JP6758870B2

JP6758870B2 - 複合材部品のための傾斜ツールシステム

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Publication number: JP6758870B2
Application number: JP2016050462A
Authority: JP
Inventors: キースダニエルハムフェルド，; ケルシーハーレー，
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2036-03-15
Also published as: US20160303808A1; JP2016209929A; US10870221B2

Description

本開示は、広くは、複合材部品を製造するための方法及び装備に関し、特に、複合材部品を硬化させることにおいて使用される傾斜ツールシステムに関する。

複合材部品は、硬化サイクルの間に複合材部品に熱及び圧力を適用するオートクレーブ内で硬化され得る。硬化に先立って、複合材部品は、典型的には、ツールの上面上にレイアップされる。オートクレーブの加熱の間に、複合材部品とその上で複合材部品が製造されるところのツールとの間の熱的な不整合又は熱応力が、しばしば、部品の内部に組み込まれた熱応力を生み出す。

複合材部品が歪む（ｗａｒｐする）理由の一つは、部品の熱膨張係数（ＣＴＥ）とツールのＣＴＥが異なることであり得る。複合材部品とツールのＣＴＥが異なるときに、ツール及び部品は、異なる速度で形状を変化させ、部品の歪みをもたらし得る。ほとんどの状況では、歪みを低減させる試みにおいて、ツールが、複合材部品のＣＴＥとほぼ一致するＣＴＥを有する材料から形成される。しかしながら、そのような材料は、高価であり且つ歪みを完全には除去し得ない。

熱応力は、部品が室温まで冷却される際に、複合材部品をその設計点形状（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｈａｐｅ）から湾曲させることももたらし得る。ただ一つの実施例として、スプリングイン（ｓｐｒｉｎｇ‐ｉｎ）がこのことを一般的に明示するが、部品形状に応じてウェブライズ（ｗｅｂｒｉｓｅ）及びねじれが頻繁に観察される。複合材部品がその望ましい設計点形状を満たさないときに、シミング（ｓｈｉｍｍｉｎｇ）が必要とされ得る。代替的に、極端な場合では、部品が不合格にされ、新しい部品が製造されなければならない。特定の既知の状況では、複合材部品の製造業者は、彼らが製造する部品の少なくとも一部を不合格にし、そのことは特定の複合材部品の製造費用を２倍にまで押し上げ得る。

そのような熱応力を低減させる試みにおいて、詳細なモデリングが実行され、部品がツーリング形状から望ましい最終形状へとワープ（ｗａｒｐ）するように、部品のワーピング（ｗａｒｐｉｎｇ）の原因となるツーリングを設計し得る。熱応力を予測する試みにおいて使用され得る特定のモデリング技術が、知られている。しかしながら、そのようなモデリング技術の使用は、特定の限界を有する。例えば、そのような解析を実行することは、高価であり且つ実行するために何週間も必要であり得る。複合材ツールと同様に、それらの上で作られる複合材部品のＣＴＥとほぼ一致するようなインバール（金属の特定の組成）ツールが、利用可能である。しかしながら、幾つかのそのようなツールは、用途に応じて頻繁に交換され得る。ツールはしばしば何千ポンドもするので、インバールも高価である。インバールツールと複合材ツールの両方とも、未だ、ツールの表面補償（ｔｏｏｌｓｕｒｆａｃｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を使用し得る。

一構成では、部品を形成する傾斜ツールが開示される。第１の表面及び第２の表面を備える第１のツール構成要素を備える傾斜ツールであって、第１の表面は第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する第１の材料を備え、第２の表面は第２のＣＴＥを有する第２の材料を備える。第１の材料の第１のＣＴＥは、第２の材料の第２のＣＴＥとは異なる。

一構成では、第１の材料の第１のＣＴＥが、第２の材料の第２のＣＴＥよりも小さい。

一構成では、傾斜ツールが、第１の表面を備える第２のツール構成要素を備え、第２のツール構成要素は、第３のＣＴＥを有する第３の材料から形成される。一構成では、第２のツール構成要素の第１の表面が、第１のツール構成要素の第１の表面の幾何学的表面構造と類似した幾何学的表面構造を備える。

一構成では、第２のツール構成要素の第３の材料の第３のＣＴＥが、第１のツール構成要素の第２の材料の第２のＣＴＥとほぼ等しい。

一構成では、第１のツール構成要素が、第２のツール構成要素と一体的に形成される。

一構成では、第１のツール構成要素の第２の表面が第２のツール構成要素の第１の表面と隣接するように、第１のツール構成要素が第２のツール構成要素に連結されている。

一構成では、第１のツール構成要素の第１の材料の第１のＣＴＥが、部品の第４のＣＴＥとほぼ等しい。

一構成では、第１のツール構成要素の第１の表面が、部品の幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有する。

一構成では、第１のツール構成要素の第２の表面が、部品の幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有する。

一構成では、第２のツール構成要素の第３の材料と第１のツール構成要素の第２の材料のうちの少なくとも１つが、アルミニウムを含む。

一構成では、第１のツール構成要素を備える傾斜ツールを使用して、複合材部品を製造する方法が開示される。該方法は、傾斜ツールの第１のツール構成要素の第１の表面に沿って複合材部品をレイアップするステップ、複合材部品を覆って真空バッグを密封するステップ、真空バッグ内を真空引きして複合材部品を圧縮するステップ、複合材部品を所定の温度まで加熱するステップ、第１の表面の第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）に応じた第１の速度で、第１のツール構成要素の第１の表面の形状を変化させるステップ、及び第１の表面の第１のＣＴＥとは異なる第２の表面の第２のＣＴＥに応じた第２の速度で、第１のツール構成要素の第２の表面の形状を変化させるステップを含む。

一構成では、方法が、第１のツール構成要素の異なる第１のＣＴＥと第２のＣＴＥに基づいて、第１のツール構成要素内に熱応力をもたらすステップを更に含む。

一構成では、方法が、第１のツール構成要素の第１の表面と第２の表面との間の熱膨張の差異に対処するために、第１のツール構成要素によって画定される少なくとも１つの圧縮領域（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅａｒｅａ）を圧縮するステップを更に含む。

一構成では、第１のツール構成要素を備える傾斜ツールを製造する方法が開示される。該方法は、複合材部品の底面と接触する第１のツール構成要素の第１の表面を構成するステップ、第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する、第１のツール構成要素の第１の表面の第１の材料を選択するステップ、第２のツール構成要素と接触する第１のツール構成要素の第２の表面を構成するステップ、及び第２のＣＴＥを有する、第１のツール構成要素の第２の表面の第２の材料を選択するステップを含む。第２のＣＴＥは、第１の材料の第１の熱膨張係数とは異なる。

