KR100402673B1 - 수지큐어모니터링장치와방법및복합구조장치이용방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 격자 센서(28)가 내장된 광섬유(20)를 이용하여 복합 적층 구조의 수지 큐어를 모니터링한다. 섬유(20)는 그 사이에 단일방향 강화 필라멘트(32) 및 수지(34)를 포함하는 사전설정된 최소수의 층들(30)(또는 두께)을 갖는 상부 및 하부 버퍼 영역(12, 14)으로 둘러싸여 있다. 필라멘트(32)가 섬유(20)의 종축에 수직하게 배향될 때, 버퍼 영역(12, 14)은 센서(28)가 수지(34)의 최소 수지 점성 및 겔화 포인트(즉, 신속한 교차 결합율의 시작)의 검출에 최대 감도를 나타낼 수 있게 한다. 또한, 버퍼 영역(12, 14)은 버퍼 영역(12, 14)을 둘러싸는 외부 영역(10, 16)의 층(30)에서의 임의 각도의 필라멘트(32)로부터의 간섭 응력(interfering stresses)과 센서(28)를 분리시키기에 충분한 최소의 두께를 갖는다.

Description

수지 큐어 모니터링 장치와 방법 및 복합 구조 장치 이용 방법{COMPOSITE STRUCTURE RESIN CURE MONITORING USING AN OPTICAL FIBER GRATING SENSOR}
복합 적층 구조(composite laminated structures)는 압축 몰딩(compression molding) 및 수지 트랜스퍼 몰딩(resin transfer molding)을 포함하는 공통의 기법으로 형성될 수 있다는 것이 복합 구조 분야에 알려져 있다. 압축 몰딩의 경우, 에폭시 수지(epoxy resin)가 함유된 흑연 필라멘트(graphite filaments)로 형성된 층들이, 각각의 층에 대해 사전설정된 필라멘트 배향을 갖는 사전설정된 두께로 적층된다. 결과적으로 적층된 프리폼 구조(stacked preformed structure)는 "레이-업(lay-up)"이라 지칭된다. 레이-업은 사전형상의 몰딩 툴(pre-shaped mold tools)이 내부에 설정된 고온 프레스(hot press) 안에 위치되며, 층들은 사전설정된 온도 및 압력 시간 프로파일(temperature and pressure time-profile) 동안 함께 가압되어 결합된다. 전형적으로, 프로파일은 레이-업에 압력을 가하면서, 수지가 큐어(또는 경화(harden))를 시작할 때까지 온도를 증가시키는 것을 포함한다.그 부분이 완전한 큐어 온도 및 시간에 도달한 후 냉각된다.
알려진 한 가지 형태의 수지 트랜스퍼 몰딩의 경우, 필라멘트를 서로 섞어, 원하는 필라멘트 레이-업 배향을 갖는 "프리폼" 구조를 형성하며, 사전형상은 몰드 안에 위치한다. 그 다음, 몰드 안으로 고온 수지가 주입되어 필라멘트들 사이를 흐름으로써 구조를 통해 수지가 균일하게 스며든다. 그 다음, 수지를 큐어하기 위해 적절한 온도 및 압력 프로파일을 이용하여 몰드를 가열 한 후, 냉각시킨다.
이러한 복합 구조를 제조하는 기술 분야에서 직면하는 한 가지 문제점은, 구조가 가변 두께를 가질 수 있지만, 전체 구조는 공통의 온도 프로파일 큐어 프로세스에 노출된다는 점이다. 복합 기하구조(complex geometry parts)의 경우, 얇은 영역이 두꺼운 영역 이전에 큐어(경화)할 수 있다. 이러한 경우, 내부의 비균일한 잔류 응력이 형성되어, 그 부분의 구조적인 무결성(integrity)에 잠재적인 손상을 입힐 수도 있다. 또한, 두꺼운 영역에서는, 중간층을 큐어하기 전에 외부층을 큐어할 수 있다. 이러한 경우, 중간층이 기체를 분출(즉, 큐어 동안 기체를 방출)하면, 큐어되지 않은 층에 기체 기포(gas bubbles)가 침투하여, 큐어된 외부층 아래에서 트랩(trap)된다. 이와 같이 트랩된 기체 기포는 기포가 모이는 영역에서 적층을 약화시켜, 구조를 약화시키고 또한 잠재적으로 적층을 너무 빨리 얇게 분리시킬 수도 있다. 이러한 문제점들은 얇은 영역과 두꺼운 영역 모두가 균일하게 큐어되도록 온도 프로파일이 설계되지 않은 경우에 발생된다.
그러나, 큐어 프로세스 동안 복합 구조내의 두께를 통해 온도 분포 및 수지 점성(viscosity)을 모니터링할 수 있다면, 복합 구조의 얇은 부분 및 두꺼운 부분모두에 대해 더욱 균일하게 큐어할 수 있도록 온도 프로파일이 그에 따라 변할 수 있으므로, 전체 구조를 보다 균일하게 큐어할 수 있다. 따라서, 압밀 부분에 대한 복합 물질 큐어 프로세스를 최적화하기 위해서는, 압밀 프로세스(consolidation process) 동안 물질의 변화를 측정하는 센서가 필요하다.
큐어 프로세스 정보를 판정하는데 공통적으로 사용되는 종래의 두 가지 기법으로는 초음파 측정(ultrasonic measurements) 및 유동학적 측정(rheology measurements)이 있다. 알려진 바와 같이, 초음파 측정 장치는 구조의 두께를 통과하는 음파(sound waves)를 생성하고 구조의 한 쪽 측면상에 탑재된 초음파 변환기(ultrasonic transducer) 및 이러한 음파를 수신하는 구조의 다른 쪽 측면상의 초음파 수신기를 포함한다. 구조를 통과하는 음속은 음파를 전파시키는 구조내의 수지의 점성과 직접적인 관련이 있다. 음속이 크게 증가할 때, 신속한 교차 결합(crosslinking)(또는 경화(hardening)나 겔화(gelation))이 발생된다. 그러나, 이러한 기법은 음파 송신기 및 수신기의 영향이 미치는 볼륨내의 평균 점성만을 측정하므로, 구조의 두께 전반에 대하여 측정하지는 못한다.
본 기술 분야에 알려진 다른 기법은 유동학적 측정이다. 이 경우, 큐어될 물질부는 뒤틀림 힘(twisting forces)을 가하여 점성 특성을 온도 함수로써 판정하여 분석된다. 그러나, 이러한 기법은 구조의 큐어 프로세스가 아닌 동안에 오프라인(off-line)으로 수행되므로, 실시간 측정 프로시쥬어가 아니다. 또한, 오프라인 특성화와 물질의 실제 큐어 사이의 시간 경과는 결과적으로 특성화된 물질과 큐어되는 물질 사이의 노화(aging)의 차이가 될 수 있다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 복합 구조 수지 큐어를 모니터링하여 큐어 시간, 온도, 압력 및 화학 작용을 최적화하는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 복합 구조 수지 큐어 모니터링 장치는 격자 센서가 내장된 광섬유와, 센서에 인접하게 배치되어 센서가 최소의 수지 점성 및 수지의 겔화 포인트를 검출하도록 하고, 복합 구조의 다른 부분으로부터의 간섭 응력(interfering stresses)으로부터 센서를 분리시키는 버퍼 수단을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 버퍼 수단은 각각의 층이 실질적으로 서로 평행한 배향의 강화 버퍼 필라멘트(reinforcing buffer filaments)를 포함하는 사전설정된 수의 층들을 포함한다. 또한, 본 발명에 따르면, 강화 버퍼 필라멘트는 광섬유의 종축에 실질적으로 수직한 배향이다.
