KR101219878B1 - 트러스 구조의 심재를 구비한 샌드위치 패널의 제조방법 - Google Patents

트러스 구조의 심재를 구비한 샌드위치 패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 패널의 제조방법으로서, 상기 상/하 면재를 일정한 간격을 두고 평행하게 배치하는 단계; 상기 상/하 면재를 수평방향으로 상호 평행이동시킨 후 복수의 유연한 와이어로 상/하 면재에 수직하게 관통시켜 왕복 연결하는 단계를 수회 반복하여 수행하는 재봉단계; 및 상기 상/하 면재의 상대적 변위를 해소한 후 양 면재를 평행상태를 유지한 상태에서 수직한 방향으로 최대한 이격시킨 다음, 면재와 와이어를 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 패널 제조방법에 대해 개시한다. 이 경우, 상기 재봉과정은 상/하 면재을 미리 평행하게 이동시킨 후 상/하 면재에 수직한 방향으로 와이어를 관통시켜 연결하는 방식으로 수행하되는 재봉과정은, 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 상/하 면재에 경사진 방향으로 와이어를 관통시켜 재봉하는 방식으로도 수행될 수도 있다. 상기 방법에 따를 때, 심재를 3차원 트러스 형태로 형성함으로써 심재와 면재간 분리전항이 높고, 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도가 크고, 또한 경량이면서도 내부의 빈 공간을 활용할 수 있는 새로운 샌드위치 패널을 저비용 대량으로 제조하는 것이 가능하다.

Description

트러스 구조의 심재를 구비한 샌드위치 패널의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SANDWICH PANELS WITH TRUSS TYPE CORES}
본 발명의 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 샌드위치 패널의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 샌드위치 패널은 고밀도, 고강도의 상/하 면재(face 또는 face sheet)와 저밀도, 저밀도의 심재(core)로 구성되어 있다. 한 가지 균일한 재료로 구성된 단순 판재보다 무게대비 강도와 강성도가 높아, 경량화가 고강도, 고강성이 요구되는 구조물에 널리 사용되어 왔다. 항공기 날개 및 승객실 바닥과 같은 고가의 첨단 구조물 뿐만 아니라 가구, 토목, 건축재로서도 널리 사용되고 있다. 샌드위치 패널로서 섬유강화 복합재(FRP) 면재와 하니컴(honeycomb) 심재는 가장 이상적인 조합으로 간주되고 있다. 그러나 하니컴 심재는 내부의 공간이 닫혀있어 내부공간을 사용할 수 없고 심재와 면재가 강도가 낮은 접착재로 연결되어 있어 특히 피로하중에 취약하다는 단점이 있다.
최근에 심재용 소재로서 주기적인 트러스 구조를 갖는 경량구조체가 개발되었다. 이러한 경량 구조체는 정밀한 수학적/역학적 계산을 통해 최적의 강도 및 강성도를 갖도록 설계된 트러스 구조로 이루어지기 때문에 기계적 물성이 우수하다. 여기서, 트러스 구조의 형태로는 피라미드 트러스와 옥테트(Octet) 트러스(R. Buckminster Fuller, 1961, US Patent 2,986,241)가 가장 일반적이다. 또한, 최근에는 옥테트 트러스를 변형한 카고메(Kagome) 트러스(S.Hyun, A.M.Karlsson, S.Torquato, A.G.Evans, 2003. Int. J. of Solids and Structures, Vol.40, pp.6989~6998)가 알려져 있다. 이 경우, 동일 단면을 갖는 가늘고 긴 부재로 트러스를 구성할 때 트러스를 구성하는 전체 부재의 길이가 동일하다면 카고메 트러스를 구성하는 트러스 요소의 길이가 옥테트 트러스를 구성하는 트러스 요소의 1/2에 불과하기 때문에, 트러스의 주요 파단 현상인 좌굴이 보다 효과적으로 억제되고 좌굴이 일어나더라도 그 붕괴 과정이 훨씬 안정적이다. 