JP6457882B2 - 複合構造体のための組込配線システム - Google Patents

Description

本開示は、概して航空機に関し、特に航空機における電線に関する。より具体的には、本開示は、航空機で用いられる複合構造体に導電材料を付着させる方法及び装置に関する。

航空機の製造プロセスは複雑である。何千もの部品が製造され、これらが組み立てられて航空機を形成する。これらの部品は、構造的部品、航空機システム、制御装置、搭乗者用座席、収納部、及び他の適切な部品を含む。これらの部品のいくつかは、１つ又はそれ以上の複合材料を含む。

様々な航空機システムに電気を供給するために、航空機全体に電線が設置されている。この電線は、例えば、航空機の機体全体に沿って延びており、航空機内の様々な装置に対して電力供給を行う。例えば、電線は、動翼、表示装置、ライト、器具、及び他の装置に対して供給を行う。また、電線は、各翼を通って延伸し、翼上の装置に電力を供給する。

設置の際、電線は、束で航空機の構造体に取り付けられることが多い。これらの束は、電力を伝達する複数の個々の配線を含む。

これらの配線束を航空機に固定するために、所定数の追加的な部品が必要である。配線束を適切な位置で保持するために、限定的ではないが、例えば、コネクタ、断路パネル、結束バンド（ties）、ファスナー、クランプ（clamp）、絶縁器具（standoffs）、棒スパナ（spanner bars）、ブラケット、スペーサー、及び他の部品が必要である。これらの部品は、それぞれ別々に製造され、オペレーターによって航空機に設置される場合もある。

配線束を適切に設置するためには、オペレーターは、航空機の構造体に穿孔した後に、配線束の保持に用いる部品を挿入することができる。例えば、オペレーターは、複合外皮パネル（composite skin panel）に穿孔し、ファスナー及びブラケットを挿入して、配線束を保持してもよい。これらの穴は、配線の垂れを低減するために、ブラケット用にある間隔で形成することになるであろう。また、オペレーターは、個々の電線を保持するために、結束バンドを用いて配線束をまとめなければならない場合もある。

他の作業に加え、これらの製造及び設置作業を実行すると、望ましくない程度に長く時間がかかる可能性がある。結果として、航空機の製造費が増加しうる。また、配線束に加えて、これらの配線束を航空機に固定するために用いられる部品を製造すると、航空機の重量及び複雑性が望ましくない程度まで増す可能性がある。したがって、上述した問題のうち少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び機器を有することが望ましい。

１つの例示的な実施形態において、複合部品を製造する方法が提供される。複合材料の層を硬化することにより複合部品が形成される。プライマーは複合部品に付着させられる。導電要素のグループをプライマーに付着させることにより、電子デバイスが形成される。

他の例示的な実施形態において、装置は、航空機用の複合部品と、複合部品の表面上に付着させられたプライマーと、電子デバイスと、を含む。電子デバイスは、プライマー上に付着させられた導電要素のグループを含む。導電要素のグループを流れる電流により、複合部品に接続されたデバイスに電力が供給される。

さらに他の例示的な実施形態において、複合部品を製造する方法が提供される。複合部品用の複合材料の層がレイアップされる。複合材料の層を硬化することにより複合部品が形成される。直接書き込み処理を用いて、材料層上に導電要素のグループを付着させることにより、材料層上に電子デバイスが形成される。導電要素のグループを有する材料層と、複合部品とを共接着する。導電要素のグループを流れる電流により、複合部品に接続された装置に電力が供給される。

特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載と図面から明らかになるであろう。

例示的な実施形態に特有のものと考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、ならびに、好ましい使用形態、更にその目的および利点は、以下に示す添付の図面と共に本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。

例示的な実施形態に係る航空機を示す図である。 例示的な実施形態に係る製造環境を示すブロック図である。 例示的な実施形態に係る配線システムを示すブロック図である。 例示的な実施形態に係る、翼用の外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、直接書き込み機具が導電材料を付着させる処理を示す図である。 例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する翼の外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、配線システムを有する完成した外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、航空機用の翼を示す図である。 例示的な実施形態に係る、外皮パネルと共接着される材料層を示す図である。 例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する材料層を示す図である。 例示的な実施形態に係る、外皮パネルと共接着された材料層を示す図である。 例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する材料層が取り付けられた外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、垂直尾翼用の完成した外皮パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、航空機の垂直尾翼を示す図である。 例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する内装パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、航空機に設置された内装パネルを示す図である。 例示的な実施形態に係る、複合部品の製造プロセスのフローチャートである。 例示的な実施形態に係る、複合部品上に電子デバイスを形成するプロセスのフローチャートである。 例示的な実施形態に係る、複合部品の製造プロセスのフローチャートである。 例示的な実施形態に係る、航空機の製造及び保守方法を示すブロック図である。 例示的な実施形態を実施可能な航空機を示すブロック図である。

例示的な実施形態においては、１つ又はそれ以上の異なる問題が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、航空機に電線を設置するために要する時間を短縮することが望ましいということが認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、航空機全体に配線束を設置するために膨大な労働時間を費やすということが認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、自動配線工程により、これらの配線束の設置に費やす時間を短縮できるということが認識及び考慮されている。

また、例示的な実施形態においては、航空機の重量を低減することにより、空力性能、燃料効率、及び他の性能パラメータを増加することが望ましい、ということが認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、航空機において配線束を固定する場合、締め具、結束バンド、及びブラケットなどの様々な付属構造体が必要である、ということが認識及び考慮されている。これらの付属構造体により、航空機に望まれない重量が加わる可能性がある。

さらに、例示的な実施形態においては、航空機の配線束の設置中に修正される航空機用複合構造体について、その構造的な完全性を確保することが認識及び考慮されている。一例としては、配線束の設置中に、穿孔、切削、又は他の変更が行われた複合構造体が、所望レベルの構造的完全性を維持しているか否かを確認するために検査を行う。この検査の結果、航空機用複合構造体を再加工又は廃棄することもあり、航空機の製造に要する時間が増加する。

したがって、例示的な実施形態においては、導電要素を有する複合部品を製造するための方法及び装置が提供される。複合部品は、航空機用に構成されてもよい。例示的な実施形態においては、複合材料からなる層を硬化して、複合部品を形成する。硬化を行った後、複合部品の表面にプライマーを付着させる。導電要素のグループをプライマー上に付着させることにより、複合部品表面のプライマー上に電子デバイスを形成する。

ここで、図面を参照すると、特に、図１は、例示的な実施形態に係る航空機を示している。この図示例は、航空機１００の斜視図である。

同図に示すように、航空機１００は、機体１０６に取り付けられた翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８と、翼１０４に取り付けられたエンジン１１０とを含む。

この図示例では、機体１０６は、尾部１１２を有している。水平尾翼１１４、水平尾翼１１６、及び垂直尾翼１１８は、機体１０６の尾部１１２に取り付けられている。

航空機１００は、この図示例では、複合外皮（composite skin）１２０を有している。複合外皮１２０は、複合材料の層からなる。これらの複合材料の層をレイアップして、所定の温度及び圧力に曝露することにより硬化して、複合外皮１２０のパネルを形成する。複合外皮１２０に加え、他のタイプの複合構造体を航空機１００の内部に配置することができる。翼１０４の外皮パネル１２２、及び垂直尾翼１１８の外皮パネル１２４は、複合外皮１２０を形成するパネルの一例である。

