JPH1110667A - 繊維補強三次元生成物の製造に用いる方法およびプラント - Google Patents
繊維補強三次元生成物の製造に用いる方法およびプラントInfo
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- JPH1110667A JPH1110667A JP10162368A JP16236898A JPH1110667A JP H1110667 A JPH1110667 A JP H1110667A JP 10162368 A JP10162368 A JP 10162368A JP 16236898 A JP16236898 A JP 16236898A JP H1110667 A JPH1110667 A JP H1110667A
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- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
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- B29C31/00—Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
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- Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
- Y10T156/1028—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina by bending, drawing or stretch forming sheet to assume shape of configured lamina while in contact therewith
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- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高度に補強された定められた領域を有する繊
維補強三次元形状生成物を提供すること。 【解決手段】 （ａ）成分を固定することによりフレー
ム内において固定されたキャリアネット上にラミネート
を形成するようにマトリックスおよび補強材料を堆積さ
せる工程、（ｂ）工程（ａ）のラミネートを加熱する工
程、（ｃ）工程（ｂ）の加熱ラミネートを加圧して所望
の三次元形状にする工程、（ｄ）工程（ｃ）の三次元形
状物品を開放する工程、および（ｅ）工程（ｄ）の三次
元形状物品を型から除去する工程を含んでなる繊維補強
三次元形状生成物を製造する方法であって、（ｆ）工程
（ａ）のラミネートが、三次元形状物品中において高強
度の定められた領域に対応する高補強の定められた領域
を含むこと、および（ｇ）工程（ａ）のフレームが、ラ
ミネートを型内の一つの適切な位置に配置させる位置付
けフレームであることを特徴とする方法。
維補強三次元形状生成物を提供すること。 【解決手段】 （ａ）成分を固定することによりフレー
ム内において固定されたキャリアネット上にラミネート
を形成するようにマトリックスおよび補強材料を堆積さ
せる工程、（ｂ）工程（ａ）のラミネートを加熱する工
程、（ｃ）工程（ｂ）の加熱ラミネートを加圧して所望
の三次元形状にする工程、（ｄ）工程（ｃ）の三次元形
状物品を開放する工程、および（ｅ）工程（ｄ）の三次
元形状物品を型から除去する工程を含んでなる繊維補強
三次元形状生成物を製造する方法であって、（ｆ）工程
（ａ）のラミネートが、三次元形状物品中において高強
度の定められた領域に対応する高補強の定められた領域
を含むこと、および（ｇ）工程（ａ）のフレームが、ラ
ミネートを型内の一つの適切な位置に配置させる位置付
けフレームであることを特徴とする方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その中で生成物が
形成される型を用いて、プラスチック材料からなる繊維
補強三次元生成物を製造する方法に関する。その平坦ラ
ミネートは、補強繊維およびプラスチックマトリックス
材料を含んでなる。
形成される型を用いて、プラスチック材料からなる繊維
補強三次元生成物を製造する方法に関する。その平坦ラ
ミネートは、補強繊維およびプラスチックマトリックス
材料を含んでなる。
【０００２】
【従来の技術】前述のタイプの製造方法は知られてい
る。三次元形状の適用中に、形成された平坦ラミネート
は、それが堆積される型内に固定されない。プラスチッ
ク材料の補強に短繊維または切断繊維を用いる場合、材
料は普通は固定されない。このことにより、生成物に三
次元形状を付与する際に繊維の配向および分布を制御す
ることができない。すなわち、仕上げられた三次元生成
物は、必ずしも、全体にわたって良好に定められた材料
特性を有さない。 平坦ラミネートが全方向に部分的に
固定されており、それにより三次元形状を付与される際
に堆積された材料の置き換えが可能である方法も知られ
ている。
る。三次元形状の適用中に、形成された平坦ラミネート
は、それが堆積される型内に固定されない。プラスチッ
ク材料の補強に短繊維または切断繊維を用いる場合、材
料は普通は固定されない。このことにより、生成物に三
次元形状を付与する際に繊維の配向および分布を制御す
ることができない。すなわち、仕上げられた三次元生成
物は、必ずしも、全体にわたって良好に定められた材料
特性を有さない。 平坦ラミネートが全方向に部分的に
固定されており、それにより三次元形状を付与される際
に堆積された材料の置き換えが可能である方法も知られ
ている。
【０００３】材料におけるそのような置き換えの性能
は、最終生成物における補強繊維の配向が、三次元形状
が適用される前に堆積した平坦ラミネートにおいて補強
繊維が付与される配向に一致しないことを意味する。す
なわち、平坦堆積物と異なる三次元形状が対象物に付与
された場合、三次元最終生成物において、個々の補強繊
維間に大きな距離がある。よって、対象物の表面全体に
わたる材料の同じ厚さにおいて、平坦な最初のラミネー
トからの距離が大きい程、補強繊維の含量百分率が低下
し少なくなる。補強繊維のこの低含量の結果として、最
終生成物のそのような部分において強度が低下する。
は、最終生成物における補強繊維の配向が、三次元形状
が適用される前に堆積した平坦ラミネートにおいて補強
繊維が付与される配向に一致しないことを意味する。す
なわち、平坦堆積物と異なる三次元形状が対象物に付与
された場合、三次元最終生成物において、個々の補強繊
維間に大きな距離がある。よって、対象物の表面全体に
