JP7423857B2 - 複合材成形方法 - Google Patents

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Description

本開示は、複合材成形方法に関するものである。
従来、航空機等の構造材として用いられる複合材の成形方法として、外部成形ライン（Outer Mold Line）の成形型の上に繊維強化シートを積層した積層体（チャージ）を載置し、その積層体の上に複数の複合材部品を設置して一体成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、スキン用型にスキンを設置し、スキンの上にストリンガを設置し、ストリンガをストリンガ用型で押え、ストリンガ用型を折り曲げプレートにより密閉して密閉空間を形成する。また、密閉空間に樹脂材料を注入してスキンおよびストリンガを形成する繊維基材に樹脂材料を含浸させる。繊維基材に含浸した樹脂材料を加熱して硬化させることにより、ストリンガおよびスキンが一体化した成形品が完成する。
特許第６５６３２８４号公報
しかしながら、特許文献１に開示される成形方法では、スキンの上にストリンガを設置する際に正確に位置決めをし、位置決めしたストリンガの位置を維持したままストリンガ用型を取り付ける必要があり、高い作業精度が必要となる。また、ストリンガ用型を折り曲げプレートにより密閉する作業が煩雑であり、作業工数が増加してしまう。
以上の問題を解決するために、内部成形ライン（Inner Mold Line）の成形型を用いる方法が考えられる。内部成形ラインの成形型であれば、成形型に複合材部品を収容する凹所が形成されているため、複合材部品の位置決めをする際に高い作業精度が求められない利点がある。また、複合材部品を覆うように積層体を設置するため、積層体および複合材部品を密閉して密閉空間を形成する作業工数が低減する。
しかしながら、成形型に積層体を設置する際に、積層体が凹所に収容された複合材部品と接触することにより、複合材部品が移動し、あるいは複合材部品に皺が生じる可能性がある。また、成形型と積層体との間に離型フィルム等の副資材を配置する場合に、積層体が副資材と接触することにより、副資材が移動し、あるいは副資材が複合材部品と積層体との間に挟まってしまう可能性がある。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、板状に形成される第１繊維基材と第２繊維基材とを一体化して複合材を成形する際に、第１繊維基材に対する第２繊維基材の位置がずれることや、第２繊維基材に皺が発生することを防止することが可能な複合材成形方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る複合材成形方法は、板状に形成される第１繊維基材と第２繊維基材とを一体化して複合材を成形する複合材成形方法であって、第１方向に沿って延びる第１成形面を有する成形型の前記第１成形面に形成される凹所に、前記凹所に対応する形状に形成された前記第２繊維基材を設置する設置工程と、前記設置工程により前記第２繊維基材が設置された前記凹所を覆うように、前記第１繊維基材に含まれる複数の繊維強化シートの一部である第１繊維強化部の前記第１方向に直交する第２方向の端部を前記第１成形面に固定する固定工程と、前記固定工程により固定された前記第１繊維強化部に、前記第１繊維基材に含まれる複数の前記繊維強化シートの他の一部であり前記第１繊維強化部に含まれる前記繊維強化シートよりも多い層数により構成される第２繊維強化部を積層する積層工程と、前記第１繊維基材と前記凹所に設置された前記第２繊維基材とを樹脂材料により一体化して硬化させて前記複合材を成形する成形工程と、を備える。
本開示によれば、板状に形成される第１繊維基材と第２繊維基材とを一体化して複合材を成形する際に、第１繊維基材に対する第２繊維基材の位置がずれることを防止することが可能な複合材成形方法を提供することができる。