例示的な実施形態を航空機１００で実現することにより、航空機１００で用いられている様々な装置に電力を供給することができる。具体的には、配線システムを複合外皮１２０の一部に付着させることにより、これらの装置に電力を供給することができる。配線システムは、航空機１００内の他の複合構造体に付着させることもできる。

次に図２を参照すると、同図には、例示的な実施形態に係る製造環境のブロック図が示されている。この図示例では、製造環境２００とは、移動プラットフォーム２０４に対して配線システム２０２を形成する環境である。移動プラットフォーム２０４における配線システム２０２は、デバイス２０８に電力２０６を供給するために用いることができる。

この図示例では、移動プラットフォーム２０４は、航空機２１０の形態をとる。図１における航空機１００は、この図においてブロックの形式で示されている航空機２１０を物理的に実現した例である。

図示のように、配線システム２０２は、所定数の異なるコンポーネントを含んでいる。本明細書において、「所定数の」アイテムとは、１つ又は複数のアイテムをいうものとする。この図示例において、所定数のコンポーネントとは、１つ又は複数のコンポーネントである。配線システム２０２は、この図示例では、複合部品２１２と、電子デバイス２１４を含む。

図示のように、複合部品２１２は、複合材料２１６の層で構成される構造体である。複合材料２１６の各層は、ポリマー樹脂マトリックス内で結合された強化繊維を含みうる。この図示例では、複合材料２１６の層は、強化材料（例えば、シート状にされた繊維）を含む。これらのシートは、テープや織物の形態であってもよいし、他の適切な形態をとってもよい。この図示例では、繊維及び樹脂を配置して硬化することにより、複合部品２１２を形成する。

複合材料２１６の層は、例えば、複合プリプレグ２１８の層からなり、このプリプレグは、強化材料（例えば、繊維）に対して、樹脂を予め含浸させるか、又は注入してなる。複合プリプレグ２１８の層は、ツール（tool）上にレイアップ及び硬化されることにより、複合部品を形成する。他の実施例では、複合材料２１６の層をレイアップして複合部品２１２を成形した後に、強化材料に樹脂を注入してもよい。

この図示例では、複合部品２１２は、硬化複合部品である。すなわち、複合材料２１６の層は、既に硬化処理が施されている。図１に示す航空機１００などのプラットフォームで用いる場合には、複合部品２１２に対して更に硬化処理を行う必要はない。

この実施例では、複合部品２１２は、航空機部品２２０の形状に成形される。航空機部品２２０は、航空機２１０用に構成された構造体である。いくつかの例では、複合部品２１２は、外皮パネル、内装パネル、ストリンガー、フレーム、翼桁、翼、ウィングレット（winglet）、機体、尾部、動翼、及び、配線の配設先又は経路として望ましい他の航空機部品などの航空機部品２２０の形状に成形されてもよい。いくつかの例では、複合部品２１２は、電子デバイス２１４が複合部品２１２に設置される前に、上述したような航空機部品の形状に成形される。いくつかの例では、複合部品２１２は、１つ又はそれ以上の曲面を含む複雑形状を有していてもよい。

図示のように、複合部品２１２は表面２２２を有する。表面２２２は、例えば、複合部品２１２の外面である。例えば、表面２２２は、複合部品２１２の形成に用いられる複合材料の最外層に位置している。表面２２２は、いくつかの例では、曲面であってもよい。

この実施例では、電子デバイス２１４を複合部品２１２の表面２２２に付着させることにより、複合部品２１２に追加的な機能を提供することができる。例えば、複合部品２１２は、移動プラットフォーム２０４の二次構造体又は一次構造体として機能するが、これに加えて、複合部品２１２は、電子デバイス２１４を用いて、他の機能を有することができる。

この特定の例では、電子デバイス２１４は、デバイス２０８に電気信号を送信するように構成されているデバイスである。具体的には、電子デバイス２１４は、デバイス２０８に電力２０６を供給する。例えば、電子デバイス２１４は、電源２０７からデバイス２０８へ電力２０６を供給することができる。

この実施例では、電源２０７は、例えば、複合部品２１２に設けられたデバイスである。一例として、電源２０７は、外皮パネルに位置する太陽電池である。他の例では、電源２０７は、複合部品２１２から離れて配置されている。この場合、電源２０７は、何らかの方法で、複合部品２１２と電気的に接続されてもよい。例えば、電源２０７は、電子デバイス２１４から離れて配置されている電池システムであり、複合部品２１２に沿って、１つ又はそれ以上の点で電子経路（electronic traces）を介して電子デバイス２１４と電気的に接続している。電源２０７は、特定の実施態様に応じて他の形態をとることもできる。

図示のように、電子デバイス２１４は、導電要素のグループ２２４を含んでいる。本明細書において、アイテムの「グループ」とは、１つのアイテムよりも多いことをいう。この実施例では、導電要素のグループ２２４は、１よりも多い数の導電要素を含む。

この図示例では、導電要素のグループ２２４内の導電要素は、電気信号を伝えるように構成された構造体である。導電要素のグループ２２４は、電気経路（electrical trace）、相互接続子、配線、トランジスタ、集積回路、導電性コネクタ、又は他の適切なタイプの導電要素のうち、少なくとも１つを含む。

本明細書において、「少なくとも１つの」という語句がアイテムのリストについて用いられる時は、リストアップされたアイテムの１つ又はそれ以上の様々な組み合わせを使用してもよいということであり、リストのアイテムの１つだけを必要とする場合もあることを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってもよい。換言すると、「少なくとも１つの」は、如何なる組み合わせ又は数のアイテムをリストから使用してもよいが、リスト上の全てのアイテムを必要とするわけではないということを意味する。

例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣのうち少なくとも１つ」は、アイテムＡ；アイテムＡとアイテムＢ；アイテムＢ；アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ；又は、アイテムＢとアイテムＣ、を意味する場合がある。いくつかのケースにおいて、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣのうち少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと、１個のアイテムＢと、１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適切な組み合わせであってもよい。

図示のように、導電要素のグループ２２４は、導電材料２２６を含んでいる。導電材料２２６とは、電気信号の流れを１つ又はそれ以上の方向に向けることができる材料をいう。導電材料２２６は、金属、金属合金、又は他の種類の導電体を含みうる。具体的には、導電材料２２６は、銅、銅合金、炭素、グラフェン、チタン、ニッケル、銀、又は他の適切な導電体のうちから少なくとも１つが選択される。

この実施例では、電力２０６は、導電要素のグループ２２４を流れる電流２２８により、複合部品２１２に接続されたデバイス２０８に供給される。一実施例では、導電経路（conductive traces）は、複合部品２１２の一端から、複合部品２１２の他端まで延伸するプライマー２２１上に付着しており、複合部品２１２全体に電力２０６を供給するためのパワーレールを形成している。