わたる材料の同じ厚さにおいて、平坦な最初のラミネー
トからの距離が大きい程、補強繊維の含量百分率が低下
し少なくなる。補強繊維のこの低含量の結果として、最
終生成物のそのような部分において強度が低下する。
【０００４】三次元生成物の製造は、例えば米国特許第
4,404,156号および第5,312,579号に記載されているよう
に、三次元形状に多くの層を堆積することにより行うこ
とができることが注目される。しかしながら、大量生産
産業のための方法は、最初に平坦ラミネートを形成し、
続いて、予め形成したラミネートを加圧／強く加圧する
ことにより三次元形状を付与する方法を好ましく用い
る。
4,404,156号および第5,312,579号に記載されているよう
に、三次元形状に多くの層を堆積することにより行うこ
とができることが注目される。しかしながら、大量生産
産業のための方法は、最初に平坦ラミネートを形成し、
続いて、予め形成したラミネートを加圧／強く加圧する
ことにより三次元形状を付与する方法を好ましく用い
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】国際出願公開WO95/352
00は、繊維のためのキャリアネットがその中に懸けられ
ているフレームからなる型内に長繊維を堆積されること
を含んでなる、繊維補強三次元生成物を製造する方法を
開示している。形成された平坦ラミネートの個々の層
を、最初の端部のみがフレーム側に固定されるように配
置する。その最初の端部は、異なるフレーム側に固定さ
れる。この方法により、生成物に三次元形状を付与する
加圧手順中に、平坦な最初のラミネートから最も遠くに
移動される領域においてさえ、繊維の実質的に均一な分
布を得ることができる。不運なことに、この方法は、層
を堆積させ、キャリアネット全体において補強材料を均
一にさせるのみである。
00は、繊維のためのキャリアネットがその中に懸けられ
ているフレームからなる型内に長繊維を堆積されること
を含んでなる、繊維補強三次元生成物を製造する方法を
開示している。形成された平坦ラミネートの個々の層
を、最初の端部のみがフレーム側に固定されるように配
置する。その最初の端部は、異なるフレーム側に固定さ
れる。この方法により、生成物に三次元形状を付与する
加圧手順中に、平坦な最初のラミネートから最も遠くに
移動される領域においてさえ、繊維の実質的に均一な分
布を得ることができる。不運なことに、この方法は、層
を堆積させ、キャリアネット全体において補強材料を均
一にさせるのみである。
【０００６】従って、高度に補強された定められた領域
を有する繊維補強三次元形状生成物を製造する方法が要
求されている。
を有する繊維補強三次元形状生成物を製造する方法が要
求されている。
【０００７】本発明は、主としてこの方法を意図してい
るが、補強材料を多量に含む領域を提供することのでき
る平坦生成物または実質的平坦生成物の製造においてこ
の方法を用いることもできる。このようにして、最終生
成物に、異なる配向における異なる強度のような種々の
機械的特性を付与することができる。
るが、補強材料を多量に含む領域を提供することのでき
る平坦生成物または実質的平坦生成物の製造においてこ
の方法を用いることもできる。このようにして、最終生
成物に、異なる配向における異なる強度のような種々の
機械的特性を付与することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）成分を
固定することによりフレーム内において固定されたキャ
リアネット上にラミネートを形成するようにマトリック
スおよび補強材料を堆積させる工程、（ｂ）工程（ａ）
のラミネートを加熱する工程、（ｃ）工程（ｂ）の加熱
ラミネートを加圧して所望の三次元形状にする工程、
（ｄ）工程（ｃ）の三次元形状物品を開放する工程、お
よび（ｅ）工程（ｄ）の三次元形状物品を型から除去す
る工程を含んでなる繊維補強三次元形状生成物を製造す
る方法であって、（ｆ）工程（ａ）のラミネートが、三
次元形状物品中において高強度の定められた領域に対応
する高補強の定められた領域を含むこと、および（ｇ）
工程（ａ）のフレームが、ラミネートを型内の一つの適
切な位置に配置させる位置付けフレームであることを特
徴とする方法。
固定することによりフレーム内において固定されたキャ
リアネット上にラミネートを形成するようにマトリック
スおよび補強材料を堆積させる工程、（ｂ）工程（ａ）
のラミネートを加熱する工程、（ｃ）工程（ｂ）の加熱
ラミネートを加圧して所望の三次元形状にする工程、
（ｄ）工程（ｃ）の三次元形状物品を開放する工程、お
よび（ｅ）工程（ｄ）の三次元形状物品を型から除去す
る工程を含んでなる繊維補強三次元形状生成物を製造す
る方法であって、（ｆ）工程（ａ）のラミネートが、三
次元形状物品中において高強度の定められた領域に対応
する高補強の定められた領域を含むこと、および（ｇ）
工程（ａ）のフレームが、ラミネートを型内の一つの適
切な位置に配置させる位置付けフレームであることを特
徴とする方法。
【０００９】この方法に用いる装置は、マーカー成分を
有するフレームを含み、それにより、型内でフレームを
位置付けることができる。そのようなマーカー成分は、
機械的、物理的、電気的または光学的成分であり得る。
そのような装置も本発明に含まれ、以下に記載する。
本発明の工程（ａ）において、キャリアネット上に個々
の層を堆積させることによりラミネートを形成すること
ができる。これらのキャリアネットは、国際出願公開WO
95/35200に記載されている。キャリアネットは、さらに
加工することのできる、ポリエステルまたはポリオレフ
ィンのような熱可塑性ポリマー材料を含むハイブリッド
ヤーンを含む任意の適当な材料からつくることができ
る。
有するフレームを含み、それにより、型内でフレームを
位置付けることができる。そのようなマーカー成分は、
機械的、物理的、電気的または光学的成分であり得る。
そのような装置も本発明に含まれ、以下に記載する。
本発明の工程（ａ）において、キャリアネット上に個々
の層を堆積させることによりラミネートを形成すること
ができる。これらのキャリアネットは、国際出願公開WO
95/35200に記載されている。キャリアネットは、さらに
加工することのできる、ポリエステルまたはポリオレフ
ィンのような熱可塑性ポリマー材料を含むハイブリッド
ヤーンを含む任意の適当な材料からつくることができ
る。
【００１０】キャリアネットは、国際出願公開WO95/352
00に記載されているように、成分を固定することにより
フレーム内で固定することができる。さらに、国際出願
公開WO95/35200によれば、固定成分は、ばね針とされ
る。そのようなばね針は、前述の三次元形状物品の大量
生産において容易に使用できるという利点を有する。こ