一構成では、方法が、第１のツール構成要素の第１の表面に沿って、望ましいツールの内側モールド線を画定するステップを更に含む。

一構成では、方法は、第１の材料の第１のＣＴＥが、第１のツール構成要素の第１表面と接触するように構成された複合材部品のＣＴＥと概して等しくなるように、第１のツール構成要素の第１の表面の第１の材料を選択するステップを更に含む。

一構成では、方法は、第２の材料の第２のＣＴＥが、第２のツール構成要素のＣＴＥと概して等しくなるように、第１のツール構成要素の第２の表面の第２の材料を選択するステップを更に含む。

一構成では、方法は、第１のツール構成要素の第２の表面が、第２のツール構成要素の第１の表面と隣接するように、第１のツール構成要素を第２のツール構成要素に連結するステップを更に含む。

一構成では、方法が、第１のツール構成要素を第２のツール構成要素とワンピースで一体的に形成するステップを更に含む。

特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であるか、又は下記の説明及び図面を参照することで更なる詳細を理解することができる、更に別の実施形態と組み合わされ得る。

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付した特許請求の範囲で明記される。しかし、例示の実施形態並びに好ましい使用モードと、更にはその目的及び特性とは、添付図面を参照しつつ、本開示の例示の実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。

開示される実施形態による、傾斜ツールシステムの機能ブロック図である。本明細書で開示される傾斜ツールなどの例示的な一傾斜ツールの一実施形態に対する、熱膨張係数（ＣＴＥ）／ツール位置のプロットの図表示である。本明細書で開示される傾斜ツールシステムなどの、傾斜ツールシステム内で使用され得る傾斜ツールの図表示である。本明細書で開示される傾斜ツールなどの傾斜ツールを使用する、オートクレーブ硬化方法のステップを示す。本明細書で開示される傾斜ツールなどの傾斜ツールを製造する方法のステップを示す。本明細書で開示される１以上の実施形態に従って製造された１以上の複合材積層構造体を組み込み得る、航空機の斜視図である。航空機の製造及び保守方法のフロー図である。航空機のブロック図である。

本明細書で開示される実施形態は、複合材部品とツールとの間に存在するＣＴＥの差異からもたらされる悪影響を低減させ得るツール及び方法を提供する。本明細書で開示されるツール及び方法は、複合材部品の硬化プロセスの間に生じる熱応力及び歪を低減させ得る。本明細書で開示されるツール及び方法は、望ましい許容範囲の外側に含まれる部品の数又は割合を低減させ、したがって生産コストを低減させ得る。該ツール及び方法は、複合材部品を硬化させるために使用されるツールの総費用も低減させ得る。

より具体的には、本明細書で説明されるツールは、ベース部分のＣＴＥに等しいＣＴＥから、作られている部品のＣＴＥまで変化する熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するフェイス部分（ｆａｃｅｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。この変化は、作られている複合材部品と接触するツールの表面が、該複合材部品のＣＴＥと等しいＣＴＥを有し、部品とツール表面との間の熱応力を妨げることを可能にする。

以降、添付図面を参照して本開示の実施形態について更に詳細に説明するが、添付図面には開示されるすべての実施形態が示されているわけではない。実際には、複数の異なる実施形態が提供可能であり、これらの実施形態は、本明細書で説明される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、この開示内容が徹底的かつ完全であるように、当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように提示されている。

図１は、開示される実施形態による、傾斜ツールシステム１０の機能ブロック図である。そのようなツールシステム１０は、オートクレーブ３０及び傾斜ツール２０を備え得る。図１を参照すると、硬化前の複合材部品１５が、オートクレーブ３０内の傾斜ツール２０によって支持され得る。特に、硬化前の複合材部品１５は、オートクレーブの熱及び圧力が硬化前の複合材部品１５に適用されるところのオートクレーブ３０内に配置された傾斜ツール２０上で硬化され得る。硬化前の複合材部品１５は、熱膨張係数（ＣＴＥ）１８を有する。

この例示される構成では、傾斜ツール２０が、２つの構成要素、すなわち、第１のツール構成要素５０と第２のツール構成要素１００を備える。好適な一構成では、これらの２つの構成要素５０、１００が、互いに連結される。示されるように、第１のツール構成要素５０は、第１の表面６０及び第２の表面８０を備える。この例示される構成では、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０が、第１のツール構成要素５０の上端に配置された表面を備え、第２の表面８０が、第１のツール構成要素５０の下端に配置された表面を備える。しかしながら、当業者が理解するように、代替的な第１及び第２の表面構成も使用され得る。ただ１つの実施例として、第２の表面が第１のツール構成要素５０の第２の側面を備え得る一方で、第１の表面６０は第１のツール構成要素５０の第１の側面を備え得る。

示されるように、第１のツール構成要素の第１の表面６０は、複合材部品１５の底面１７と接触し又はそれを支持するように構成される。好ましくは、第１の表面６０が、複合材部品１５に対して望ましいツールの内側モールド線７０を含む。示されるように、第１のツール部分の第１の表面６０と複合材部品１５の底面１７の両方は、平坦な幾何学的表面構造を備える。しかしながら、当業者が理解するように、複合材部品の他の幾何学的表面構造、及び表面１７の他の幾何学的表面構造、並びに、したがって、望ましいツールの内側モールド線７０も使用され得る。

この例示的な構成では、第１の表面６０が、第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）６６を有する第１の材料６４を備える。好適な一構成では、この第１の材料６４の第１のＣＴＥ６６が、複合材部品１５のＣＴＥ１８と概して等しくなるように選択される。

同様に、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０は、第２のツール構成要素１００と接触するように構成される。ツール構成要素のインターフェース８２は、第１のツール構成要素５０が第２のツール構成要素１００と接触するところで画定され得る。特に、この例示される構成では、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０が、第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０と連結されるように構成される。示されるように、第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０は、第２のツール構成要素１００の上面を備える。しかしながら、当業者が理解するように、代替的な第１及び第２の表面構成も使用され得る。ただ一つの実施例として、第１の表面１２０は、第２のツール構成要素１００の第１の側面を備え得る。この例示される構成では、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０が第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０と隣接するように（すなわち、直接的に又は間接的に接触する）、第１のツール構成要素５０が第２のツール構成要素１００に連結される。