본 발명은 수지가 최소 점성에 도달하는 시기 및 신속한 수지 교차 결합(또는, 겔화나 경화)이 발생하는 시기를 측정하는 방식으로 섬유 격자 센서가 구조의 층내에 내장될 수 있다는 점, 특히, 버퍼 영역 밖의 영역에서의 임의의 각도의 필라멘트로부터의 간섭 응력과 센서를 분리시키면서 격자 센서가 수지의 최소의 수지 점성 및 겔화 포인트(즉, 신속한 교차 결합율의 개시)의 검출에 대해 최대 감도를 나타내도록 하는 최소 두께의 버퍼 영역으로 섬유 센서를 둘러싸야 한다는 점을 발견하여 종래의 기술을 상당히 개선한다.
강화 필라멘트 주변의 수지가 균일하도록 압력을 가하기 위해서는 수지 점성이 최저인 때를 알아야 하므로, 최소 수지 점성 및 겔화 포인트를 측정하는 것이중요하다. 또한, 이러한 겔화가 발생되기 전에 압력을 가해야 한다.
더욱이, 광섬유 격자 센서는 복합 물질 및 구조의 큐어 프로세스 모니터링에 특히 적합한 여러 특징들을 갖는다. 예를 들면, 광섬유 격자 센서는 (외경이 150 미크론 미만인) 작은 직경을 갖고, 작은 게이지(gage) 길이(준포인트 센서(quasi-point sensor))를 가지며, (400oC를 초과하는) 고온에서 안정하고, 에폭시 수지에 잘 부착되며, 멀티플렉싱되어 단일 입력/출력 접속을 이용하면서 단일 섬유를 따라 다수의 센서를 제공할 수 있고, 적절한 강도 및 내구성(즉, 양호한 변형 대 고장률(strain-to-failure ratio) 및 인장 강도(tensile strength))을 가지므로 가장 복잡한 구조 애플리케이션에서 요구되는 것보다 긴 작업 수명(fatigue life) 및 넓은 검사 범위를 갖는다. 더욱이, 결합되지 않은 레이-업이 형성되므로 섬유 격자 센서를 복합 부분에 편리하게 설치할 수 있다. 이런 식으로, 센서는 구조내의 여러 위치에 배치되어 분산 측정을 수행할 수 있다.
본 발명의 전술한 목적과 이점 그리고 다른 목적과 이점은 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하면 알 것이다.
본 발명은 큐어 프로세스(curing process)의 모니터링(monitoring)에 관한 것으로서, 특히, 광섬유 격자(optical fiber gratings)를 이용하여 이러한 모니터링을 수행하는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라서 광 브래그 격자 센서를 둘러싸는 복수의 층을 도시하는 복합 구조의 투시도,
도 2는 본 발명에 따라서 강화 필라멘트를 도시하는, 도 1의 복합 구조의 단일 층의 단면도,
도 3은 본 발명에 따라서 인접한 강화 필라멘트의 방향으로부터 90o배향된 브래그 격자 센서에 대한 온도 및 센서 반사 파장 대 시간의 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 센서의 반사 파장 그래프의 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 도 3의 결과를 입증하는 유동적 점성 대 시간의 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 도 3의 결과를 입증하는 음속 대 시간의 그래프,
도 7은 본 발명에 따라서 인접한 강화 필라멘트와 동일한 방향으로 배향된 브래그 격자 센서에 관한 파장 및 온도 대 시간의 그래프,
도 8은 본 발명에 따라서 센서를 둘러싸는 버퍼 영역의 여러 가지 두께에 대한 센서 반사 파장 변화 대 시간 곡선군을 도시하는 도면.
본 발명을 수행하기 위한 최상 모드
도 1을 참조하면, 복합 구조 수지 큐어를 모니터링하기 위한 내장 광섬유 센서는 (후술할) 복수의 영역(10, 12, 14, 16) 및 영역(12 및 14) 사이에 내장된 광섬유(20)를 포함한다. 섬유(20)는 전체 외경(코어 및 클래딩(cladding))이 대략 125 미크론인 실리카 클래딩내에서 직경이 대략 6 미크론인 게르마늄 도핑 실리카 코어(germania-doped silica core)를 갖는 전형적인 통신 단일 공간 모드 섬유(typical communications single spatial mode fiber)를 포함한다. 원한다면 다른 섬유 구성, 크기 및 모드를 사용할 수도 있다. 또한, 원한다면 외부의 외장(sheaths) 혹은 버퍼 코팅이 되거나, 되지 않은 섬유를 사용할 수도 있다.섬유(20)의 코어는 멜츠(Meltz) 등에 의한 "Distributed, Spatially Resolving Optical Fiber Strain Gauge"란 명칭의 미국 특허 제 4,806,012 호 및 "Distributed, Spatially Resolving Optical Fiber Strain Gauge"란 명칭의 미국 특허 제 4,761,073 호에 기술된 바와 유사한, 브래그 격자(Bragg grating)와 같은, 적어도 하나의 반사 요소(reflective element)를 그 내부에 갖는다. 또한, 섬유(20)내의 격자(28)는 섬유 격자 "센서"라고 지칭된다. 격자 센서(28)는 대략 1 내지 10 mm의 길이(또는 게이지 길이)를 가지는데, 이것은 거의 포인트형 센서(point-type sensor)(즉, "준포인트" 센서)가 되게 한다. 원한다면 다른 길이로 할 수도 있다.
각각의 영역(10-16)은 (압축 몰딩 프로세스에 이용하기 위한) 복수의 층(30)을 포함한다. 각각의 층(30)은 사전설정된 방향으로 층(30)에 내장된 흑연으로 형성된 원통형 강화 필라멘트(32)를 포함한다. 층들(30) 중 소정의 하나의 층 내부의 필라멘트들(32)은 서로 실질적으로 평행하다. 필라멘트들(32)의 사이 및 주변은 알려진 폴리머 매트릭스(ploymer matrix)(34)이며, 예를 들면, 본 기술 분야에 알려진 열 세트 에폭시 수지(thermal set epoxy resin)이다. 원한다면, 다른 물질을 필라멘트(32)에 사용할 수 있으며, 다른 열 세트 폴리머 물질을 그 사이 영역(34)에 사용할 수도 있다. 예를 들면, 필라멘트(32)는 유리, 나일론(nylon), 직물(cloth), 등록 상표 KEVLAR??(폴리머 필라멘트) 또는 다른 물질로 형성될 수 있다. 또한, 층들(30) 중 하나 이상의 층은 유리 섬유 강화 폴리머 수지(fiberglassreinforced polymer resin) 또는 다른 물질로 대신 형성될 수 있다. 또한, 필라멘트(32)의 모양이 원통형일 필요는 없다. 또한, 층(30)은 "플라이(plies)" 라고 지칭되며, 전체 적층 구조(8)는 "레이-업"(또는 적층이나 복합 구조)으로 지칭된다.