の構造により、ばねの力によってキャリアネットを自動
的に開放することができる。固定成分が、図1および２
に示すようにフックの形状のばね針として構成されてい
ることが好ましい。
00に記載されているように、成分を固定することにより
フレーム内で固定することができる。さらに、国際出願
公開WO95/35200によれば、固定成分は、ばね針とされ
る。そのようなばね針は、前述の三次元形状物品の大量
生産において容易に使用できるという利点を有する。こ
の構造により、ばねの力によってキャリアネットを自動
的に開放することができる。固定成分が、図1および２
に示すようにフックの形状のばね針として構成されてい
ることが好ましい。
【００１１】形成されるラミネートは、少なくともマト
リックス材料および／または補強材料を含む。その材料
は、個々の層として配置することができる。
リックス材料および／または補強材料を含む。その材料
は、個々の層として配置することができる。
【００１２】マトリックス材料は、任意の熱可塑性ポリ
マーまたは硬化性プラスチックであり得る。適当なマト
リックス材料は、国際出願公開WO95/35200、DEA1962580
0、DEA19625798、DEA19625785、DEA19625797およびDEA1
9625786に記載されており、これらをここで参考に取り
入れる。マトリックス材料は、生地繊維、すなわち、織
物、不織物または編物繊維材料であり得る。マトリック
ス材料を用いることのできる適当な例が、国際出願公開
WO95/35200、DEA19625800、DEA19625798、DEA1962578
5、DEA19625797およびDEA19625786に記載されており、
これらをここで参考に取り入れる。
マーまたは硬化性プラスチックであり得る。適当なマト
リックス材料は、国際出願公開WO95/35200、DEA1962580
0、DEA19625798、DEA19625785、DEA19625797およびDEA1
9625786に記載されており、これらをここで参考に取り
入れる。マトリックス材料は、生地繊維、すなわち、織
物、不織物または編物繊維材料であり得る。マトリック
ス材料を用いることのできる適当な例が、国際出願公開
WO95/35200、DEA19625800、DEA19625798、DEA1962578
5、DEA19625797およびDEA19625786に記載されており、
これらをここで参考に取り入れる。
【００１３】補強材料は、好ましくは、繊維状、または
前記繊維を含む生地材料である。補強材料は、任意の有
機材料、無機材料またはそれらの混合物であり得る。適
当な有機および無機材料の例が、国際出願公開WO95/352
00、DEA19625800、DEA19625798、DEA19625785、DEA1962
5797およびDEA19625786に記載されており、これらをこ
こで参考に取り入れる。好ましい補強材料は、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維またはそれらと
熱可塑性ポリマーとの混合物、いわゆるハイブリッドヤ
ーンである。
前記繊維を含む生地材料である。補強材料は、任意の有
機材料、無機材料またはそれらの混合物であり得る。適
当な有機および無機材料の例が、国際出願公開WO95/352
00、DEA19625800、DEA19625798、DEA19625785、DEA1962
5797およびDEA19625786に記載されており、これらをこ
こで参考に取り入れる。好ましい補強材料は、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維またはそれらと
熱可塑性ポリマーとの混合物、いわゆるハイブリッドヤ
ーンである。
【００１４】補強の程度および位置は、異なる方法によ
り制御することができる。より高度の補強を得るために
補強材料の交差点を形成するように繊維、ヤーンまたは
ストライプを用いることが可能である。この技術は、図
３B、３Cおよび３Dに説明されている。図３Bおよび３C
は、交差点を形成する補強ヤーンを示している。そのよ
うな交差点は、高度の補強を有する。繊維、ヤーンおよ
びストライプは、フレームの固定成分のところで固定さ
れる。補強を制御するためのもう一つの可能性は、図３
Eおよび３Fに示すような補強生地材料の堆積である。そ
のような補強層は、溶着、縫い合わせおよび材料を固定
する任意の他の適当な方法によりキャリアネット上に固
定する（図３A）または先の層に固定することができ
る。ヤーンまたは繊維を用いて補強層を固定して、図３
Eに示すようにサンドイッチ構造または積み重ねラミネ
ートを形成することも好ましい。
り制御することができる。より高度の補強を得るために
補強材料の交差点を形成するように繊維、ヤーンまたは
ストライプを用いることが可能である。この技術は、図
３B、３Cおよび３Dに説明されている。図３Bおよび３C
は、交差点を形成する補強ヤーンを示している。そのよ
うな交差点は、高度の補強を有する。繊維、ヤーンおよ
びストライプは、フレームの固定成分のところで固定さ
れる。補強を制御するためのもう一つの可能性は、図３
Eおよび３Fに示すような補強生地材料の堆積である。そ
のような補強層は、溶着、縫い合わせおよび材料を固定
する任意の他の適当な方法によりキャリアネット上に固
定する（図３A）または先の層に固定することができ
る。ヤーンまたは繊維を用いて補強層を固定して、図３
Eに示すようにサンドイッチ構造または積み重ねラミネ
ートを形成することも好ましい。
【００１５】本発明の本質は、平坦ラミネートにおける
補強の程度および位置が、三次元形状物品の特定の位置
に対応することである。これは、マーカー成分を有する
フレーム内に固定されたキャリアネット上に個々の層を
堆積させることにより制御することができる。フレーム
のそのマーカー成分により、そのフレームの特定の部分
のみを型内に入れることができる。
補強の程度および位置が、三次元形状物品の特定の位置
に対応することである。これは、マーカー成分を有する
フレーム内に固定されたキャリアネット上に個々の層を
堆積させることにより制御することができる。フレーム
のそのマーカー成分により、そのフレームの特定の部分
のみを型内に入れることができる。
【００１６】本発明のもう一つの局面は、ここに記載の
方法により、異なる形態の領域を形成することができる
ことである。これは、仕上げ物品の概観および意匠を制
御する、すなわち、着色繊維等により制御し得ることを
意味する。さらに、次の層をより良好に接着するために
ラミネート材料に所謂プライマー材料を添加することが
できる。三次元形状物品を改良する、または単に三次元
形状物品の概観を変化させるために、異なる物理的およ
び／または化学的挙動を有する他の材料を組み込むこと
も可能である。
