために使用される。システム２０を本発明の方法との組み合わせにおいて或いは本発明の方法とは別個に使用し得る。システム２０との組み合わせにおいて或いはシステム２０とは別個に使用し得る本発明の方法を以下に更に記載する。

工具２６は、型（例えば、二個構成型）の一部であり得る。その場合、工具２６は頂部型であり、他の工具が底部型であり、或いは、その逆である。工具２６は、一個構成型２６（例えば、開放型）であるのが典型的である。システム２０は、少なくとも１つの種類の工具２６と関連付けられるのが一般的であるが、システム２０を互いに同じであるか或いは互いに異なり得る２つ又はそれよりも多くの異なる種類の工具２６と関連付け得る。システム２０と連絡するために修正される場合があるとしても、工具２６は様々な種類であり得る。

工具２６は、オートクレーブ(autoclave)において概ね使用される種類（又はそれに類似する種類）であるのが典型的である。しかしながら、システム２０は、オートクレーブと関連付けられないのが典型的である。換言すれば、本発明の方法がそうであるように、システム２０は、オートクレーブがないのが一般的である。１つの実施態様において、工具２６は、真空成形（又は形成）のために一般的に使用される種類である。他の実施態様において、工具２６は、樹脂トランスファ成形（ＲＴＭ）のために一般的に使用される種類である。他の種類の工具２６も使用し得ることが理解されるべきである。

型表面２４及び工具２６は一体的、即ち、単一の本体（ボディ）であり得る。型表面２４及び工具２６は、例えば、ファスナ（締結具）、溶接等によって結合させられる、別個の部品であるのが典型的である。よって、異なる型表面２４を異なる工具２６と共に使用してもよく、或いは、その逆であってもよい。

工具２６の型表面２４が様々な形状を有するように構成し得る。型表面２４は、フッド、フェンダ、スポイラ(spoiler)等のような、製造される特定の複合材物品２２に対応する形状に構成されるのが典型的である。型表面２４は、如何なる特定の形状にも限定されない。

工具２６の型表面２４は、伝熱に有用な金属材料、例えば、ニッケル、鋼等で形成されるのが典型的である。特定の実施態様において、型表面２４は、ニッケル合金２２を含む。そのような型表面２４は、高い熱伝導率を有するのが一般的であり、それは型表面２４の急速な加熱及び冷却を可能にする。これはシステム２０と共に使用されるときに特に当て嵌まる。型表面２４は、典型的には約５〜約２０ｍｍ、約７．５〜約１５ｍｍ、又は約１０〜約１２．５ｍｍの、様々な厚みであり得る。適切な型表面２４を様々な供給業者から商業的に入手可能である。型表面２４の具体的な実例は、ニッケルシェル型表面２４のようなMidland, Ontario, CanadaのWeber Manufacturing Teamから商業的に入手可能なもの、Fraser, MIのVisioneering Inc.から商業的に入手可能なもの、及びInvar（又は「64FeNi」）で形成される型表面２４のようなTroy, MIのModels & Tools Inc.から商業的に入手可能なものを含む。

図４を参照すると、工具２６は、流体と連絡するための管材(tubing)２８を含むのが典型的である。管材２８は、管材２８に流体を連絡するための少なくとも１つの入口３０と、管材２８から流体を連絡するための少なくとも１つの出口３２とを含む。管材２８は、伝熱（熱移転）を促進するために、型表面２４に近接し或いは直接的に接触する。管材２８は型表面２４の（間接的よりもむしろ）直接的な加熱又は冷却のために有用である。（例えば、穿孔によって）管材２８を工具２６自体の内側に形成し、或いは、型表面２４に近接して工具２６内で工具及び／又は型表面２４に取り付け得る。

管材２８を様々なパターンにおいて配置し得る。管材２８は等しい又は異なる直径を有し得る。例えば、型表面２４の形状が複雑であるならば、管材２８の一部を型表面２４のより重要な地域に集中させて、それらの地域の適切な加熱及び冷却を保証し得る。上記で暗示したように、型表面２４は、様々な構成であってよく、実質的に平面的、三次元的、又は形状の組み合わせであり得る。型表面２４の直接的な加熱をもたらすために、管材２８を同様に構成し得る。真空キャノピ(vacuum canopy)３６を工具２６に取り付けるために、工具２６は、１つ又はそれよりも多くのファスナ（締結具）３４、例えば、クランプ３４を有し得る。様々な種類のファスナ３４を利用し得る。真空キャノピ３６を以下に更に記載する。

型表面２４を加熱及び冷却するために、システム２０から工具２６に並びに工具２６からシステム２０に流体を連絡するよう、工具２６の管材２８は、システム２０の配管(piping)３８に接続される。様々な種類の配管３８を利用し得る。配管３８は、システム２０内に存在する温度及び圧力に対処し得なければならない。配管３８は、様々な直径であり得る。

管材２８は、１つよりも多くの入口３０と出口３２とを有し得る。例えば、型表面２４の加熱及び冷却のより良好な制御のために、工具２６内に２つ又はそれよりも多くの組の別個の管材２８があり得る。適切な工具２６を様々な供給業者から商業的に入手可能である。工具２６の具体的な実例は、ニッケルシェル工具類(tooling)のようなMidland, Ontario, CanadaのWeber Manufacturing Teamから商業的に入手可能なものを含む。

システム２０内で運搬される流体は、伝熱流体であるのが典型的である。伝熱流体を熱流体とも呼び得る。様々な種類の流体を利用し得る。流体は、システム２０内で達する温度の故に、典型的には、（水よりもむしろ）油である。適切な流体を様々な供給業者から商業的に入手可能である。流体の具体的な実例は、DELF450及びDELF650を含めてBuffalo, NYのMokonから商業的に入手可能なものを含む。流体の更なる実例は、PG-1及びIG-4を含めてMalvern, PAのMultithermから商業的に入手可能なもの、NF及びHEを含めてWest Conshohocken, PAのParatherm Corp.から商業的に入手可能なもの、Calflo(TM)FG及びCalflo(TM)HTFを含めてPetro-Canada Productsから商業的に入手可能なもの、Therminol(R)66を含めてSt. Louis, MOのSolutia Inc.から商業的に入手可能なもの、並びにDuratherm 450、Duratherm 600、及びDuratherm Lite(又はLT)を含めてLewiston, NYのDurathermから商業的に入手可能なものを含む。流体は、システム２０の温度に対処し得なければならず、２つ又はそれよりも多くの異なる流体の混合物を含み得る。システム２０は、閉塞ループであるのが典型的であるが、時折、システム２０は、そこに加えられる或いはそこから抜き取られる或る量の流体を有し得る。

図１を参照すると、システム２０は、ヒータサブシステム４０を含む。ヒータサブシステム４０は、工具２６と流体連絡する。ヒータサブシステム４０は、工具２６の型表面２４を加熱するのに有用である。特定の実施態様では、工具２６の型表面２４を冷却するためにもヒータサブシステム４０を使用し得る。

ヒータサブシステム４０は、ヒータ４２を含む。ヒータ４２は、システム２０内の流体を加熱するのに有用である。様々な種類のヒータ４２を利用し得る。ヒータ４２は、少なくとも約３°Ｆ〜３５０°Ｆの温度、又は約６００°Ｆ〜約６５０°Ｆ以上の温度まで流体を加熱し得る。一般的には、工具２６内に入る流体が熱ければ熱いほど、型表面２４が加熱するのはより速い。ヒータ４２は、様々な出力の流体を供給し得なければならない。適切な出力の実例は、毎分約１０〜約１２０、約２０〜約１００、約４０〜約９０、又は約６０ガロン（ｇｐｍ）である。適切なヒータ４２を様々な供給業者から商業的に入手可能である。ヒータ４２の具体的な実例は、HTFシリーズ、例えば、HTF 600シリーズ、HTF HF-2シリーズ、及びSTシリーズのヒータを含む、Mokonから商業的に入手可能なものを含み、

ヒータサブシステム４０は、タンク４４を更に含む。ヒータサブシステム４０のタンク４４は、多量の加熱流体（加熱流体の塊）を収容するのに有用である。ヒータサブシステム４０のタンク４４は、以下に更に記載するように、システム２０内で熱バッファとして働く。ヒータサブシステム４０のタンク４４は、ヒータ４２と流体連絡する。様々な種類のタンクをヒータサブシステム４０のタンク４４として利用し得る。ヒータサブシステム４０のタンク４４は、少なくとも約３００°Ｆ〜約３５０°Ｆの温度、及び約６００°Ｆ〜約６５０°Ｆ以上の温度で流体を保持し得なければならない。典型的には、ヒータサブシステム４０のタンク４４は、ヒータ４２の最大温度出力よりも上の温度のために定格されなければならない。特定の実施態様において、ヒータサブシステム４０は、２つ又はそれよりも多くのタンク（図示せず）を含む。例えば、１つのタンク４４内に収容される多量の流体は、他のタンク４４の多量の流体とは異なる温度にあり得る。これは異なる温度にある多量の加熱流体でシステム２０を干渉するために有用であり得る。

ヒータサブシステム４０のタンク４４は、その中に収容される多量の加熱流体が周囲環境によって冷却されるのを防止するために、それ自体で断熱され且つ／或いは補足的な絶縁層で断熱されるのが一般的である。様々な種類の断熱手段を利用し得る。例えば、ヒータサブシステム４０のタンク４４を断熱ジャケットで包み得る。断熱及び安全性の目的のために、システム２０の配管３８又はその一部も包み或いは覆い得る。例えば、熱損失、焼け、火災等を防止するために、ヒータサブシステム４０から工具２６まで走る配管３８を断熱し得る。

ヒータサブシステム４０のタンク４４は、様々な大きさ及び形状であり得る。熱損失を低減させるために、ヒータサブシステム４０のタンクの表面積体容積比（ＳＡ：Ｖ）を減少させるのが有用であり得るが、これは要求されない。ヒータサブシステム４０のタンク４４は、約５０〜約２５０、約１００〜約２２５、約１００〜約２００、又は約１００〜約１５０ガロンの流体を保持するような大きさでなければならない。一般的には、より大きい大きさのタンク４４は、システム２０内により大きな熱バッファをもたらす。ヒータサブシステム４０のタンク４４と関連付けられる多量の加熱流体への言及は、所与の場合において、タンク４４内に収容される加熱流体の全体に対する一部を指し得る。ここに記載する多量の流体を貯蔵（熱）エネルギ塊((thermal) energy masses)とも呼び得る。

ヒータサブシステム４０は、ヒータサブシステム４０のタンク４４とヒータ４２との間で流体連絡する弁４６を更に含む。様々な種類の弁４６を利用し得る。弁４６は三方弁４６であるのが典型的である。ヒータサブシステム４０の三方弁４６は、ヒータサブシステム４０のタンク４４とヒータ４２との間の流体の再循環のために有用である。この構成は、ヒータサブシステム４０のタンク４４内の多量の加熱流体の一部（又は全部）を初期的に形成し、維持し、且つ／或いは再注入するのに有用である。例えば、多量の加熱流体の一部（又は全部）が工具２６に送られるや否や、工具２６から戻る流体をヒータ４２に送り、次に、ヒータサブシステム４０のタンク４４に送って、多量の加熱流体を維持し或いは再注入し得る。その場合には、ヒータ４２とヒータサブシステム４０のタンク４４との間の１つ又はそれよりも多くの通過において加熱流体を維持し或いは再注入して、多量の加熱流体の温度を更に増大させ或いは維持し得る。ヒータ４２が工具２６及び／又はシステム２０の要求に対応し得ないならば、これも有用であり、その場合、多量の加熱流体は、追い付き或いは回復するよう、ヒータ４２のためのバッファとして働く。工具２６及びシステム２０の継続的な要求を満足するために、これはヒータサブシステム４０内の流体の近定常温度を維持するためにも有用である。