도 1의 레이-업의 경우, 영역(12, 14)은 광섬유(20)를 매우 근접하여 둘러싸고 있으며, 각각의 영역은 광선이 전파되는 광섬유(20)의 종축(또는 z-축)으로부터 90o(또는 종축에 대해 수직)인, "xyz" 좌표축 시스템(36)의 x-축을 따라 배향된 필라멘트(32)를 포함하는 3개의 층(30) 모두를 갖는다. 영역(12, 14)은 이하에서 "버퍼" 영역으로 지칭된다. 버퍼 영역(12, 14)을 둘러싸는 다른 영역(10, 16)은 섬유(20)에 대해 임의의 각도로 배향된 필라멘트(32)를 갖는다. 따라서, 도 1의 레이-업(8)은 패턴: [임의값, 90o, 90o, 90o] 섬유 [90o, 90o, 90o, 임의값]를 갖는다.
필라멘트의 배향이 임의로 변화된 도 1의 레이-업은 본 명세서의 배경 기술 부분에서 전술한 바와 같은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 층(30)은 그 사이에 수지(34)가 사전함유된 필라멘트(32)를 가지면서, 사전에 제조될 수 있다. 그 다음, 원하는 층들 사이의 원하는 위치에 위치한 섬유(20)를 갖는 원하는 레이-업 패턴에 층(30)을 어셈블링할 수 있다. 그 다음, 밀폐된 몰드 또는 고온 프레스 프로세스에 어셈블리가 결합된다. 이와 달리, 밀폐된 수지 사출 몰딩 프로세스에 이용하기 위해, 전술한 바와 유사한 방식으로 건식 직물 레이-업(dry cloth lay-up)을 어셈블링할 수 있다. 어느 프로세스의 경우이든, 수지는 화학 반응이 일어나 매트릭스의 중합(polymerization)(즉, 큐어)을 야기할 온도까지 상승하며, 그 후, 경화 및 냉각된다(이하 더 상세히 후술하겠다). 원한다면 다른 제조 기법을 사용할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 각각의 필라멘트(32)는 실제로 필라멘트(32)보다 훨씬 미세한 흑연 섬유(또는 스트랜드(strands))(40)의 얽힌 다발일 수 있다. 필라멘트(32)는 수지(34)에 의해 둘러싸이며, 전형적으로 대략 5-10 미크론의 직경 d1을 갖고, 소정의 층의 전체 볼륨 중 강화 흑연의 원하는 볼륨 퍼센트(예를 들면, 50-70%)에 의해 결정된 거리 d2만큼 소정의 층에서 서로 분리된다. 각각의 층의 두께 t1은 큐어 이전에는 대략 10 밀(mils)(0.010")이고, 큐어 이후에는 거의 5 밀(0.005")이다. 원한다면 다른 두께, 직경 및 볼륨 퍼센트를 사용할 수 있다. 또한, 필라멘트(32)는 얽힌 다발일 필요는 없으나, 고체일 수 있다.
도 1 및 도 2의 층(30)이 이상적으로 분리된 층(30)이지만, 결합 이후의 최종적인 적층 복합 구조에서, 층(30)은 그 만큼 잘 정의되지 않음을 알아야 한다. 특히, 하나의 층으로부터의 필라멘트는 큐어 프로세스 동안 시프트될 수 있어, 다른 층의 필라멘트들 사이에 재위치하며, 하나의 층의 필라멘트들 사이 및 주변의 수지(34)는 다른 층으로부터의 수지와 결합하여, 층들 사이에서 구분되는 임의의 경계를 제거할 것이다.
도 1을 참조하면, 알려진 바와 같이, 브래그 격자(28)를 갖는 섬유(20)가 구조내에 내장되어 센서로서 사용될 때, 전술한 멜츠의 미국 특허에 개시된 바와 같이 광선(light)(50)이 섬유(20)의 한쪽 단에 입사된다. 격자(28)는 광선(50)의 사전설정된 좁은 파장 대역을 복귀(또는, 반사) 광선(52)으로서 반사하므로, 광선(50)의 나머지 파장이 격자(28)를 통해 광선(54)으로서 통과하는 것이 가능하다. 복귀 광선(52)(및/또는 통과 광선(54))을 예를 들면, 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)(도시되지 않음)로 분석하여, 센서(28)가 내장된 구조(8)의 변형 및/또는 온도 변화에 의해 야기된 격자 반사 파장 λB의 시프트를 판정한다.
격자 센서(28)를 포함하는 광섬유(20)가 섬유(20)의 z-축에 대해 90o각도로 배향된 강화 필라멘트(32)를 갖는 매우 인접한 (상부 및 하부) 버퍼 영역(12, 14)에 의해 둘러싸일 때, 센서(28)는 (후술할) 수지 큐어 프로세스의 다른 단계에서 수지 파라미터의 변화에 대해 최대 감도를 나타낸다는 것을 알았다. 외부 영역(10, 16)에서의 층(30)의 필라멘트(32)는 구조에 대해 임의의 원하는 방향으로 배향될 수 있다. 버퍼 영역(12, 14)에서의 필라멘트(32)의 다른 배향도 가능할 것이지만, (후술한 바와 같이) 센서(28)의 응답은 최적화되지 않을 것이다.
이제, 도 3을 참조하면, 온도 대 시간의 그래프는 곡선(100)으로 표시되며, 곡선(102)으로 표시된 바와 같이, 브래그 격자 센서(28)의 중앙 반사(또는, 반사율) 파장 λB대 시간의 그래프가 포개져 있다. 곡선(100, 102)은 z-축을 따라 배향된 모든 필라멘트(32)를 포함하는 각각의 버퍼 영역(12, 14)내에 3개의 단일방향층을 갖는 도 1의 레이-업(8)의 복합 적층 프로세스 동안을 도시하며, 다른 영역(10, 16)에 대해서는 도시하지 않는다. 프리폼 레이-업을 몰딩 고온 프레스 툴에 위치시킨 후, 약간의 압력을 가해 구성을 안정시키고, 정렬을 시프트되지 않게 유지한다. 횡압력(transverse pressure)의 이러한 애플리케이션은 센서(28)(도 1)의 필터 기능에 마이크로벤딩(microbending) 변화를 발생시켜, 파장 포인트(104)에 의해 표시된 바와 같이, 그 반사 파장을 증가시킨다. 센서(28) 표면상에 필라멘트(32)에 의해 가해진 힘은 큐어 프로세스의 영역 A 동안 곡선(102)의 양경사에 의해 표시된 바와 같이, 온도(100)가 증가함에 따라 증가한다. 센서(28)상의 횡응력 외란은 수지의 점성이 떨어지기 시작하고, 수지가 보다 부드러워져 더욱 유체형으로 되는 뚜렷이 식별되는 온도(예를 들면, 110oF)에서의 포인트(106)까지 계속해서 증가한다. 이러한 변화가 발생하기 때문에, 수지는 강화 필라멘트가 광섬유 센서(28)상에 횡압력 외란을 가하게 할 수 없다. 결과적으로, 프로파일(102)의 영역 B 동안의 곡선의 음경사에 의해 표시된 바와 같이, 섬유 센서(28)상의 횡응력이 감소되기 시작하며, 관련 파장 시프트 또한 감소된다. 영역 C 동안에, 수지가 최대한 유체 상태에 도달함에 따라, 대부분의 횡응력은 사라지는데, 이는 강화 필라멘트가 낮은 점성 수지의 유체 정수압 환경(hydrostatic enviroment)내에서 그들 자신을 재위치시키는 것이 이제 자유롭게 되기 때문이다. 여러 제조 프로세스에서, 이 때가 고온 프레스내의 몰딩 툴에 대한 힘을 증가시켜, 증가된 압력을 레이-업상에 가하기에 가장 최상의 시간이며, 이것은 구조에서 수지가 균일하게 흐르는 것을 더 보장할 것이다.