方法により、異なる形態の領域を形成することができる
ことである。これは、仕上げ物品の概観および意匠を制
御する、すなわち、着色繊維等により制御し得ることを
意味する。さらに、次の層をより良好に接着するために
ラミネート材料に所謂プライマー材料を添加することが
できる。三次元形状物品を改良する、または単に三次元
形状物品の概観を変化させるために、異なる物理的およ
び／または化学的挙動を有する他の材料を組み込むこと
も可能である。
【００１７】ラミネートの配置は、例えば、国際出願公
開95/35200に記載の加圧フレームおよび型の固定成分に
より型内に固定される。
開95/35200に記載の加圧フレームおよび型の固定成分に
より型内に固定される。
【００１８】その後、請求の範囲の方法の工程（ｂ）に
従って、選択されたマトリックス材料に適用される加工
温度にラミネートが加熱される。加熱は、硬化性プラス
チックを用いた場合、マトリックス材料中において化学
反応を開始させる。熱可塑性マトリックス材料を用いる
場合、加圧中に強化が完了するまで選択されたマトリッ
クス材料の加工温度にラミネートを維持する。加熱は、
材料の熱収縮を防止するために、徐々に、または異なる
ヒーター中において、すなわち、接触ヒーターにより行
うことができる。ラミネートが均一な厚さを有さない場
合、加熱されるラミネートの前記不均一厚さを反映する
加熱プレートを有する接触ヒーターを用いることが好ま
しい。加熱プレートを有するそのような接触ヒーターが
図4に示されている。キャリアネットおよびラミネート
のみを加熱することが、経済的理由から、さらに好まし
い。キャリアネットおよびラミネートをフレームと一緒
に加熱することも可能である。
従って、選択されたマトリックス材料に適用される加工
温度にラミネートが加熱される。加熱は、硬化性プラス
チックを用いた場合、マトリックス材料中において化学
反応を開始させる。熱可塑性マトリックス材料を用いる
場合、加圧中に強化が完了するまで選択されたマトリッ
クス材料の加工温度にラミネートを維持する。加熱は、
材料の熱収縮を防止するために、徐々に、または異なる
ヒーター中において、すなわち、接触ヒーターにより行
うことができる。ラミネートが均一な厚さを有さない場
合、加熱されるラミネートの前記不均一厚さを反映する
加熱プレートを有する接触ヒーターを用いることが好ま
しい。加熱プレートを有するそのような接触ヒーターが
図4に示されている。キャリアネットおよびラミネート
のみを加熱することが、経済的理由から、さらに好まし
い。キャリアネットおよびラミネートをフレームと一緒
に加熱することも可能である。
【００１９】国際出願公開WO95/35200に記載されている
ように、ラミネートが、二つの加熱表面の間での接触加
熱により、プラスチックの粘着温度より僅かに低い温度
に加熱されることが好ましい。しかしながら、温度は、
ここで用いられる加熱表面に材料が粘着することのない
できるだけ高い温度である。
ように、ラミネートが、二つの加熱表面の間での接触加
熱により、プラスチックの粘着温度より僅かに低い温度
に加熱されることが好ましい。しかしながら、温度は、
ここで用いられる加熱表面に材料が粘着することのない
できるだけ高い温度である。
【００２０】この加熱後、そこに堆積したラミネートを
有するキャリアネットはさらなる加工工程に運ばれ、そ
こでラミネートは、好ましくは、熱風炉において加工温
度に加熱される。また、加工温度への加熱は、放射熱、
超音波および／または高周波ヒーターのような他の加熱
源により行うことができる。
有するキャリアネットはさらなる加工工程に運ばれ、そ
こでラミネートは、好ましくは、熱風炉において加工温
度に加熱される。また、加工温度への加熱は、放射熱、
超音波および／または高周波ヒーターのような他の加熱
源により行うことができる。
【００２１】このように加熱されたラミネートは、次
に、国際出願公開WO95/35200の図６、７および８に示さ
れるような加工工程に運ばれる。この工程において、堆
積したラミネートを有するキャリアフレームが、凸型部
分を含む加圧フレームおよび凹型部分を含む下側型との
間に導かれる。フレームの位置決めは、フレームのマー
カー成分により行われる。キャリアネットは、フレーム
を支持している輸送装置により、先の加工工程から、次
の加工工程を経て運ばれる。輸送装置は、輸送装置上に
残っているフレーム側から所定の距離をおいてキャリア
ネットの中心に形成ラミネートが配置されるような相互
距離で配されるレールからなる。すなわち、フレームお
よび輸送装置を丸くする必要はなく、ラミネート全体を
丸くするための加熱表面および熱風炉の形状の加熱部位
の余地がある。
に、国際出願公開WO95/35200の図６、７および８に示さ
れるような加工工程に運ばれる。この工程において、堆
積したラミネートを有するキャリアフレームが、凸型部
分を含む加圧フレームおよび凹型部分を含む下側型との
間に導かれる。フレームの位置決めは、フレームのマー
カー成分により行われる。キャリアネットは、フレーム
を支持している輸送装置により、先の加工工程から、次
の加工工程を経て運ばれる。輸送装置は、輸送装置上に
残っているフレーム側から所定の距離をおいてキャリア
ネットの中心に形成ラミネートが配置されるような相互
距離で配されるレールからなる。すなわち、フレームお
よび輸送装置を丸くする必要はなく、ラミネート全体を
丸くするための加熱表面および熱風炉の形状の加熱部位
の余地がある。
【００２２】ラミネートを加圧フレームと型との間に配
置した後、加圧フレームを型の方に向かって下側に動か
す。これにより、加圧フレーム上の重なり表面および型
上の表面の形状の固定成分が作動する。この状態を、国
際出願公開WO95/35200の図７に示す。ラミネートが固定
成分により固定されるのと同時に、キャリアネットがフ
レームから開放される。
置した後、加圧フレームを型の方に向かって下側に動か
す。これにより、加圧フレーム上の重なり表面および型
上の表面の形状の固定成分が作動する。この状態を、国
際出願公開WO95/35200の図７に示す。ラミネートが固定
成分により固定されるのと同時に、キャリアネットがフ
レームから開放される。
【００２３】次の加工工程が、生成物に三次元形状が付
与される国際出願公開WO95/35200の図８に見られ、凸型
部分が凹型部分に導入されるように加圧フレームがさら
に下方の型の方に動かされると、ラミネートがそれらの
間に配置されて同時に三次元形状が得られる。型を閉め
ると、ラミネート18が最終形状に補強される。これは、
まさに数秒で行われる。
与される国際出願公開WO95/35200の図８に見られ、凸型
部分が凹型部分に導入されるように加圧フレームがさら
に下方の型の方に動かされると、ラミネートがそれらの
間に配置されて同時に三次元形状が得られる。型を閉め