本開示の第１実施形態に係る複合材成形方法により成形される複合材を示す斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る複合材成形方法で用いる成形型を示す斜視図である。 図２に示す成形型のＡ－Ａ矢視断面図である。 本開示の第１実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。 図２に示す成形型に離型フィルムを設置した状態を示す断面図である。 図５に示す成形型の凹所に第２繊維基材を設置した状態を示す断面図である。 図６に示す成形型に第１繊維強化部を固定した状態を示す断面図である。 図７に示す成形型に第２繊維強化部を積層した状態を示す断面図である。 図８に示す第１繊維基材をバギングフィルムで密閉した状態を示す断面図である。 本開示の第２実施形態の複合材成形方法で用いる成形型に第１繊維強化部を固定した状態を示す断面図である 第２繊維強化部を賦形型で賦形した状態を示す断面図である。 図１０に示す第１繊維強化部に第２繊維強化部を積層した状態を示す断面図である。 本開示の第３実施形態の複合材成形方法で用いる成形型で第２繊維強化部を賦形する前の状態を示す断面図である。
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係る複合材成形方法について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る複合材成形方法により成形される複合材３００を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る複合材成形方法で用いる成形型１０を示す斜視図である。図３は、図２に示す成形型１０のＡ－Ａ矢視断面図である。
本実施形態の複合材成形方法は、一例として、図１に示す複合材３００を成形する。図１に示す複合材３００は、航空機のスキンとストリンガを一体成型したスキンパネルである。複合材３００は、長手方向（第１方向）ＬＤに沿って延びる長尺状である。
複合材３００は、長手方向ＬＤおよび幅方向ＷＤに沿って平坦な板状に形成される第１繊維基材ＦＢ１と一対の第２繊維基材ＦＢ２とを樹脂材料により一体化して成形される。第２繊維基材ＦＢ２は、長手方向ＬＤに沿って延びるとともに幅方向ＷＤの中央部が突出する部材である。第２繊維基材ＦＢ２は、長手方向ＬＤに沿って延びる中空部分ＨＰを有する。幅方向（第２方向）ＷＤは、複合材３００が設置される面において、長手方向ＬＤに直交する方向である。
図２に示すように、本実施形態の成形型１０は、内部成形ライン（Inner Mold Line）の成形型である。成形型１０は、長手方向ＬＤに沿って延びる第１成形面１１を有する。第１成形面１１には、長手方向ＬＤに沿って延びるとともに第２繊維基材ＦＢ２と対応する形状の凹所１２が形成されている。
本実施形態の複合材成形方法では、凹所１２に第２繊維基材ＦＢ２を設置し、凹所１２を覆うように第１繊維基材ＦＢ１を積層し、第１繊維基材ＦＢ１をバギングフィルム３０（図９参照）で密閉して密閉空間ＣＳを形成する。その後、密閉空間ＣＳを減圧することにより密閉空間ＣＳに樹脂材料ＲＭ（図９参照）を充填して硬化させるインフュージョン成形を実行する。インフュージョン成形は、真空圧と大気圧の差圧を利用して、繊維基材に樹脂を含浸させるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）の一手法である。
第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２は、例えば、炭素繊維，ガラス繊維等の強化繊維材料により形成されるシートを複数層に渡って積層した部材である。樹脂材料ＲＭは、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等の熱硬化性樹脂材料である。
以下の説明において、樹脂材料ＲＭは、熱硬化性樹脂材料とするが、例えば、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等である。
次に、本実施形態に係る複合材成形方法について図面を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る複合材成形方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、成形型１０の第１成形面１１に離型フィルム２１を取り付け、成形型１０の凹所１２に離型フィルム２２を取り付ける。離型フィルム２１，２２は、例えば、粉体状の熱可塑性樹脂を溶融させることにより、成形型１０に取り付けられる。離型フィルム２１，２２を成形型１０に取り付けると、図５に示す状態となる。図５は、図２に示す成形型１０に離型フィルム２１，２２を設置した状態を示す断面図である。
離型フィルム２１，２２は、成形型１０、第１繊維基材ＦＢ１、および第２繊維基材ＦＢ２に対する離型性を有する樹脂材料により形成されている。離型フィルム２１，２２を成形型１０に設置することにより、成形後の複合材３００を容易に成形型１０から取り外すことができる。