この図示例では、デバイス２０８は、電力２０６を用いて航空機２１０における操作を実行するように構成されている物体である。デバイス２０８とは、例えば、限定するものではないが、ライト、機器、制御系、センサー、表示装置、コンピュータ、フィールド交換可能ユニット（FRU）、機内娯楽システム（IFE: inflight entertainment system）、グラフィックインジケータ（graphical indicator）、ビーコン、非常装置、ドアシステム、又は他の適切な機構である。

一例として、デバイス２０８が、翼のライトである場合、電子デバイス２１４を翼の表面２２２に付着させることにより、当該ライトに電力２０６を供給することができる。別の例として、デバイス２０８が、航空機２１０の旅客キャビンにおける室内灯を含む場合、電子デバイス２１４を旅客キャビンの内装パネルの表面２２２に付着させることにより、当該室内灯に電力２０６を供給することができる。さらに別の実施例として、デバイス２０８がセンサーの場合、電子デバイス２１４を外皮パネルの表面２２２に配置することにより、センサーに電力１０６を供給し、航空機２１０の着氷状態を検知することができる。

この実施例では、付着システム２３０を用いて電子デバイス２１４を複合部品２１２に付着させてもよい。特に、電子デバイス２１４における導電要素のグループ２２４は、付着システム２３０を用いて、複合部品２１２の表面２２２に塗布されたプライマー２２１上に付着させる。

この実施例において、複合部品２１２の表面２２２にプライマー２２１を用いた場合のように、アイテムを基体に付加することを、アイテムを基体に「付着させる（deposited）」という。このように、導電要素のグループ２２４を付着させることは、複合部品２１２の表面に導電要素を「付加（addition）」又は「塗布（application）」することをいう。いくつかのケースにおいては、導電要素のグループ２２４に加え、抵抗要素又は他の構造体を表面２２２に付着させてもよい。

図示のように、付着システム２３０は、導電要素のグループ２２４を複合部品２１２に塗布するように構成されている様々なコンポーネントを含む。例えば、付着システム２３０は、ロボット装置、噴霧器、ブラシ、ガントリ（gantry）、ノズル、コーティング工具、ガン、プラズマスプレーシステム、及び他の適切なタイプの工具のうち、少なくとも１つを含みうる。付着システム２３０は、さらに、電源、制御装置、加熱システム、及び他の付属部品を含みうる。

この図示例では、付着システム２３０は、直接書き込み処理（direct-write process）２３２を用いて、導電要素のグループ２２４を付着させる。この実施例において、直接書き込み処理２３２は、必要な材料のみを直接基体に付着させるアディティブ工程（additive process）を含みうる。

例えば、直接書き込み処理２３２は、導電材料２２６のみを複合部品２１２に付着させることを含む。直接書き込み処理２３２は、基体を所望の材料で完全に覆うことと、余分な材料を除去することとが要求されうる標準的な電子工程技術とは異なる。この除去工程は、いくつかの例では「エッチング」と呼ばれる。

この実施例では、直接書き込み処理２３２は、プラズマ溶射、ナノ粒子インクジェット処理、スクリーン印刷、噴霧インクジェット処理（atomized jetted ink process）、動的金属被覆法（kinetic metallization）、及び他の適切なタイプの直接書き込み処理から１つを選択することができる。直接書き込み処理２３２を用いる場合、複合部品２１２の表面２２２から余分な材料を除去するためのエッチングは不要である。例えば、プラズマ溶射を用いる場合、導電材料２２６は、プライマー２２１上に所望の形状をなすように直接噴霧され、エッチングは行われない。

この図示例では、プライマー２２１を表面２２２に付着させて、表面２２２に導電材料２２６を塗布するための準備をする。例えば、導電材料２２６の塗布前に、プライマー２２１を表面２２２に付着させることにより、導電材料２２６の接着性を促進させることができる。実施例において、プライマー２２１は、導電材料２２６が表面２２２の望まれない領域に拡散することを実質的に抑止することにより、接着性を促進している。換言すると、プライマー２２１は、余分な導電材料２２６が流れることを防止している。

プライマー２２１は、さらに他の機能も提供することができる。例えば、プライマー２２１は、特に、耐食性を提供するとともに、導電材料２２６の耐久性、及び、構造的負荷耐久能力などを向上させることができる。さらなる例においては、プライマー２２１は、導電材料２２６と複合部品２１２との間に絶縁層を提供することができる。

この実施例において、プライマー２２１は、表面２２２に直接塗布するが、当該塗布は、導電材料２２６を付着させるために均一な表面になるように行う。一実施例において、「均一な」表面とは、全体的に実質上同じ特性を有する表面をいう。この均一な表面は、例えば、導電材料２２６が塗布される表面２２２の一部である。いくつかの例では、この均一な表面は、導電材料２２６が塗布される実質的に平滑な面である。他の例では、この均一な表面は、研磨面である。均一な表面を用いると、プライマー２２１に対して導電材料２２６をムラなく付着させることができる。

プライマー２２１は、直接書き込み処理２３２を用いて複合部品２１２の表面２２２に塗布される。一例として、プライマー２２１は、プラズマ溶射を用いて、複合部品２１２の表面２２２に直接噴霧する。

一実施例では、複合部品２１２の表面２２２に対して、プライマー２２１を１つ又はそれ以上の層状に付着させる。プライマー２２１の各層は、１つ又はそれ以上の材料を含みうる。これらの材料は、金属材料２２３、セラミック材料２２５、又は他の適切なタイプの材料から少なくとも１つが選択される。

この図示例では、プライマー２２１を塗布する際に、金属材料２２３の層を複合部品２１２の表面２２２に噴霧する。次に、金属材料２２３の層上に、セラミック材料２２５の層を噴霧する。追加の材料層については、金属材料２２３の層及びセラミック材料２２５の層よりも前又は後に付着させる。この図示例では、プライマー２２１を形成するセラミック材料２２５の層上に、導電材料２２６を付着させる。

付着システム２３０は、予め用意された電子アーキテクチャ設計を用いてプライマー２２１上に導電材料２２６を付着させることにより、複合部品２１２に対する電子デバイス２１４を形成してもよい。例えば、電子デバイス２１４を所望した通りに機能させるために、パラメータ２３４を用いて導電材料２２６を付着させる。

一例として、オペレーターは、パラメータ２３４を入力して導電材料２２６の付着を制御する。パラメータ２３４の例としては、信号路、導電要素の配向、接続位置、寸法、間隔、及び他の適切なパラメータなどがある。付着システム２３０は、パラメータ２３４を用いて、所望する方法で導電材料２２６を付着させる。

いくつかの実施例では、追加の材料層は、プライマー２２１及び導電材料２２６を付着させる前、途中、又は後に、複合部品２１２の表面に付加する。例えば、プライマー２２１は、追加の誘電材料２３６を含む。さらに、保護材料２４１を複合部品２１２に付加してもよい。これらの材料は、複合部品２１２に噴霧してもよいし、複合部品２１２に接着してもよいし、他の方法で複合部品２１２に取り付けてもよい。