ると、ラミネート18が最終形状に補強される。これは、
まさに数秒で行われる。
【００２４】圧力が達成される（工程ｃ）と、堆積され
たラミネートの個々の層が、互いに密接し、加圧中にマ
トリックス材料が同時に強化されるので、生成物が三次
元形状を得られる。この造形中に、補強繊維、ヤーンお
よび／またはストライプが固定され、その結果、それら
は、三次元造形中およびその後に、その配向および位置
を維持する。平坦な最初のラミネートから最も離れた距
離が与えられる領域においてさえ、繊維は、生成物の表
面全体に渡って均一に分布される。その結果、形成され
た三次元生成物中に、より優れたおよびより良好に定め
られた機械的特性が得られる。
たラミネートの個々の層が、互いに密接し、加圧中にマ
トリックス材料が同時に強化されるので、生成物が三次
元形状を得られる。この造形中に、補強繊維、ヤーンお
よび／またはストライプが固定され、その結果、それら
は、三次元造形中およびその後に、その配向および位置
を維持する。平坦な最初のラミネートから最も離れた距
離が与えられる領域においてさえ、繊維は、生成物の表
面全体に渡って均一に分布される。その結果、形成され
た三次元生成物中に、より優れたおよびより良好に定め
られた機械的特性が得られる。
【００２５】その後、三次元造形物品が開放（工程ｄ）
され、型から除去（工程ｅ）される。 この工程におい
て硬化性プラスチックまたは熱可塑性材料を用いること
ができる。加熱は異なる温度で行わなければならず、当
業者に知られている異なる目的に役立つ。硬化性プラス
チックを用いる場合、ラミネートの強化の化学的工程を
開始するために加熱する必要がしばしばある。熱可塑性
材料を用いる場合、ラミネート強化のまさに化学的工程
を達成するために加熱が必要である。
され、型から除去（工程ｅ）される。 この工程におい
て硬化性プラスチックまたは熱可塑性材料を用いること
ができる。加熱は異なる温度で行わなければならず、当
業者に知られている異なる目的に役立つ。硬化性プラス
チックを用いる場合、ラミネートの強化の化学的工程を
開始するために加熱する必要がしばしばある。熱可塑性
材料を用いる場合、ラミネート強化のまさに化学的工程
を達成するために加熱が必要である。
【００２６】温度間隔および強化時間の選択は、選択さ
れた材料に依存する。このことは当業者に知られている
ので、このより詳細な記載は行わない。
れた材料に依存する。このことは当業者に知られている
ので、このより詳細な記載は行わない。
【００２７】特に有益な態様によれば、キャリアネット
は、繊維配列において用いられるのと同じマトリックス
と混合される同じ補強繊維から形成される。この方法に
おいては、前述したようなフレームから開放されるキャ
リアネットが、仕上げウエブにおいて見えることなく仕
上げ三次元生成物の一部を形成することが可能である。
補強繊維の他のタイプのキャリアネットを用いることも
可能である。キャリアフレームの一方側および一方端に
配置されると共に、パターンに従って、ラケットに糸を
通すのと同じ方法で一つの連続繊維を形成する又はキャ
リアネット内に１または2本の隣接繊維を提供するよう
にキャリアフレームを交差して自動的に配置されるロー
ル上の供給部品によりキャリアネットが有利に形成され
る。キャリアネットがフレーム上にいかに形成されるか
は本質的でない。これは、相互にも起こる。しかしなが
ら、キャリアフレームに、工程中のキャリアネットの固
定および開放を可能にする固定成分または類似の成分を
提供することが重要である。
は、繊維配列において用いられるのと同じマトリックス
と混合される同じ補強繊維から形成される。この方法に
おいては、前述したようなフレームから開放されるキャ
リアネットが、仕上げウエブにおいて見えることなく仕
上げ三次元生成物の一部を形成することが可能である。
補強繊維の他のタイプのキャリアネットを用いることも
可能である。キャリアフレームの一方側および一方端に
配置されると共に、パターンに従って、ラケットに糸を
通すのと同じ方法で一つの連続繊維を形成する又はキャ
リアネット内に１または2本の隣接繊維を提供するよう
にキャリアフレームを交差して自動的に配置されるロー
ル上の供給部品によりキャリアネットが有利に形成され
る。キャリアネットがフレーム上にいかに形成されるか
は本質的でない。これは、相互にも起こる。しかしなが
ら、キャリアフレームに、工程中のキャリアネットの固
定および開放を可能にする固定成分または類似の成分を
提供することが重要である。
【００２８】本発明の方法において、使用される型は、
多くの場合、多角形、好ましくは四角形のものである。
しかしながら、いかなる他の形状の型を用いることもで
きる。
多くの場合、多角形、好ましくは四角形のものである。
しかしながら、いかなる他の形状の型を用いることもで
きる。
【００２９】ラミネートの局部的補強により、異なる厚
さを有するラミネートが得られる場合、異なる厚さを反
映する型を用いることができる。
さを有するラミネートが得られる場合、異なる厚さを反
映する型を用いることができる。
【００３０】本発明の装置を用いれば、この方法は工業
的用途に適している。フレームは、型内でフレームとラ
ミネートとを位置付けするマーカーを有し、ネットの各
糸が好ましくは、繊維配置において用いられてきたのと
同じマトリックスと混合してもよい補強繊維からなる懸
けられたキャリアネットが提供される。また、ネット糸
は、純粋な補強繊維からなる、または、繊維配列におい
て用いられるマトリックスと異なる別のマトリックスと
混合してもよい。最終生成物の一部としてキャリアネッ
トが入るのと同時に方法が実施される異なる場所を堆積
ラミネートを通過させる簡単な構造が得られる。
的用途に適している。フレームは、型内でフレームとラ
ミネートとを位置付けするマーカーを有し、ネットの各
糸が好ましくは、繊維配置において用いられてきたのと
同じマトリックスと混合してもよい補強繊維からなる懸
けられたキャリアネットが提供される。また、ネット糸
は、純粋な補強繊維からなる、または、繊維配列におい
て用いられるマトリックスと異なる別のマトリックスと
混合してもよい。最終生成物の一部としてキャリアネッ
トが入るのと同時に方法が実施される異なる場所を堆積
ラミネートを通過させる簡単な構造が得られる。
【００３１】本発明を、添付の図面を参照にさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００３２】図１は、フック（１）状のばね針としての
好ましい固定部材を示す図である。機械的力（矢印参
照）が、ばね（２）のばね力を克服し、キャリアネット
および固定補強材料を開放する。
好ましい固定部材を示す図である。機械的力（矢印参
照）が、ばね（２）のばね力を克服し、キャリアネット