好適な一構成では、第１のツール構成要素５０が、不均質な部分を備え、様々な組成物から形成され得る。より具体的には、第２の表面８０のＣＴＥ９０が第２のツール構成要素１００のＣＴＥと一致するように、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０が、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０とは異なる材料から作られる。更に、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０のＣＴＥ６６は、形成されている部品１５のＣＴＥ１８と一致する。ただ一つの実施例として、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０は、アルミニウムの表面を備え、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０は、インバール（ｉｎｖａｒ）などのアルミニウムニッケル合金を備える。図１で示されるオートクレーブ３０などのオートクレーブ内に配置され且つ硬化されるときに、第１のツール構成要素５０の第１及び第２の表面６０、８０の異なるＣＴＥは、第１のツール構成要素５０内に熱応力をもたらす。特に、第１の表面６０のＣＴＥ６６が、第２の表面５０のＣＴＥ９０と異なるので、第１の表面６０及び第２の表面８０は、（異なるＣＴＥ６６、９０に基づいて）異なる速度で形状を変化させ、第１のツール構成要素５０内に熱応力をもたらす。

好適な一構成では、第２のツール構成要素１００が、第１の表面すなわち上面１２０及び第２の表面すなわち底面１２５を備える。第２のツール構成要素１００のコストを更に低減させるために、第１の表面１２０が、大まかには（しかし、好ましくは少し異なって）部品１５の最終形状である。好適な一構成では、第１のツール構成要素の第２の表面８０が粗い形状を有し、フェイストップ部分（ｆａｃｅｔｏｐｐｏｒｔｉｏｎ）が部品と正確に同じ形状を有する。

一構成では、第１のツール構成要素５０が、スパッタリング、積層造形、若しくは連続的な電気めっき、及び機械加工によって製造され得る。

この例示される構成では、第２のツール構成要素１００が、四角柱形状の構成を備えるが、代替的な第２のツール構成要素の構成が使用されてもよい。第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０は、第１のツール構成要素５０の望ましいツールの内側モールド線７０と概して類似する内側モールド線（ＩＭＬ）１４０の粗い構造を備える表面を備える。第２のツール構成要素１００の第２の表面１２５は、任意のタイプの幾何学的表面構造を有し得る。

この第２のツール構成要素１００は、任意の材料１２４から作られ得る。例えば、第２のツール構成要素１００の材料１２４は、セラミック、金属、熱硬化性物質、熱可塑性物質、複合材、又は可能であればそれらの任意の組み合わせを含み得る。好ましくは、この第２のツール構成要素１００の材料１２４は、費用対効果に優れたやり方で製造され得るように、選択され及び／又は設計される。ただ一つの実施例として、第２のツール構成要素１００は、射出成形、積層造形、又は除去加工によって製造され得る。第２のツール構成要素１００の粗いＩＭＬ表面１４０の低い許容要件は、安価な製造技術の使用を可能にする一方で、第２のツール構成要素１００の総製造コストも低減させる。

第１のツール構成要素５０は、その厚さを横断する原子組成（例えば、金属及び／又は金属の合金）を備え得る。そのような合金は、互いに異なる組成を有する幾つかの金属から形成され得る。例えば、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０の第１の材料６４は、製造されている特定の複合材部品１５のＣＴＥ１８と同等なＣＴＥ６６を有する材料を含み得る。第１の複合材ツールの第１の表面の第１の材料６４のＣＴＥ６６は、第１のツール構成要素５０の第２の表面８０のＣＴＥ９０よりも大きく又は小さくなるように選択され得る。更に、第１のツール構成要素５０は、第２のツール構成要素１００の材料１２４のＣＴＥ１２８と同等なＣＴＥ９０を有する第２の材料８４を備える、第２の表面８０を備え得る。したがって、第１の材料６４は、第２の材料８４とは異なる組成を有し得る。

有利なことに、第１のツール構成要素は、第１のツール構成要素の一部分に沿って変化するＣＴＥを有する。例えば、第１のツール構成要素５０は、それぞれ第１の表面６０と第２の表面８０との間のその高さＨ_ＦＣ５９に沿って変化する、熱膨張係数を有する。

第１のツール構成要素５０内の温度勾配を達成するために、第１のツール構成要素は、各金属が異なる組成を有するところの複数の金属から形成された合金を備え得る。ただ一つの実施例として、第１のツール構成要素５０は、アルミニウムがそうであるよりも複合材部品のＣＴＥにより近いＣＴＥを有する、インバール（３６％Ｎｉ）又は（３８％Ｎｉ）を備えた第１の表面を備え得る。故に、例示的な１つの第１のツール構成要素では、傾斜が、アルミニウムの第２の表面及びインバールの第１の表面を備え得る。

一構成では、第２のツール構成要素１００が、均質な第２のツール構成要素を備え、主としてコストに基づいて選択された材料から製造され得る。例えば、第２のツール構成要素１００は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成され得る。

第１のツール構成要素５０の第１の表面６０は、第２のツール構成要素１００の表面１２０のＩＭＬ１４０の粗い構造と合致し得る。この示される構成では、第１のツール構成要素５０のＩＭＬ７０が、その上に複合材部品１５がレイアップされ又は配置されるところの、第１の表面６０によって画定される。第１のツール構成要素５０の第２の表面８０すなわち底面は、その他方の表面６０すなわち上面における望ましいツールのＩＭＬと合致する幾何学的表面構造を有し得る。そのようにして、この第１のツール構成要素５０は、「傾斜ツール構成要素」と呼ばれ得る。すなわち、第１のツール構成要素５０は、第１の表面６０（すなわち、望ましいツールの内側モールド線７０）と第２の表面８０との間に、傾斜したＣＴＥを有する。特に、第１のツール構成要素５０のこの傾斜したＣＴＥは、第１のツール構成要素５０の寸法に沿って、ＣＴＥの値における傾斜した変化を提供する。例えば、この例示される構成では、第１のツール構成要素５０が、第１のツール構成要素５０の高さＨ_ＦＣ５４に沿って、ＣＴＥの値における傾斜した変化を提供する。例示的な傾斜した変化は、ステップ状の隔たり（例えば、一定の又は一定ではないステップ状の隔たり）、正弦曲線状の変化、対数曲線状の変化、及び／又は指数曲線状の変化を含み得る。