この実施例では、誘電材料２３６は、導電要素のグループ２２４の形成前に、表面２２２に付加することができる。具体的には、誘電材料２３６は、表面２２２に噴霧されるプライマー２２１の一部であってもよい。例えば、誘電材料２３６の所定数の層２４０を、金属材料２２３の層よりも下の表面２２２上に噴霧する。他の例では、誘電材料２３６の所定数の層を、金属材料２２３の層の後に付加する。セラミック材料２２５の層に加えて、１つ又はそれ以上の誘電材料２３６の層を付加してもよい。いくつかの例では、誘電材料２３６は、導電材料２２６を付着させる途中または後に、付加する。誘電材料２３６は、直接書き込み処理２３２を用いて塗布することができる。

誘電材料２３６は、この実施例において、導電要素のグループ２２４に電気的絶縁性を与えるように構成されているポリマーの一種であってもよい。例えば、誘電材料２３６は、導電要素のグループ２２４内のそれぞれの要素を互いに絶縁させる。他の実施例では、誘電材料２３６は、導電要素のグループ２２４を複合部品２１２の表面２２２から絶縁する。さらに他の実施例では、誘電材料２３６は、導電要素のグループ２２４を、複合部品２１２に取り付けられた金属ファスナー及び他の構造体から絶縁する。

誘電材料２３６は、例えば、繊維、直接書き込みにより付着させたセラミック又はポリマー、ハイソリッド（high solids）ポリマーのプライマー又は塗料、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリフッ化ビニルなどのポリマーフィルム、並びに、他の適切なタイプの誘電材料から選択された１つの材料を含む。

この図示例では、保護材料２４１は、複合部品２１２の周囲の環境から導電要素のグループ２２４を遮蔽するように構成された材料の一種である。例えば、保護材料２４１は、腐食、気象条件、電磁作用、その他の環境条件、又は、これらの組み合わせから導電要素のグループ２２４を保護する。

この実施例では、保護材料２４１は、環境からの電気的分離を実現する。また、保護材料２４１は、導電要素のグループ２２４の長寿命化を実現する。また、保護材料２４１は、導電要素２２４を有する複合部品２１２の安全性を向上させる。

図示のように、保護材料２４１の所定数の層２４２は、例えば、直接書き込み処理２３２が完了した後に導電要素のグループ２２４の上に配置される。保護材料２４１は、ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）テープ、セラミック、塗料、プライマー、他の適切なタイプの材料、及びこれらの材料の組み合わせから選択された１つの材料を含みうる。保護材料２４１の層２４２の厚みは、材料の性質に依存する。

配線システム２０２は、航空機２１０に配線を設置せずに、航空機２１０におけるデバイス２０８に電力２０６を供給する。これに代えて、導電要素のグループ２２４を有する電子デバイス２１４は、直接書き込み処理２３２を用いて、硬化複合部品の表面に直接付着させてもよい。

次に図３を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る配線システムを示すブロック図である。この図示例では、製造環境２００における配線システム２０２の別の実施形態が示されている。

図示のように、材料層３００は、複合部品２１２の表面２２２と共接着（co-bonded）されている。具体的には、材料層３００及び複合部品２１２の表面は、共接着されることにより、接合部３０２を形成している。材料層３００と、複合部品２１２の表面２２２との共接着は、複合部品２１２がトリミングされ、所望の形状に成形され、その表面が共接着を行える状態になった後に行われる。

この実施例では、「共接着」とは、２つのコンポーネントを接合する工程であり、これらのコンポーネントのうち一方は未硬化の状態であり、他方のコンポーネントは予め硬化されている。換言すれば、２つのコンポーネントが実質的に同時に硬化される共硬化（co-curing）とは異なり、共接着は、１つのコンポーネントを硬化することと、このコンポーネントを完全に硬化した別のコンポーネントに接着することとを同時に行う工程をいう。この図示例では、複合部品２１２は、材料層３００と複合部品２１２との間に接合部３０２が形成される前に、完全に硬化する。

材料層３００は、この実施例では、熱可塑性フィルム３０６を含む。熱可塑性フィルム３０６は、ポリフッ化ビニル、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及び他の適切なタイプの材料から選択された一種類のポリマーである。

いくつかのケースにおいては、接着剤３０４を用いて、材料層３００と複合部品２１２とを接合する。接着剤３０４は、例えば、材料層３００を複合部品２１２の表面２２２に接着可能なエポキシ樹脂又は他の材料である。

この図示例では、電子デバイス２１４は、材料層３００に付着させる。付着システム２３０は、導電材料２２６を複合部品２１２の表面２２２に直接付着させる代わりに、材料層３００上に導電材料２２６を付着させることにより、導電要素のグループ２２４を形成する。その後、材料層３００を複合部品２１２と共接着することにより、図２のブロック図に示すように、電子デバイス２１４がデバイス２０８に電力２０６を供給できるようにする。

図２及び図３に示す配線システム２０２、及び配線システム２０２内のコンポーネントは、例示的な実施形態を実施する態様に対して物理的又は構造的な限定を加えるものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、任意であってもよい。また、図中のブロックは、機能構成要素を示す。これらのブロックのうち１つ又は複数は、例示的な実施形態において実施される際には、組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。

図２に示す移動プラットフォーム２０４は、航空機２１０以外の形態をとることができる。例えば、移動プラットフォーム２０４は、水上艦、戦車、軍用人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、及び他のタイプの移動プラットフォームである。

いくつかのケースにおいては、直接書き込み処理２３２は、複合部品２１２の表面２２２上に導電要素の層を形成するために実施される。例えば、プライマー２２１は、表面２２２に塗布され、第１電子デバイスは、プライマー２２１上に形成される。第１電子デバイスを十分に絶縁するために、追加のプライマー２２１を第１電子デバイスに塗布してもよい。このプライマー上に、第２電子デバイスを形成してもよい。第２電子デバイス上に、追加のプライマーを塗布するなどして、複合部品２１２に対して電子デバイスの層を形成してもよい。

他の例として、図３に示される複合部品２１２の表面２２２と材料層３００との間に、追加の材料層を付加してもよい。電子デバイス２１４を材料層３００に付着させた後、保護層を付加してもよい。これらの保護層は、複合部品２１２との共接着の前、又は共接着の後に付加することができる。

さらに他の実施例では、１つ又はそれ以上の追加の電子デバイスを、複合材料の層２１６に埋め込んでもよい。さらに、１つ又はそれ以上の追加の電子デバイスを材料層３００に埋め込んでもよい。

さらに他の実施例では、電子デバイスを複合部品２１２の表面２２２に付着させるとともに、他の電子デバイスを材料層３００に付着させる。この場合、これらのデバイスは、例えば、電気信号の相互送信、異なるデバイスに対する電力２０６の供給、又は、これら以外の動作を行ってもよい。

他の実施例では、電子デバイス２１４はバスを含んでもよい。電子デバイス２１４がバスを含む場合、電子デバイス２１４はデバイス間で複数の信号を送受信する。バスは、電力バス又はデータバスであってもよいし、他の機能を実行してもよい。

さらに別の実施例では、材料層３００及び複合部品２１２の両方を予め硬化した後に、これらの構成要素を接合してもよい。例えば、付着システム２３０は、まず、直接書き込み処理２３２を用いて、材料層３００上に導電要素のグループ２２４を形成する。その後、材料層３００を硬化する。最後に、導電要素のグループ２２４を有する材料層３００を複合部品２１２に接着する。２つの構成要素は、接着剤３０４などの接着剤を用いて接着してもよい。