ステップＳ１０２（設置工程）において、成形型１０の第１成形面１１に形成される凹所１２に、凹所１２に対応する形状に形成された第２繊維基材ＦＢ２を設置する。凹所１２に第２繊維基材ＦＢ２が設置されると図６に示す状態となる。図６は、図５に示す成形型１０の凹所１２に第２繊維基材ＦＢ２を設置した状態を示す断面図である。
図６に示すように、第２繊維基材ＦＢ２の中空部分ＨＰには、コア部ＣＰが挿入されている。コア部ＣＰは、第２繊維基材ＦＢ２と隙間を設けずに接触した状態で配置される部材である。コア部ＣＰは、中空部分ＨＰに対応する形状を有するとともに長手方向ＬＤに沿って長尺状に形成される部材である。コア部ＣＰは、第２繊維基材ＦＢ２が配置される空間が真空状態となった場合でも一定の形状を保持することができる硬度を有する部材で形成されている。
図６では、第２繊維基材ＦＢ２の中空部分ＨＰにコア部ＣＰを挿入するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、大気圧等の所定圧力で加圧可能な袋体であるブラダ（図示略）を中空部分ＨＰに配置し、ブラダを加圧することにより第２繊維基材ＦＢ２が配置される空間が真空状態となった場合でも一定の形状を保持するようにしてもよい。
ステップＳ１０３（固定工程）において、第２繊維基材ＦＢ２が設置された凹所１２を覆うように、第１繊維基材ＦＢ１に含まれる複数の繊維強化シートの一部である第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定する。固定工程は、第１成形面１１との間に離型フィルム（シート材）２１，２２を挟んだ状態で第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定する。第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定すると、図７に示す状態となる。図７は、図６に示す成形型１０に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定した状態を示す断面図である。
第１繊維強化部ＦＢ１１は、第１繊維基材ＦＢ１に含まれる複数層の繊維強化シートの一部であり、後述する第２繊維強化部ＦＢ１２に含まれる繊維強化シートよりも少ない層数により構成される。
第１繊維基材ＦＢ１に含まれる繊維強化シートの層数は、１以上かつ５以下とするのが好ましい。第１繊維強化部ＦＢ１１は、第１繊維基材ＦＢ１よりも柔軟性が高く軽量である。また、第１繊維強化部ＦＢ１１は、第２繊維強化部ＦＢ１２よりも柔軟性が高く軽量である。
第１繊維強化部ＦＢ１１は、接着剤２１ａにより第１成形面１１に固定される。接着剤２１ａとしては、例えば、樹脂材料ＲＭと同じ材料を用いることができる。接着剤２１ａに替えて、粘着性のあるテープを用いてもよい。また、第１繊維強化部ＦＢ１１に粘着性のある材料（例えば、熱可塑性樹脂の粉末）を付与して第１成形面１１に固定してもよい。
ステップＳ１０４（積層工程）において、第１成形面１１に固定された第１繊維強化部ＦＢ１１に、第１繊維基材ＦＢ１に含まれる複数の繊維強化シートの他の一部である第２繊維強化部ＦＢ１２を積層する。第２繊維強化部ＦＢ１２を第１繊維強化部ＦＢ１１に積層すると、図８に示す状態となる。図８は、図７に示す第１繊維強化部に第２繊維強化部を積層した状態を示す断面図である。
第２繊維強化部ＦＢ１２は、第１繊維基材ＦＢ１に含まれる複数層の繊維強化シートの一部であり、第１繊維強化部ＦＢ１１に含まれる繊維強化シートよりも多い層数により構成される。第２繊維強化部ＦＢ１２は、第１繊維強化部ＦＢ１１よりも硬度が高く重量が大きい。第２繊維強化部ＦＢ１２は、第１成形面１１に固定された第１繊維強化部ＦＢ１１に積層される。そのため、第２繊維強化部ＦＢ１２により第２繊維基材ＦＢ２が移動することや、第２繊維基材ＦＢ２に皺が発生することはない。
ステップＳ１０５（密閉工程）において、第１繊維基材ＦＢ１を成形型１０に封止して密閉空間ＣＳを形成する。具体的には、成形型１０の全周を覆うように成形型１０に対してシーラントテープＳＴによりバギングフィルム３０を接合し、密閉空間ＣＳを形成する。ステップＳ１０５の密閉工程が完了すると、図９に示す状態となる。図９は、図８に示す第１繊維基材ＦＢ１をバギングフィルム３０で密閉した状態を示す断面図である。
ステップＳ１０５（密閉工程）において、密閉空間ＣＳが形成されると、樹脂材料ＲＭの供給源３３０に接続される樹脂注入ライン５０と密閉空間ＣＳとが連通した状態となる。また、密閉空間ＣＳが形成されると、吸引源３２０に接続される吸引ライン４０と密閉空間ＣＳとが連通した状態となる。