図２は、図１で示された傾斜ツール２０に対する、熱膨張係数（ＣＴＥ）２１０のプロット２００の一実施例の図表示である。示されるように、（本明細書で「ベース」とも呼ばれる）第２のツール構成要素１００が提供される。この示される構成では、ベース１００がアルミニウムを備える。このアルミニウムのベース１００は、ＣＴＥα_{アルミニウム}２４０を有する。したがって、ＣＴＥα_{アルミニウム}２４０は、アルミニウムのベース１００の第１の表面１２０からアルミニウムベースの第２の表面まで一定である。このＣＴＥα_{アルミニウム}２４０は、図２のプロット２００内で提供される線２８０によってグラフ表示されている。

アルミニウムのベース１００の第１の表面１２０において、ベース１００は、この構成において傾斜したフェイス部分（この傾斜したフェイス部分は、図１で示された第１のツール構成要素５０と同じである）を備える、第１のツール構成要素５０と連結されている。図２で記述されるように、ツール構成要素のインターフェース８２は、第１のツール構成要素５０が第２のツール構成要素１００と接触するところで画定される。傾斜したフェイス部分は、傾斜したフェイス構成要素の第２の表面８０（すなわち、ツール構成要素のインターフェース８２）から、傾斜したフェイス構成要素の第１の表面６０まで、直線的に変化するＣＴＥ３２０を有する。より具体的には、傾斜したフェイス部分５０は、ベース構成要素の均質なＣＴＥ２８０すなわちＣＴＥα_{アルミニウム}と一致する、傾斜したフェイス構成要素５０の第２の表面８０におけるＣＴＥα_{アルミニウム}３５０を有する。更に、傾斜したフェイス部分５０は、ＣＴＥα_複合材３８０などの、傾斜したフェイス構成要素５０の第１の表面６０におけるＣＴＥ３４０を有する。ＣＴＥα_複合材３８０は、図２の破線３８２によって表されている。このＣＴＥ３４０は、傾斜したフェイス５０の第１の表面６０上にレイアップされる複合材部品１５のＣＴＥ３８０と一致するように、設計され又は選択される。

当業者が理解するように、代替的なＣＴＥ勾配を有する代替的な傾斜ツールも使用され得る。ただ一つの実施例として、第２のツール構成要素１００は、第１の表面１２０と第２の表面１２５との間で変化するＣＴＥ２８０を有する、不均質なベース構成要素を有し得る。代替的な一構成では、第２のツール構成要素１００が、各金属が異なるＣＴＥを有するところの少なくとも２つのタイプの金属を備え得る。

更に別の代替的な一構成では、第１のツール構成要素５０が、３つ以上の材料を備え得る。

一構成では、第１のツール構成要素５０が、第２のツール構成要素１００とワンピースで一体的に形成され得る。例えば、第１のツール構成要素５０は、第２のツール構成要素１００上に形成され得る。代替的には、第１のツール構成要素５０が、第２のツール構成要素１００とは分けて形成され、その後、第２のツール構成要素と連結され、それによって、第２のツール構成要素１００が、傾斜ツール５０に対するベース部分として働く。第１のツール構成要素５０を第２のツール構成要素１００に連結する実施例は、重力、熱ロック（ｔｈｅｒｍａｌｌｏｃｋ）、スナップロック（ｓｎａｐｌｏｃｋ）、接着剤、粘着作用、及び接合の使用を含むが、それらに限定されるものではない。

好ましくは、第１のツール構成要素５０が、第２のツール構成要素１００と取り外し可能に連結される。そのような傾斜ツール構成の１つの利点は、個別の第１のツール構成要素が第２のツール構成要素と連結されたときに、第２のツール構成要素を交換する必要性なしに第１のツール構成要素を交換できるということである。そのような特徴は、形成されている部品により良く一致するＣＴＥを有する新しい材料が利用可能となったときに、又は（異なるＣＴＥを有する）異なる複合材がツール上で試験されているか及び／又は処理されているときに有利である。なぜならば、全体の傾斜ツール２０よりもむしろ第１のツール構成要素５０のみが、取り替えられる必要があるからである。試験の状況では、第１のツール構成要素が、試験複合材のＣＴＥと一致する上面ＣＴＥを有する別の第１のツール構成要素に取り替えられて、その後、通常の複合材から部品を作るように再び取り替えられて元に戻される。

第１のツール構成要素５０は、１以上の圧縮領域７４を備えているかもしれないし又は備えていないかもしれない。第１のツール構成要素５０は、ツールに対する圧縮が可能とされることによって応力を軽減する圧縮領域７４を備え得る。そのような圧縮領域７４は、オープンセル（ｏｐｅｎｃｅｌｌ）又はクローズドセル（ｃｌｏｓｅｄｃｅｌｌ）であり、ガス（例えば、空気）を含んでいるかもしれないし又は含んでいないかもしれず、概して、金属に対する高度な圧縮が可能である。圧縮領域７４は、同様に他の高度に圧縮可能な材料も含み得る。そのような圧縮領域７４を配置すること及び方向付けることは、硬化の間にツールの内部歪としての差異の全てを吸収することなしに、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０と第２の表面８０に対して使用される異なる材料の間の熱膨張の差異に対処するように、設計され且つ工作され得る。そのような圧縮領域７４は、長さ及び／又は幅などの第１のツール構成要素５０の寸法に沿って、均一なやり方で提供され得る。代替的に、そのような圧縮領域７４は、第１のツール構成要素５０の特定の部分のみにおいて提供され得る。更に別の代替的な一構成では、そのような圧縮領域７４が、硬化されている複合材部品１５の構造及び全体的な形状に基づいて、互いに同じ又は異なる幾何学的形状及び／又は構成を備え得る。

例えば、図１で示されたように、第１のツール構成要素５０は、異なる幾何学的形状を有する複数の圧縮領域７４Ａ〜Ｄを備える。示されるように、複数の圧縮領域７４Ａ〜Ｄは、第１のツール構成要素５０の同じ平面に沿って、且つ第１のツール構成要素５０の長さＬ_ＦＣ８８に沿って、均等に間隔を空けられる。しかしながら、圧縮領域の構成は、圧縮領域７４の位置及び数が、硬化されるべき複合材部品１５の最終形状の関数となるように提供され得る。圧縮領域７４の配置及び／又は方向は、第１のツール構成要素５０の第１及び第２の表面６０、８０の組成又はそれらに対して使用される材料の関数でもあり得る。更に、圧縮領域７４の配置及び／又は方向は、第２のすなわちベース構成要素１００内で使用される材料のタイプの関数でもあり得る。