참고적으로, 도 1에는 3차원 피라미드, 옥테트, 카고메 트러스 형태를 가각 도시하였다. 트러스는 내부 공간이 개방되어 유체의 저장이나 통로, 열전달 매체 등의 여러 가지 제2의 용도로 사용될 수 있을 뿐 아니라 샌드위치 심재로 사용하면 하니컴 심재를 갖는 샌드위치 패널에 버금가는 무게대비 강도를 얻을 수 있어 주목받고 있다. (A.G. Evans, J.W. Hutchinson, N.A. Fleck, M.F. Ashby, H.N.G. Wadley, 2001, Progress in Materials Science, Volume 46, Issues 3-4, pp.309-327)
한편, 트러스 형태의 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법으로는 다음과 같은 방법들이 공지되어 있다. 첫째로, 수지로 트러스 구조를 만들고, 이것을 주형으로 하여 금속을 주조하여 제조하는 방법(S. Chiras, D.R. Mumm, N. Wicks, A.G. Evans, J.W. Hutchinson, K. Dharmasena, H.N.G. Wadley, S. Fichter, 2002, International Journal of Solids and Structures, Vol.39, pp.4093~4115)(이하, '공지기술 1'이라 함)이 있다. 둘째로, 얇은 금속판에 주기적인 구멍을 뚫어 그물 형태로 만들고, 이것을 절곡하여 트러스 중간층을 구성한 후 상부와 하부에 면판을 각각 부착하는 방법(D.J. Sypeck and H.N.G. Wadley, 2002, Advanced Engineering Materials, Vol.4, pp.759~764)(이하, '공지기술 2'라 함)이 있다. 이 경우, 2층 이상의 다층 구조로 만들고자 할 때에는 상부 면판 위에 상술한 바와 같이 절곡하여 만든 트러스 중간층을 부착하고, 그 위에 다시 면판을 부착하는 방법을 사용한다. 셋째로, 수직한 두 방향의 와이어로 그물 형태의 철망을 짜고, 이것을 적층하여 접합하는 방법(D.J. Sypeck and H.G.N. Wadley, 2001, J. Mater. Res., Vol.16, pp.890~897)(이하, '공지기술 3'이라 함)이 있다.
그러나 상기 '공지기술 1'은 제조 공정이 복잡하여 고가의 비용이 소요되고, 주조성이 우수한 금속의 경우에만 제조가 가능하기 때문에 적용 범위가 협소하고, 또한 그 결과물은 주조 조직의 특성상 결함이 많고 강도가 부족한 경향이 있다. 상기 '공지기술 2'는 얇은 금속판에 구멍을 뚫는 과정에서 재료의 손실이 많고, 트러스 중간층을 하나로 구성할 경우에는 특별한 문제가 없으나 트러스 중간층을 다수개 적층하고자 할 때에는 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리한 단점이 있다. 한편, '공지기술 3'의 경우에도 형성된 트러스가 기본적으로 정사면체나 피라미드와 같은 이상적인 구조가 아니어서 기계적인 강도가 열등하고, '공지기술 2'와 동일한 방식으로 적층하여 서로 접합해야 하기 때문에 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리하다.
도 2는 '공지기술 3'을 이용하여 제조된 구조체를 도시한 도면이다. 보다 구체적으로, 공지기술 3은 제조비용을 절감할 수 있다고 알려져 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 단순히 두 방향의 철사를 섬유를 짜듯이 조합하기 때문에 상술한 3차원 옥테트 트러스나 3차원 카고메 트러스와 같이 기계적 물성 또는 전기적 물성 등이 최적화된 이상적인 구조가 아니고, 접합할 부분이 너무 많아 비용이나 강도면에서 불리하다.