ヒータサブシステム４０の三方弁４６は、ヒータサブシステム４０のタンク４４と工具２６との間でも流体連絡する。よって、ヒータサブシステム４０の三方弁４６は、ヒータサブシステム４０のタンク４４から工具２６に流体を方向付けるためにも有用である。以下に更に記載するように、これは工具２６の型表面２４を急速に加熱するために特に有用である。例えば、型表面２４を急速に加熱するために、多量の加熱流体（又はその一部）を工具２６に送り得る。ヒータサブシステム４０のタンク４４によって提供される多量の加熱流体は、要求に応じて加熱流体のみを提供することによってヒータ４２がそれ自体で達成し得るものと比べて、急速な温度変化をもたらす。例えば、型表面２４温度の増大中にヒータ４２を荷重してもよく、ヒータの回復に時間を要する。多量の加熱流体は、ヒータ４２に対して全加熱荷重(entire heating burden)を置くことなく、型表面２４において極めて短い時間期間内に、即ち、最大ΔＴ内に劇的な温度変化をもたらす。

図２に戻ると、システム２０の他の実施態様は、チラーサブシステム(chiller-subsystem)４８を更に含む。よって、特定の実施態様において、システム２０は、ヒータサブシステム４０及びチラーサブシステム４８を含む。チラーサブシステム４８は、工具２６と流体連絡する。チラーサブシステム４８は、工具２６の型表面２４を冷却するのに有用である。工具２６の型表面２４を冷却するのにヒータサブシステム４０を使用し得る実施態様では、型表面２４を更に冷却するためにチラーサブシステム４８を使用し得る。他の特定の実施態様において、ヒータサブシステム４０は、型表面２４を加熱するためだけに使用され、チラーサブシステム４８は、型表面２４を冷却するためだけに使用される。サブシステム４０，４８は互いに別個であり得るが、サブシステム４０，４８は互いに流体連絡する、即ち、それらはシステム２０の流体を共用するのが典型的である。

チラーサブシステム４８は、チラー（冷凍機）５０を含む。チラー５０は、システム２０内の流体を冷却するのに有用である。様々な種類のチラー５０を利用し得る。チラー５０は、少なくとも約５０°Ｆ〜約８０°Ｆの温度、及び約−１０°Ｆ〜約２０°Ｆ以下の温度まで流体を冷却し得なければならない。チラー５０は、約１０〜約１５０、約２００〜約１２５、約３０〜約１００、約４０〜約７５トン冷凍のような、様々な出力の流体を供給し得なければならない。適切なチラー５０を様々な供給業者から商業的に入手可能である。チラー５０の具体的な実例は、Icemanシリーズ、例えば、Iceman SCシリーズ、Iceman LTシリーズ、Iceman Dual Circuit、及びIceman Full Rangeを含めて、Mokonから商業的に入手可能である。

チラーサブシステム４８は、タンク５２を更に含む。チラーサブシステム４８のタンク５２は、多量の冷却流体（冷却流体の塊）を収容するのに有用である。チラーサブシステム４８のタンク５２は、チラー５０と流体連絡する。様々な種類のタンクをチラーサブシステム４８のタンク５２として利用し得る。チラーサブシステム４８のタンク５２は、約−３０°Ｆ〜約−１０°Ｆ、又は約２０°Ｆ〜約５０°Ｆ以上の温度に流体を保持し得なければならない。典型的には、チラーサブシステム４８のタンク５２は、チラー５０の最低温度出力未満のために定格されなければならない。特定の実施態様において、チラーサブシステム４８は、２つ又はそれよりも多くのタンク（図示せず）を含む。例えば、１つのタンク５２内に収容される多量の流体は、他のタンク５２の温度と異なる温度であり得る。これは異なる温度にある多量の冷却流体でシステム２０を緩衝するのに有用であり得る。

一般的に、チラーサブシステム４８のタンク５２は、その中に収容される冷却流体が周囲環境によって加熱されるのを防止するために、それ自体で断熱され且つ／或いは補足的な断熱層で断熱されなければならない。ヒータサブシステム４０のタンク４４に関して上述したように、様々な種類の断熱手段を利用し得る。

チラーサブシステム４８のタンク５２は、様々な大きさ及び形状であり得る。熱利得を減少させるために、チラーサブシステム４８のタンクのＳＡ：Ｖを減少させるのが有用であり得るが、これは必要とされない。チラーサブシステム４８のタンク５２は、約５０〜約２００、約７５〜約１５０、約１００〜約１２５ガロンの流体を保持する大きさでなければならない。一般的に、より大きい大きさのタンク５２は、システム２０内により大きな冷却バッファをもたらす。チラーサブシステム４８のタンク５２と関連する多量の冷却流体への言及は、所与の場合において、タンク４４内に収容される冷却流体の全体に対する一部を指し得る。

チラーサブシステム４８は、チラーサブシステム４８のタンク５２とチラー５０との間で流体連絡する弁５４を更に含む。様々な種類の弁５４を利用し得る。弁５４は三方弁５４であるのが典型的である。チラーサブシステム４８の三方弁５４は、チラーサブシステム４８のタンク５２とチラー５０との間の再注入のために有用である。この構成は、チラーサブシステム４８のタンク５２内の多量の冷却流体を初期的に形成し、維持し、且つ／或いは再注入するのに有用である。例えば、冷却流体の一部（又は全部）が工具２６に送られるや否や、工具２６から戻る流体をチラー５０に送り、次に、チラーサブシステム４８のタンク５２に送って、多量の冷却流体を維持し或いは再注入し得る。その場合、チラー５０とチラーサブシステム４８のタンク５２との間の１つ又はそれよりも多くの通過において冷却流体を維持し或いは再注入して、多量の冷却流体の温度を更に減少させ或いは維持し得る。ヒータ４２が工具２６及び／又はシステム２０の要求に対応し得ないならば、これも有用であり、その場合、多量の加熱流体は、追い付き或いは回復するために、ヒータ４２のためのバッファとして働く。これは、工具２６及びシステム２０の継続的な要求を満足するよう、ヒータサブシステム４０内の流体の近定常温度を維持するためにも有用である

チラーサブシステム４８の三方弁５４は、チラーサブシステム４８のタンク５２と工具２６との間でも流体連絡する。よって、チラーサブシステム４８の三方弁５４は、チラーサブシステム４８のタンク５２から工具２６に流体を方向付けるためにも有用である。以下に更に記載するように、これは工具２６の型表面２４を急速に冷却するために特に有用である。例えば、型表面２４を急速に冷却させるために、多量の冷却流体（又はその一部）を工具２６に送り得る。チラーサブシステム４８のタンク５２によって提供される多量の冷却流体は、要求に応じて冷却流体のみを提供することによってチラー５２がそれ自体で達成し得るものと比べて、急速な温度変化をもたらす。例えば、型表面２４温度の降下中にチラー５０を負荷してもよく、チラーの回復に時間を要する。多量の冷却流体は、チラー５０に対して全加熱負荷(entire heating burden)を置くことなく、型表面２４において極めて短い時間期間内に、即ち、最大ΔＴ内に劇的な温度変化をもたらす。

システム２０は、コントローラ５６と連絡するのが典型的である。コントローラ５６は、典型的には、サブシステム４８，５０の少なくとも一方及び工具２６と連絡し、より典型的には、サブシステム４８，５０の両方及び工具２６と連絡する。様々な種類のコントローラ５６を利用し得る。コントローラ５６は、典型的には、プログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）５６である。プログラム可能なロジックコントローラをプログラム可能なコントローラ５６とも呼ぶ。コントローラ５６は、様々な方法によって、例えば、有線、無線等によって、システム２０の構成部品と連絡し得る。

システム２０は、弁５８を含むのが典型的であり、弁５８は、サブシステム４８，５０の弁４６，５４に加えてある。様々な種類の弁５８を利用し得る。弁５８は、三方弁５８であるのが典型的である。図２を参照すると、システム２０の三方弁５８は、工具２６と両方のサブシステム４０，４８との間に流体連絡する。三方弁５８は、コントローラ５６とも連絡する。システム２０の三方弁５８は、工具２６から戻った後、流体をヒータサブシステム４０又はチラーサブシステム４８に向けるのに有用である。別の言い方をすれば、コントローラ５６は、サブシステム４０，４８の各々の三方弁４６，５４と共に、システム２０の三方弁５８を制御することによって、流体を工具２６からサブシステム４０，４８の各々に向け得る。

ここでは「三方」弁４６，５４，５８と概ね呼び得るが、三方弁を「模倣」する異なる種類の弁及び配管３８構成の組み合わせによって、同じ流れ制御を達成し得る。例えば、三方弁によって達成される流れ制御と同じ流れ制御を達成するために、二方弁及び配管３８の組み合わせを利用し得る。他の実施例として、三方弁の代わりに目詰まり四方弁(plugged four-way valve)を利用し得る。同じ（又は類似の）流れ制御を達成するためのそのような代替的な構成は、機能において三方弁と均等であると想定される。

コントローラ５６は、システム２０内の流体の流れを制御するためにも有用である。例えば、流体を様々な温度で工具２６に並びに工具２６から方向付けるために、コントローラ５６は、システム２０の弁５８、サブシステム４８，５０の弁４６，５４、ヒータ４２、及び／又はチラー５０の組み合わせを制御し得る。

コントローラ５６は、多量の加熱及び冷却流体をサブシステム４０，４８の各々から工具２６に向けるのに特に有用である。特に、コントローラ５６は、工具２６の型表面２４に急速に加熱するために、ヒータサブシステム４０のタンク４４からの多量の加熱流体を方向付けるのに有用である。コントローラ５６は、工具２６の型表面２４を急速に冷却するために、チラーサブシステム４８のタンク５２からの多量の冷却流体を方向付けるのにも有用である。

特定の実施態様において、コントローラ５６は、工具２６の型表面２４を加熱又は冷却するために、流体をタンク４４，５２の少なくとも一方から工具２６に向けるよう、三方弁４６，５４，５８を制御する。更なる実施態様において、コントローラ５６は、他のサブシステム４０，４８のタンク４４，５２内の多量の加熱又は冷却流体を維持するために、他のサブシステム４０，４８内の流体を再循環させるよう、三方弁４６，５４，５８を制御する。サブシステム４０，４８内で流体再循環させることは、他のサブシステム４０，４８を用いた型表面２４の加熱又は冷却前、後、又は中に開始し得る。コントローラ５６は、三方弁４６，５４，５８を特定の順序で及び／又は特定の時に開閉させることによって、システム２０内の流体を方向付け得る。三方弁４６，５４，５８を同時に及び／又は同時発生的に開放し且つ／或いは閉塞し得る。

特定の実施態様では、型表面２４の最も冷たい或いは最も暖かい領域に対して向流式に、流体を工具２６内に向け得る。例えば、型表面２４の１つの領域が型表面２４の残部に対して初期的に最も冷たく、工具２６が加熱されるならば、大きな初期温度勾配に基づきその場所の温度変化を促進するために、コントローラ５６は、加熱流体をこの場所に向け得る。例えば、型表面２４に亘る温度勾配を維持するために、並流構成が有用であり得る場合もあり、或いは、向流構成及び並流構成の組み合わせを使用し得る場合があり得ることが理解されるべきである。工具２６の管材２８内の流れは、型表面２４と管材２８内の流体との間のより大きな伝熱を促進するよう乱流であるのが典型的である。様々な手段によって、例えば、螺旋状に波形を付けられた配管３８及び／又は管材２８の使用によって、乱流を付与し得る。

図示していないが、システム２０は、システム２０内の流体の流れを規制するために、１つ又はそれよりも多くの追加的な種類の弁を含み得る。例えば、システム２０の一部における流体の流れを停止／開始するために、１つ又はそれよりも多くの玉弁が存在し得る。他の実施例として、システム２０の一部における流体の逆流を防止するために、１つ又はそれよりも多くの逆止弁が存在し得る。他の実施例として、システム２０の一部における流体の流速を規制するために、１つ又はそれよりも多くの球形弁が存在し得る。もし利用されるならば、システム２０の様々な場所に追加的な弁を配置し得る。三方弁４６，５４，５８を含むシステム２０の弁を、空圧的、手動、電気的、磁気的等のような、様々な方法において操作し得る。特定の実施態様では、電気制御が利用され、空圧制御が利用され、或いは、それらの組み合わせが利用される。