図４〜７は、導電要素のグループを、外皮パネルの表面に付着させる工程を示す。図１に示す航空機１００の翼１０４に用いる外皮パネル１２２は、図４〜７に拡大して示されている。図９において、航空機１００に設置された外皮パネル１２２が示されている。外皮パネル１２２は、図２においてブロック形式で示される複合部品２１２を物理的に実現した例である。

図４〜７において、導電要素を、図１に示す航空機１００の外部に向く外皮パネル１２２の表面に付着させる。しかしながら、図４〜８に示す工程は、航空機１００の内部に向く面を含む、外皮パネル１２２の全ての面に適用可能である。例えば、図６〜７に示す導電要素６０２は、外皮パネル１２２が設置された翼１０４の内部を通って延伸してもよい。

図４を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る翼用の外皮パネルを示す。この図示例では、翼１０４に設置される前の、製造環境４００下にある外皮パネル１２２が示されている。製造環境４００は、図２においてブロック形式で示される製造環境２００を物理的に実現した例である。翼１０４に設置する前に、外皮パネル１２２に対して所定数の処理を実行することができる。

この実施例では、外皮パネル１２２は、複合材料４０１を含む。複合材料４０１は、硬化した複合プリプレグの層を含みうる。このように、外皮パネル１２２は、所望の形状にするためにトリミングが行われた硬化部品をいう。

図示のように、付着システム４０２は、外皮パネル１２２に対して位置決めされる。付着システム４０２は、ロボットアーム４０４とエンドエフェクタ４０６とを含む。

エンドエフェクタ４０６は、外皮パネル１２２の表面４０８にプライマー４１２を付着させるように構成されている。この実施例では、プライマー４１２は、金属材料の層と、当該金属材料の層上のセラミック材料の層とを含む。

さらに、誘電材料（この図には示されていない）の追加層も、これら２つの層の下または上に付加することができる。プライマー４１２は、この実施例では、絶縁性、耐久性、及び他の特性を提供する。

図５は、例示的な実施形態に係る、直接書き込み機具が導電材料を付着させる処理を示す。エンドエフェクタ４０６は、この実施例では、直接書き込み機具の形態をとる。

図示のように、エンドエフェクタ４０６は、プライマー４１２上に導電材料５００を付着させるように構成されている。導電材料５００の付着処理がより明瞭に視認できるように、この図では、プライマー４１２は透明である。翼１０４の遠位端のライトに電力を供給するために、導電材料５００は、外皮パネル１２２の前縁５０２に配することが望ましい。

図６を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る電子デバイスを有する外皮パネルを示す。この図示例では、電子デバイス６００は、図５に示す外皮パネル１２２の表面上に形成されている。

図示のように、電子デバイス６００は、導電要素６０２を含んでいる。付着システム４０２は、プライマー４１２上に導電材料５００を付着させて、導電要素６０２を形成する。

図示のように、付着システム４０２は、直接書き込み技術を用いて、外皮パネル１２２のプライマー４１２上に導電材料５００を直接付着させており、後でエッチングを行う必要がない。電子デバイス６００を有する外皮パネル１２２は、例えば、図１に示す航空機１００の配線システムの一部である。

次に、図７を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する翼の外皮パネルを示す。この例において、図６に示すエンドエフェクタ４０６は、電子デバイス６００における導電要素６０２のグループ上に保護材料７００を噴霧するように構成されている。保護材料７００は、外皮パネル１２２の周囲の環境から導電要素６０２のグループを遮蔽する。

他の実施例では、保護材料７００は、他の方法で塗布されてもよい。例えば、保護材料７００の層を外皮パネル１２２に接着して、導電要素６０２を覆ってもよい。

図８は、例示的な実施形態に係る、配線システムを有する完成した外皮パネルを示す。この図示例では、外皮パネル１２２は、図１に示す翼１０４に設置可能な状態である。

図９は、例示的な実施形態に係る、航空機用の翼を示す。同図は、図１に示す航空機１００の翼１０４の拡大図である。

外皮パネル１２２は、翼１０４に設置されている。この図示例では、ライト９００が、翼１０４の外皮パネル１２２に接続されている。この例に示すように、電子デバイス６００（この図には示されていない）は、導電要素６０２を用いてライト９００に電力を供給する。

図４〜９においては、電子デバイス６００を翼の外皮パネルに付着させることが示されているが、電子デバイス６００は、航空機１００の他の構造体にも同様の方法で付着させることができる。これらの構造体は、翼端、ストリンガー、内装パネル、又は他の航空機の複合構造体を含む。

電子デバイス６００は、配線システムと共に用いることができる。例えば、航空機１００の一部は、物理的な配線束を用いて配線が施され、それ以外の航空機１００の一部は、図４〜９に示される方法で付着させられた電子デバイスを含む。

電子デバイス６００の接続は、外皮パネル１２２の実質的な再加工や修正なしに行うことができる。例えば、保護材料７００の一部を除去して、導電要素６０２の１つ又は複数を露出させる。その後、複合部品を穿孔せずに、導電要素６０２を電源又は他の構造体に接続する。

図１０〜１４は、材料層と外皮パネルとを共接着する処理を示す。材料層は、導電要素を含む。材料層は、図１０〜１４では、拡大して示されている。図１に示す航空機１００の垂直尾翼１１８用の外皮パネル１２４は、図１２〜１４では、拡大して示されている。図１５において、航空機１００に設置した外皮パネル１２２が示されている。

材料層１０００は、図３においてブロック形式で示される材料層３００を物理的に実現した例である。外皮パネル１２４は、図３においてブロック形式で示される複合部品２１２を物理的に実現した例である。

図１０を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、外皮パネルと共接着される材料層を示す。この図示例では、図１に示される垂直尾翼１１８用の外皮パネル１２４と共接着される前の、製造環境４００下にある材料層１０００が示されている。

外皮パネル１２４と共接着する前に、材料層１０００に対して所定数の処理を実行することができる。この実施例では、材料層１０００は、熱可塑性フィルム１００２を含む。熱可塑性フィルム１００２は、この実施例では、ポリフッ化ビニルの形態をとる。

この図示例では、付着システム４０２は、材料層１０００に対して位置決めされる。エンドエフェクタ４０６は、材料層１０００の表面１００４上に導電材料５００を付着させる。

垂直尾翼１１８の遠位端のライトに電力を供給できるように、導電材料５００が付着させられた材料層１０００を外皮パネル１２４と共接着することが望ましい。この実施例では、所定数の誘電材料層を材料層１０００上に配置することにより、絶縁性を提供することができる。

図１１は、例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する材料層を示す。この図示例では、電子デバイス１１００は、材料層１０００の表面１００４上に形成されている。

図示のように、電子デバイス１１００は、導電要素１１０２を含んでいる。付着システム４０２は、材料層１０００の表面１００４上に導電材料５００を付着させて、導電要素１１０２を形成する。

付着システム４０２は、この実施例では、直接書き込み処理を用いる。このように、導電材料５００は、付着後のエッチングを必要とせずに付着させることができる。導電要素１１０２を有する電子デバイス１１００は、例えば、図１に示す航空機１００の配線システムの一部である。