本明細書で議論されるように、好適な一構成では、第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０が、第１のツール構成要素５０のＩＭＬ８２と合致し、それによって、第１のツール構成要素５０と第２のツール構成要素１００が互いに連結され得る。ただ一つの実施例として、第１及び第２のツール構成要素５０、１００は、接着剤（例えば、合成接合剤）又は粘着剤（例えば、天然由来の結合剤）によって連結され得る。接着剤又は粘着剤によって互いに連結されるならば、第１のツール構成要素５０が交換用の第１のツール構成要素と取り替えられることが可能となり、第２のツール構成要素の寿命を延ばすことができる。また、第１のツール構成要素を取り替える機能は、第１のツール構成要素５０の第２のすなわち底面８０の選択において異なる材料の使用を可能にする。２つのツール構成要素５０、１００を共に連結する他の方法は、重力の使用又は１以上のスナップロック若しくはスナップフィットの使用を含む。代替的に、熱ロックが使用されて、第１及び第２のツール構成要素５０、１００を共に連結し得る。すなわち、２つの部分は、高温で共に連結され得る。当業者が理解するように、これらのタイプの連結機構の組み合わせも使用され得る。更に、フェイス部分（例えば、第１のツール構成要素５０）を取り替えられることは、新しいベース部分を購入し又は設計／製造する必要性なしに、異なるＣＴＥを有する異なる複合材料と合致する異なるフェイス部分の選択を可能にする。

図３は、図１で示された傾斜ツールシステム１０などの、傾斜ツールシステムで使用され得る代替的な傾斜ツール２０’の図表示である。図１で示された傾斜ツール２０と同様に、代替的な傾斜ツール２０’は、２つの構成要素、すなわち、第１のツール構成要素５０’及び第２のツール構成要素１００を備える。そのようにして、図１と同様な要素は、図３において同様な参照番号で表される。

この示される構成では、傾斜ツール２０’の第１のツール構成要素５０’が、傾斜ツール２０’のためのベース構成要素として働く、第２のツール構成要素１００に連結される。示されるように、第１のツール構成要素５０’は、第１の表面６０及び第２の表面８０を備える。この例示される構成では、第１のツール構成要素５０’の第１の表面６０が、第１のツール構成要素５０’の上端に配置され、第２の表面８０が、第１のツール構成要素５０’の下端に配置される。しかしながら、代替的な構成では、第１の表面６０が、第１のツール構成要素５０’の側面又は底面などの、異なる表面を備え得る。また示されるように、第１のツール構成要素５０’は、一定ではない高さＨ_ＦＣ５９を備える。すなわち、第１のツール構成要素５０’の高さは、第１のツール構成要素５０の長さＬ_ＦＣ８８にわたり変化する。

示されるように、第１の表面６０は、複合材部品１５に対して望ましいツールの内側モールド線７０’を含む。示されるように、第１のツール構成要素５０’の第１の表面６０は、平坦ではない表面を備える。第１のツール構成要素５０’の第２の表面８０は、平坦な表面を備える。

第１のツール構成要素５０’の第２の表面８０は、第２のツール構成要素１００と接触するように構成される。示されるように、第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０は、第２のツール構成要素１００の上面を備える。また示されるように、第１のツール構成要素５０’は、複数の圧縮領域７４Ａ’〜Ｄ’を含む。以前に議論されたように、硬化の間にツールの内部歪としての差異の全てを吸収することなしに、第１のツール構成要素５０’の第１の表面６０と第２の表面８０に対して使用される異なる材料によって生成される異なる熱膨張に対処するために、そのような内部圧縮領域７４Ａ’〜Ｄ’が提供される。この示される傾斜ツール２０’では、そのような内部圧縮領域７４Ａ’〜Ｄ’が、第１のツール構成要素５０’の第１の部分１１２及び第２の部分１１４に沿って提供される。示されるように、第１及び第２の部分１１２、１１４は、より高い高さを有する第１のツール構成要素５０’の部分を備える。

傾斜ツールの本開示の実施形態は、幾つかの利点を提供する。例えば、部品の熱膨張を第１のツール構成要素に合致させることは、複合材部品製造の間に生じ得る部品のスプリングイン及び他の硬化が引き起こす変形を低減し得る。今度は、これが、複合材部品製造に対するスクラップ率を低減させ、したがって、全体の製造コストを低減させ得る。本開示の傾斜ツールの別の一利点は、それらが、ツールが複合材部品と接触するところで複合材部品の熱膨張と合致する、費用対効果に優れたツールを提供し得ることである。この結果が取得され得る一方で、傾斜ツールは未だ適切な部品の支持を提供し、且つツールカート（ｔｏｏｌｃａｒｔ）構造体などにおいて、ツールが部品と接触しないところで、ツールが部品の熱膨張と合致することを必要としない。

本開示の傾斜ツールの別の一利点は、第１のツール構成要素と第２のツール構成要素が、互いに独立して交換され得るように製造され得ることである。これは、幾つかの利点を提示し得る。例えば、傾斜ツールの相互交換性は、部品が幾つかの異なる材料システムによって製造されるところの研究に利益を与え得る。本開示の傾斜ツールは、これらのツール構成要素が異なる速度で摩耗し得る際に、第１のツール構成要素又は第２のツール構成要素のみの交換を可能とすることによって、製造上の利点をも提示し得る。

今度は、図４に注目すると、図１及び図３で示された、第１のツール構成要素５０、５０’及び第２のツール構成要素１００を備える、本開示の傾斜ツール２０、２０’を使用して複合材部品を製造する方法４２０のステップが示されている。ステップ４３０で開始され、傾斜ツール２０及び／又は２０’が提供される。一構成では、傾斜ツール２０、２０’が、第２のツール構成要素１００に連結された第１のツール構成要素５０、５０’を備える。一構成では、第１のツール構成要素５０、５０’が、第２のツール構成要素１００とワンピースで一体的に形成される。

ステップ４４０では、複合材部品１５が、傾斜ツール２０及び／又は２０’の第１の表面６０上にレイアップされ又は組み立てられる。複合材部品１５のレイアップは、従来のプライのレイアップ技術によって行われてもよく、複合材部品１５は、１以上の単純な又は複雑な輪郭の部品表面を有し得る。好適な一構成では、複合材部品１５が、手動でレイアップされ得る。代替的な一構成では、複合材部品１５が、複合材積層板の仕様及び設計の段階の間に決定された望ましい位置及び方向において、先進繊維配置（「ＡＦＰ」）又は自動テープレイイング（「ＡＴＰ」）製造法を使用して（又は任意の他の既知の方法によって）、レイアップされ得る。