システム２０は、逃し弁６０を更に含み得る。逃し弁６０を圧力逃し弁６０、圧力安全弁６０、又は安全弁６０とも呼び得る。様々な種類の逃し弁６０（及びそれらの関連システム）を利用し得る。逃し弁６０は、サブシステム４０，４８と工具２６との間で流体連絡するのが典型的である。逃し弁６０は、システム２０内の流体の圧力を除去するのに有用である。例えば、システム２０内の不調が流体の圧力を不安全な或いは望ましくないレベルまで増大させ得る。よって、逃し弁６０は、流体の圧力を安全な或いは望ましいレベルまで戻すよう、システム２０内の流体の一部を放出することによって、そのような不調の発生を補償し得る。逃し弁６０が活性化する事態においてシステム２０を停止して、システム、プレス６２等への損傷を防止するために、コントローラ５６は、逃し弁６０と連絡し得る。

システム２０は、ストレーナ（図示せず）を更に含み得る。様々な種類のストレーナ(strainer)を利用し得る。ストレーナは、時間の経過に伴うシステム２０の詰まり又は他の問題を防止するために流体を漉すために有用である。ストレーナは、流体の乱流を付与し且つ／或いは維持するためにも有用である。

システム２０は、１つ又はそれよりも多くのポンプ（図示せず）を更に含み得る。伝熱流体を移動させるために一般的に使用されるポンプのような、様々な種類のポンプを利用し得る。特定の実施態様において、ヒータ４２及びチラー５０は、流体の十分なポンピングをもたらす。

システム２０を利用するならば、工具２６の型表面２４を様々な速度で加熱し得る。加熱の速度は、直線的又は曲線的であり得る。例えば、加熱の速度は、減少する速度で増大し、増大する速度で増大し、実質的に一定であり、或いはそれらの組み合わせであり得る。典型的には、型表面２４は、毎分約６０°Ｆより大きい、約７０°Ｆより大きい、約８０°Ｆより大きい、約９０°Ｆより大きい、約１００°Ｆより大きい速度で加熱する。特定の実施態様では、型表面２４を毎分約３００°Ｆ、約２５０°Ｆ、又は約２００°Ｆ以上の温度で加熱し得る。

システム２０を利用するならば、工具２６の型表面２４を様々な速度で冷却し得る。冷却の速度は、直線的又は曲線的であり得る。例えば、冷却の速度は、減少する速度で増大し、増大する速度で増大し、実質的に一定であり、或いはそれらの組み合わせであり得る。典型的には、型表面２４は、毎分約４０°Ｆより大きい、約５０°Ｆより大きい、約６０°Ｆより大きい、約７０°Ｆより大きい、約８０°Ｆより大きい、約９０°Ｆより大きい、或いは約１００°Ｆより大きい速度で冷却する。特定の実施態様では、型表面２４を毎分約２００°Ｆ、約１７５°Ｆ、又は約１５０°Ｆ以上の速度で冷却し得る。

本発明は、ある方法を更に提供する。その方法は、工具２６の型表面２４を加熱及び冷却するために有用である。その方法は、ヒータサブシステム４０を提供するステップを含む。特定の実施態様において、その方法は、チラーサブシステム４８を提供するステップを更に含む。典型的には、その方法は、工具２６を提供するステップを更に含む。工具２６を手動で或いは自動的に提供し得る。例えば、技術者又はロボット（図示せず）が工具２６を提供し得る。工具２６及びサブシステム４０，４８は、上述したのと同じであり得る。

その方法は、多量の加熱流体をヒータサブシステム４０のタンク４４から工具２６に向けるステップを更に含む。上述のようなシステム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８と連絡するコントローラ５６によって、多量の加熱流体を方向付け得る。

多量の加熱流体は、工具２６の型表面２４を、第１の時間期間（Ｔｔ_１）内に第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）まで加熱する。Ｔ_１は、様々な温度であり得る。例えば、Ｔ_１は、始動時の型表面２４の温度であり得る、即ち、型表面２４は周囲温度（又は室温）にあり得る。代替的に、Ｔ_１は、前の期間の加熱及び冷却後の型表面２４の温度であり得る。よって、型表面２４は、周囲温度よりも熱く（或いは冷たく）あり得る。典型的には、Ｔ_１は、約５０〜約１２５°Ｆ、約７５〜約１２５°Ｆ、約９０〜約１２５°Ｆ、又は約１００〜約１２０°Ｆである。

Ｔｔ_１は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｔｔ_１は、後続の加熱及び冷却の時間期間に比べて短い。しかしながら、Ｔｔ_１は、後続の加熱及び冷却の１つ又はそれよりも多くの時間期間よりも長くてもよく、等しくてもよい。典型的には、Ｔｔ_１は、約１〜約２５分、約１〜約２０分、約１〜約１５分、約１〜約１０分、約２．５〜約１０分、約２．５〜約７．５分、又は約４〜約６分である。

Ｔ_２は、様々な温度であり得る。例えば、Ｔ_２は、加熱中に達する型表面２４の最大温度であり得る。典型的には、Ｔ_２は、約２５０〜約４００°Ｆ、約２５０〜約３７５°Ｆ、約２７５〜約３７５°Ｆ、約３００〜約３７５°Ｆ、又は約３２５〜約３５０°Ｆである。

一般的に、ヒータサブシステム４０のタンク４４内の多量の加熱流体は、約Ｔ_２以上の温度にある。多量の加熱流体と工具２６の型表面２４との間の伝熱を促進するために、多量の加熱流体がＴ_２よりも少なくとも約５０°Ｆより高いとき、より典型的には、Ｔ_２よりも一層高いときが有用である。特定の実施態様において、ヒータサブシステム４０のタンク４４内の多量の加熱流体は、約２５０〜約６００°Ｆ、約３００〜約５５０°Ｆ、約３５０〜約５００°Ｆ、約４００〜約４５０°Ｆの温度にある。多量の加熱流体の故に、上述のように、システム２０は工具２６の型表面２４を迅速に加熱し得る。

その方法は、流体をヒータサブシステム４０から工具２６の型表面２４に向けるステップを更に含む。システム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８と連絡するコントローラ５６によって流体を方向付け得る。流体は型表面２４を第２の時間期間（Ｔｔ_２）に亘って約Ｔ_２に維持する。型表面２４をＴ_２又は許容可能な公差レベル、例えば、Ｔｔ_２±１５°Ｆに維持し得る。型表面２４をＴｔ_２に亘って約Ｔ_２に維持することは、複合材物体２２の樹脂を硬化するために有用である。それは複合材物品２２の表面特性を増大させるためにも有用であると考えられる。公差レベル内に留まるためにサーモスタット変調(thermostat modulation)を使用し得る。

Ｔｔ_２は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｔｔ_２は、Ｔｔ_１よりも短い。しかしながら、Ｔｔ_２は、Ｔｔ_１又は後続の時間期間より長くてもよく、等しくてもよい。典型的には、Ｔｔ_２は、約１〜約２５分、約１〜約２０分、約１〜約１５分、約１〜約１０分、約１〜約７．５分、約１〜約５分、約１〜約２．５分である。

特定の実施態様において、その方法は、工具２６の型表面２４をＴ_１とＴ_２との間の中間温度（Ｔ_１−２）に維持するステップを更に含む。典型的には、このステップは、工具２６の型表面２４をＴ_２まで加熱する前に起こる。多量の加熱流体の一部を型表面２４に送るだけによって且つ／或いはヒータサブシステム４０の全体的な温度を制御することによって、Ｔ_１−２を維持し得る。

流体は、型表面２４をＴｔ_１の一部に亘って約Ｔ_１−２に維持する（Ｔｔ_＜１）。システム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８と連絡するコントローラ５６によって流体を方向付け得る。型表面２４をＴ_１−２又は許容可能な公差レベル、例えば、Ｔ_１−２±１５°Ｆに維持し得る。型表面２４をＴｔ_２に亘って約Ｔ_１−２に維持することは、複合材物品２２を統合（強化）するために有用であると考えられる。例えば、複合材物品２２の樹脂は、複合材物品２２の炭素繊維マット内により容易に流入するよう、その最小の粘性に達し且つ／或いは薄くされる。複合財部ピン２２のボディパネルが形成されるならば、そのような統合(consolidation)は、複合材物品２２のボディパネルの機械特性を達成し且つクラスＡ表面を向上させるために有用であると考えられる。公差レベル内に留まるために、サーモスタット変調を使用し得る。

Ｔ_１−２は、様々な温度であり得る。例えば、Ｔ_１−２は、Ｔ_１とＴ_２の中間にあり、Ｔ_１により近くにあり、或いは、Ｔ_２により近くあり得る。典型的に、Ｔ_１−２は、約１００〜約３５０°Ｆ、約１５０〜約３２５°Ｆ、約２００〜約３００°Ｆ、約２２５〜約２７５°Ｆ、又は約２３５〜約２６５°Ｆであり得る。

Ｔｔ_＜１は、それがＴｔ_１未満であることを条件として、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｔｔ_１−２は、Ｔｔ_２よりも長い。しかしながら、Ｔｔ_１−２は、Ｔｔ_２又は後続の時間期間よりも短くても、同じでもよい。典型的には、Ｔｔ_＜１は、約１〜約２５分未満、約１〜約２０分、約１〜約１５分、約１〜約１０分、約１〜約７．５分、約１〜約５分、約１〜約２．５分である。

特定の実施態様において、その方法は、工具２６の型表面２４を第３の時間期間（Ｔｔ_３）内に約Ｔ_２から第３の温度（Ｔ_３）まで冷却させるために、多量の冷却流体をチラーサブシステム４８のタンク５２から工具２６に向けるステップを更に含む。他の実施態様において、ヒータサブシステム４０は、型表面２４を類似の方法において冷却するために使用される。典型的には、これらのステップのいずれか１つは、型表面をＴｔ_２に亘ってＴ_２に維持する後に起こる。システム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８と連絡するコントローラ５６によって多量の冷却流体を方向付け得る。

Ｔ_３は、様々な温度であり得る。例えば、Ｔ_３は、始動時の型表面２４の温度であり得る、即ち、型表面２４は、周囲温度（室温）にあり得る。Ｔ_３は、一般的には、周囲温度よりも高い。典型的には、Ｔ_３は、約７５〜約１５０°Ｆ、約８５〜約１４０°Ｆ、約９０〜約１３０°Ｆ、約１００〜約１２０°Ｆである。

Ｔｔ_３は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｔｔ_３は、前の加熱の時間期間に比べて長い。しかしながら、Ｔｔ_３は、前の加熱の時間期間よりも長くてもよく、同じでもよい。典型的には、Ｔｔ_３は、約１〜約２５分、約１〜約２０分、約１〜約１５分、約１〜約１０分、約２．５〜約１０分、約２．５〜約７．５分、又は約４〜約６分である。

一般的に、チラーサブシステム４８のタンク５２内の多量の冷却流体は、約Ｔ_３以下の温度にある。工具２６の型表面２４と多量の冷却流体との間の伝熱を促進するために、多量の冷却流体がＴ_３よりも少なくとも約５０°Ｆより低いときが有用である。特定の実施態様において、チラーサブシステム４８のタンク５２内の多量の冷却流体は、約３５〜約７０°Ｆ、約４０〜約６０°Ｆ、約４５〜約５５°Ｆ、又は約５０°Ｆの温度にある。よって、システム２０は、多量の冷却流体を用いて、工具２６の型表面２４を急速に冷却し得る。

上述のように、本方法は、工具２６の型表面２４を加熱するために有用である。典型的には、工具２６の型表面２４は、毎分約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０ｍ、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、又は約１８０°Ｆよりも大きい速度で加熱する。

上述のように、本方法は、工具２６の型表面２４を冷却するためにも有用である。典型的には、工具２６の型表面２４は、毎分約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、又は約１８０°Ｆよりも大きい速度で冷却する。

システム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８を使用して型表面２４を加熱及び冷却するために、様々な制御スキームを用いてコントローラ５６をプログラムし得る。例えば、特定の時に及び／又は型表面２４の特定の温度で三方弁４６，５４，５８の１つ又はそれよりも多くの三方弁を開放又は閉塞するよう、コントローラ５６をプログラムし得る。そのような制御方法論は、流体を工具２６に向けるために並びに／或いは流体を上述のように循環させるために有用である。開始地点として、オートクレーブで一般的に使用される制御スキームからコントローラ５６の制御スキームを型取り得る。