および固定補強材料を開放する。
【００３３】図２は、フック状のばね針としての好まし
い固定部材を示す図である。機械的力が無くなることに
より、ばねにより提供されるばね力によってキャリアネ
ットおよび補強材料が閉じられ固定される。
い固定部材を示す図である。機械的力が無くなることに
より、ばねにより提供されるばね力によってキャリアネ
ットおよび補強材料が閉じられ固定される。
【００３４】図３は、成分（５）を固定することにより
フレーム（４）内においてキャリアネット（３）が固定
されることを示す図である。
フレーム（４）内においてキャリアネット（３）が固定
されることを示す図である。
【００３５】図４は、図3Aにおいて、補強ヤーン（６）
が固定成分（５）により固定され交差点（７）を形成す
ることを示す図である。この交差点は、高度の補強を有
する領域（８）（輪参照）である。
が固定成分（５）により固定され交差点（７）を形成す
ることを示す図である。この交差点は、高度の補強を有
する領域（８）（輪参照）である。
【００３６】図５は、図４において、補強ヤーン（６）
が固定成分（５）により固定され交差点（７）を形成す
ることを示す図である。この交差点は、高度の補強を有
する領域（８）（輪参照）である。
が固定成分（５）により固定され交差点（７）を形成す
ることを示す図である。この交差点は、高度の補強を有
する領域（８）（輪参照）である。
【００３７】図６は、図５において、補強ストライプ
（９）が固定成分により固定されることを示す図であ
る。
（９）が固定成分により固定されることを示す図であ
る。
【００３８】図７は、補強材料としての二つの生地層
（10）（淡灰色）および（11）（濃灰色）を示す図であ
る。前記層（10）および（11）は、さらなるヤーン（1
2）により固定される。
（10）（淡灰色）および（11）（濃灰色）を示す図であ
る。前記層（10）および（11）は、さらなるヤーン（1
2）により固定される。
【００３９】図８は、補強材料としての二つの生地層
（10）（淡灰色）および（11）（濃灰色）を示す図であ
る。前記層（10）および（11）は、接着、縫い合わせお
よび／または溶着により全体的にまたは点（13）により
固定される。
（10）（淡灰色）および（11）（濃灰色）を示す図であ
る。前記層（10）および（11）は、接着、縫い合わせお
よび／または溶着により全体的にまたは点（13）により
固定される。
【００４０】図９は、取り替え可能加熱プレート（15）
を有する接触ヒーター（14）を示す。加熱プレート（1
5）の形状は、加熱すべきラミネートの不均一厚さに対
応する。
を有する接触ヒーター（14）を示す。加熱プレート（1
5）の形状は、加熱すべきラミネートの不均一厚さに対
応する。
【００４１】図面の種々の図において、同一または対応
する要素は同じ参照番号により示し、各図において詳細
には説明しない。
する要素は同じ参照番号により示し、各図において詳細
には説明しない。
【００４２】
【発明の効果】生成物がキャリアネット上に堆積され、
キャリアフレームより小さな型および加圧フレームが固
定成分を含むので、取り扱い装置は簡略化される。すな
わち、生成物に三次元形状を付与するために同時に用い
られる加圧フレームの表面と重なる型の表面を使用する
ことが可能である。加熱時に、前述のように、生成物が
加圧され同時に固定され、キャリアネットは、加圧フレ
ームがラミネートを押し下げ型の保持表面上に保持する
ときにキャリアフレームから開放され仕上げ生成物中に
入る。キャリアネットが、生成物のために用いられるも
のに相当する補強繊維からなる場合、方法の特に好まし
い適用が得られる。三次元造形物品は、飛行機および自
動車産業において有用である。
キャリアフレームより小さな型および加圧フレームが固
定成分を含むので、取り扱い装置は簡略化される。すな
わち、生成物に三次元形状を付与するために同時に用い
られる加圧フレームの表面と重なる型の表面を使用する
ことが可能である。加熱時に、前述のように、生成物が
加圧され同時に固定され、キャリアネットは、加圧フレ
ームがラミネートを押し下げ型の保持表面上に保持する
ときにキャリアフレームから開放され仕上げ生成物中に
入る。キャリアネットが、生成物のために用いられるも
のに相当する補強繊維からなる場合、方法の特に好まし
い適用が得られる。三次元造形物品は、飛行機および自
動車産業において有用である。
【図１】フック（１）状のばね針としての好ましい固定
部材を示す図である。
部材を示す図である。
【図２】フック（１）状のばね針としての好ましい固定
部材の他の例を示す図である。
部材の他の例を示す図である。
【図３】成分５の固定方法を示す図である。
【図４】交差点（７）を形成することを示す図である。
【図５】補強ヤーン（６）が固定され交差点（７）を形
成することを示す図である。
成することを示す図である。
【図６】補強ストライプ（９）が固定されることを示す
図である。
図である。
【図７】二つの生地層（１０）および（１１）を示す図
である。
である。
【図８】補強材料としての二つの生地層（１０）および
（１１）を示す図である。
（１１）を示す図である。
【図９】取り替え可能な加熱プレート（１５）を有する
接触ヒーター（１４）を示す図である。
接触ヒーター（１４）を示す図である。
Claims (17)
- 【請求項１】（ａ）成分を固定することによりフレーム
内において固定されたキャリアネット上にラミネートを
形成するようにマトリックスおよび補強材料を堆積させ
る工程、 （ｂ）工程（ａ）のラミネートを加熱する工程、 （ｃ）工程（ｂ）の加熱ラミネートを加圧して所望の三
次元形状にする工程、 （ｄ）工程（ｃ）の三次元形状物品を開放する工程、お
よび （ｅ）工程（ｄ）の三次元形状物品を型から除去する工
程を含んでなる繊維補強三次元形状生成物を製造する方
法であって、 （ｆ）工程（ａ）のラミネートが、三次元形状物品中に
おいて高強度の定められた領域に対応する高補強の定め
られた領域を含むこと、および （ｇ）工程（ａ）のフレームが、ラミネートを型内の一
つの適切な位置に配置させる位置付けフレームであるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 補強材料が繊維である請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 補強繊維がガラス繊維、炭素繊維および
／またはアラミド繊維を含む請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 補強繊維がハイブリッドヤーンである請
求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 マトリックス材料が熱可塑性材料である