영역 C를 통해 큐어 프로세스의 온도가 계속해서 증가함에 따라, 수지는 교차 결합(또는 경화)을 시작한다. 포인트(110)(또한, "겔화" 포인트라고 알려짐)에서 교차 결합의 비율은 크게 증가하며, 광섬유 센서(28)의 표면에 수지가 부착되기 시작한다. 후속적으로, 큐어 프로세스의 온도가 더 증가함에 따라, 수지가 팽창하는데, 이는 수지가 양의 열 팽창 계수(positive thermal expansion coefficient)를 갖기 때문이다. 결과적으로, 물질이 팽창함에 따라, 수지가 센서 주변을 경화시키고, 센서에 부착되기 때문에, 수지는 영역 D로 표시된 바와 같이 센서(28)상에 변형을 가한다. (포인트(110)에서 시작하는) 영역 D의 곡선(102)의 양경사부는 온도가 계속해서 상승하는 동안 센서상에 변형이 증가됨을 나타낸다. 이와 같이 변형의 증가가 시작되면, 겔화 포인트가 확실하게 표시된다.
대부분의 제조 프로세스 동안 겔화 포인트가 구조에 걸쳐 균일하게 발생하여 구조 무결성을 최적화하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 명세서에서 나타낸 바와 같이, 광섬유 센서(28)가 구조내에 위치할 때, 광섬유 센서(28)를 이용하여 이러한 효과를 분석할 수 있다.
마지막으로, 그 부분이 온도 곡선(100)상의 포인트(114)에서 완전한 큐어 온도 및 시간에 도달한 후, 냉각 영역 E 동안 냉각된다. 센서(28)는 수지가 고온에서 팽창 상태에 있을 때 수지내에서 "결빙(frozen)"되므로, 센서(28)는 구조가 냉각됨에 따라 압축 변형(compressive strain)을 측정한다. 이것은 포인트(114)에서 시작하여 영역 E에 걸쳐 온도가 하강하는 동안 계속되는 프로파일(102)의 음경사로표시된다. 냉각 이후의 섬유 센서(28)상의 비균일한 압축 횡응력으로 인해, 반사된 파장 곡선(102)은 섬유(20)에서 야기된 복굴절(birefringence)을 나타내는, 포인트(120)에서의 두 개의 곡선(116, 118)으로 분할된다. 냉각 주기 E의 끝에서, 센서(28)는 z-축 방향을 따라 그 부분의 최종적인 잔여 감소(final residual shrinkage)에 의해 좌우되는 측정치를 제공한다.
따라서, 센서(28)는 구조가 냉각됨에 따라 구조상의 잔여 변형 및 감소에 대한 양적인 평가를 제공한다. 이러한 감소 측정은 원하는 구조의 최종적인 지정 치수를 달성하는데 필요한 큐어 후의 머시닝(post-cure machining)의 양을 제한하기 위해, 뒤틀림(warpage)을 최소화하는 큐어 프로세스의 개발을 선도하는데 도움이 될 수 있다.
따라서, 복합 구조 수지 큐어의 3가지 주요 측면은 본 발명의 버퍼 영역(12, 14)에 의해 둘러싸인 센서(28)에 의해 나타난다. 즉, (1) 수지의 최소 점성, (2) 수지의 겔화 포인트(즉, 신속한 교차 결합율의 시작) 및 (3) 구조에서의 잔여 변형이다. 이들 각각의 큐어 측면들은 버퍼 영역(12, 14)의 강화 필라멘트(32)에 대해 90o로 위치한 섬유 격자 센서(28)에 관해 도 3에 도시된 센서 데이터에서 쉽게 식별된다.
이제, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 3의 결과는 도 3에 도시된 동일한 온도 프로파일(100)에서 실행되는 두 가지 비교 기법을 이용하여 입증된다. 첫째, 도 4를 참조하면, 도 3의 영역 A, B, C 및 영역 D의 일부의 확대는 겔화 발생 포인트(110)를 도시하고 있으며, 이것은 도 5 및 도 6과의 비교를 위해 도시되었다.
도 5를 참조하면, 알려진 바와 같이 오프라인으로 수행되는 유동적 점성 테스트(본 명세서의 배경기술에서 전술함)를 이용할 때, 점성이 크게 증가하는 포인트를 도 3 및 도 4의 포인트(110)와 일치하는 점성 곡선(152)상의 포인트(150)로 표시된다. 또한, 도 6을 참조하면, 본 기술 분야에 알려진 음속 기법(본 명세서의 배경기술에서 전술함)을 이용할 때, 도 3 및 도 4의 포인트(110)와 일치하는 음속 곡선(158)상의 포인트(156)(및 관련 점성 곡선의 포인트(160))에서 겔화 포인트가 발생된다. 그러나, 섬유 격자 센서(28)를 이용하면 오프라인의 유동적 방법보다 정확한 정보를 제공할 수 있으며, 음속 방법에 의해서는 이용가능하지 않은 분산 측정을 제공한다. 특히, 전술한 바와 같이, 유동적 점성 테스트는 구조로부터의 물질 샘플상에서 오프라인으로 수행되며, 큐어 프로세스 그 자체 동안에는 수행되지 않는다. 또한 전술한 바와 같이, 음속 기법이 큐어 프로세스 동안 수행되지만, 이 음속 기법은 레이-업을 횡으로 음파를 전파하기 위한 초음파 변환기 및 반대쪽에서 이 음속을 감지하는 초음파 센서를 필요로 한다. 또한, 이러한 기법은 두께 전반적인 측정이 아니고, 구조에 대한 평균 점성 측정만을 제공한다. 도 4, 도 5 및 도 6에서 수행된 테스트의 경우, 레이-업은 도 3에 대해 기술된 것과 동일한 레이-업(즉, 각각의 버퍼 영역(12, 14)에 3개의 층(30)이 있으며, 다른 영역(10, 16)에는 층이 없는)이므로 상당히 얇다. 따라서, 평균 점성 표시는 실질적으로 그 부분의 중간에서의 표시와 동일하므로, 섬유 격자 센서 기법과 비교하는데 이용될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 섬유의 z-축을 따라, 즉, 섬유의 z-축으로부터 0o로 배향된 버퍼 영역(12, 14)의 필라멘트(32)에 대해, 곡선(200)으로 표시된 바와 같이, 온도 프로파일(100)이 격자 센서(28)의 반사 파장에 대해 도시(도 3과 유사하게)되어 있으며, 온도와 파장 모두다 시간에 대해 도시되어 있다. 사용된 레이-업은 도 3에 대해 기술된 레이-업과 동일하다(즉, 각각의 버퍼 영역(12, 14)에는 3개의 층(30)이 있으며, 다른 영역(10, 16)에는 층이 없다). 도시된 바와 같이, 그 결과는 섬유가 층(12, 14)의 필라멘트에 수직일 때, 도 3에 도시된 최소 점성 및 겔화 효과를 명확하게 보이지 못한다.