ステップＳ１０６（注入工程）において、ステップＳ１０５（密閉工程）により形成された密閉空間ＣＳの空気を吸引して密閉空間ＣＳを減圧するとともに密閉空間ＣＳに封止された第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２に対して樹脂材料ＲＭを注入する。具体的には、吸引源３２０を作動させ、吸引ライン４０を介して密閉空間ＣＳに存在する空気を密閉空間ＣＳから排出し、密閉空間ＣＳの圧力を大気圧より低い真空状態か真空状態に近い圧力まで減圧する。
その後、供給源３３０を樹脂注入ライン５０へ樹脂材料ＲＭを供給可能な状態とし、樹脂注入ライン５０と減圧された密閉空間ＣＳとの圧力差により、樹脂材料ＲＭを密閉空間ＣＳへ注入する。樹脂材料ＲＭは、第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２の全体へ拡散する。これにより、第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２に樹脂材料ＲＭが含侵した状態となる。第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２へ含浸した樹脂材料ＲＭの一部は、余剰の樹脂材料ＲＭとして吸引ライン４０へ排出される。
ステップＳ１０７（硬化工程；成形工程）において、ステップＳ１０６（注入工程）により第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２に対して注入された熱硬化性の樹脂材料ＲＭを、加熱部（図示略）により熱硬化温度以上に加熱し、樹脂材料ＲＭを硬化させる。硬化工程は、第１繊維基材ＦＢ１と凹所１２に設置された第２繊維基材ＦＢ２とを樹脂材料ＲＭにより一体化して硬化させて複合材３００を成形する。
なお、熱可塑性の樹脂材料ＲＭを用いる場合、ステップＳ１０７（硬化工程）においては、加熱部による加熱を行わない。ステップＳ１０７においては、樹脂材料ＲＭが軟化温度よりも十分に低くなるように樹脂材料ＲＭを冷却する。
ステップＳ１０８（取り外し工程）において、ステップＳ１０７（硬化工程）で硬化した樹脂材料ＲＭと第１繊維基材ＦＢ１および第２繊維基材ＦＢ２とを含む複合材３００を成形型１０から取り外す。具体的には、バギングフィルム３０と成形型１０とを接合するシーラントテープＳＴを除去し、成形型１０からバギングフィルム３０を取り外す。
バギングフィルム３０が取り外された成形型１０から、中空部分ＨＰにコア部ＣＰが挿入された状態の複合材３００を取り外す。以上の工程により、成形型１０により成形された複合材３００の成形が完了する。
以上説明した本実施形態の複合材成形方法が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の複合材成形方法によれば、成形型１０の第１成形面１１に形成される凹所１２に第２繊維基材ＦＢ２が設置され、第２繊維基材ＦＢ２が設置された凹所１２を覆うように、第１繊維強化部ＦＢ１１が第１成形面１１に固定される。第１繊維強化部ＦＢ１１は、第１繊維基材ＦＢ１に含まれる複数の繊維強化シートの一部であるため、第１繊維基材ＦＢ１よりも柔軟性が高く軽量である。そのため、第２繊維基材ＦＢ２に位置ずれや皺の発生を生じさせることなく、第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定することができる。
また、本実施形態に係る複合材成形方法によれば、第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定した後は、第２繊維基材ＦＢ２が他の部材と接触することがない。そのため、積層工程において、第１繊維強化部ＦＢ１１に第２繊維強化部ＦＢ１２を積層する際に、第２繊維強化部ＦＢ１２が第１繊維強化部ＦＢ１１と接触しても、第２繊維基材ＦＢ２の位置がずれることや、第２繊維基材ＦＢ２に皺が発生することが防止される。
本実施形態の複合材成形方法によれば、例えば、離型フィルム等のシート材を第１成形面１１と第１繊維強化部ＦＢ１１との間に挟んだとしても、第１繊維強化部ＦＢ１１を第１成形面１１に固定した後は、シート材が他の部材と接触することがない。そのため、積層工程において、第１繊維強化部ＦＢ１１に第２繊維強化部ＦＢ１２を積層する際に、シート材が移動して第１繊維基材ＦＢ１と第２繊維基材ＦＢ２との間に挟まれることが防止される。
〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る複合材成形方法について図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
第１実施形態の複合材成形方法は、平坦状に形成される第１成形面１１に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定し、第１繊維強化部ＦＢ１１に平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を積層するものであった。
それに対して、本実施形態の複合材成形方法は、成形型１０の湾曲部１４に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定し、賦形型２０により湾曲部１４と対応する形状に賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を第１繊維強化部ＦＢ１１に積層するものである。
図１０は、本実施形態の複合材成形方法で用いる成形型１０に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定した状態を示す断面図である。図１０に示すように、成形型１０は、長手方向ＬＤに直交する幅方向ＷＤにおいて、第１成形面１１の端部に設けられた湾曲部１４を有する。本実施形態では、図４のステップＳ１０３の固定工程において、第１繊維強化部ＦＢ１１が第１成形面１１および第２成形面１３に固定される。第２成形面１３は、湾曲部１４を介して第１成形面１１に接続される平坦面である。
また、本実施形態の複合材成形方法は、図４のステップＳ１０４で第１繊維強化部ＦＢ１１に積層される第２繊維強化部ＦＢ１２を予め賦形する賦形工程を更に備える。この賦形工程は、図１１に示す賦形型２０を用いて平坦状の第２繊維強化部ＦＢ１２を予め賦形する工程である。
図１１に示すように、賦形型２０は、平坦状の第１成形面２０ａと、湾曲部２０ｂと、第２成形面２０ｃとを有する。第１成形面２０ａ、湾曲部２０ｂ、第２成形面２０ｃは、それぞれ成形型１０の第１成形面１１、湾曲部１４、第２成形面１３と対応する形状を有する。本実施形態の賦形工程は、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２（図１１に破線で示す形状）を湾曲部１４と対応する形状を有する賦形型２０を用いて湾曲部１４と対応する形状に賦形する。
図１１に示すように、平坦状の第２繊維強化部ＦＢ１２を上型２０Ａにより賦形型２０に押し付けることにより、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を湾曲部１４と対応する形状に賦形する。
また、本実施形態では、図４のステップＳ１０４の積層工程において、賦形工程により湾曲部１４と対応する形状に賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を第１繊維強化部ＦＢ１１に積層する。湾曲部１４と対応する形状に賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を第１繊維強化部ＦＢ１１に積層すると、図１２に示す状態となる。図１２は、図１０に示す第１繊維強化部ＦＢ１１に第２繊維強化部ＦＢ１２を積層した状態を示す断面図である。
本実施形態の複合材成形方法によれば、賦形型２０を用いて、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２が成形型１０の湾曲部１４と対応する形状に賦形される。そのため、賦形型２０により予め湾曲部１４と対応する形状に賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を、第１繊維強化部ＦＢ１１に積層して第１繊維基材ＦＢ１とすることができる。
〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係る複合材成形方法について図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
第１実施形態の複合材成形方法は、平坦状に形成される第１成形面１１に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定し、第１繊維強化部ＦＢ１１に平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を積層するものであった。