次に、図１２を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、外皮パネルと共接着される材料層を示す。この図示例では、外皮パネル１２４は、予め硬化されているが、材料層１０００は硬化されていない。

図示のように、材料層１０００は、外皮パネル１２４と共接着されている。オペレーターは、様々な共接着技術を用いて２つの構造体を互いに接合することができる。この方法では、電子デバイス１１００は、外皮パネル１２４の表面１２００に固定して取り付けられる。

次に、図１３を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する材料層が取り付けられた外皮パネルを示す。この例において、エンドエフェクタ４０６は、電子デバイス１１００における導電要素１１０２のグループ上に保護材料１３００を噴霧する。保護材料１３００は、外皮パネル１２４の周囲の環境から導電要素１１０２のグループを遮蔽する。

図１４は、例示的な実施形態に係る、垂直尾翼用の完成した外皮パネルを示す。この図示例では、外皮パネル１２４は、図１に示す垂直尾翼１１８に設置可能な状態である。

図１５は、例示的な実施形態に係る、航空機の垂直尾翼を示す。この図示例は、図１に示す航空機１００の垂直尾翼１１８の拡大図である。

外皮パネル１２４は、垂直尾翼１１８に設置されている。この図示例では、ライト１５００が、垂直尾翼１１８の外皮パネル１２４に接続されている。電子デバイス１１００（この図には示されていない）は、導電要素１１０２を用いてライト１５００に電力を供給する。

次に、図１６を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、電子デバイスを有する内装パネルを示す。この図示例では、導電要素１６０２を付着させた後の内装パネル１６００が示されている。

内装パネル１６００は、複合材料１６０４を含む。内装パネル１６００は、図２においてブロック形式で示される複合部品２１２を物理的に実現した別の例である。

内装パネル１６００は、図１に示す航空機１００の内装に用いられる複合パネルの例である。具体的には、内装パネル１６００は、例えば、航空機１００における旅客キャビンの天井の一部を形成している。

この図示例において、内装パネル１６００は、側面１６０６及び側面１６０８を有する。側面１６０８は、側面１６０６と反対側の面である。航空機１００に設置されると、側面１６０８は、旅客キャビンの内部側に位置する面である。

図示のように、内装パネル１６００には、さらに、複数の光源１６１０とオーディオシステム１６１２とが配置されている。複数の光源１６１０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の照明装置である。オーディオシステム１６１２は、この図示例では、複数のスピーカーを含みうる。

この図に示すように、導電要素１６０２は、複数の光源１６１０のうち少なくとも１つの光源、オーディオシステム１６１２、又はその組み合わせと、電源とを電気的に接続する。導電要素１６０２は、この実施例では、複数の光源１６１０及びオーディオシステム１６１２の少なくとも１つに電源を供給するために用いられる。

図１７は、例示的な実施形態に係る、航空機に設置された内装パネルを示す。図１６の内装パネル１６００がキャビン１７００に設置されている。キャビン１７００は、図１に示される航空機１００の内部に位置する。複数の光源１６１０は、キャビン１７００の一部を照らす。

この場合、複数の光源１６１０は、航空機１００の旅客のためにトラック照明（track lighting）の役目を果たす。複数の光源１６１０の照明は、導電要素１６０２により供給される電力を用いて供給される。オーディオシステム１６１２は、導電要素１６０２により供給される電力を用いて、キャビン１７００内の旅客のために音声を提供する。

図４〜１７に示される電子デバイス、導電要素、及び製造工程は、例示的な実施形態を実施する態様に対して物理的又は構造的な限定を加えるものではない。図示されたコンポーネントに加えて、又はこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントは、任意であってもよい。

図４〜１７に示される様々なコンポーネントは、図２〜３におけるブロック形式で示されるコンポーネントが、物理的構造体としてどのように実現されるかを示す具体例である。さらに、図４〜１７に示されるコンポーネントのいくつかは、図２〜３に示されるコンポーネントと組み合わせたり、図２〜３に示されるコンポーネントと共に用いたり、それらの両方を行ったりすることができる。

さらに、電子デバイス６００及び電子デバイス１１００が、照明装置に電力を供給する場合を図示及び説明したが、これらの各デバイスは、他の様々なタイプのデバイスに電力を供給するように構成してもよい。例えば、電子デバイス６００は、翼１０４に位置するセンサーに電力を供給することもできる。

他の例として、電子デバイス１１００は、垂直尾翼１１８に位置する動翼に電力を供給するようにしてもよい。いくつかの実施例では、これらの電子デバイスは、それぞれ複数のユニットに電力を供給する。

次に図１８を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、複合部品の製造プロセスのフローチャートを示す。図１８に示されるプロセスは、図２に示される製造環境２００で実施することができる。様々な工程を実施して、図２に示す配線システム２０２を形成することができる。

プロセスを開始すると、まず、複合材料の層を硬化して複合部品を形成する（工程１８００）。次に、このプロセスにおいて、複合部品の表面にプライマーを付着させる（工程１８０２）。その後、導電要素のグループをプライマー上に付着させることにより、電子デバイスをプライマー上に形成してから（工程１８０３）、プロセスを終了する。

次に、図１９を参照すると、同図は、例示的な実施形態に係る、複合部品上に電子デバイスを形成するプロセスを示すフローチャートである。図１９に示すプロセスは、図２に示される配線システム２０２を、付着システム２３０を用いて製造環境２００において形成するために実施することができる。

プロセスを開始すると、まず、複合部品の表面に金属材料の層を付着させる（工程１９００）。一例として、金属材料の層は、プラズマ溶射を用いて、複合部品の表面に直接噴霧することができる。

次に、このプロセスにおいて、金属材料の層上にセラミック材料の層を付着させる（工程１９０２）。このセラミック材料の層も同様にプラズマ溶射を用いて噴霧形成することができる。任意ではあるが、誘電材料の層などの、所定数の追加の材料層を、複合部品の表面、金属材料の層、又はセラミック材料の層のうち少なくとも１つに塗布してもよい。

その後、このプロセスにおいて、セラミック材料の層上に導電材料を付着させる（工程１９０４）。一例として、プラズマ溶射を用いて、導電材料をセラミック材料の層上に噴霧することにより、導電要素のグループを形成することができる。

次に、このプロセスにおいて、導電体材料の上に所定数の保護材料の層を塗布してから（工程１９０６）、プロセスを終了する。この時点で、複合材料は、検査及び航空機への設置が可能な状態である。

図２０は、例示的な実施形態に係る、複合部品の製造プロセスのフローチャートである。図２０に示されるプロセスは、図２に示される製造環境２００で実施することができる。様々な工程を実施して、配線システム２０２が形成される。

プロセスを開始すると、まず、複合部品用の複合材料の層をレイアップする（工程２０００）。次に、このプロセスにおいて、複合材料の層を硬化して複合部品を形成する（工程２００２）。

その後、このプロセスにおいて、直接書き込み処理を用いて、材料層上に導電要素のグループを付着させることにより、材料層上に電子デバイスを形成する（工程２００４）。次に、このプロセスにおいて、複合材料の表面に対して材料層を位置決めする（工程２００６）。