이에, 본 발명자 중 강기주를 포함한 2인은 상술한 공지기술들의 문제점을 해결하고자 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 서로 교차시킴으로써 이상적인 카고메 트러스 또는 옥테트 트러스와 유사한 형태의 3차원 다공질 경량 구조체와 그 제조 방법을 개발하였고, 이에 관한 내용은 대한민국 등록특허 제0708483호에 구체적으로 개시되어 있다. 또한, 동 발명자들은 3차원 다공질 경량 구조체를 더욱 효과적으로 제조할 수 있는 방법으로서, 연속된 와이어를 먼저 나선형으로 성형한 후 이를 회전하며 삽입함으로써 조립하는 나선형 와이어로 직조된 3차원 다공질 경량 구조체와 그 제조 방법을 제안하였고, 이에 관한 내용은 대한민국 공개특허 제2006-0130539호에 개시되어 있다.
도 3은 도 1의 3차원 카고메 트러스와 유사한 형태를 나선형 와이어로 조립한 구조체를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 카고메 트러스와 유사한 형태를 가지면서 나선형 와이어로 구성된 3차원 다층 트러스 구조체는 기계적 물성이 우수하고, 연속 공정에 의해 대량 생산할 수 있는 등 종래에 비해 여러 가지 이점을 가지고 있다.
한편, 동 발명자들은 나선형 와이어로 제작이 가능하면서도 카고메 트러스와 다른 형태를 갖는 새로운 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법을 특허출원 제10-2009-0080085호에서 제안하였다. 참고적으로, 도 4 에는 상기 특허 출원에서 나선형 와이어로 조립한 트러스 구조체의 예를 도시하였다.
또한 동 발명자들은 나선형 와이어로 제작이 가능하면서도 와이어 교차점에서 단 2개만의 와이어가 만나는 구조를 가짐으로써 보다 작은 나선 반경을 갖는 나선형 와이어로 제작할 수 있는 새로운 3차원 격자 트러스 구조체와 그 제조 방법을 출원 제10-2010-00 59690호 에서 제안하였다. 참고적으로, 도 5에는 상기 특허 출원에서 나선형 와이어로 조립한 트러스 구조체의 예를 도시하였다.
이러한 연속 와이어로 구성한 유사 트러스 구조체는 또한 금속재의 샌드위치 패널의 심재로서 무게대비 강도 등 기계적성능이 우수하고 대량생산성도 높은 것으로 평가되고 있다.(Yong-Hyun Lee, Byeong-Kon Lee, Insu Jeon and Ki-Ju Kang, 2007, Acta Materialia, Vol.55, pp.6084-6094. Yong-Hyun Lee, Ji-Eun Choi and Ki-Ju Kang, 2009, Materials and Design, Vol.30, Issue 10, pp.4459-4468) 금속을 소재로 제작한 유사 트러스 구조체는 와이어 교차부와 면재와의 접촉 부위를 브레이징이나 용접으로 접합할 수 있으므로 그 접합강도가 와이어나 면재의 모재 못지 않게 우수하다. 그러나 섬유강화 복합재료나 텅스텐과 같이 용접이나 브레이징이 곤란한 와이어를 소재로 유사 트러스 구조체를 제조할 경우에는 와이어 교차부나 면재와의 접촉 부분을 접합하기 위해서 쓸 수 있는 방법은 합성수지 접착제를 이용하는 방법 밖에 없으며 이 경우 접합강도는 용접이나 브레이징된 금속에 비하여 현저히 열등하여 특히 면재와의 접합부가 취약하여 심재/면재 분리를 유발한다.