따라서, 필라멘트(32)가 센서(28)의 종축 응답을 억제시키지 않고, 수지(34)의 열 팽창 계수가 필라멘트(32)의 열 팽창 계수보다 훨씬 크기 때문에, 광섬유(20)의 종축에 수직하게 배향된 버퍼 영역(12, 14)에서의 필라멘트(32)에 대해 최대 센서 감도가 발생됨을 알게 되었다. 결과적으로, 도 3에서와 같이, 버퍼 영역(12, 14)의 필라멘트(32)가 광섬유(20)에 수직하게 배향될 때, 광섬유(20)의 종축을 따른 변형은 (겔화가 발생된) 수지(34)의 열 팽창 계수에 의해 좌우될 것이다. 반대로, 도 8에서와 같이, 버퍼 영역(12, 14)의 필라멘트(32)가 광섬유(20)와 평행할 때, 센서(28)는 필라멘트(32)의 작은 팽창 계수 뿐만 아니라 필라멘트의 높은 경직성(stiffness)(필라멘트(32)의 경직성은 수지의 경직성보다 훨씬 큼)에 의해 제약을 받아서, 센서가 수지의 상태 변화를 검출하는 것을 어렵게 한다. 더욱이, 버퍼 영역(12, 14)의 필라멘트(32)의 배향이 90o다르게 동작하지만, 센서(28)의 응답은 최적화되지 않을 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 외부 영역(10, 16)에서의 층(30)의 필라멘트(32)는 구조에 대해 임의의 원하는 방향으로 배향될 수 있다.
이제 도 1 및 도 8을 참조하면, 큰 레이-업에 내장될 때(즉, 외부 영역(10, 16)이 내부에 적어도 하나의 층을 가질 때), 수지(34)의 최소 수지 점성 및 겔화를 검출하기 위해, 섬유 격자 센서(28)를 둘러싸는 각각의 버퍼 영역(12, 14)에는 (전술한 사전 큐어된 두께 t1에서) 적어도 3개의 층(30)이 필요하다는 것을 알 수 있다. 특히, 버퍼 영역(12, 14)은 섬유(20) 및 센서(28)를 외부 영역(10, 16)의 층(또는, 플라이)(30)의 임의 각도의 필라멘트(32)로부터의 간섭 응력으로부터 보호 또는 분리한다.
도 8을 참조하면, 특히, 4개의 곡선(250, 252, 254, 256)은 각각의 버퍼 영역(12, 14)이 제각기 1개의 층, 2개의 층, 3개의 층 및 4개의 층을 갖는 구성에 대해 도 3의 온도 프로파일(100)(도 8에 도시되지 않음)에서의 (가열하기 이전의) 처음의 센서 판독으로부터의 센서 반사 파장 변화(△λB)를 나타낸다. 또한, 도 8의 결과를 생성하는데 사용된 레이-업은 구조를 함께 유지하고, 센서(28)에 교차 플라이(cross-ply) 간섭 응력을 가하기 위해 섬유(20)의 z-축을 따라 배향된 필라멘트(32)를 포함하는 외부 영역(10 및 16)(도 1)에 단일 층(30)(또는 페이스 플라이(face ply))을 갖는다. 각각의 버퍼 영역(12, 14)이 내부에 1개 또는 2개의 층(30)을 가질 때, 곡선(250, 252)은 최소 수지 점성 및 겔화 포인트 발생 시기를정확하게 표시하지 못한다. 그러나, 각각의 버퍼 영역(12, 14)에 3개의 층이 사용될 때, 곡선(254)은 도 3에 도시된 바와 유사한 포인트(258)에서 겔화 포인트가 발생됨을 보인다. 마찬가지로, 각각의 버퍼 영역(12, 14)에 4개의 층(30)이 사용될 때, 곡선(256)은 포인트(260)에서 겔화 포인트가 발생됨을 보인다. 따라서, 최소 수지 점성 및 겔화를 적절하게 검출하기 위해, 섬유(20)를 둘러싸는 버퍼 영역(12, 14)에 대해 요구되는 최소한의 층수는 3개이다. 비록, 버퍼 영역(12, 14)에 대해 더 많은 층이 사용될 수도 있지만, 전형적으로 동일한 방향으로 배향(즉, 단일방향 플라이)된 필라멘트를 갖는 층의 수는 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 센서(28)는 수지 점성 변화에 대한 정확한 센서 응답을 유지하기 위해 센서(28)의 각각의 측면상에 적어도 3개의 단일방향 층 또는 플라이(전술한 바와 같이, 각각의 플라이는 두께 t1을 가짐)를 가져야 한다. 층(30)이 본 명세서에서 기술된 층보다 두껍거나 얇은 경우에, 버퍼 영역(12, 14)에 필요한 층(30)의 수는 결과적인 버퍼 영역(12, 14)이 섬유를 외부 영역(10, 16)의 층으로부터의 응력과 분리시키기만 한다면 제각기 적어지거나 혹은 많아진다.
본 발명이 섬유(20)의 종축 또는 z-축에 수직하게 버퍼 영역(12, 14)의 필라멘트(32)를 갖는 것으로 도시되었지만, 이러한 배향이 수지 파라미터의 변화에 대한 최대 감도, 특히, 수지의 최소 수지 점성 및 겔화 포인트(즉, 신속한 교차 결합율의 시작)의 검출을 제공한다는 점을 알아야 한다. 필라멘트의 각도가 90o에서 벗어남에 따라서, 이러한 수지 변화에 대한 감도가 감소되고, 그에 따라, λB에서의대응하는 변화의 크기도 크게 작아지므로, 격자 센서(28)에 의한 검출을 더 어렵게 하거나 혹은 불가능하게 하여 관찰이 다른 잡음 소스의 존재 및 외부 광 검출 장비(예를 들면, 스펙트럼 분석기)의 감도에 좌우되게 한다.
더욱이, 버퍼 영역(12, 14)내의 필라멘트 및/또는 수지는 버퍼 영역(12, 14)이 외부 영역(10, 16)의 수지 큐어 특성을 표시하는 특성을 나타내기만 한다면 이 구조의 외부 영역(10, 16)의 필라멘트 및/또는 수지와 정확하게 동일한 물질로 제조될 필요가 없다. 예를 들면, 버퍼 영역(12, 14)내의 필라멘트(32)는 유리로 형성되는 반면에, 외부 영역(10, 16)내의 필라멘트(32)는 흑연으로 형성될 수 있으며, 또는 그 반대가 될 수도 있다. 더욱이, 원한다면, 필라멘트 및/또는 수지를 내부에 갖는 버퍼 영역(12, 14) 대신에, 센서에 인접하게 위치하여 센서가 수지의 최소 수지 점성 및 겔화 포인트를 검출하는 것을 가능하게 하고, 센서를 복합 구조의 다른 부분(즉, 외부 영역(10, 16))으로부터의 간섭 응력과 분리시키는 임의의 다른 버퍼 수단을 사용할 수도 있다.