それに対して、本実施形態の複合材成形方法は、成形型１０の湾曲部１４に第１繊維強化部ＦＢ１１を固定し、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２の幅方向ＷＤの端部を成形型１０の湾曲部１４に押し当てて賦形するものである。
図１３は、本実施形態の複合材成形方法で用いる成形型１０で第２繊維強化部ＦＢ１２を賦形する前の状態を示す断面図である。図１３に示すように、成形型１０は、長手方向ＬＤに直交する幅方向ＷＤにおいて、第１成形面１１の端部に設けられた湾曲部１４を有する。本実施形態では、図４のステップＳ１０３の固定工程において、第１繊維強化部ＦＢ１１が第１成形面１１および第２成形面１３に固定される。第２成形面１３は、湾曲部１４を介して第１成形面１１に接続される平坦面である。
また、本実施形態の複合材成形方法は、図４のステップＳ１０４で第１繊維強化部ＦＢ１１に積層される第２繊維強化部ＦＢ１２を賦形する賦形工程を更に備える。この賦形工程は、図１３に示す成形型１０を用いて平坦状の第２繊維強化部ＦＢ１２を賦形する工程である。
図１３に示すように、本実施形態の賦形工程は、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を湾曲部１４と対応する形状を有する賦形型２０を用いて湾曲部１４と対応する形状に賦形して、図１３に破線で示す形状にする。
図１３に示すように、平坦状の第２繊維強化部ＦＢ１２を上型２０Ａにより成形型１０に押し付けることにより、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を湾曲部１４と対応する形状に賦形する。本実施形態では、図４のステップＳ１０４の積層工程において、賦形工程により湾曲部１４と対応する形状に賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を第１繊維強化部ＦＢ１１に積層する。
本実施形態の複合材成形方法によれば、平坦状に形成される第２繊維強化部ＦＢ１２を成形型１０の湾曲部１４に押し当てることにより第２繊維強化部ＦＢ１２の幅方向ＷＤの端部が湾曲部１４と対応する形状に賦形される。そのため、成形型１０と異なる他の型を用いることなく第２繊維強化部ＦＢ１２を賦形し、賦形された第２繊維強化部ＦＢ１２を、第１繊維強化部ＦＢ１１に積層して第１繊維基材ＦＢ１とすることができる。
以上説明した実施形態に記載の複合材成形方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る複合材成形方法は、板状に形成される第１繊維基材（ＦＢ１）と第２繊維基材（ＦＢ２）とを一体化して複合材（３００）を成形する複合材成形方法であって、第１方向（ＬＤ）に沿って延びる第１成形面（１１）を有する成形型（１０）の前記第１成形面に形成される凹所（１２）に、前記凹所に対応する形状に形成された前記第２繊維基材を設置する設置工程（Ｓ１０２）と、前記設置工程により前記第２繊維基材が設置された前記凹所を覆うように、前記第１繊維基材に含まれる複数の繊維強化シートの一部である第１繊維強化部（ＦＢ１１）を前記第１成形面に固定する固定工程（Ｓ１０３）と、前記固定工程により固定された前記第１繊維強化部に、前記第１繊維基材に含まれる複数の前記繊維強化シートの他の一部である第２繊維強化部（ＦＢ１２）を積層する積層工程（Ｓ１０４）と、前記第１繊維基材と前記凹所に設置された前記第２繊維基材とを樹脂材料により一体化して硬化させて前記複合材を成形する成形工程（Ｓ１０６，Ｓ１０７）と、を備える。
本開示に係る複合材成形方法によれば、成形型の第１成形面に形成される凹所に第２繊維基材が設置され、第２繊維基材が設置された凹所を覆うように、第１繊維強化部が第１成形面に固定される。第１繊維強化部は、第１繊維基材に含まれる複数の繊維強化シートの一部であるため、第１繊維基材よりも柔軟性が高く軽量である。そのため、第２繊維基材に位置ずれや皺の発生を生じさせることなく、第１繊維強化部を第１成形面に固定することができる。
また、本開示に係る複合材成形方法によれば、第１繊維強化部を第１成形面に固定した後は、第２繊維基材が他の部材と接触することがない。そのため、積層工程において、第１繊維強化部に第２繊維強化部を積層する際に、第２繊維強化部が第１繊維強化部と接触しても、第２繊維基材の位置がずれることや、第２繊維基材に皺が発生することが防止される。
本開示に係る複合材成形方法において、前記固定工程は、前記第１成形面との間にシート材（２１，２２）を挟んだ状態で前記第１繊維強化部を前記第１成形面に固定する構成が好ましい。
