JP7385480B2 - 積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の一実施形態に係る無人航空機用翼について、図1及び2を用いて説明する。
ハニカム層10は、打ち抜き加工されたハニカム構造体の層である。ハニカム構造体は、各セルの開口面11の面方向に剛性に優れ、かつ空間の容積が大きい。よって、無人航空機用翼100をより軽量化し易く、かつ、無人航空機用翼100に優れた剛性を付与できる。
第一表皮層21及び第二表皮層22は、繊維強化複合材料を含む層である。具体的には、第一表皮層21及び第二表皮層22は、強化繊維基材にマトリックス樹脂組成物を含有する、中間基材であるプリプレグを、加熱加圧又は加熱減圧して成形されたものである。例えば、炭素繊維複合材料(CFRP)等を採用できる。繊維強化複合材料としては、例えば、強化繊維基材にマトリックス樹脂組成物を含有させて硬化又は固化させた材料が挙げられる。繊維強化複合材料は剛性に優れているので、無人航空機用翼100に優れた剛性を付与できる。
第三表皮層31は、第一表皮層21上であって、ハニカム層10とは反対側に積層している層である。第四表皮層32は、第二表皮層22上であって、ハニカム層10とは反対側に積層している層である。第三表皮層31及び第四表皮層32はいずれも硬化又は固化した樹脂を含む層である。
本発明の一実施形態に係る積層体の製造方法について説明する。
本発明の一態様における第一の工程は、ハニカム材40のセルの開口面41に交差する方向に、打ち抜き金型200をプレスして、打ち抜き加工されたハニカム構造体を製造する工程である。
本実施形態では、第二の工程に先立って第三の工程を予め行う。本発明の一態様における第三の工程は、熱硬化性樹脂を加熱して硬化することにより、又は、熱可塑性樹脂を加熱して続いて冷却して固化することにより第三表皮層31及び第四表皮層32をそれぞれ製造する。
本発明の一態様における第二の工程は、第三の工程で製造した第三表皮層31と第四表皮層32との間に、硬化又は固化前の第一表皮層21である第一マトリックス樹脂組成物含有強化繊維基材層23と、硬化又は固化前の第二表皮層22である第二マトリックス樹脂組成物含有強化繊維基材層24との間に、打ち抜き加工されたハニカム構造体を配置して、加熱することで硬化、又は加熱後に冷却することで固化させる。
本実施形態では、硬化又は固化する前の第一表皮層21及び第二表皮層22とを第二の工程で用いたが、本発明はこのような形態に限定されない。
例えば、打ち抜き加工されたハニカム構造体の一方の面に、硬化又は固化後の第一表皮層を接着する工程と、ハニカム構造体の他方の面に、硬化又は固化後の前記第二表皮層を接着する工程と、行ってもよい。また、これらの工程は、当該一方の面、及び当該他方の面のうちいずれか一方の面についてであってもよく、両方の面についてであってもよい。換言すれば、本発明の積層体の一態様は、ハニカム層と第一表皮層との間、及び、ハニカム層と第二表皮層との間の少なくとも一方に、接着剤層を備えていてもよい。接着剤層は、必要な接着強度を発現できれば、どのような種類の物であっても良く、液状の接着剤を用いても良く、フィルム状の接着剤を用いても良い。このような構成によって、より容易に硬化又は固化後の第一表皮層及び第二表皮層を備える積層体を製造することができる。なお、このような例において使用する接着剤は、各表皮層の種類に応じて適宜選択すればよい。また、本変形例の別の変形例として、硬化又は固化後の第一表皮層及び第二表皮層をハニカム層と接合させてもよい。接合させる方法としては、例えば、ボルトで締めつけて一体化する方法が挙げられる。また、本発明の一態様において、第一表皮層及び第二表皮層は複数枚ずつ設けてもよい。また、第一表皮層及び第二表皮層を複数枚ずつ設ける場合、硬化又は固化後の第一表皮層及び第二表皮層をそれぞれ互いに接着剤で接着してもよい。