또한, 섬유(20)를 따라 하나 이상의 센서(28)를 내장하여, 구조를 따라 분산된 포인트에서 수지 변화를 검출할 수 있다. 이 경우, 모레이(Morey)에게 허여된 "Distributed Multiplexed Optical Fiber Bragg Grating Sensor Arrangement"란 명칭의 미국 특허 제 4,996,419 호와, 던피(Dunphy) 등에게 허여된 "Diagnostic System for Fiber Grating Sensors"란 명칭의 미국 특허 제 5,401,956 호와, 던피 등에게 허여된 "Multiplexed Bragg Grating Sensors"란 명칭의 미국 특허 제 5,426,297 호에 개시된 바와 같은 센서 멀티플렉싱 기법이 사용될 수 있다. 또한,구조(8)의 x-축을 따라(층을 따라) 복수의 광섬유 또는 하나의 긴 광섬유가 분포될 수 있다. 더욱이, 구조(8)의 y-축(또는 두께)을 따라 버퍼 층(12, 14)과 함께 복수의 광섬유가 분포될 수 있다. 구조의 두께에 걸쳐 중요한 측정 포인트에 분포된 복수의 광섬유(20) 및 센서(28)(버퍼 층(12, 14)과 함께)를 갖는 구조는 수 백개의 층(30)을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 구조의 여러 영역들이 최소 수지 점성에 도달하고, 겔화 포인트에 도달하는 시기를 파악하여, 소정의 구조에 대해 최적의 큐어 프로세스를 설계할 수 있게 한다.
예를 들면, 구조(8)의 두께에 걸쳐 복수의 센서를 가지면, 최적의 온도 큐어 프로파일을 설계할 수 있어, 큐어가 중간 영역에 대해 발생될 때에 비해 보다 적절한 시간에 외부 표면에 대해 큐어가 발생되도록 함으로써, 레이-업내에 트랩되는 기체를 최소화한다.
본 발명은 여러 가지 다른 방식으로 생성 프로세스에 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 유사한 구조의 모든 후속 프로세싱에 사용되는 초기 설정을 구성하기 위한 최적의 큐어 프로세스를 설계하는데 사용될 수 있다. 이와 달리, 수용될 많은 사전함유된 물질 각각은 최적 큐어에 관한 물질의 각각의 배치(batch)를 로트 테스트(lot-test)하기 위해 이런 센서에 부합될 수 있다. 이와 달리, 원한다면 생성된 모든 구조가 이러한 센서와 부합될 수 있다.
적층 구조가 제조되면, 광섬유(20) 및 센서(28)를 갖는 구조의 영역이 분리될 수 있거나 혹은 이와 달리 광섬유(20) 및 센서(28)가 구조의 내부에 남아서 구조에 이용되면서 완성된 구조의 변형 측정을 제공할 수 있다.
구조내에 광섬유(20) 및 센서(28)를 남기는 것이 바람직하다면, 섬유(20) 및 센서(28)가 결과적인 물질의 강도에 악영향을 미치지 않도록 하기 위해서는 (1) (코어, 클래딩 및 외장을 포함하여) 작은 전체 직경, 예를 들면, 150 미크론 미만의 직경을 가져야 하고, (2) 높은 인장 강도, 예를 들면, 100K lbs psi(per square inch)를 초과하는 인장 강도 및 예를 들면, 1%(파괴되기 전의 연장 길이)를 초과하는 변형 대 고장률을 가져야 하며 (3) 복합 구조(수지 및 필라멘트)에 잘 결합(bond)되어야 한다. 어떤 표준 통신 섬유는 전술한 바와 같은 이러한 특성을 갖는다.

Claims (11)

  1. 복합 구조의 수지 큐어(resin cure of a composite structure)를 모니터링하기 위한 장치에 있어서,
    격자 센서(a grating sensor)가 내장된 광섬유와,
    그 양쪽에서 상기 센서에 인접하게 배치된 버퍼 수단과,
    상기 버퍼 수단 ―상기 버퍼 수단은 적어도 하나의 수지층(at least one resin layer)을 포함하고, 상기 센서를 상기 복합 구조로부터의 간섭 응력(interfering stresses)과 분리시키기에 충분한 최소 두께를 가지며 실질적으로 서로 평행하고 상기 섬유의 종축(longitudinal axis)에 평행하지 않게 배향된 강화 필라멘트(reinforcing filaments)를 포함함 ―에 인접하게 배치된 복합 구조와,
    광선을 상기 섬유로 조사하는 광원(a light source)과,
    상기 격자 센서에 의해 반사되거나 전송되는 광선의 파장 시프트(shift)를 판정하고, 상기 수지의 최소 수지 점성(a minimum resin viscosity) 및 겔화 포인트(a gelation point)를 검출하기 위한 수단을 포함하는
    수지 큐어 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 수단은 사전설정된 수의 수지층들을 포함하되, 상기 층 각각은 실질적으로 서로 평행하게 배향된 강화 필라멘트를 포함하는 수지 큐어 모니터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 강화 버퍼 필라멘트는 상기 광섬유의 종축에 실질적으로 수직하게 배향되는 수지 큐어 모니터링 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 버퍼 수단의 상기 층 각각은 대략 0.25mm(0.010")의 사전큐어된 두께(a pre-cured thickness)를 가지고, 상기 사전설정된 수의 층은 적어도 3개인 수지 큐어 모니터링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 구조는 사전설정된 수의 외부층을 포함하되, 상기 외부층 각각은 강화 외부 필라멘트를 가지고, 상기 외부층들 중 소정의 하나의 층에서의 상기 외부 필라멘트 각각은 실질적으로 서로 평행하게 배향되며 상기 외부층 각각에서의 상기 외부 필라멘트의 배향은 상기 버퍼 필라멘트의 배향에 비해 임의적인 수지 큐어 모니터링 장치.
  6. 격자 센서가 내장된 광섬유, 그 양쪽에서 상기 센서에 인접하게 배치된 버퍼수단 및 상기 버퍼 수단에 인접하게 배치된 복합 구조를 포함하는 복합 구조 장치의 이용 방법에 있어서,
    상기 복합 구조의 수지 큐어를 모니터링하기 위해,
    상기 버퍼 수단은 적어도 하나의 수지층을 포함하고, 상기 센서를 상기 복합 구조로부터의 간섭 응력과 분리시키기에 충분한 최소 두께를 가지며, 실질적으로 서로 평행하고 상기 섬유의 종축에 평행하지 않게 배향된 강화 필라멘트를 포함하고,
    광선을 상기 섬유로 조사하며,
    상기 격자 센서에 의해 반사되거나 혹은 전송되는 광선의 파장 시프트를 판정하고 상기 수지의 최소 수지 점성 및 겔화 포인트를 검출하기 위한 수단을 제공하는
    복합 구조 장치 이용 방법.