次に、このプロセスにおいて、材料層と複合部品とを共接着してから（工程２００８）、プロセスを終了する。この時点で、導電要素は、複合部品に接続されている様々な装置に電力を供給するために用いることができる。

図示された様々な実施形態のフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの考えられる実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点で、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、工程若しくはステップにおけるモジュール、セグメント、機能、又は、それらの組み合わせの一部のうち、少なくとも１つを示す。

例示的な実施形態のいくつかの代替の態様によると、各ブロックで述べられている１つ又は複数の操作は、図で述べられているのとは異なる順序で行ってもよい。例えば、いくつかのケースにおいては、関連する機能に応じて、連続して示されている２つのブロックは実質的に同時に実行されてもよいし、当該ブロックは逆の順序で実行されてもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。

本開示の例示的な実施形態を、図２１に示すように航空機の製造及び保守方法２１００に関連させ、図２２に示すように航空機２２００に関連させて説明する。まず、図２１を参照すると、例示的な実施形態に係る航空機の製造及び保守方法が、ブロック図の形式で示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及び保守方法２１００は、図２２に示した航空機２２００の仕様決定及び設計２１０２と、材料調達２１０４とを含む。

生産中には、図２２に示す航空機２２００の部品及び小組立品の製造２１０６、並びに、システムインテグレーション２１０８が行われる。その後、図２２に示す航空機２２００は、認証及び納品２１１０の工程を経て、使用２１１２に入る。顧客による使用２１１２中は、図２２の航空機２２００は、定例のメンテナンス及び保守２１１４に組み込まれるが、これは、調整、変更、改修、及び他のメンテナンス又は保守を含みうる。

航空機の製造及び保守方法２１００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、オペレーター、又はこれらの組み合わせによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレーターは顧客であってもよい。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。

図２２を参照して説明すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機がブロック図で示されている。この例において、航空機２２００は、図２１に示した航空機の製造及び保守方法２１００によって生産され、複数のシステム２２０４及び内装２２０６を備えた機体２２０２を含みうる。システム２２０４の例には、１つ又はそれ以上の推進系２２０８、電気系２２１０、油圧系２２１２、及び環境系２２１４が含まれる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として示しているが、種々の例示的な実施形態を、例えば自動車産業等の他の産業に適用してもよい。

本明細書において実施される装置及び方法は、図２１に示した航空機の製造及び保守方法２１００おける、少なくとも１つの段階において、採用することができる。具体的には、図２〜３に示す配線システム２０２は、部品及び小組立品の製造２１０６中に形成してもよい。例えば、導電要素のグループ２２４は、部品及び小組立品の製造２１０６中に、航空機２２００で用いられる複合部品２１２の表面２２２に付着させてもよい。

他の例として、材料層３００と複合部品２１２とは、部品及び小組立品の製造２１０６中に共接着してもよい。さらに他の実施例では、配線システム２０２は、システムインテグレーション２１０８、定例のメンテナンス及び保守２１１４、又は、航空機の製造及び保守方法２１００の他の段階で、航空機２２００に設置することができる。

一実施例において、図２１に示す部品及び小組立品の製造２１０６の工程において製造される部品及び小組立品は、図２１に示す航空機２２００の使用２１１２中に製造される部品及び小組立品と同様の方法で組み立て又は製造することができる。さらに別の例として、１つ又はそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせは、例えば、図２１に示す部品及び小組立品の製造２１０６やシステムインテグレーション２１０８のような生産過程で用いることができる。１つ又はそれ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせは、図２１に示す航空機２２００の使用２１１２中、メンテナンス及び保守２１１４中、又は、その両方の過程で用いることができる。複数の異なる例示的な実施形態を用いることにより、実質的に、組み立て速度を速めたり、航空機２２００のコストを削減したり、又はその両方を実現したりすることができる。

したがって、例示的な実施形態においては、導電要素のグループ２２４を有する複合部品２１２を製造する方法及び装置が提供される。導電要素２２４を有する複合部品２１２は、配線システム２０２を構成する。例示的な実施形態においては、複合材料の層２１６を硬化して複合部品２１２が形成される。金属材料２２３の層とセラミック材料２２５の層とを有するプライマー２２１は、複合部品２１２の表面２２２に付着される。導電要素のグループ２２４は、プライマー２２１上に付着されることにより、電子デバイス２１４が、複合部品２１２の表面２２２のプライマー２２１上に形成される。他の例示的な実施形態において、複合部品２１２に対して硬化及びトリミングを行った後に、導電要素のグループ２２４を有する材料層３００と複合部品２１２とが共接着される。どちらの実施形態においても、電源２０７からこの実施例におけるデバイス２０８に電力２０６を供給する手段が提供される。

例示的な実施形態を用いると、航空機のための配線システムを複合部品に組み込むことができる。導電要素を複合部品に付着させる処理は、直接書き込み処理を用いてオートメーション化してもよい。直接書き込み処理は、エッチング工程又は他の時間のかかる後処理を必要とせず、製造プロセスの早い段階で導電要素を付着させることができる。この結果、航空機用の配線システムの製造に必要な時間を削減することができる。

例示的な実施形態では、航空機に対する配線システムの設置に必要な時間が削減される。各物理的配線コンポーネントを製造し、これらのコンポーネントを配線束にまとめてから当該配線束を設置する代わりに、例示的な実施形態を用いることにより、オペレーターは、いくつかの複合構造体については、これらの工程を回避することができる。

いくつかのケースでは、例示的な実施形態に係る配線システムは、航空機の全体に亘って用いられてもよい。他のケースでは、このようなシステムは、配線束を用いた既存の配線システムと共に用いられてもよい。労働時間を短縮すると、航空機の製造にかかるコストを削減することができる。さらに、例示的な実施形態では、複合構造体に導電要素を付着させるための、信頼性が高く且つ反復可能なプロセスが確立されている。

さらに、導電要素を航空機の複合部品に付着させることにより、大幅な軽量化を実現することができる。結束バンド、締め具、ブラケットなどの付属構造体の必要性は低減される。結果として、例示的な実施形態を用いると、航空機の重量が軽減される。この軽量化により、航空機の空力性能を高めることができる。

例示的な実施形態は、さらに、航空機の複合部品の構造的完全性の確保に役立つ。穴を形成し、これらの穴を座ぐりしてからファスナーを設置する代わりに、構造体を損傷することなく、電子デバイスを複合部品上に形成する。これにより、各穴に対して行われる、亀裂、層間剥離、及び他の欠陥の有無を確認するための検査を緩和又は排除することができ、結果としてさらに時間及びコストを削減することができる。

本開示に係る発明の要部の例示的且つ非排他的な例は、以下に列記の項に記載されている。

Ａ１．複合部品を製造する方法であって、
複合材料の層を硬化して前記複合部品を形成することと、
前記複合部品の表面上にプライマーを付着させることと、
導電要素のグループをプライマーに付着させることにより、前記複合部品上に電子デバイスを形成することと、を含む方法。

Ａ２．前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
前記複合部品の前記表面上に金属材料の層を付着させることと、
前記金属材料の層上にセラミック材料の層を付着させることと、を含む項Ａ１に記載の方法。