本発明の態様1に係る積層体は、第一表皮層と第二表皮層とハニカム層と、を備え、
前記第一表皮層及び第二表皮層のうち少なくとも一方が繊維強化複合材料を含む層であり、
前記ハニカム層は、打ち抜き加工されたハニカム構造体であり、セルが積層方向に交差する方向に開口するように、前記第一表皮層と第二表皮層との間に積層している。
11、41 開口面
12 セル壁
21 第一表皮層
22 第二表皮層
23 第一マトリックス樹脂組成物含有強化繊維基材層
24 第二マトリックス樹脂組成物含有強化繊維基材層
31 第三表皮層
32 第四表皮層
40 ハニカム材
100 無人航空機用翼
200 打ち抜き金型
Claims (6)
- 第一表皮層と第二表皮層とハニカム層と、を備え、
前記第一表皮層及び第二表皮層のうち少なくとも一方が繊維強化複合材料を含む層であり、
前記ハニカム層は、ハニカム材のセルの開口面に交差する方向から打ち抜き加工されたハニカム構造体であり、セルが積層方向に交差する方向に開口するように、前記第一表皮層及び第二表皮層の間に積層しており、
前記第一表皮層上であって、前記ハニカム層とは反対側に、硬化又は固化した樹脂を含む第三表皮層が積層しており、
前記第二表皮層上であって、前記ハニカム層とは反対側に、硬化又は固化した樹脂を含む第四表皮層が積層している、積層体。 - 前記ハニカム層は、各セルを構成するセル壁の重量が略一定である、請求項1に記載の積層体。
- 無人航空機用翼である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 積層体の製造方法であって、
前記積層体は、第一表皮層と第二表皮層とハニカム層と、を備え、前記第一表皮層及び第二表皮層のうち少なくとも一方が繊維強化複合材料を含む層であり、前記ハニカム層は、ハニカム材のセルの開口面に交差する方向から打ち抜き加工されたハニカム構造体であり、セルが積層方向に交差する方向に開口するように、前記第一表皮層及び第二表皮層の間に積層しており、
ハニカム材のセルの開口面に交差する方向から、打ち抜き金型をプレスして、前記打ち抜き加工されたハニカム構造体を製造する第一の工程と、
前記打ち抜き加工されたハニカム構造体と、硬化又は固化前の前記第一表皮層及び硬化又は固化前の前記第二表皮層を積層させ、当該硬化又は固化前の前記第一表皮層及び当該硬化又は固化前の前記第二表皮層とを硬化又は固化させる第二の工程と、
を含む、積層体の製造方法。 - 樹脂を硬化又は固化して第三表皮層及び第四表皮層をそれぞれ製造する第三の工程をさらに含み、
前記第二の工程では、
前記第三の工程で製造した前記第三表皮層と前記第四表皮層との間に、硬化又は固化前の前記第一表皮層と、硬化又は固化前の前記第二表皮層との間に、前記打ち抜き加工されたハニカム構造体を配置して、加熱することで硬化、又は加熱後に冷却することで固化させる、請求項4に記載の積層体の製造方法。 - 積層体の製造方法であって、
前記積層体は、第一表皮層と第二表皮層とハニカム層と、を備え、前記第一表皮層及び第二表皮層のうち少なくとも一方が繊維強化複合材料を含む層であり、前記ハニカム層は、ハニカム材のセルの開口面に交差する方向から打ち抜き加工されたハニカム構造体であり、セルが積層方向に交差する方向に開口するように、前記第一表皮層及び第二表皮層の間に積層しており、
ハニカム材のセルの開口面に交差する方向から、打ち抜き金型をプレスして、前記打ち抜き加工されたハニカム構造体を製造する第一の工程と、
前記打ち抜き加工されたハニカム構造体の一方の面に、硬化又は固化後の前記第一表皮層を接着する工程と、
前記ハニカム構造体の他方の面に、硬化又は固化後の前記第二表皮層を接着する工程と、
を含む、積層体の製造方法。
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