特定の実施態様において、コントローラ５６は、Ｔｔ_１≦Ｔｔ_２又はＴｔ_１≧Ｔｔ_２であるようプログラムされる。更なる実施態様において、コントローラ５６は、Ｔｔ_１≧Ｔｔ_３又はＴｔ_１≦Ｔｔ_３であるようプログラムされる。典型的には、Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３は、約３０、約２５、約２０、約１７．５、約１７、約１５、約１４、約１３．５、約１３、約１２．５、約１２、約１１、約１０、約７．５、約５、約２．５、又は約２分未満である。特定の実施態様において、Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３は、約２０分未満であり、約１５、約１０、又は約５分以下であり得る。システム２０を介した工具２６の型表面２４の直接的な加熱及び冷却の故に、複合材物品２２を作製するサイクル時間は、オートクレーブのような従来的な方法に比べて大いに減少させられる。

コントローラ５６は、型表面２４に近接して配置される１つ又はそれよりも多くの抵抗性感熱装置（ＲＴＤ）（図示せず）からのフィードバックによって型表面２４の温度を測定するのが典型的である。コントローラ５６は、１つ又はそれよりも多くの場所で配管３８内に或いは配管３８に近接して配置される１つ又はそれよりも多くのＲＴＤによって、及び／又は、サブシステム４０，４８内に或いはサブシステム４０，４８に近接して配置される１つ又はそれよりも多くのＲＴＤによって、流体の温度も測定し得る。様々な種類のＲＴＤを利用し得る。

本発明は、複合材物品２２を形成する方法を更に提供する。その方法は、工具２６を提供するステップを含む。工具２６は、上述したのと同じであり得る。その方法は、プリフォーム６２を提供するステップを更に含む。プリフォーム６２を手動で或いは自動的に提供し得る。

プリフォーム６２は、炭素繊維マット(carbon fiber mat)と、樹脂(resin)とを含む。連続繊維マットのような、様々な種類の炭素繊維マットを利用し得る。当該技術分野では炭素繊維マットを織物(fabric)又は編物(braid)とも呼ぶ。炭素繊維マットは、１つ又はそれよりも多くの繊維層、典型的には、少なくとも２つの繊維層を含み得る。炭素繊維は、標準弾性率、中間弾性率、高弾性率、又は高強度の炭素繊維のような、様々な種類であり得る。特定の実施態様において、炭素繊維は、一方向性である。

炭素繊維マットは、実質的に乾式及び／又はプリプレグであり得る。特定の実施態様において、炭素繊維マットは、炭素繊維プリプレグである。当該技術分野では炭素繊維プリプレグをプリプレグとも呼び得る。適切な炭素繊維マットを様々な供給業者から商業的に入手可能である。炭素繊維マットの具体的な実例は、TORAYCA(R) TORAYCAQ(R) T700Sを含めてFlower Mound, TXのToray Carbon Fibers America, Inc.から商業的に入手可能なものと、Tacoma, WAのToray Composites (America), Inc.から商業的に入手可能なものとを含む。炭素繊維マットの更なる具体的な実例は、Tulsa, OKのAdvanced Composites Groupから入手可能なものと、GRAFILシリーズ及びPYROFIL(TM)シリーズ、例えば、PYROFI(TM) TR30Sを含めてSacramento, CAのGrafil, Inc.から商業的に入手可能なものとを含む。

熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂の両方を含む、様々な種類の樹脂を利用し得る。典型的には、樹脂は、熱硬化性樹脂である。適切な熱硬化性樹脂の実例は、エポキシ樹脂を含む。特定の実施態様において、樹脂は、エポキシ樹脂を含む。樹脂は、樹脂の硬化を促進するために、１つ又はそれよりも多くの硬化剤を含み、或いは、（１つ又はそれよりも多くの硬化剤と混合させられる）。様々な種類の硬化剤を利用し得る。樹脂は、システム２０によってもたらされる迅速な加熱及び冷却を利用するよう、上述の時間期間中に硬化し得なければならない。適切な樹脂を様々な供給業者から商業的に入手可能である。樹脂の具体的な実例は、Salt Lake City, UTのHuntsman International LLCから商業的に入手可能なものと、Toray Carbon Fibers America, Inc.から商業的に入手可能なものと、G83プリプレグを含めてToray Composites (America), Inc.から入手可能なものと、MTM57プリプレグ樹脂を含めてAdvanced Composites Groupから商業的に入手可能なものとを含む。

上記に導入したように、複合材物品２２をプリプレグから形成し得る。プリプレグは、前もって樹脂が染み込まされた炭素繊維マットであり、湿式又は乾式のいずれかであり、典型的には、僅かに湿っている。プリプレグが利用されるならば、追加的な樹脂は、複合材物品２２を形成するためにプリプレグが利用され得るものと同じであり或いは異なる。代替的に、プリプレグだけを備える樹脂のみを樹脂として利用し得る。様々な種類のプリプレグを利用し得る。プリプレグ又はプリプレグシステムの具体的な実例は、PC7831-190-1000のようなToray Composites (America), Inc.から商業的に入手可能なものと、MTM57/CF3238のようなAdvanced Composites Groupから商業的に入手可能なものとを含む。

本方法は、工具２６の型表面２４の上にプリフォーム６２を配置するステップを更に含む。プリフォーム６２を手動で或いは自動的に配置し得る。本方法は、工具２６の型表面２４をＴｔ_１内にＴ_１からＴ_２まで加熱するステップを更に含む。Ｔ_１、Ｔ_２、及びＴｔ_１は、上述したのと同じであり得る。型表面２４を加熱することは、プリフォーム６２の樹脂を薄くするために有用である。よって、樹脂は、炭素繊維マットの周りに、内部に、並びに内側に、より良好に流れ込み得る。型表面２４、従って、上述のように、システム２０を用いて、プリフォーム６２を加熱し得る。

本方法は、プリフォーム６２に圧力を加えるステップを更に含む。様々な手段によって圧力を加え得る。典型的には、圧力は、以下に更に記載するように、プレス６４によって加えられる。圧力は、第１の圧力（Ｐ_１）から第２の圧力（Ｐ_２）まで加えられる。

様々な速度で圧力を加え得る。加圧の速度は、直線的又は曲線的であり得る。例えば、加圧の速度は、減少する速度で増大し、増大する速度で増大し、実質的に一定であり、或いは、それらの組み合わせであり得る。典型的には、圧力は、毎秒毎平方インチ当たり（ｐｓｉ）約０．１ポンドより大きい、約０．２ポンドより大きい、約０．３ポンドより大きい、約０．４ポンドより大きい、約０．５ポンドより大きい、約０．６より大きい、約０．７ポンドより大きい、約０．８ポンドより大きい、約０．９ポンドより大きい、約１ポンドより大きい、約１．１ポンドより大きい、約１．２ポンドより大きい、約１．３ポンドより大きい、約１．４ポンドより大きい、約１．５ポンドより大きい、約２ポンドより大きい。

Ｐ_１は、様々な圧力であり得る。例えば、Ｐ_１は、標準的な大気圧（〜１４．７ｐｓｉ）であり得る。典型的には、Ｐ_１は、約０〜約５、約０〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．２５、約０〜約０．１ゲージｐｓｉ(psig)である。

Ｐ_２は、様々な圧力であり得る。例えば、Ｐ_２は、加圧中に到達する最大圧力であり得る。典型的には、Ｐ_２は、約５０〜約１５０、約６０〜約１４０、約７０〜約１３０、約８０〜約１２０、約９０〜約１１０、又は約１００ｐｓｉｇである。

圧力は、第１の時間期間（Ｐｔ_１）内に加えられる。圧力を加えることは、特に樹脂が熱の適用を介して薄くなった後、プリフォーム６２を統合させるために有用である。Ｐｔ_１は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｐｔ_１は、後続の加圧又は減圧の時間期間と比べて短い。しかしながら、Ｐｔ_１は、後続の加圧又は減圧の時間期間より長くてもよく、同じでもよい。典型的には、Ｐｔ_１は、約１〜約２５、約１〜約２０、約１〜約１５、約１〜約１０、約２．５〜約１０、約２．５〜約７．５、約４〜約６分である。

本方法は、第２の時間期間（Ｐｔ_２）に亘って圧力を約Ｐ_２に維持するステップを更に含む。圧力をＰ_２に或いは許容可能な公差レベル、例えば、Ｐ_２±１０ｐｓｉに維持し得る。Ｐｔ_２に亘って約Ｐ_２に圧力を維持することは、複合材物品２２の樹脂の更なる統合（強化）及び硬化に有用である。公差レベル内に留まるために、変調を使用し得る。

Ｐｔ_２は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｐｔ_２は、Ｐｔ_１よりも短い。しかしながら、Ｐｔ_２は、Ｐｔ_１又は後続の時間期間よりも長くてもよく、同じでもよい。典型的には、Ｐｔ_２は、約１〜約２５、約１〜約２０、約１〜約１５、約１〜約１０、約１〜約７．５、約１〜約５、約１〜約２．５分である。

特定の実施態様において、本方法は、Ｐ_２の前に、Ｐｔ_１の一部（Ｐｔ_＜１）に亘って圧力をＰ_１とＰ_２との間の中間圧力（Ｐ_１−２）に維持するステップを更に含む。典型的には、このステップは、Ｐ_２まで加圧する前に起こる。圧力をＰ_１−２に或いは許容可能な公差レベル、例えば、Ｐ_１−２±１０ｐｓｉに維持し得る。圧力をＰｔ_＜１に亘って約Ｐ_１−２に維持することは、複合材物品２２を統合するのに有用であると考えられる。例えば、プリフォーム６２の炭素繊維マット内により容易に流れ込むよう、樹脂は、その最小の粘度にあるか或いは薄くされる。公差レベル内に留まるよう、変調を使用し得る。

Ｐ_１−２は、様々な圧力であり得る。例えば、Ｐ_１−２は、Ｐ_１とＰ_２との中間にあり、Ｐ_１により近くあり、或いは、Ｐ_２により近くあり得る。典型的には、Ｐ_１−２は、約２５〜約１２５、約３５〜約１１５、約４５〜約１０５、約５０〜約１００、約５５〜約９５、約６５〜約８５、又は約７５ｐｓｉｇである。

Ｐｔ_＜１は、それがＰｔ_１未満であるならば、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｐ_１−２は、Ｐｔ_２よりも長い。しかしながら、Ｐｔ_１−２は、Ｐｔ_２又は後続の時間期間よりも短くてもよく、同じでもよい。典型的には、Ｐｔ_＜１は、約１〜約２５未満、約１〜約２０、約１〜約１５、約１〜約１０、約１〜約７．５、約１〜約５、約１〜約２．５分である。

本方法は、複合材物品２２に対する圧力を減少させるステップを更に含む。本方法は、型表面２４をＴｔ_３内に約Ｔ_２からＴ_３まで降下させるよう、工具２６の型表面２４を冷却するステップを更に含む。工具２６の型表面２４を、上述のように、システム２０を用いて冷却し得る。本方法は、工具２６の型表面２４から複合材物品２２を取り外すステップを更に含む。複合材物品２２を手動で或いは自動的に取り外し得る。

上述したように、工具２６の型表面２４を加熱及び冷却するためにシステム２０を使用し得る。システム２０の三方弁５８及びサブシステム４０，４８を使用して型表面２４を加熱及び冷却するために、コントローラ５６を様々な制御スキームでプログラムし得る。様々な時に並びに／或いは様々な温度で複合材物品２２に対して圧力を加え或いは取り除くよう、コントローラ５６をプログラムし得る。

上記で暗示したように、様々な手段によって圧力を加え得る。特定の実施態様では、以下に更に記載するように、複合材物品２２に圧力を加えるために、プレス６４と共に圧力タンク６６が使用される。ここでも、その形成の程度に依存して、複合材物品２２への言及は、プリフォーム６２を指し得る。