Ａ３．前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
プラズマ溶射を用いて、前記複合部品の前記表面上に金属材料の層を噴霧することと、
前記プラズマ溶射を用いて、前記金属材料の層上にセラミック材料の層を噴霧することと、を含む項Ａ１に記載の方法。

Ａ４．前記導電要素のグループを付着させることは、
前記プラズマ溶射を用いて、前記セラミック材料の層上に導電材料を噴霧することにより、前記導電要素のグループを形成することを含む、項Ａ３に記載の方法。

Ａ５．前記プライマー上に前記導電要素のグループを付着させることは、
前記複合部品の一端から、前記複合部品の他端まで延伸する前記プライマー上に導電経路を付着させることにより、前記複合部品全体に電力を供給するためのパワーレールを形成することを含む、項Ａ１に記載の方法。

Ａ６．直接書き込み処理を用いて、前記プライマー上に前記導電要素のグループを付着させることを更に含む、項Ａ１に記載の方法。

Ａ７．前記直接書き込み処理は、プラズマ溶射、ナノ粒子インクジェット処理、スクリーン印刷、噴霧インク処理、及び動的金属被覆法から選択される１つの処理である、項Ａ６に記載の方法。

Ａ８．前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
前記導電要素のグループを付着させる前に、前記複合部品の前記表面上に所定数の誘電材料の層を塗布することを含む、項Ａ１に記載の方法。

Ａ９．前記導電要素のグループ上に所定数の保護材料の層を塗布することを更に含む、項Ａ１に記載の方法。

Ａ１０．前記導電要素のグループを付着させることは、
電気経路、相互接続子、配線、トランジスタ、集積回路、又は導電性コネクタのうち少なくとも１つを付着させることを含む、項Ａ１に記載の方法。

Ａ１１．前記複合部品は航空機用部品である、項Ａ１に記載の方法。

Ａ１２．航空機用の複合部品と、
前記複合部品の表面上に付着させられたプライマーと、
前記プライマー上に付着させられた導電要素のグループを含む電子デバイスと、を含み、前記導電要素のグループを流れる電流により、前記複合部品に接続された装置に電力が供給されるようにした、装置。

Ａ１３．前記プライマーは、
プラズマ溶射を用いて前記複合部品の前記表面上に噴霧された金属材料の層と、
前記プラズマ溶射を用いて、前記金属材料の層上に噴霧されたセラミック材料の層と、を含む、項Ａ１２に記載の装置。

Ａ１４．前記プラズマ溶射を用いて、前記セラミック材料の上に導電材料を噴霧することにより、前記導電要素のグループが形成されている、項Ａ１３に記載の装置。

Ａ１５．前記導電材料は、銅、銅合金、炭素、グラフェン、チタン、ニッケル、又は銀のうちから選択された少なくとも１つである、項Ａ１４に記載の装置。

Ａ１６．前記複合部品は、外皮パネル、内装パネル、ストリンガー、フレーム、翼桁、翼、ウィングレット、機体、尾部、及び動翼から選択された１つである、項Ａ１２に記載の装置。

Ａ１７．前記導電要素のグループは、電気経路、相互接続子、配線、トランジスタ、集積回路、又は導電性コネクタのうち少なくとも１つを含む、項Ａ１２に記載の装置。

Ａ１８．複合部品を製造する方法であって、
前記複合部品用の複合材料の層をレイアップすることと、
前記複合材料の層を硬化して前記複合部品を形成することと、
直接書き込み処理を用いて、材料層上に導電要素のグループを付着させることにより、前記材料層上に電子デバイスを形成することと、
前記導電要素のグループを有する前記材料層と、前記複合部品とを共接着することと、を含み、前記導電要素のグループを流れる電流により、前記複合部品に接続された装置に電力が供給されるようにした、方法。

Ａ１９．前記導電要素のグループを付着させることは、
プラズマ溶射を用いて、前記材料層上に導電材料を噴霧することにより、前記導電要素のグループを形成することを含む、項Ａ１８に記載の方法。

Ａ２０．前記材料層は、熱可塑性フィルムを含む、項Ａ１８に記載の方法。

様々な例示的な実施形態の説明は、例示及び説明のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。多くの変形又は改変が当業者には明らかであろう。さらに、例示的な実施形態は、他の所望の実施形態とは異なる特徴をもたらす場合がある。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。

Claims (15)

1. 複合部品を製造する方法であって、
   複合材料の層を硬化して前記複合部品を形成することと、
   前記複合部品の表面上にプライマーを付着させることと、
   複数の導電要素からなるグループをプライマーに付着させることにより、前記複合部品上に電子デバイスを形成することと、を含む方法。
2. 前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
   前記複合部品の前記表面上に金属材料の層を付着させることと、
   前記金属材料の層上にセラミック材料の層を付着させることと、を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
   プラズマ溶射を用いて、前記複合部品の前記表面上に金属材料の層を噴霧することと、
   前記プラズマ溶射を用いて、前記金属材料の層上にセラミック材料の層を噴霧することと、を含む請求項１に記載の方法。
4. 前記複数の導電要素からなるグループを付着させることは、
   前記プラズマ溶射を用いて、前記セラミック材料の層上に導電材料を噴霧することにより、前記複数の導電要素からなるグループを形成することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記プライマー上に前記複数の導電要素からなるグループを付着させることは、
   前記複合部品の一端から、前記複合部品の他端まで延伸する前記プライマー上に導電経路を付着させることにより、前記複合部品全体に電力を供給するためのパワーレールを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 直接書き込み処理を用いて、前記プライマー上に前記複数の導電要素からなるグループを付着させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記複合部品の前記表面上に前記プライマーを付着させることは、
   前記複数の導電要素からなるグループを付着させる前に、前記複合部品の前記表面上に所定数の誘電材料の層を塗布することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記複数の導電要素からなるグループ上に所定数の保護材料の層を塗布することを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記複合部品は航空機用部品である、請求項１に記載の方法。
10. 航空機用の複合部品と、
    前記複合部品の表面上に付着させられたプライマーと、
    前記プライマー上に付着させられた複数の導電要素からなるグループを含む電子デバイスと、を含み、前記複数の導電要素からなるグループを流れる電流により、前記複合部品に接続された装置に電力が供給されるようにした、装置。
11. 前記プライマーは、
    プラズマ溶射を用いて前記複合部品の前記表面上に噴霧された金属材料の層と、
    前記プラズマ溶射を用いて、前記金属材料の層上に噴霧されたセラミック材料の層と、を含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記プラズマ溶射を用いて、前記セラミック材料の上に導電材料を噴霧することにより、前記複数の導電要素からなるグループが形成されている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記導電材料は、銅、銅合金、炭素、グラフェン、チタン、ニッケル、又は銀のうちから選択された少なくとも１つである、請求項１２に記載の装置。
14. 前記複合部品は、外皮パネル、内装パネル、ストリンガー、フレーム、翼桁、翼、ウィングレット、機体、尾部、及び動翼から選択された１つである、請求項１０に記載の装置。
15. 前記複数の導電要素からなるグループは、電気経路、相互接続子、配線、トランジスタ、集積回路、又は導電性コネクタのうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。

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