ステップ４５０では、複合材部品１５が、傾斜ツール２０及び／又は２０’と共に、真空バッグなどのフレキシブルバッグ２５で覆われる。ステップ４６０では、その後、フレキシブルバッグ２５が、傾斜ツール２０、２０’及び複合材部品１５を密封する。

ステップ４７０では、図１のソース３２などの真空源によって、フレキシブルバッグ２５内が真空引きされる。複合材部品１５を圧縮及び／又は強化するために、この生成された真空が、フレキシブルバッグ２５を複合材部品１５の上面上に向けて引き下げる。

ステップ４８０では、真空バッグで覆われた複合材部品１５が、熱で硬化される。例えば、ステップ４８０では、真空バッグで覆われた複合材部品１５が、オートクレーブ３０内で見られるものなどの、従来の又は表面加熱システム内に配置され得る。そのような従来の加熱システム内での硬化は、熱エネルギーが複合材部品１５の厚さを通って伝達される際に、外側から内側へ複合材部品１５を加熱する。したがって、完全な硬化の処理期間は、複合材部品１５の中への熱の流れの速度によって決定される。そのようにして、流量は、複合材部品１５内で使用される材料の、比熱、熱伝導率、密度、及び粘度に依存する。特定の対流加熱システムでは、複合材部品１５が、不均一な速度で加熱され、それは最終的な硬化された積層板内に応力をもたらし得る。したがって、オートクレーブ３０及び従来の加熱源内の温度は、典型的には、部品の応力を最小化する試みにおいて、ゆっくりと上昇及び下降される。複合材部品１５を所定の温度まで加熱することは、第１の表面６４の第１のＣＴＥ６６に応じた第１の速度で、第１のツール構成要素５０、５０’の第１の表面６４の形状を変化させる。加熱することは、第２の表面８４の第２のＣＴＥ９０に応じた第２の速度で、第１のツール構成要素５０、５０’の第２の表面８４の形状も変化させる。

加熱ステップ４８０が生じた後で、ステップ４９０では、その内部に複合材部品１５を有するフレキシブルバッグ２５が、オートクレーブから除去される。

この硬化プロセスの終わりにおいて、複合材部品１５は実質的に硬化され、複合材部品１５内のプライが、連続的に硬化された複合材積層板を形成するように強化される。ステップ４９０では、硬化された複合材部品１５が、フレキシブルバッグ２５から除去され得る。その後、硬化された複合材部品１５は、任意の更なる最終処理ステップが生じる前に、冷却されることが可能である。

図５は、第１のツール構成要素５０及び／又は５０’並びに第２のツール構成要素１００を備える、（図１で示された）傾斜ツール２０及び／又は（図３で示された）傾斜ツール２０’を製造する方法５００を示している。示されるように、方法５００は、第１のツール構成要素５０、５０’の第１の表面６０を、複合材部品１５の底面１７と接触するように構成する、最初のステップ５０４を含む。一構成では、第１のツール構成要素５０、５０’が、スパッタリング、積層造形、連続的な電気めっき、又は機械加工によって製造され得る。

オプションのステップ５０５では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’内に少なくとも１つの圧縮領域７４を画定するステップを含み得る。

オプションのステップ５０６では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’の第１の表面６０に沿って、望ましいツールの内側モールド線７０を画定するステップを含み得る。

ステップ５０８では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’の第１の表面６０の第１の材料６４を選択するステップを含む。特に、第１の材料６４は、第１のＣＴＥ６６を有するように選ばれ得る。

オプションのステップ５１０では、方法５００が、第１の材料６４の第１のＣＴＥ６６が、第１のツール構成要素５０、５０’の第１表面６０と接触するように構成された複合材部品１５のＣＴＥ１８と概して等しくなるように、第１のツール構成要素５０の第１の表面６０の第１の材料６４を選択するステップを含む。

その後、ステップ５１２では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’の第２の表面８０を、第２のツール構成要素１００と接触するように構成するステップを含む。一構成では、方法が、射出成形、積層造形、又は除去加工によって、第２のツール構成要素１００を製造するステップを含み得る。

その後、ステップ５１６では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’の第２の表面８０の第２の材料８４であって、第２のＣＴＥ９０を有する、第２の材料８４を選択するステップを含む。特に、第２のＣＴＥ９０は、第１の材料６４の第１のＣＴＥ６６とは異なるＣＴＥを有するように選択され得る。

オプションのステップ５１８では、方法が、第２の材料８４の第２のＣＴＥ９０が、概して、第２のツール構成要素１００のＣＴＥ１２８と等しくなるように、第１のツール構成要素５０、５０’の第２の表面８０の第２の材料８４を選択するステップを含む。

オプションのステップ５２０では、方法５００が、第１のツール構成要素５０、５０’の第２の表面８０が第２のツール構成要素１００の第１の表面１２０と隣接するように、第１のツール構成要素５０、５０’を第２のツール構成要素１００に連結するステップを含み得る。

オプションのステップ５２４では、方法が、第１のツール構成要素５０を第２のツール構成要素１００とワンピースで一体的に形成するステップを含み得る。ステップ５２４は、ステップ５２０に対する代替的なステップである。

図６は、本開示の傾斜ツールシステム１０を使用して製造された、１以上の複合材部品１５又は構造体を組み込み得る、航空機６００の斜視図である。図６で示されるように、航空機６００は、胴体６１２、ノーズ６１４、コックピット６１６、胴体６１４に連結された翼６１８、１以上の推進ユニット６２０、尾部垂直安定板６２２、及び１以上の尾部水平安定板６２４を備える。図６で示される航空機６００は、概して、民間旅客機の表しているが、本明細書で開示されるように、１以上の複合材積層部品が、他のタイプの航空機又は航空輸送体内で使用されてもよい。より具体的には、本開示の実施形態の教示は、他の旅客機、貨物航空機、軍用機、回転翼航空機、及び他のタイプの航空機若しくは航空輸送体、更には、航空宇宙輸送体、衛星、宇宙輸送機、ロケット、及び他の航空宇宙輸送体に適用され得る。本開示によるツール及び方法の実施形態は、ボート及び他の船舶、列車、自動車、トラック、バス、又は本明細書で開示された複合材積層板から形成される若しくはそれらを利用する他の適切な輸送体内などの、他の輸送ビークル内で利用され得ることも、理解されるだろう。