特定の実施態様において、コントローラ５６は、Ｔｔ_１≦Ｔｔ_２又はＴｔ_１≧Ｔｔ_２であるようにプログラムされる。更なる実施態様において、コントローラ５６は、Ｔｔ_１≧Ｔｔ_３又はＴｔ_１≦Ｔｔ_３であるようにプログラムされる。Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３の合計は、上述したのと同じである。特定の実施態様において、コントローラ５６は、Ｐｔ_１≦Ｐｔ_２又はＰｔ_１≧Ｐｔ_２であるようにプログラムされる。更なる実施態様において、コントローラ５６は、Ｐｔ_１≦Ｔｔ_１又はＰｔ_１≧Ｔｔ_１であるようにプログラムされる。一層更なる実施態様において、コントローラ５６は、Ｐｔ_２≦Ｔｔ_１又はＰｔ_２≧Ｔｔ_１であるようにプログラムされる。典型的には、（Ｐｔ_１＋Ｐｔ_２）≦（Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３）である。別の言い方をすれば、加熱及び冷却のための総時間は、複合材物品２２を形成するための全サイクル時間を概ね定める

複合材物品２２の表面特性及び／又は機械特性を変更させるために、温度及び圧力時間期間の各々のためのタイミングを変更し得る。日常的な実験を介して、異なる種類の複合材物品２２を作製するための特定の加熱、冷却、加圧、及び減圧プロファイルを決定し得る。特定のプロファイルの実施例を図１１及び１２に例示しており、それらを以下に更に記載する。上述のように、システム２０を介した型表面２４の直接的な加熱及び冷却の故に、従来的な方法、例えば、オートクレーブに比べて、複合材物品２２を作製するサイクル時間を大いに減少させ得る。

本発明は、他の方法を提供する。その方法は、複合材物品２２を形成するために有用である。その方法は、工具２６及びプリフォーム６２を提供するステップを含む。工具２６及びプリフォーム６２は、上述と同じであり得る。

その方法は、プレス６４を提供するステップを更に含む。プレス６４をシステム２０、圧力タンク６６、及び／又はコントローラ５６の各々の近位又は遠位に位置付け得る。システム２０のサブシステム４０，４８を互いに近位又は遠位に位置付け得る。コントローラ５６をサブシステム４０，４８及び圧力タンク６６の各々の近位又は遠位に位置付け得る。よって、システム２０は、その構成部品の配置に柔軟性をもたらす。

図５乃至７を参照すると、プレス６４は、プラットフォーム６８と、プラットフォーム６８に面するカバー７０とを有する。プレス６４のプラットフォーム６８は、工具２６を支持するのに有用である。その方法は、カバー７０とプラットフォーム６８との間にキャビティ（空洞）７２を定めるよう、プラットフォーム６８をカバー７０と接触させるステップを更に含む。典型的には、カバー７０及び／又はプラットフォーム６８は、キャビティ７２が気密であるよう、周辺ガスケット７４のような周辺シール７４を含む。様々な種類のシール７４を利用し得る。様々な種類のプレス６４を利用し得る。プレス６４は、ここに記載する圧力を取扱い得なければならない。適切なプレス６４を様々な供給業者から商業的に入手可能である。プレス６４の具体的な実例は、Tacoma, WAのGlobe Machine Manufacturing Companyから商業的に入手可能なものを含む。

図３を参照すると、その方法は、工具２６の型表面２４の上にプリフォーム６２を配置するステップを更に含む。その方法は、真空キャノピと工具２６の型表面２４との間に外被(envelope)（図示せず）を定めるよう、工具２６の上に真空キャノピ３６を配置するステップを更に含む。プリフォーム６２及び真空キャノピ３６を手動で或いは自動的に配置し得る。

等が技術分野では真空キャノピ３６をバッグ３６又はシート３６とも呼び得る。ポリマ材料、例えば、シリコンのような、様々な材料から真空キャノピ３６を形成し得る。真空キャノピ３６は、外被を形成するのを助けるよう、周辺シール７８、例えば、周辺ガスケット７８を含み得る。追加的に或いは代替的に、パテ(putty)を使用し得る。様々な種類のシール７８及び／又はパテ７８を利用し得る。典型的には、外被は気密である。剛性を付加し且つ真空キャノピ３６の取扱いを容易化するために、真空キャノピ３６は、周辺フレーム８０を含み得る。真空キャノピ３６を移動させるために、ハンドル（図示せず）を周辺フレーム８０に取り付け得る。工具２６のファスナ３４と相互作用させるよう、クラスプ８２を周辺フレーム８０に取り付け得る。クラスプ８２及びファスナ３４は、工具２６の上の真空キャノピ３６の向きを維持するのに有用である。

粘着を防止するために、真空キャノピ３６とプリフォーム６２との間に剥離シート(release sheet)（図示せず）を配置し得る。複合材物品２２が粘着するのを防止するために、剥離シート又は塗膜（図示せず）を型表面２４に適用し得る。様々な種類の剥離シート及び／又は塗膜を利用し得る。ポリマ膜のような、様々な材料から剥離シートを形成し得る。

その方法は、プレス６４のキャビティ７２内に工具２６を配置するステップを更に含む。キャビティ７２を構築するためにカバー７０をプラットフォーム６８に接触させる前に、工具２６をプレス６４のカバー７０の下に配置するのが一般的である。工具２６がキャビティ７２内に配置されるとき、工具２６は、キャビティ７２の全容積の少なくとも約３３％、少なくとも約５０％、少なくとも約６６％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％を占めるのが一般的である。よって、工具２６が存在するとき、キャビティ７２の残余の容積は、全容積に対して小さいのが典型的である。

図５及び６を参照すると、支持テーブル８４がプレス６４の隣に配置されている。支持テーブル８４は、工具２６を保持し、装填し、且つ取り外すのに有用である。取り外しのためにプレス６４の反対側で他の支持テーブル８４を使用してもよく、或いは、１つの支持テーブル８４のみを使用してもよい。

キャリア８６がプラットフォーム６８に隣接して配置されている。キャリア８６は、一般的には、チェーン付きトラック８８の上にあり、工具２６と係合する少なくとも１つのフック９０を含み、典型的には、工具２６の各側と係合するための１つのフック９０を含む。キャリア８６は、工具２６を支持テーブル８４からプレス６４のプラットフォーム６８の上に並びにプレス６４のカバー７０の下に引くのに有用である。

キャリア８６がカバー７０の下の道筋の大部分で工具２６を移動させた後、キャリア８６はカバー７０の道筋から外れる。次に、カバー７０は下がってプラットフォーム６８を覆うことで、プラットフォーム６８と係合し、キャビティ７２を定める。プレス６４のカバー７０を上下に所定の場所に移動させるよう、ピストン９２及び／又はギヤ９４を使用し得る。

カバー７０がプラットフォーム６８と接触するや否や、カバー７０の上に配置されるラム９６が、カバー７０及びキャビティ７２内に延びる。ラム９６は、工具２６の上の受け器(receiver)９８と係合し、工具２６をプラットフォーム６８の上で更に押し、工具２６をキャビティ７２内で実質的に中心化させる。この時点で、工具２６は、システム２０と流体連絡するように概ね整列される。そのような工具２６からシステム２０への流体連絡を、カバー７０を通じて及び／又はプレス６４のプラットフォーム６８を通じて経路指定し得る。カバー７０を下げる前に並びに／或いは型表面２４を加熱する前に、工具２６の正しい場所を保証するために、プレス６４は、１つ又はそれよりも多くのセンサ（図示せず）を含み得る。

その方法は、真空キャノピ３６に真空を適用し、それによって、プリフォーム６２を工具２６の型表面２４に隣接して保持するよう外被を排気するステップを更に含む。これは加熱及び冷却のためにプリフォーム６２を型表面２４に接触させた状態を維持するのに有用である。様々な方法によって真空を適用し得る。例えば、真空ポンプ（図示せず）を工具２６に接続可能であり、それは型表面２４から空気を引き出す。典型的には、工具２６の上の真空キャノピ３６の適切なシールを保証するために、工具２６をキャビティ７２内に配置する前に真空を試験し得る。上述のように、工具２６の上の真空キャノピ３６を整列させるために、ファスナ３４及びクラスプ８２は有用である。真空ポンプは、カバー７０を通じて並びに／或いはプレス６４のプラットフォーム６８を通じて、工具と流体連絡し得る。約１０〜約３５、約１２．５〜約３２．５、又は約１５〜約３０水銀柱インチのような、様々な圧力で真空を適用し得る。

その方法は、工具２６の型表面２４をＴｔ_１内でＴ_１からＴ_２に加熱するステップを更に含む。これはプリフォーム６２の樹脂を薄くさせるのに有用である。Ｔ_１、Ｔ_２、及びＴｔ_１は、上述したものと同じであり得る。型表面２４を加熱するために、システム２０を使用し得る。

その方法は、プレス６４のキャビティ７２をＰｔ_１内にＰ_１からＰ_２に加圧するステップを更に含む。これはプリフォーム６２を統合させるのに有用である。Ｐ_１、Ｐ_２、及びＰｔ_１は、上述したものと同じであり得る。典型的には、その方法は、圧力タンク６６を提供するステップを更に含む。圧力タンク６６は、プレス６４のキャビティ７２を加圧し且つ／或いは減圧するよう、プレス６４のキャビティ７２と流体連絡する。そのような流体連絡は、カバー７０を通じて並びに／或いはプレス６４のプラットフォーム６８を通じてであり得る。

特定の実施態様において、ガスは、使用後、キャビティ７２から再循環される。他の実施態様において、ガスは、使用後、再循環される代わりに、キャビティ７２から排気される。圧力タンク６６は、様々な加圧ガスを収容し得る。典型的には、圧力タンク６６は、プレス６４のキャビティ７２が空気で加圧されるように、圧縮空気を収容する。特定の実施態様において、圧力タンク６６は、圧縮窒素ガス（Ｎ_２）がない。空気は、〜７８％Ｎ_２を含み得ることが理解されるべきである。

圧力タンク６６は、圧縮ガスを収容する独立型（スタンドアローン型）の加圧タンクであってよいし、エアコンプレッサの一部であってもよい。圧力タンク６６及び／又はエアコンプレッサは、様々な種類であり得る。圧力タンク６６及び／又はエアコンプレッサは、プレス６４のキャビティ７２と関連付けられる圧力を取扱い且つ供給し得なければならない。例えば、圧力タンク６６は、プレス６４のキャビティ７２を１２０秒未満内に少なくとも１５０ｐｓｉｇまで加圧し得なければならない。適切な圧力タンク６６及びエアコンプレッサを様々な供給業者から商業的に入手可能である。エアコンプレッサの具体的な実例は、Sullair(R) Stationary Air Power Systems、例えば、Sullair(R)2200、Sullair(R)3700、Sulair(R)4500、及びSullair(R)7500を含めてMichigan City, INのSullair(R)から商業的に入手可能なものを含む。

圧力タンク６６は、乾燥器（図示せず）と流体連絡し得る。乾燥器は、プレス６４のキャビティ７２に送られる或いはプレス６４のキャビティ７２から戻される圧縮ガスから湿分を除去するのに有用である。乾燥器は様々な種類であり得る。適切な乾燥器を様々な供給業者から商業的に入手可能である。乾燥器の具体的な実例は、Drypoint(R )シリーズ、例えば、Drypoint(R)RAを含めたAtlanta, GAのBEKO Technologies Corp.から商業的に入手可能なものを含む。

典型的には、その方法は、更に、システム２０を提供するステップと、工具２６の型表面２４の加熱及び冷却のための並びにキャビティ７２の加圧及び減圧のためのコントローラ５６を提供するステップとを含む。例えば、コントローラ５６は、圧力タンク６６及びプレス６４と連絡可能であり、コントローラ５６は、キャビティ７２を加圧又は減圧するよう、圧力タンク６６及び／又はプレス６４を制御する。コントローラ５６は、典型的には、キャビティ７２内に配置される１つ又はそれよりも多くの圧力センサ（図示せず）からのフィードバックによって、キャビティ７２の圧力を測定する。コントローラ５６は、典型的には、特定の時間及び／又は温度で特定の圧力を設定するようプログラムされる。

その方法は、工具２６の型表面２４をＴｔ_２に亘って約Ｔ_２に維持するステップを更に含む。これは樹脂を硬化させるのに有用である。その方法は、工具２６の型表面２４をＴ_２まで加熱する前に、工具２６の型表面２４をＴｔ_＜１に亘ってＴ_１−２に維持するステップを更に含み得る。