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 マトリックス材料が硬化性プラスチック
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 高補強領域が補強ヤーンの交差点により
形成される請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 高補強領域が補強ストライプにより形成
される請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 高補強領域が補強層により形成される請
求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 キャリアネットがハイブリッドヤーン
を含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 位置付けフレームが、型内においてフ
レームの位置付けおよびラミネートの位置付けをさせる
機械的、物理的、電気的または光学的マーカーを有する
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 キャリアネットが、フックを有するば
ね針により固定される請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 補強材料が、縫い合わせ、溶着および
／または接着により、ラミネート中またはキャリアネッ
ト上に、全体的、部分的にまたは点により固定されてい
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 補強材料が、さらなるネットにより固
定される請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 ネットが補強材料を含む請求項14に記
載の方法。 - 【請求項１６】 ネットがハイブリッドヤーンを含む請
求項14に記載の方法。 - 【請求項１７】 ラミネートの加熱を、ラミネートの厚
さに対応する加熱プレートを有する接触ヒーターにおい
て行う請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97109364A EP0884153B1 (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | A method for use in the production of a fiber reinforced three-dimensional product |
| DK97109364-6 | 1997-06-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1110667A true JPH1110667A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=8226899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10162368A Pending JPH1110667A (ja) | 1997-06-10 | 1998-06-10 | 繊維補強三次元生成物の製造に用いる方法およびプラント |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6054003A (ja) |
| EP (1) | EP0884153B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1110667A (ja) |
| DE (1) | DE69706651T2 (ja) |
| ES (1) | ES2160282T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008081784A1 (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | 三次元形状造形物の製造方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008011517A1 (de) * | 2008-03-02 | 2009-09-03 | Schottdorf, Bernd, Dr. | Verfahren, Vorrichtung und Stützstruktur sowie deren Verwendung zur Herstellung eines Faserverbundteils |
| DE102011017328A1 (de) | 2011-04-17 | 2012-10-18 | Heraeus Noblelight Gmbh | Bestrahlungsvorrichtung für Faserverbundmaterial |
| DE102011100640A1 (de) * | 2011-05-05 | 2012-11-08 | Compositence Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Fasergelegen und Bauteilvorformlingen aus Fasern |
| DE102012007439A1 (de) | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Compositence Gmbh | Legekopf und Vorrichtung und Verfahren zum Aufbau eines dreidimensionalen Vorformlings für ein Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff |
| EP2938478B1 (de) | 2012-12-28 | 2020-08-19 | Compositence GmbH | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von dreidimensionalen fasergelegen und bauteilvorformlingen aus fasern in zwei stufen |
| DE102013018148B4 (de) * | 2013-12-04 | 2015-07-30 | Premium Aerotec Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, sowie hierfür verwendbare Halbzeuganordnung |