本開示の実施形態は、例えば、航空宇宙、船舶、及び自動車の用途、並びに複合材構造体が使用され得る他の用途を含む、特に輸送産業の分野における様々な潜在的用途において使用される可能性がある。したがって、今度は、図７及び図８を参照すると、本開示の実施形態は、図７に示す航空機の製造及び保守方法６３０、及び図８に示す航空機６００に照らして使用され得る。本開示の実施形態の航空機の用途は、例えば、本明細書で開示される様々な傾斜ツールの１以上によって製造される複合材積層板の設計及び製造を含み得るが、それらに限定されるものではない。

製造前の段階では、例示的な方法６３０が、航空機６００の仕様及び設計６３２と、材料の調達６３４とを含み得る。ただ１つの実施例として、航空機に関連する複合材積層部品の仕様及び設計に対して、傾斜ツールの望ましい工学的特性が、この段階で決定され得る。これは、材料の望ましいＣＴＥと共に、第１のツール構成要素の第１及び第２の表面に対して使用されるべき材料の選択を含み得る。これは、特定の圧縮領域が第１のツール構成要素内で使用されるか否かの決定も含み得る。特定の圧縮領域が使用されるべきことが決定されたところでは、圧縮領域の望ましい形状、位置、及び配置が、この段階で決定され得る。

別の一実施例として、この仕様及び設計の段階の間に、１つの特定の傾斜ツールにおいて、第２のツール構成要素で使用される材料のタイプが選択され得る。更に別の実施例では、この仕様及び設計の段階の間に、第１のツール構成要素の厚さ及びその様々な表面及び材料が決定され得る。更に、この仕様及び設計の段階の間に、第１及び第２のツール構成要素の両方に対して使用されるべき様々な材料の熱膨張係数が、決定され得る。別のただ一つの実施例として、この設計段階では、第１及び第２のツール構成要素を連結させるための機構が決定され得る。この段階では、第１のツール構成要素がどのようにして製造されるかも決定され得る。

製造の間に、本明細書で開示される傾斜ツールを利用する複合材部品の製造などの、構成要素及びサブアセンブリの製造６３６が行われる。製造の間に、航空機６００のシステムインテグレーション６３８も行われる。そのような構成要素及びサブアセンブリの製造の段階の後で、航空機６００は、認可及び納品６４０を経て運航６４２に供され得る。顧客により運航される間に、航空機６００は、改造、再構成、改修なども含み得る、定期的な整備及び保守６４４が予定される。

方法６３０のプロセスのステップの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含み得、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

図８で示されるように、例示的な方法６３０によって製造された航空機６００は、複数の高レベルシステム６５４及び内装６５６を有する機体６５２を含み得る。高レベルのシステム６５４の実施例には、推進システム６５８、電気システム６６０、油圧システム６６２、及び環境システム６６４のうちの１以上が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれることもある。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、海洋産業及び自動車産業などの他の産業にも適用され得る。

本明細書で具現化されたツール及び方法は、製造及び保守方法６３０の１以上の任意の段階において用いられ得る。例えば、製造プロセスに対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機６００の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリと類似の方法で製作又は製造され得る。また、１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、航空機６００の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機６００のコストを削減することにより、製造段階６３２及び６３４で利用することができる。同様に、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のうちの１以上を、航空機６００の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守６４４に利用することができる。

更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１
部品を形成するための傾斜ツールであって、
第１の表面及び第２の表面を備える第１のツール構成要素であって、前記第１の表面が、第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する第１の材料を備え、前記第２の表面が、第２のＣＴＥを有する第２の材料を備える、第１のツール構成要素を備え、
前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記第２の材料の前記第２のＣＴＥとは異なる、傾斜ツール。
条項２
前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記第２の材料の前記第２のＣＴＥよりも小さい、条項１に記載の傾斜ツール。
条項３
第１の表面を備える第２のツール構成要素を更に備え、前記第２のツール構成要素が、第３のＣＴＥを有する第３の材料から形成される、条項１に記載の傾斜ツール。
条項４
前記第２のツール構成要素の前記第１の表面が、前記第１のツール構成要素の前記第１の表面の幾何学的表面構造と類似した幾何学的表面構造を備える、条項３に記載の傾斜ツール。
条項５
前記第２のツール構成要素の前記第３の材料の前記第３のＣＴＥが、前記第１のツール構成要素の前記第２の材料の前記第２のＣＴＥとほぼ等しい、条項３に記載の傾斜ツール。
条項６
前記第１のツール構成要素が、前記第２のツール構成要素と一体的に形成される、条項３に記載の傾斜ツール。
条項７
前記第１のツール構成要素の第２の表面が前記第２のツール構成要素の第１の表面と隣接するように、前記第１のツール構成要素が前記第２のツール構成要素と連結される、条項１に記載の傾斜ツール。
条項８
前記第１のツール構成要素が、接着剤、粘着作用、機械的インターロッキング、熱的インターロッキングによって、第２のツール構成要素に連結されており、又は前記第１のツール構成要素と前記第２のツール構成要素が、重力によって共に固定される、条項７に記載の傾斜ツール。
条項９
前記第１のツール構成要素の前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記部品の第４のＣＴＥとほぼ等しい、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１０
前記第１のツール構成要素の前記第１の表面が、前記部品の幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有する、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１１
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面が、前記部品の幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有する、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１２
前記第１のツール構成要素が、内部に画定された少なくとも１つの圧縮領域を備える、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１３
第２のツール構成要素の第３の材料と前記第１のツール構成要素の前記第２の材料のうちの少なくとも１つが、アルミニウムを含む、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１４
第２のツール構成要素の第３の材料が、アルミニウム合金を含む、条項１に記載のツール。
条項１５
前記第１のツール構成要素が、一定ではない高さを有する、条項１に記載の傾斜ツール。
条項１６
第１のツール構成要素を備える傾斜ツールを使用して複合材部品を製造する方法であって、
前記傾斜ツールの前記第１のツール構成要素の第１の表面に沿って複合材部品をレイアップするステップ、
前記複合材部品を覆って真空バッグを密封するステップ、
前記真空バッグ内を真空引きして前記複合材部品を圧縮するステップ、
前記複合材部品を所定の温度まで加熱するステップ、
前記第１の表面の第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）に応じた第１の速度で、前記第１のツール構成要素の前記第１の表面の形状を変化させるステップ、及び
前記第１の表面の前記第１のＣＴＥとは異なる第２の表面の第２のＣＴＥに応じた第２の速度で、前記第１のツール構成要素の前記第２の表面の形状を変化させるステップを含む、方法。
条項１７
前記第１のツール構成要素の異なる前記第１のＣＴＥ及び前記第２のＣＴＥに基づいて、前記第１のツール構成要素内に熱応力をもたらすステップを更に含む、条項１６に記載の方法。
条項１８
前記第１のツール構成要素の前記第１の表面と前記第２の表面との間の熱膨張の差異に対処するために、前記第１のツール構成要素によって画定される少なくとも１つの圧縮領域を圧縮するステップを更に含む、条項１６に記載の方法。
条項１９
前記第１のツール構成要素を第２のツール構成要素とワンピースで一体的に形成するステップを更に含む、条項１６に記載の方法。
条項２０
第１のツール構成要素及び第２のツール構成要素を備える傾斜ツールを製造する方法であって、
第１のツール構成要素の第１の表面を複合材部品の底面と接触するように構成するステップ、
前記第１のツール構成要素の前記第１の表面の第１の材料を選択するステップであって、前記第１の材料が第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する、ステップ、
前記第１のツール構成要素の第２の表面を第２のツール構成要素と接触するように構成するステップ、及び
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面の第２の材料を選択するステップであって、前記第２の材料が第２の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する、ステップを含み、
前記第２の熱膨張係数（ＣＴＥ）が前記第１の材料の前記第１の熱膨張係数とは異なる、方法。
条項２１
前記第１のツール構成要素の前記第１の表面に沿って、望ましいツールの内側モールド線を画定するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２２
前記第１の材料の前記第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、前記第１のツール構成要素の前記第１表面と接触するように構成された前記複合材部品の熱膨張係数（ＣＴＥ）と概して等しくなるように、前記第１のツール構成要素の前記第１の表面の前記第１の材料を選択するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２３
前記第２の材料の前記第２の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、前記第２のツール構成要素の熱膨張係数（ＣＴＥ）と概して等しくなるように、前記第１のツール構成要素の前記第２の表面の前記第２の材料を選択するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２４
スパッタリング、積層造形、連続的な電気めっき、又は機械加工によって、前記第１のツール構成要素を製造するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２５
射出成形、積層造形、又は除去加工によって、前記第２のツール構成要素を製造するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２６
前記第１のツール構成要素内に少なくとも圧縮領域を画定するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２７
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面が前記第２のツール構成要素の前記第１の表面と隣接するように、前記第１のツール構成要素を前記第２のツール構成要素に連結するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２８
前記第１のツール構成要素を記第２のツール構成要素とワンピースで一体的に形成するステップを更に含む、条項２０に記載の方法。