1985년 벨기에와 독일의 연구팀이 기존의 벨벳(Velvet) 직조공정의 중간 제품으로부터 샌드위치 패널을 제조하는 공정을 개발하였다 (Drechsler K, Brandt J, Arendts FJ. Integrally woven sandwich structures. Proc ECCM-3, Bordeaux 1989. p. 365??371. Verpoest I, Bonte Y, Wevers M, de Meester P., Declercq P. 2.5D- and 3D-fabrics for delamination resistant composite structures. Proc European SAMPE, Milano, Italy 1988. p. 13??21). 도 6(a)는 기존의 벨벳 직조공정을 간략히 나타낸 것이다. 왼쪽과 같이 상부와 하부의 날실(warp) 사이를 씨실(weft)이 왕복하는 방식으로 그림의 중간 부분과 같이 샌드위치 형태의 3차원 직물이 만들어지고 마지막으로 오른쪽 그림과 같이 상/하 날실 부 사이 씨실을 예리한 칼날로 반분함으로써 한쪽 면에 부드러운 털을 갖는 벨벳천이 완성된다. 두 연구팀은 유리섬유와 같은 복합재 강화용 섬유로 이 공정 중간 단계의 3차원 직물을 만든 후 에폭시(epoxy)와 같은 합성수지를 주입한 후 경화하여 샌드위치 패널을 제조하는 공정을 개발하였다. 도 6(b)는 상기 방법으로 제조된 여러 가지 샌드위치 패널 사진을 보여주고 있다. 이러한 판재는 "woven sandwich-fabric panel", "integrally woven sandwich", 또는 "woven textile sandwich" 등으로 불리는데 면재와 심재의 결합이 합성수지 접착에 의한 것이 아니라 면재를 구성하는 날실과 직조되며 끊김 없이 연결된 씨실에 의한 것이므로 기존의 복합재/하니콤 샌드위치 패널에 비해 심재/면재 분리에 대한 저항이 월등히 높다. 그러나 심재를 구성하는 씨실이 굴곡되고 트러스 형태를 가지지 않으므로 압축이나 전단에 대한 강도와 강성이 낮아 건축물이나 가구의 칸막이와 같이 고 하중이 작용하지 않는 용도에 사용되고 있다 (van Vuure AW, Ivens JA, Verpoest I. Mechanical properties of composite panels based on woven sandwich-fabric preforms. Composites Part A 2000; 31: 671-680).
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 유연한 연속 와이어를 이용하여 심재와 면재를 결합시키고 또한 심재를 3차원 트러스 형태로 형성함으로써 심재와 면재간 분리전항이 높고, 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도가 크고, 또한 경량이면서도 내부의 빈 공간을 활용할 수 있는 새로운 샌드위치 패널을 저비용 대량으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 패널의 제조방법으로서, 상기 상/하 면재를 일정한 간격을 두고 평행하게 배치하는 단계; 상기 상/하 면재를 수평방향으로 상호 평행이동시킨 후 복수의 유연한 와이어로 상/하 면재에 수직하게 관통시켜 왕복 연결하는 단계를 수회 반복하여 수행하는 재봉단계; 및 상기 상/하 면재의 상대적 변위를 해소한 후 양 면재를 평행상태를 유지한 상태에서 수직한 방향으로 최대한 이격시킨 다음, 면재와 와이어를 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 패널 제조방법을 제공한다.
상기 재봉단계는, (a) 상/하 면재를 관통하는 가상의 z-방향 수직축을 지지축으로 하여 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 제1각도 경사지고 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; (b) 제1 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1 각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되고, 서로 인접한 재봉열의 단부는 y 방향으로 상기 제2 변위의 1/2 만큼 변위시키는 방법으로 수행되는 제1 재봉단계; (c) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 양의 방향으로 상기 제2각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; (d) 제2 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 재봉단계에서와 동일하게 하여 상기 제1 재봉단계에서와 동일한 방법으로 수행되는 제2 재봉단계; (e) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 상기 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키고, 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 음의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; 및 (f) 제3 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1 변위 간격의 2배이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 제1변위의 1/2 간격만큼 상호 이격되고, 서로 인접한 재봉열의 단부는 x 방향으로 상기 제1변위 만큼 변위시키는 방법으로 수행되는 제3 재봉단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 제2항에 있어서, 상기 x-방향의 재봉 간격 및 y-방향의 재봉 간격 각각은 상기 제1변위 및 상기 제2변위 각각의 4배 및 2배일 수 있다.
또한 상기 재봉단계는, (a) 상/하 면재를 관통하는 가상의 z-방향 수직축을 지지축으로 하여 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 제1각도 경사지고 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; (b) 제1 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1 각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제1 재봉단계; (c) 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 음의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; (d) 제2 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 재봉단계에서와 동일하게 하고, x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제2 재봉단계; (e) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 양의 방향으로 상기 제2각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; (f) 제3 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 및 제2 재봉단계에서와 동일하게 하고, y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제3 재봉단계; (g) 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; 및 (h) 제4 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 내지 제3 재봉단계에서와 동일하게 하고, x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제4 재봉단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 x-방향의 재봉 간격 및 y-방향의 재봉 간격 각각은 상기 제1변위 및 상기 제2변위 각각의 2배일 수 있다.