  7. 복합 구조의 수지 큐어를 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
    격자 센서를 갖는 광섬유를, 적어도 하나의 수지층으로 구성되고, 상기 센서를 복합 구조로부터의 간섭 응력과 분리시키기에 충분한 최소 두께를 가지며 실질적으로 서로 평행하고 상기 섬유의 종축에 평행하지 않게 배향된 강화 필라멘트를 포함하는 버퍼 영역으로 둘러싸는 단계와,
    상기 버퍼 영역을 상기 복합 구조로 둘러싸는 단계와,
    광선을 상기 섬유로 조사하는 단계와,
    상기 격자 센서에 의해 반사되거나 혹은 전송되는 광선의 파장 시프트를 판정하여 상기 수지의 최소 수지 점성 및 겔화 포인트를 검출하는 단계를 포함하는
    수지 큐어 모니터링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버퍼 영역은 사전설정된 수의 층들을 포함하도록 형성되고, 상기 층 각각은 실질적으로 서로 평행하게 배향된 강화 버퍼 필라멘트를 포함하는 수지 큐어 모니터링 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 강화 버퍼 필라멘트는 상기 광섬유의 종축에 실질적으로 수직하게 배향되는 수지 큐어 모니터링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 버퍼 영역의 상기 층 각각은 대략 0.25mm(0.010")의 사전큐어된 두께를 갖도록 형성되고, 상기 사전설정된 수의 층은 적어도 3개인 수지 큐어 모니터링 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합 구조는 사전설정된 수의 외부층을 포함하도록 형성되고, 상기 외부층 각각은 강화 외부 필라멘트를 가지고, 상기 외부층들 중 소정의 하나의 층에서의 상기 외부 필라멘트 각각은 실질적으로 서로 평행하게 배향되며 상기 외부층 각각에서의 상기 외부 필라멘트의 배향은 상기 버퍼 필라멘트의 배향에 비해 임의적인 수지 큐어 모니터링 방법.
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Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3152182B2 (ja) * 1997-10-07 2001-04-03 日立電線株式会社 ガラス導波路素子及びその製造方法
US6072922A (en) * 1998-06-19 2000-06-06 Science And Engineering Applications Company, Inc. Cryogenic fiber optic temperature sensor
US6522797B1 (en) 1998-09-01 2003-02-18 Input/Output, Inc. Seismic optical acoustic recursive sensor system
ATE255219T1 (de) * 1998-09-04 2003-12-15 Fiber Optic Sensors Fos Sa Lichtwellenleiterverformungssensor
FR2783911B1 (fr) * 1998-09-29 2000-12-15 Aerospatiale Procede de surveillance de l'etat d'une structure composite et reservoir de fluide sous pression dote d'un dispositif mettant en oeuvre ce procede
US6173090B1 (en) * 1998-10-29 2001-01-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus for ingress and egress of fiber optic sensor leads from the surface of composite parts and a method for the manufacture thereof
WO2001013060A1 (en) 1999-08-13 2001-02-22 Advanced Sensor Technologies Llc Probe position sensing system for use in a coordinate measuring machine
US6337932B1 (en) * 1999-09-09 2002-01-08 Agere Systems Guardian Corp. Apparatus and method for thermostatic compensation of temperature sensitive devices
GB0024121D0 (en) * 2000-10-03 2000-11-15 Bae Systems Plc Predicting behaviour of a moulded composite component
US7785693B2 (en) 2001-04-06 2010-08-31 Ebert Composites Corporation Composite laminate structure
US7731046B2 (en) * 2001-04-06 2010-06-08 Ebert Composites Corporation Composite sandwich panel and method of making same
US7056576B2 (en) * 2001-04-06 2006-06-06 Ebert Composites, Inc. 3D fiber elements with high moment of inertia characteristics in composite sandwich laminates
US6676785B2 (en) 2001-04-06 2004-01-13 Ebert Composites Corporation Method of clinching the top and bottom ends of Z-axis fibers into the respective top and bottom surfaces of a composite laminate
US20050025948A1 (en) * 2001-04-06 2005-02-03 Johnson David W. Composite laminate reinforced with curvilinear 3-D fiber and method of making the same
JP4027258B2 (ja) * 2003-04-18 2007-12-26 本田技研工業株式会社 接着部の剥離検査方法
WO2004104539A1 (en) * 2003-05-22 2004-12-02 Nanyang Technological University A fiber optic force sensor for measuring shear force
DE10350974B4 (de) * 2003-10-30 2014-07-17 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Aufnehmerelement, Vorrichtung zur Feststellung von Belastungen an Faserverbundwerkstoffbauteilen und Herstellungsverfahren für die Vorrichtung
US20050100414A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-12 Conocophillips Company Composite riser with integrity monitoring apparatus and method
WO2005083379A1 (en) * 2004-02-26 2005-09-09 Sif Universal Private Limited Multi-arm fiber optic sensor
US7785505B2 (en) * 2004-04-26 2010-08-31 Drexel University Methods for use of fluorescent nanoparticles to determine free volume and to detect and deliver materials to repair cracks in polymers and polymer composites
US7245371B2 (en) 2004-08-27 2007-07-17 B & W Tek, Inc. Laser curing apparatus with real-time monitoring and control
ES2255860B1 (es) * 2004-12-22 2007-05-01 Gamesa Desarrollos Aeronauticos, S.A. Sistema y metodo de monitorizacion del curado de materiales compuestos.
JP4721282B2 (ja) * 2006-06-14 2011-07-13 富士重工業株式会社 要素分割法、要素分割演算装置及び損傷進展解析装置
JP5002199B2 (ja) * 2006-06-14 2012-08-15 富士重工業株式会社 接着部はく離形状同定装置
GB0702601D0 (en) 2007-02-09 2007-03-21 Airbus Uk Ltd Method and apparatus for curing a thermosetting material
DE102007042546B4 (de) * 2007-09-07 2010-01-14 Ulrich Glombitza Verfahren zur ortsaufgelösten Temperaturmessung in einem Rohr- oder Kanalsystem
ES2329752A1 (es) * 2008-05-29 2009-11-30 Universidad Politecnica De Valencia Sensor optico para la monitorizacion de estructuras.