その方法は、プレス６４のキャビティ７２をＰｔ_２に亘って約Ｐ_２に維持するステップを更に含む。これは複合材物品２２の更なる統合及び硬化に有用である。その方法は、型表面２４をＴｔ_３に亘って約Ｔ_２からＴ_３まで降下させるよう、工具２６の型表面２４を冷却するステップを更に含む。これらのステップのために、コントローラ５６、システム２０、及び圧力タンク６６を使用し得る。

その方法は、プレス６４のキャビティ７２を減圧するステップを更に含む。典型的には、キャビティ７２は、第３の時間期間（Ｐｔ_３）に亘って減圧されてＰ_１に戻る。プレス６４のキャビティ７２を異なる速度で減圧し得る。減圧の速度は、直線又は曲線であり得る。例えば、減圧の速度は、減少する速度で増大し、増大する速度で増大し、実質的に一定であり、或いは、それらの組み合わせであり得る。典型的には、減圧は、毎秒約０．１よりも大きい、約０．２よりも大きい、約０．３よりも大きい、約０．４よりも大きい、約０．５よりも大きい、約０．６よりも大きい、約０．７よりも大きい、約０．８よりも大きい、約０．９よりも大きい、約１よりも大きい、約１．１よりも大きい、約１．２よりも大きい、約１．３よりも大きい、約１．４よりも大きい、約１．５ｐｓｉよりも大きい速度である。特定の実施態様では、毎秒約１００、約７５、約５０、約２５、又は約１０ｐｓｉ以上の速度でキャビティ７２を減圧し得る。

Ｐｔ_３は、様々な時間期間であり得る。典型的には、Ｐｔ_３は、前の加圧の時間期間に比べて短い。しかしながら、Ｐｔ_３は、前の加圧の時間期間よりも長くてもよく、同じでもよい。典型的には、Ｐｔ_３は、約１〜約２５、約１〜約２０、約１〜約１５、約１〜約１２．５、約１〜約１０、約１〜約７．５、約１〜約５、約１〜約２分である。典型的には、（Ｐｔ_１＋Ｐｔ_２＋Ｐｔ_３）≦（Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３）である。

その方法は、プレス６４のキャビティ７２をＰ_２まで加圧する前に、プレス６４のキャビティ７２をＰｔ_＜１に亘ってＰ_１−２に維持するステップを更に含み得る。その方法は、カバー７０とプレス６４のキャビティ７２とを分離するステップを更に含む。典型的には、周辺シール７４及び／又は複合材物品２２への損傷を防止するために、カバー及びプラットフォーム６８を分離する前に、キャビティ７２内の圧力は減少される。上記で暗示したように、キャビティ７２を減圧するために、圧力タンク６６を使用し得る。追加的に或いは代替的に、プレス６４は、急速に或いは制御された方法において、圧縮ガスを大気に排気し得る。その方法は、真空キャノピ３６に対する真空を維持するステップを更に含み得る。これはプレス６４のキャビティ７２が加圧される間に行われるのが典型的である。

その方法は、プレス６４から工具２６を取り外すステップを更に含む。プラットフォーム６８から工具２６を押し或いは引っ張って支持テーブル８４又は他の支持テーブル８４に戻すために、キャリア８６を使用し得る。図８を参照すると、プレス６４の他の実施態様を示している。装填のために１つの支持テーブル８４を使用し、取り出しのために１つの支持テーブル８４を使用し得る。この構成では、プレス６４を装填するために、前に取り外された工具２６を使用するのではなくむしろ、異なる工具２６を使用し得る。これは前に取り外された工具２６を後にプレス６４内に装填し得ないと言っているわけではない。

その方法は、工具２６から真空キャノピ３６を取り外すステップを更に含む。真空キャノピ３６を手動で或いは自動的に取り外し得る。その方法は、工具２６の型表面２４から複合材物品２２を取り外すステップを更に含む。複合材物品２２を手動で或いは自動的に取り外し得る。複合材物品２２は、手袋を嵌めた手で（或いは素手で）取扱い得る温度にあるのが典型的である。Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３の合計は、上記と同じであり得る。

本発明は、プリフォーム６２を形成する方法も提供する。当該技術分ではその方法を積上げ（又は堆積）方法とも呼び得る。複合材物品２２を形成するために、上述のシステム２０及び／又は発明的な方法と共に、プリフォーム６２を使用し得る。

図９を参照すると、その方法は、マンドレル表面１０２を有するマンドレル１００を提供するステップを含む。様々な種類のマンドレル１００を利用し得る。適切なマンドレル１００を様々な供給業者から商業的に入手可能である。マンドレル１００の具体的な実例は、Models &Tools Inc.から商業的に入手可能なものを含む。

典型的には、マンドレル１００のマンドレル表面１０２は、工具２６の型表面２４と相補的である。例えば、表面２４，１０２は、雌／雄構造にあり得る。マンドレル１００は、工具２６と類似し得る。例えば、マンドレルは、流体を運搬するための管材１０４を有し得る。

管材１０４は、流体を管材１０４に連絡するための少なくとも１つの入口１０６と、流体を管材１０４から連絡するための少なくとも１つの出口１０８とを含む。管材１０４は、伝熱を促進するために、マンドレル表面１０２と近位に或いは直接的に接触する。管材１０４は、マンドレル表面１０２の（間接的であるよりもむしろ）直接的な加熱又は冷却のために有用である。管材１０４を（例えば穿孔によって）マンドレル１００自体に形成し、或いは、型表面２４に近接してマンドレル内で、工具２６及び／又は型表面２４に取り付け得る。管材１０４を様々なパターンに配置し得るし、工具２６に関して上述したように、管材１０４は等しい又は異なる直径を有し得る。

マンドレル１００の管材１０４は、流体をマンドレル１００に或いはマンドレル１００から連絡するための配管（図示せず）に接続される。マンドレル表面１０２を加熱又は冷却するために、マンドレル１００は、システム２０と流体連絡し得る。代替的に、マンドレル１００は、従来的な油又は水に基づく加熱及び／又は冷却システム、典型的には、水に基づくシステムのような、他のシステム（図示せず）と流体連絡し得る。

その方法は、更に、数枚（数ピース）の炭素繊維シート１１０を提供するステップと、樹脂を提供するステップとを含む。数枚の炭素繊維シート１１０は、上述のプリプレグ及び／又は炭素繊維マットを含むピース（部片）１１０のような、様々な種類であり得る。樹脂は、上述のエポキシのような、様々な種類であり得る。樹脂は、以下に更に記載する「粘着」温度(“tack” temperature)を有する。

その方法は、マンドレル表面１０２を第１の温度まで加熱するステップを更に含む。第１の温度は、プリフォーム６２の準備中、マンドレル表面１０２への樹脂の接着を促進する。第１の温度は、樹脂の粘着温度に概ね対応し、その場合、樹脂は、ピース１１０の層の間の接着のように、マンドレル表面１０２及びそれ自体の両方に接着する。

試験によって或いはＭＳＤＳ又は技術データシートからのような樹脂の技術文献を参照することによって、粘着温度を決定し得る。粘着を決定するための典型的な試験は、手袋を嵌めた指又は工具を樹脂の層の上に置くことと、指又は工具を引き離すときに、どの温度地点で樹脂が指又は工具に接着するかを決定するために、指又は工具を引き離すこととを含む。第１の温度は、約１００〜約１７５、約１１０〜約１５５、又は約１２５〜約１４０°Ｆである。

その方法は、樹脂層（図示せず）を形成するために、マンドレル１００のマンドレル表面１０２に樹脂を適用（塗布）するステップを含むのが典型的である。様々な方法によって樹脂を適用し得る。例えば、手動又はロボット吹付け(spraying)、ブラシ掛け(brushing)、流し込み(pouring)、ロール掛け(rolling)等によって、樹脂を適用し得る。プリフォーム６２の粘着を防止するために、樹脂を塗布する前に、剥離ライナ又は塗膜をマンドレル表面に適用し得る。

その方法は、樹脂層の上にピース１１０を配置して、炭素繊維マットを形成するステップを更に含む。ピース１１０は均一な層に配置され得る、且つ／或いは、互いに重なり合い得る。炭素繊維マットの厚みを構築するよう、多数の層のピース１１０を配置してもよく、任意的に、ピース１１０の層の間に追加的な樹脂を塗布し得る。その方法は、炭素繊維マットの上に追加的な樹脂を適用するステップを含むのが典型的である。

その方法は、マンドレル表面１０２の上に真空シート１１２を配置して、真空シート１１２とマンドレル１００のマンドレル表面１０２との間に外被（図示せず）を定めるステップを更に含む。典型的には、外被を気密にするために、パテ１１４がマンドレル１００の周辺の周りに適用される。手で、ロボット計量分配機によって等のように、パテ１１４を様々な方法によって適用し得る。粘着を防止するために、真空シート１１２とプリフォーム６２との間に剥離ライナ又は塗膜を適用し得る。パテ１１４を使用するよりもむしろ、工具２６を用いて真空シートを上述の真空シート３６と同様に或いは同一に構成し得る。換言すれば、真空シート１１２は、周辺シール（図示せず）を含み得る。

その方法は、真空シート１１２に真空を適用し、それによって、プリフォーム６２をマンドレル１００のマンドレル表面１０２に隣接して維持するよう、外被を排気するステップを更に含む。これはピース１１０を統合させ且つプリフォーム６２を更に形成するのに有用である。これは加熱及び冷却中にプリフォーム６２とマンドレル表面１０２との接触を維持するのにも有用である。約１０〜約３５、約１２．５〜約３２．５、又は約１５〜約３０水銀柱インチのような、様々な圧力で真空を適用し得る。

その方法は、マンドレル表面１０２を第２の温度まで冷却させるステップを更に含む。第２の温度は、プリフォーム６２がマンドレル表面１０２から剥離されるのを可能にする。第２の温度は、典型的には、第１の温度よりも冷たく、一般的には、樹脂の非粘着(non-tack)又は低粘着性(less tacky)温度に対応する。第２の温度は、典型的には、約３５〜約１００、約４０〜約７５、約４０〜約５０°Ｆである。例えば、他のコントローラ（図示せず）によって、マンドレル表面１０２の加熱及び冷却を手動で或いは自動的に制御し得る。その方法は、更に、マンドレル１００から真空シート１１２を取り外すステップと、マンドレル表面１０２からプリフォーム６２を取り外すステップとを含む。これらのステップは手動でも自動でもよい。

特定の実施態様では、マンドレル１００を準備位置から成形位置に移動可能であるように、マンドレル１００を手動又はロボットアーム（図示せず）に取り付け得る。例えば、準備位置では、プリフォーム６２を所定の場所に保持するようマンドレル表面１０２が第１の温度に設定された状態で、プリフォーム６２はマンドレル１００の上に形成される。プリフォーム６２が形成された後、マンドレル１００は、次に成形位置に移動可能であり、そこでは、マンドレル表面１０２の温度は、第２の温度に設定され、それによって、マンドレル表面１０２からのプリフォーム６２の剥離(release)を可能にする。次に、更なる処理のために、例えば、プリフォーム６２をマンドレル１００から型表面２４の上に直接的に移動させ或いは落下させるために、プリフォーム６２を工具２６の型表面２４の上に配置し得る。代替的に、同じ場所での或いは異なる場所での後の使用のために、プリフォーム６２を貯蔵し或いは待機させ得る。

図１０を参照すると、プレス６４内での複合材物品２２の形成前及び／又は後に、様々なステップ（又はプロセス）を実施し得る。これらのステップを様々な順序及び組み合わせにおいて使用し得る。これらの追加的なステップは一例に過ぎず、本発明を限定するものと解釈されてはならない。

プリフォーム６２用のピース１１０を「キット切断」(“kit cut”)プロセスによって提供し得る。例えば、コンピュータ支援製図（ＣＡＤ）システム及び／又はデジタル化模型及び図面(digitized patterns and drawings)からのデータを用いるコンピュータ駆動切断テーブルを使用して、プリプレグシートを切断してピース１１０にし得る。精密な切断のために、キット切断プロセスは、計算機数値制御（ＣＮＣ）作業セルを利用可能であり、作業セルは、一連のＣＮＣ及び機械工具を含む。模型(patterns)及び金型(molds)を現場で作製可能であるが、必要であれば、第三者によって補完され得る。他の原料と同様に、積上げプロセスに先立ってそれらを保存するために、ピース１１０を冷凍庫内に貯蔵し得る。