| DE102015217402A1 (de) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen |
| US10406750B2 (en) | 2016-08-04 | 2019-09-10 | The Regents Of The University Of Michigan | Fiber-reinforced 3D printing |
| CN111152389A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-15 | 浙江普兴电子科技有限公司 | 一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB828110A (en) * | 1956-08-22 | 1960-02-17 | Polyplex Danish American Plast | Improvements in or relating to the manufacture of reinforced synthetic resin articles |
| US4404156A (en) * | 1981-08-03 | 1983-09-13 | Ogletree Ronald K | Method for making continuous fiber reinforced cast thermoplastic structures |
| GB8513608D0 (en) * | 1985-05-30 | 1985-07-03 | Otty M | Reinforced resinous material |
| JPH0815736B2 (ja) * | 1987-09-24 | 1996-02-21 | 株式会社クラレ | スタンピング成形用材料 |
| GB2268699B (en) * | 1992-07-16 | 1996-09-18 | British Aerospace | Forming fibre reinforced plastics laminates |
| US5312579A (en) * | 1992-07-30 | 1994-05-17 | The United States Of America As Represented By The United States National Eronautics And Space Administration | Low pressure process for continuous fiber reinforced polyamic acid resin matrix composite laminates |
| FR2718757B1 (fr) * | 1994-04-18 | 1996-06-14 | Aerospatiale | Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de plaque pour une pièce de matière composite. |
| DK171633B1 (da) * | 1994-06-22 | 1997-03-03 | Torben Vestergaard | Fremgangsmåde samt anlæg til brug ved fremstilling af et fiberarmeret rumligt produkt |
| DE19625786B4 (de) * | 1995-07-08 | 2008-10-02 | Volkswagen Ag | Seitenverkleidung für ein Kraftfahrzeug |
| DE19625798A1 (de) * | 1995-07-08 | 1997-01-09 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Hohlprofil |
| DE19625800B4 (de) * | 1995-07-08 | 2007-06-21 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbundbauteils |
| DE19625797B4 (de) * | 1995-07-08 | 2005-01-27 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Herstellung eines Rads |
| DE19625785B4 (de) * | 1995-07-08 | 2007-12-13 | Volkswagen Ag | Sitzlehne für ein Kraftfahrzeug |
-
1997
- 1997-06-10 EP EP97109364A patent/EP0884153B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-10 ES ES97109364T patent/ES2160282T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-10 DE DE69706651T patent/DE69706651T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-10 JP JP10162368A patent/JPH1110667A/ja active Pending
- 1998-06-10 US US09/090,024 patent/US6054003A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008081784A1 (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | 三次元形状造形物の製造方法 |
| US8221850B2 (en) | 2006-12-22 | 2012-07-17 | Panasonic Corporation | Manufacturing method of three-dimensionally shaped object |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69706651D1 (de) | 2001-10-18 |
| EP0884153A1 (en) | 1998-12-16 |
| US6054003A (en) | 2000-04-25 |
| EP0884153B1 (en) | 2001-09-12 |
| DE69706651T2 (de) | 2002-07-04 |
| ES2160282T3 (es) | 2001-11-01 |
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