種々の有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、網羅的な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明白となろう。更に、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて異なる利点を提供し得る。選択された１以上の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び、想起される特定の用途に適する様々な修正例を伴う様々な実施形態の開示内容の理解を、他の当業者に対して促すために、選ばれ、記述されている。

Claims

複合材部品（１５）を形成するための傾斜ツール（２０、２０’）であって、
第１の表面（６０）及び第２の表面（８０）を備える第１のツール構成要素（５０、５０’）であって、前記第１の表面が第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）（６６）を有する第１の材料（６４）を備え、前記第２の表面が第２のＣＴＥ（９０）を有する第２の材料（８４）を備える、第１のツール構成要素を備え、
前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記第２の材料の前記第２のＣＴＥとは異なり、前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記複合材部品の第４のＣＴＥとほぼ等しい、傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１の材料（６４）の前記第１のＣＴＥ（６６）が、前記第２の材料（８４）の前記第２のＣＴＥ（９０）よりも小さい、請求項１に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
第１の表面（１２０）を備える第２のツール構成要素（１００）を更に備え、
前記第２のツール構成要素が、第３のＣＴＥ（１２８）を有する第３の材料（１２４）から形成され、
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面は、前記第２のツール構成要素と接触する、請求項１又は２に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第２のツール構成要素（１００）の前記第１の表面（１２０）が、前記第１のツール構成要素（５０、５０’）の前記第１の表面（６０）の幾何学的表面構造と類似した幾何学的表面構造を備える、請求項３に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第２のツール構成要素（１００）の前記第３の材料（１２４）の前記第３のＣＴＥ（１２８）が、前記第１のツール構成要素（５０、５０’）の前記第２の材料（８４）の前記第２のＣＴＥ（９０）とほぼ等しい、請求項３又は４に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１のツール構成要素（５０、５０’）が、前記第２のツール構成要素（１００）と一体的に形成される、請求項３から５のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１のツール構成要素（５０、５０’）の前記第２の表面（８０）が、前記第２のツール構成要素（１００）の前記第１の表面（１２０）と隣接するように、前記第１のツール構成要素が前記第２のツール構成要素に連結される、請求項３から５のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１のツール構成要素の熱膨張係数は、前記第１の表面と前記第２の表面との間の高さに沿って変化する、請求項１から７のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１のツール構成要素（５０、５０’）の前記第１の表面（６０）が、前記複合材部品（１５）の幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有し、
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面（８０）が、前記複合材部品の前記幾何学的表面構造と合致する幾何学的表面構造を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１のツール構成要素（５０、５０’）が、前記第１のツール構成要素内の応力を軽減するように構成された圧縮領域（７４、７４’）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
前記第１の材料はアルミニウムニッケル合金であり、前記第２の材料はアルミニウムである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の傾斜ツール（２０、２０’）。
第１のツール構成要素（５０、５０’）を備える傾斜ツール（２０、２０’）を製造する方法（５００）であって、
前記第１のツール構成要素の第１の表面（６０）を複合材部品（１５）の底面（１７）と接触するように構成するステップ（５０４）、
前記第１のツール構成要素の前記第１の表面の第１の材料（６４）を選択するステップ（５０８、５１０）であって、前記第１の材料が第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）（６６）を有する、ステップ、
前記第１のツール構成要素の第２の表面（８０）を第２のツール構成要素（１００）と接触するように構成するステップ（５１２）、及び
前記第１のツール構成要素の前記第２の表面の第２の材料（８４）を選択するステップ（５１６、５１８）であって、前記第２の材料が、前記第１の材料の前記第１の熱膨張係数とは異なる第２のＣＴＥ（９０）を有し、前記第１の材料の前記第１のＣＴＥが、前記複合材部品の第４のＣＴＥとほぼ等しい、ステップを含む、方法。