上述のようにマンドレル１００を用いてプリフォーム６２を形成するためにピース１１０を使用し得る。自動化は可能であるが、手を用いた積上げの使用は、各マンドレル１００に特異なピース１１０のキットを配置することによって、複合材物品２２を通じて異なる強度要求を備える複合材物品２２を設計することを可能にする。加えて、手を用いた積上げは、不要な余分な樹脂堆積を排除することによって材料費を削減し得る。

プレス６４を介した複合材物品２２の形成後及び工具２４からの取外し後、複合材物品２２をトリミング（裁ち落し）プロセスに供し得る。ロボットルータによって複合材物品２２を機械的にトリムし（裁ち落し）且つ／或いは穴穿けし得る。ロボットルータの使用は、一貫した精度及び時機に適った転回を容易化する。次に、複合材物品２２を部分組立及び結合プロセスに供し得る。結合を必要とし得る複合材物品２２は、トリミングプロセスの後に準備され、そして、結合セル(bonding cell)内に配置され、結合セル内で、複合材物品２２はＣＮＣ結合される。ロボット結合セルの使用は、結合精度及び迅速な転回のための一貫した接着経路をもたらす。

次に、複合材物品２２を仕上げプロセスに供し得る。ここでは、仕上げ物品２２をロボット制御で或いは手で砂研磨し得る。自動化技術は仕上げプロセスを合理化し得るが、手を用いた砂研磨は、望ましければ、クラスＡの表面品質を保証するのに役立つと考えられる。複合材物品２２の小さな表面欠陥が存在するならば、技術者はそれらを特定し且つ修復する。次に、複合材物品２２を下塗りプロセスに供し得る。複合材物品２２は、高容積低圧力（ＨＶＬＰ）下塗剤（又は透明塗料）塗布のために、塗料ラインシステムに入り得る。汚染を防止するために、複合材物品２２を前もって洗浄し得る。露出した炭素繊維織物を有する複合材物品２２は透明塗装され、顧客に直接的に搬送され得るのに対し、色を必要とする複合材物品２２は、顧客に到達する前に、下塗りされ、そして、塗装されるために第三者、例えば、ＯＥＭ認定供給業者に送られ得る。次に、複合材物品２２を最終検査プロセスに供し得る。寸法品質を保証するために、複合材物品２２を測定し且つ目視検査し得る。透明塗装済みの複合材物品２２を技巧段階に供し得る。技巧段階では、複合材物品２２は、顧客への発送に先立つ最終目視検査前に、宝石のような仕上がりに研磨される。

本発明の方法で形成される複合材物品２２は、優れた機械特性及び／又は表面特性を有する。例えば、複合材物品２２は、近クラスＡ表面を有することができ、従来的なオートクレーブ方法を介して形成される複合材物品と比べて表面欠陥が殆どないか全くない。複合材物品２２のより詳細を直ぐ下の実施例において記載する。

本発明のシステム２０、方法、及び複合材物品２２を例示する以下の実施例は、例示することを目的とし、本発明を限定することを目的としていない。

実施例

従来的なオートクレーブ方法並びに発明的なシステム及び方法を使用することによって複合材物品の比較例並びに発明的な実施例を作製する。これらの実施例に関する追加的な情報を以下の表１及び後続の記載において提供する。

従来的な積上げ方法によってプリフォームを形成する。プリフォームを自動車フッドに成形する。炭素繊維マットは、露出織物プリプレグであり、樹脂は、「急速硬化」エポキシ樹脂であり、それらの両方をTacoma, WAのToray Composites (America), Inc.から商業的に入手可能である。

プリフォームを工具内に装填し、真空シートで覆う。工具は構造及び材料において同じである。真空を構築し且つ確認する。工具をオートクレーム又はプレス内に配置する。オートクレーブを閉じて始動させる。プレスを閉じて始動させる。プレスは本発明のシステムと流体連絡する。

図１４を参照するならば、オートクレーブのための温度及び圧力傾斜及び休止を含む特定のパラメータをより良好に理解し得よう。図１４中のＴＣの各々は、工具の型表面の上の特定の地点での温度を指す。理解し得るように、オートクレーブは、一定の温度で型表面を均一に加熱し得ない。この均一な熱浸透の欠如は、オートクレーブ内に形成される複合材物品に、表面欠陥のような様々な問題を付与すると考えられる。図１１を参照するならば、プレスのための温度及び圧力傾斜及び休止を含む特定のパラメータをより良好に理解し得よう。

図１２は（上記の表１に示さない）第２の発明的な実施例を例示している。図１３は（同様に上記の表１に示さない）第３の発明的な実施例を例示している。図１２及び１３を参照して理解し得るように、発明的なシステムは、型表面を短い時間期間内に急速に加熱し得る。加えて、ピーク温度に達するために、休止(dwell)は必要とされない。その代わり、発明的なシステムの急速加熱能力に基づき、初期の極めて短い時間期間内に急速にピーク温度に達し得る。

図１１を参照すると、工具の型表面の温度は、ヒータサブシステム及びコントローラを使用して、Ｔ_１からＴ_１−２に傾斜する。具体的には、コントローラは、Ｔ_１−２に達するまで、弁を使用して多量の加熱流体の一部をヒータサブシステムのタンクから工具に向ける。

Ｔ_１−２に達するや否や、コントローラは、弁を使用することによって、タンクからの流れを停止し、ヒータサブシステムは、多量の加熱流体を再注入するよう再循環し始める。コントローラが工具への多量の加熱流体の追加的な流れを必用に応じて調節（変調）することによって、Ｔ_１−２は許容可能な公差レベルに維持される。Ｔ_ｔ＜１の間、樹脂はその最低の粘性又はその付近にあると考えられる。そのような粘度にある樹脂を有することは、あらゆる捕捉空気又は樹脂の硬化中に創成される樹脂副産物が複合材物品から排気されるのを可能にする。

工具が温度Ｔ_１−２まで加熱される間、プレスのキャビティはＰ_１−２まで加圧される。具体的には、コントローラは、圧縮空気をキャビティにもたらすよう、圧力タンクに命令する。Ｐ_１−２に達するや否や、コントローラは圧力タンクからの流れを停止する。キャビティへの圧縮空気の追加的な流れを必用に応じて調整（変調）することによって、Ｐ_１−２は許容可能な公差レベルに維持される。

Ｔｔ_＜１を過ぎるや否や、コントローラは、型表面２４がＴ_２に達するまで、多量の加圧流体の他の部分（又は全部）を工具に向ける。Ｔ_２に達するや否や、コントローラは、弁を使用することによってタンクからの流れを停止し、ヒータサブシステムは、多量の加熱流体を再注入するよう再循環し始める。コントローラが工具への多量の加熱流体の追加的な流れを必用に応じて調節（変調）することによって、Ｔ_２は許容可能な交差レベルに維持される。Ｔｔ_２の間、樹脂はその硬化温度又はその付近にあると考えられる。そのような温度にある樹脂を有することは、複合材物品に優れた表面特性及び機械特性を付与すると考えられる。試験を介して、或いは、ＭＳＤＳ又は技術データシートからのような樹脂の技術文献を参照することによって、この温度を決定し得る。

工具が温度Ｔ_２まで加熱される間、プレスのキャビティはＰ_２まで加圧される。具体的には、コントローラは、キャビティに圧縮空気を提供するよう、圧力タンクに命令する。圧力が加えられる間、真空が維持される。Ｐ_２に達するや否や、コントローラは、圧力タンクからの流れを停止する。コントローラがキャビティへの圧縮空気の追加的な流れを必用に応じて調節（変調）することによって、Ｐ_２は許容可能な交差レベルに維持される。Ｐｔ_２を過ぎるや否や、コントローラは、減圧するようプレスに命令する。具体的には、プレスは、Ｐｔ_３に亘って圧縮空気を大気に排気し始める。プレスは、空気の完全な「廃棄」(“dump”)を行う、即ち、空気は制御された速度で放出される必要はない。

Ｔｔ_２を過ぎるや否や、コントローラは、Ｔ_３に達するまで、弁を使用して、チラーサブシステムのタンクからの多量の冷却流体の一部を工具に向ける。ヒータサブシステムの前に或いはヒータサブシステムが前に使用されている間、コントローラは、弁、タンク、及びチラーを使用して、多量の冷却流体を形成し且つ維持するよう、チラーサブシステムに命令する。チラーサブシステムが使用されている間、コントローラは、弁、タンク、及びヒータを使用して、多量の加熱流体を再注入し且つ維持するよう、ヒータサブシステムに命令する。よって、システムは、短い時間期間の直ぐ後に、後続のサイクルを準備ができている。

各々のサイクルの完了の後、オートクレーブ及びプレスから工具を取り外す。各サイクルの性能は、各方法によって形成される複合材物品の外観ベースで評価される。具体的には、複合材物品を工具から取り外し、表面欠陥を目立たせるために、それらの表面を白色タルカムパウダで拭く。複合材物品の表面に存在する穴及び／又は乾線は、タルカムパウダで強調される。具体的には、そのような欠陥は、白色の点（穴）又は白色の縞（乾線）として見える。穴又は乾線は、サイクル中に樹脂が適切に流れなかった所であり、それによって、その表面に空所を残す。

発明的なシステム及び方法によって作製される複合材物品は、オートクレーブによって作製されるものに比べて優れた表面特性を有する。具体的には、発明的なシステム及び方法を介して形成される複合材物品は、オートクレーブにおいて形成されるものに比べて、穴及び乾線の量の〜８５〜９０％の削減を有する。加えて、発明的なシステム及び方法を介して形成される複合材物品は、オートクレーブにおいて形成されるものに比べて、穴及び乾線の過酷さ（深さ／幅）の〜８５〜９０％の削減を有する。そのような欠陥は、複合材物品の表面がクラスＡであると看做されるために、修復（充填及び砂研磨）されなければならない。

戻って上記の表１を参照すると、発明的なシステム及び方法は、オートクレーブプロセスに比べて〜８０％を超えるサイクル時間の削減も有する（１３分対７２分）。加えて、工具は、オートクレーブから取り外されるものと比べて、プレスから取り外された後、３０％超より低い温度である（〜１２０°Ｆ対〜１８０°Ｆ）。よって、発明的なシステム及び方法は、サイクル時間及び全製造時間の有意な削減を可能にしながら、オートクレーブを使用して形成されるものと比べて、より高い品質の複合材物品を提供する。

付属の請求項は、付属の請求項の範囲に入る特定の実施態様の間で異なり得る、詳細な記載に記載する明示的な特定の化合物、組成物、又は方法に限定されないことが理解されなければならない。様々な実施態様の特定の機能又は特徴を記載するためにここで依存するあらゆるマーカッシュグループに関して、異なる、特別な、及び／又は、予期しない結果を、全ての他のマーカッシュ構成要素とは無関係に、それぞれのマーカッシュグループの各構成要素から得ることができることが理解されるべきである。マーカッシュグループの各々の構成要素は、個々に且つ／或いは組み合わせにおいて依存し合い、付属の請求項の範囲内の特定の実施態様の十分なサポートをもたらし得る。

本発明の様々な実施態様を記載する上で依存するあらゆる範囲及び部分範囲は、個々に並びに集合的に付属の請求項の範囲に入り、そのような値がそこに明示的に記載されていないとしても、それらの内の全ての値及び／又は部分的な値を含む全ての範囲を記載し且つ想定すると理解されることが理解されなければならない。当業者は、列記の範囲及び部分範囲は、本発明の様々な実施態様を十分に記載し且つ可能にすること、並びに、そのような範囲及び部分範囲を関連する半分、三半分、四半分、五半分等に更に描写し得ることを直ちに認識する。単に一例として、「０．１〜０．９」の範囲を下方の３分の１に、即ち、０．１〜０．３、中央の３分の１、即ち、０．４〜０．６、及び、上方の３分の１、即ち、０．７〜０．９に更に描写可能であり、それらは個々に並びに集合的に付属の請求項の範囲内にあり、付属の請求項の範囲内の特定の実施態様に個々に並びに／或いは集合的に依存し、且つ、それらのための十分なサポートをもたらし得る。加えて、「少なくとも」、「より大きい」、「未満」、「以下」等のような範囲を定め或いは変更する言語に関して、そのような言語は部分範囲及び／又は上限又は下限を含むことが理解されなければならない。他の例として、「少なくとも１０」の範囲は、少なくとも１０〜３５の部分範囲、少なくとも１０〜２５の部分範囲、２５〜３５の部分範囲等を固有に含み、各部分範囲は、付属の請求項の範囲内の特定の実施態様に個々に並びに／或いは集合的に依存し、それらのための十分なサポートをもたらす。最後に、開示の範囲内の個々の数は、付属の請求項の範囲内の特定の実施態様に依存し、それらのための十分なサポートをもたらす。例えば、「１〜９」の範囲は、３のような個々の整数、並びに、４．１のような小数点（又は分数）を含み、それらは依存し、付属の範囲内の特定の実施態様のための十分なサポートをもたらす。