FR2948600B1 (fr) * 2009-07-28 2011-10-07 Airbus Operations Sas Procede de fabrication d'une piece d'aeronef par infusion de resine
JP2011058835A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Kumagai Gumi Co Ltd 織物への光ファイバーの編み込みによる強化センサー
JP4580037B1 (ja) * 2010-03-29 2010-11-10 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー 電池システム、及び電池の安全警報システム
JP4580038B1 (ja) 2010-04-27 2010-11-10 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー 電池システム、及び電池の安全警報システム
DE102010034386A1 (de) * 2010-08-13 2012-02-16 Thomas Gmbh + Co. Technik + Innovation Kg Verfahren zur Herstellung und zum Monitoring eines mindestens teilweise aus Kunststoff gebildeten Gegenstands und ein Bauteil
DE102010035958B8 (de) * 2010-08-31 2012-07-05 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils sowie Flugzeugstrukturbauteil
JP5721847B2 (ja) * 2010-10-29 2015-05-20 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー エネルギー蓄積装置
JP5727807B2 (ja) * 2011-02-08 2015-06-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 光ファイバ温度センサ
ES2419579B1 (es) * 2011-07-20 2014-08-25 Aeroblade S.A. Sistema de transduccion basado en redes de difraccion en fibra optica
US9170172B2 (en) * 2011-08-23 2015-10-27 The Boeing Company Composite structure having an embedded sensing system
CN102445435A (zh) * 2011-09-22 2012-05-09 沈阳航空航天大学 聚合物基复合材料凝胶点的光栅监测方法
FR2988444B1 (fr) * 2012-03-20 2016-01-15 Snecma Detection d'un impact d'objet etranger a l'entree d'un moteur d'aeronef
US9304048B2 (en) 2012-11-26 2016-04-05 The Boeing Company Device for emulating temperature of an exothermic composite structure through a thermal cure cycle
US9068894B2 (en) 2012-11-26 2015-06-30 The Boeing Company Device for emulating temperature of a composite structure through a thermal cure cycle
US10145786B2 (en) 2013-05-14 2018-12-04 Mistubishi Heavy Industries, Ltd. Bonded structure and bonding-condition detecting method
DE102014200955A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Erfassung von lokalen Temperaturen eines in einem Presswerkzeug angeordneten Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102014200953A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schadenserfassung an einem aus Faserverbundwerkstoff hergestellten Bauteil
CN103792015A (zh) * 2014-02-12 2014-05-14 中南大学 复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法
JP6740138B2 (ja) 2015-01-15 2020-08-12 三菱重工業株式会社 接着構造体とその製造方法及び接着状態検出方法
NL2015406B1 (en) * 2015-09-07 2017-03-22 Fugro Tech Bv Optical sensor device with enhanced shock absorption.
DE102015217613A1 (de) * 2015-09-15 2017-03-16 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Betriebsflüssigkeitsbehältersystem für Kraftfahrzeuge mit verbessertem Fehlbetankungsschutz
CN105588673B (zh) * 2015-12-31 2018-09-11 武汉理工大学 一种光纤光栅传感器监测模具与构件作用力的方法
JP6640583B2 (ja) * 2016-02-02 2020-02-05 三菱重工業株式会社 複合材の成形装置及び複合材の成形方法
JP6346214B2 (ja) 2016-03-24 2018-06-20 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 複合材成形治具、複合材成形方法、超音波検査システム、超音波検査方法及び航空機構造体
US10416004B2 (en) * 2016-05-02 2019-09-17 Mitsubishi Electric Corporation Resin impregnation detection device, coil for rotating machine, and method for impregnating and molding resin of coil for rotating machine
CN106404065B (zh) 2016-10-09 2019-05-07 山东大学 一种复合材料封装的光纤光栅传感器及其制造方法
CN106441390B (zh) * 2016-10-09 2019-08-23 山东大学 一种玻璃纤维/环氧树脂复合材料基片式光纤光栅传感器
US10066929B1 (en) 2017-04-25 2018-09-04 The Boeing Company Method for measuring residual strain for cured composite part
US10746534B2 (en) 2017-07-03 2020-08-18 Saudi Arabian Oil Company Smart coating device for storage tank monitoring and calibration
CN107941283B (zh) * 2017-12-22 2024-03-12 中南大学 复合材料热压固化过程的多参数在线监测系统以及方法
JP2019148493A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 繊維強化プラスチック複合材料モニタリングシステム、繊維強化プラスチック複合材料モニタリング方法及び繊維強化プラスチック複合材料成形品
CN108454136B (zh) * 2018-04-20 2023-11-24 安平佳烨科技有限公司 一种玻璃钢格栅自动化生产设备
DE102018121012A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-05 Alzchem Trostberg Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Druckgasbehälters
US20200156711A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-21 Shape Corp. Pultruded beam with tracer element for locating fiber reinforcement position
JP7117993B2 (ja) * 2018-12-25 2022-08-15 フクビ化学工業株式会社 Ｆｒｐ引抜成形体、及びその製造方法
JP7161399B2 (ja) * 2018-12-28 2022-10-26 株式会社Subaru 樹脂含浸測定装置
US10705298B1 (en) * 2019-04-26 2020-07-07 Lockheed Martin Corporation Fiber optic protective box for core-stiffened composite structures
CN111060048A (zh) * 2019-11-30 2020-04-24 共享装备股份有限公司 用于检测树脂砂硬化深度及其速度的方法
CN113702172A (zh) * 2021-07-30 2021-11-26 南京航空航天大学 一种树脂固化残余应变测试方法
FR3132864A1 (fr) * 2022-02-18 2023-08-25 Safran Procédé de fabrication d’une pièce instrumentée en matériau composite à matrice organique

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761073A (en) * 1984-08-13 1988-08-02 United Technologies Corporation Distributed, spatially resolving optical fiber strain gauge
US4806012A (en) * 1984-08-13 1989-02-21 United Technologies Corporation Distributed, spatially resolving optical fiber strain gauge
DE3447122A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 2800 Bremen Messanordnung zum feststellen von rissen in prueflingen
US5158720A (en) * 1985-12-09 1992-10-27 Mcdonnell Douglas Corporation Method and system for continuous in situ monitoring of viscosity
US4798954A (en) * 1987-02-03 1989-01-17 Foster-Miller, Inc. Monitoring technology
JPH01158326A (ja) * 1987-09-11 1989-06-21 Toshiba Corp 温度測定装置
US4904080A (en) * 1988-01-22 1990-02-27 The Board Of Regents Of The University Of Washington Method of monitoring solidification of a liquid composition
US4827121A (en) * 1988-02-24 1989-05-02 Measurex Corporation System for detecting chemical changes in materials by embedding in materials an unclad fiber optic sensor section
US5142151A (en) * 1989-11-17 1992-08-25 Allied-Signal Inc. Method for measuring degree of cure of resin in a composite material and process for making the same
US4996419A (en) * 1989-12-26 1991-02-26 United Technologies Corporation Distributed multiplexed optical fiber Bragg grating sensor arrangeement
US5164587A (en) * 1991-09-09 1992-11-17 Harbor Branch Oceanographic Institution, Inc. Polarimetric parameter measurement systems and methods for measuring a plurality of parameters
US5265475A (en) * 1992-05-08 1993-11-30 Rockwell International Corporation Fiber optic joint sensor
US5384079A (en) * 1993-01-06 1995-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Method for detecting thermodynamic phase transitions during polymer injection molding
US5426297A (en) * 1993-09-27 1995-06-20 United Technologies Corporation Multiplexed Bragg grating sensors
US5401956A (en) * 1993-09-29 1995-03-28 United Technologies Corporation Diagnostic system for fiber grating sensors
US5399854A (en) * 1994-03-08 1995-03-21 United Technologies Corporation Embedded optical sensor capable of strain and temperature measurement using a single diffraction grating
US5519211A (en) * 1994-06-14 1996-05-21 United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Method and apparatus for monitoring resin crystallization and shrinkage during polymer molding

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