本構成の複合材成形方法によれば、例えば、離型フィルム等のシート材を第１成形面と第１繊維強化部との間に挟んだとしても、第１繊維強化部を第１成形面に固定した後は、シート材が他の部材と接触することがない。そのため、積層工程において、第１繊維強化部に第２繊維強化部を積層する際に、シート材が移動して第１繊維基材と第２繊維基材との間に挟まれることが防止される。
本開示に係る複合材成形方法において、前記成形型は、前記第１方向に直交する第２方向（ＷＤ）において、前記第１成形面の端部に設けられた凸形状または凹形状の少なくともいずれかを含む湾曲部（１４）を有し、平坦状に形成される前記第２繊維強化部を前記湾曲部と対応する形状を有する賦形型（２０）を用いて前記湾曲部と対応する形状に賦形する賦形工程を備え、前記積層工程は、前記賦形工程により前記湾曲部と対応する形状に賦形された前記第２繊維強化部を前記第１繊維強化部に積層する構成が好ましい。
本構成の複合材成形方法によれば、賦形型を用いて、平坦状に形成される第２繊維強化部が成形型の湾曲部と対応する形状に賦形される。そのため、賦形型により予め湾曲部と対応する形状に賦形された第２繊維強化部を、第１繊維強化部に積層して第１繊維基材とすることができる。
本開示に係る複合材成形方法において、前記成形型は、前記第１方向に直交する第２方向において、前記第１成形面の端部に設けられた凸形状または凹形状の少なくともいずれかを含む湾曲部を有し、平坦状に形成される前記第２繊維強化部の前記第２方向の端部を前記湾曲部に押し当てて賦形する賦形工程を備える。
本構成の複合材成形方法によれば、平坦状に形成される第２繊維強化部を成形型の湾曲部に押し当てることにより第２繊維強化部の第２方向の端部が湾曲部と対応する形状に賦形される。そのため、成形型と異なる他の型を用いることなく第２繊維強化部を賦形し、賦形された第２繊維強化部を、第１繊維強化部に積層して第１繊維基材とすることができる。
１０ 成形型
１１ 第１成形面
１２ 凹所
１３ 第２成形面
１４ 湾曲部
２０ 賦形型
２０Ａ 上型
２０ａ 第１成形面
２０ｂ 湾曲部
２０ｃ 第２成形面
２１，２２ 離型フィルム（シート材）
３０ バギングフィルム
４０ 吸引ライン
５０ 樹脂注入ライン
３００ 複合材
３２０ 吸引源
３３０ 供給源
ＣＳ 密閉空間
ＦＢ１ 第１繊維基材
ＦＢ１１ 第１繊維強化部
ＦＢ１２ 第２繊維強化部
ＦＢ２ 第２繊維基材
ＨＰ 中空部分
ＬＤ 長手方向
ＲＭ 樹脂材料
ＳＴ シーラントテープ
ＷＤ 幅方向

Claims (4)

  1. 板状に形成される第１繊維基材と第２繊維基材とを一体化して複合材を成形する複合材成形方法であって、
    第１方向に沿って延びる第１成形面を有する成形型の前記第１成形面に形成される凹所に、前記凹所に対応する形状に形成された前記第２繊維基材を設置する設置工程と、
    前記設置工程により前記第２繊維基材が設置された前記凹所を覆うように、前記第１繊維基材に含まれる複数の繊維強化シートの一部である第１繊維強化部の前記第１方向に直交する第２方向の端部を前記第１成形面に固定する固定工程と、
    前記固定工程により固定された前記第１繊維強化部に、前記第１繊維基材に含まれる複数の前記繊維強化シートの他の一部であり前記第１繊維強化部に含まれる前記繊維強化シートよりも多い層数により構成される第２繊維強化部を積層する積層工程と、
    前記第１繊維基材と前記凹所に設置された前記第２繊維基材とを樹脂材料により一体化して硬化させて前記複合材を成形する成形工程と、を備える複合材成形方法。
  2. 前記固定工程は、前記第１成形面との間にシート材を挟んだ状態で前記第１繊維強化部を前記第１成形面に固定する請求項１に記載の複合材成形方法。
  3. 前記成形型は、前記第２方向において、前記第１成形面の端部に設けられた湾曲部を有し、
    平坦状に形成される前記第２繊維強化部を前記湾曲部と対応する形状を有する賦形型を用いて前記湾曲部と対応する形状に賦形する賦形工程を備え、
    前記積層工程は、前記賦形工程により前記湾曲部と対応する形状に賦形された前記第２繊維強化部を前記第１繊維強化部に積層する請求項１または請求項２に記載の複合材成形方法。
  4. 前記成形型は、前記第２方向において、前記第１成形面の端部に設けられた湾曲部を有し、
    平坦状に形成される前記第２繊維強化部の前記第２方向の端部を前記湾曲部に押し当てて賦形する賦形工程を備える請求項１または請求項２に記載の複合材成形方法。
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