本発明を例示的な方法において記載したが、使用される用語は、限定の性質を帯びているというよりもむしろ、記述の性質を帯びていることが理解されるべきである。本発明の多くの変更及び変形が上記教示の観点から可能である。付属の請求項の範囲内に具体的に記載されるのと異なる方法において本発明を実施し得る。独立項及び従属項の全ての組み合わせの主題は、単一従属及び複数従属の両方で、ここにおいて明示的に想定される。

Claims (9)

1. 複合材物品を形成する方法であって、
   型表面を有する工具を提供するステップと、
   プラットフォームと該プラットフォームに面するカバーとを有するプレスを提供するステップと、
   炭素繊維マットと樹脂とを含むプリフォームを提供するステップと、
   前記工具と流体連絡し且つヒータと加熱流体を収容するタンクとを含むヒータサブシステムを提供するステップと、
   前記工具と流体連絡し且つチラーと冷却流体を収容するタンクとを含むチラーサブシステムを提供するステップと、
   前記工具と前記ヒータサブシステムの前記タンク及び前記チラーサブシステムの前記タンクの両方との間で流体連絡する弁を提供するステップと、
   前記工具の前記型表面の上に前記プリフォームを配置するステップと、
   前記工具の上に真空キャノピを配置して、該真空キャノピと前記工具の前記型表面との間に外被を定めるステップと、
   前記真空キャノピに真空を適用し、それによって、前記工具の前記型表面に隣接して前記プリフォームを保持するよう、前記外被を排気するステップと、
   前記カバーと前記プレスの前記プラットフォームとの間に前記工具を配置するステップと、
   前記プラットフォームを前記カバーと接触させ、前記カバーと前記プレスの前記プラットフォームとの間にキャビティを定めて、前記工具を前記プレスの前記キャビティ内に配置するステップと、
   前記加熱流体を前記ヒータサブシステムの前記タンクから前記工具の前記型表面に方向付けて、前記型表面を第１の時間期間（Ｔｔ_１）内に第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）まで直接的に加熱して、前記樹脂を薄くさせるステップと、
   前記弁を利用して前記加熱流体を前記工具から前記ヒータサブシステムに再循環させるステップと、
   前記プラットフォームを統合させるよう、前記プレスの前記キャビティを圧縮空気で第１の時間期間（Ｐｔ_１）内に第１の圧力（Ｐ_１）から第２の圧力（Ｐ_２）まで加圧するステップと、
   前記樹脂を硬化させるよう、前記工具の前記型表面を第２の時間期間（Ｔｔ_２）に亘ってＴ_２に維持するステップと、
   前記プレスの前記キャビティを減圧するステップと、
   前記冷却流体を前記チラーサブシステムの前記タンクから前記工具の前記型表面に方向付けて、前記型表面を直接的に冷却して、前記型表面を第３の時間期間（Ｔｔ_３）内にＴ_２から第３の温度（Ｔ_３）まで降下させるステップと、
   前記弁を利用して前記冷却流体を前記工具から前記チラーサブシステムに再循環させるステップと、
   前記カバーと前記プレスの前記プラットフォームとを分離させるステップと、
   前記プレスから前記工具を取り外すステップと、
   前記工具から前記真空キャノピを取り外すステップと、
   前記工具の前記型表面から前記複合材物品を取り外すステップとを含み、
   Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３は、３０分以下である、
   方法。
2. Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３が３０分以下であるならば、Ｔ_１は、５０°Ｆ（１０°Ｃ）〜１２５°Ｆ（５１．７°Ｃ）であり、Ｔｔ_１は、１〜２５分であり、Ｔ_２は、２５０°Ｆ（１２１°Ｃ）〜４００°Ｆ（２０４°Ｃ）であり、Ｔｔ_２は、１〜２５分であり、Ｔ_３は、７５°Ｆ（２３．９°Ｃ）〜１５０°Ｆ（６５．６°Ｃ）であり、Ｔｔ_３は、１〜２５分であり、Ｐ１は、０〜５ｐｓｉｇ（１０１〜１３６ｋＰａ）であり、Ｐｔ_１は、１〜２５分であり、Ｐ_２は、５０〜１５０ｐｓｉｇ（４４６〜１１３５ｋＰａ）であり、Ｐｔ_２は、１〜２５分である、請求項１に記載の方法。
3. ｉ） 前記工具の前記型表面をＴ_２まで加熱する前に、前記工具の前記型表面をＴｔ_１の一部（Ｔｔ_＜１）に亘ってＴ_１とＴ_２との間の中間温度（Ｔ_１−２）に維持するステップを更に含み、Ｔ_１−２は、１００°Ｆ（３７．８°Ｃ）〜３５０°Ｆ（１７７°Ｃ）であり、Ｔ_ｔ＜１は、１〜２５分未満であり、
   ｉｉ） 前記プレスの前記キャビティをＰ_２まで加圧する前に、前記プレスの前記キャビティをＰｔ_１の一部（Ｐｔ_＜１）に亘ってＰ_１とＰ_２との間の中間圧力（Ｐ_１−２）に維持するステップを含み、Ｐ_１−２は、２５〜１２５ｐｓｉｇ（２７４〜９６３ｋＰａ）であり、Ｐｔ_＜１は、１〜２５分であり、或いは、
   ｉｉｉ） ｉ）及びｉｉ）の両方のステップを含む、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記工具、前記プレス、前記ヒータサブシステム、前記チラーサブシステム、及び前記弁と連絡するコントローラを提供するステップを更に含む、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の方法。
5. ｉ） 多量の加熱流体で前記工具の前記型表面を加熱するよう、前記ヒータサブシステムの前記タンク内の前記多量の加熱流体は、Ｔ_２以上の温度にあり、
   ｉｉ） 多量の冷却流体で前記工具の前記型表面を冷却するよう、前記チラーサブシステムの前記タンク内の前記多量の冷却流体は、Ｔ_３以下の温度にある、
   請求項１に記載の方法。
6. コントローラが、
   ｉ） 前記工具の前記型表面を加熱又は冷却するために、流体を前記ヒータサブシステム及び前記チラーサブシステムの一方のサブシステムの前記タンクの少なくとも１つのタンクから前記工具に方向付けるよう、前記弁を制御し、
   ｉｉ） 前記ヒータサブシステム及び前記チラーサブシステムの他方のサブシステムの前記タンク内の多量の加熱流体又は冷却流体を維持するために、前記ヒータサブシステム及び前記チラーサブシステムの前記他方のサブシステム内で流体を再循環させるよう、前記弁を制御し、或いは、
   ｉｉｉ） ｉ）及びｉｉ）の両方のために前記弁を制御する、
   請求項１に記載の方法。
7. ｉ） 前記プリフォームは、炭素繊維プリプレグであり、
   ｉｉ） 前記プリフォームの前記樹脂は、エポキシ樹脂を含み、或いは、
   ｉｉｉ） ｉ）及びｉｉ）の両方である、
   請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の方法。
8. 複合材物品を形成する方法であって、
   型表面を有する工具を提供するステップと、
   炭素繊維マットと樹脂とを含むプリフォームを提供するステップと、
   前記工具と流体連絡し且つヒータと加熱流体を収容するタンクとを含むヒータサブシステムを提供するステップと、
   前記工具と流体連絡し且つチラーと冷却流体を収容するタンクとを含むチラーサブシステムを提供するステップと、
   前記工具と前記ヒータサブシステムの前記タンク及び前記チラーサブシステムの前記タンクの両方との間で流体連絡する弁を提供するステップと、
   前記工具の前記型表面の上に前記プリフォームを配置するステップと、
   前記加熱流体を前記ヒータサブシステムの前記タンクから前記工具の前記型表面に方向付けて、前記型表面を第１の時間期間（Ｔｔ_１）内に第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）まで直接的に加熱して、前記樹脂を薄くさせるステップと、
   前記弁を利用して前記加熱流体を前記工具から前記ヒータサブシステムに再循環させるステップと、
   前記プリフォームを統合させるために、前記プリフォームに第１の時間期間（Ｐｔ_１）内に第１の圧力（Ｐ_１）から第２の圧力（Ｐ_２）まで圧力を適用するステップと、
   前記樹脂を硬化させるために、前記工具の前記型表面を第２の時間期間（Ｔｔ_２）に亘ってＴ_２に維持するステップと、
   前記工具の前記型表面をＴ_２まで加熱させる前に、前記型表面をＴｔ_１の一部（Ｔｔ＜_１）に亘ってＴ_１とＴ_２との間の中間温度（Ｔ_１−２）に維持する任意的なステップと、
   前記圧力を第２時間期間（Ｐｔ_２）に亘ってＰ_２に維持するステップと、
   Ｐ２の前に、前記圧力をＰｔ_１の一部（Ｐｔ_＜１）に亘ってＰ_１とＰ_２との間の中間圧力（Ｐ_１−２）に維持する任意的なステップと、
   前記複合材物品に対する圧力を減少させるステップと、
   前記冷却流体を前記チラーサブシステムの前記タンクから前記工具の前記型表面に方向付けて、前記型表面を第３の時間期間（Ｔｔ_３）内にＴ_２から第３の温度（Ｔ_３）まで冷却するステップと、
   前記弁を利用して前記冷却流体を前記工具から前記チラーサブシステムに再循環させるステップと、
   前記複合材物品を前記工具の前記型表面から取り外すステップとを含み、
   Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３は、３０分以下である、
   方法。
9. 複合材物品を形成するために工具の型表面を加熱及び冷却する方法であって、
   前記工具と流体連絡するヒータサブシステムを提供するステップを含み、該ヒータサブシステムは、
   流体を加熱するヒータと、
   多量の加熱流体を収容するタンクとを含み、該タンクは、前記ヒータと流体連絡し、
   当該方法は、
   前記工具と流体連絡するチラーサブシステムを提供するステップを含み、該チラーサブシステムは、
   流体を冷却するチラーと、
   多量の冷却流体を収容するタンクとを含み、該タンクは、前記チラーと流体連絡し、
   当該方法は、
   前記工具と前記ヒータサブシステムの前記タンク及び前記チラーサブシステムの前記タンクの両方との間を流体連絡する弁を提供するステップと、
   前記工具の前記型表面を第１の時間期間（Ｔｔ_１）内に第１の温度（Ｔ_１）から第２の温度（Ｔ_２）まで加熱するために、前記多量の加熱流体を前記ヒータサブシステムの前記タンクから前記工具に方向付けるステップと、
   前記型表面を第２の時間期間（Ｔｔ_２）に亘ってＴ_２に維持するために、前記多量の加熱流体を前記ヒータサブシステムの前記タンクから前記工具の前記型表面に方向付けるステップと、
   前記弁を利用して前記加熱流体を前記工具から前記ヒータサブシステムに再循環させるステップと、
   前記工具の前記型表面を第３の時間期間（Ｔｔ_３）内にＴ_２から第３の温度（Ｔ_３）まで冷却するために、前記多量の冷却流体を前記チラーサブシステムの前記タンクから前記工具に方向付けるステップと、
   前記弁を利用して前記冷却流体を前記工具から前記チラーサブシステムに再循環させるステップとを含み、
   前記工具の前記型表面は、毎分６０°Ｆよりも大きい速度（〜３３°Ｃ／分）で加熱し、
   前記工具の前記型表面は、毎分４０°Ｆよりも大きい速度（〜２２°Ｃ／分）で冷却し、
   Ｔｔ_１＋Ｔｔ_２＋Ｔｔ_３は、３０分以下である、
   方法。
   

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