선택적으로, 상기 상/하 면재 사이에 하나 이상의 판재가 부가될 수 있다.
또한 선택적으로, 상기 각각의 재봉단계에서 상기 상/하 면재에서의 와이어관통위치가 서로 다르게 할 수 있다.
또한 선택적으로, 상기 면재와 와이어를 고정시킨 후 상기 상/하 면재의 적어도 하나에 보강판을 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 선택적의 와이어는 하나의 연속된 와이어로 구성할 수 있다.
또한 상기 와이어는 금속 또는 섬유재일 수 있고, 섬유재일 경우 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 접착제를 이용하여 경화 및 고정시킬 수 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은, 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 패널의 제조방법으로서, 상기 상/하 면재를 일정한 간격을 두고 평행하게 배치하는 단계; 상기 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 복수의 유연한 와이어로 상/하 면재에 경사지게 관통시켜 왕복 연결하는 단계를 수회 반복하여 수행하는 재봉단계; 및 면재와 와이어를 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 패널 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 패널 제조방법은, 제조공정이 간단하고 기존에 잘 발달된 기술을 활용하는 것만으로도 트러스 샘재를 갖는 샌드위치 패널을 저비용 대량으로 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 따라 제조된 샌드위치 패널은, 심재를 구성하는 와이어가 끊김 없이 면재와 연결되기 때문에 상/하 면재와 와이어의 접합부를 수지나 용가재와 같은 제 3의 물질을 이용하지 않더라도 기존의 복합재/하니콤 샌드위치 판재에 비해 심재/면재 분리에 대한 저항이 월등히 높다.
또한 본 발명에 따라 제조된 샌드위치 패널은, 심재가 굴곡이 거의 없는 3차원 트러스 형태를 가지기 때문에 무게 대비 강도가 높고, 내부공간을 별도로 활용할 수 있다.
또한 본 발명에 따라 제조된 샌드위치 패널은, 소정의 자체 강성을 갖는 유연한 와이어(예컨대, 금속)를 활용하여 심재를 구성하는 경우에는 와이어 자체의 강성 및 트러스의 역학적 구조에 기초하여 만족할 만한 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도를 달성할 수 있다. 만일 와이어 소재로서 일방향(uni-directional) 섬유 집합(yarn)과 같이 자체 강성이 부족한 소재를 사용하는 경우에는 3차원 트러스 형태 형성 후 수지를 분무하여 수지에 함침(impregnation) 되게 한 후 경화함으로 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 고정함으로써 단순하고 경제적이면서 고강도를 갖는 샌드위치 판재를 제조할 수 있다.
도 1은 3차원 피라미드, 옥테트, 카고메 트러스를 나타낸 도면.
도 2 내지 도 5는 종래 기술에 따라 제조된 3차원 경량 구조체.
도 6은 종래기술에 따라 샌드위치 패널을 직조방식으로 제조하는 모식도(a) 및 이에 따라 제조된 샌드위치 패널의 사진(b).
도 7 내지 도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 패널 제조방법에 관한 도면.
도 22 내지 도 35는 본 발명의 제2 실시예에 따른 패널 제조방법에 관한 도면.
도 36 및 도 37은 본 발명의 제3 실시예에 따른 샌드위치 패널 사시도.
도 38은 본 발명의 제4 실시예에 따른 샌드위치 패널 단면도.
도 39 및 도 40은 본 발명의 제5 실시예에 따른 샌드위치 패널 내부의 심재 구조도.
도 41은 본 발명의 제6 실시예에 따른 샌드위치 패널 사시도 및 부분확대도.
도 42는 본 발명의 제7 실시예에 따른 샌드위치 패널 분리 사시도 및 단면도.
도 43 내지 도 45는 본 발명의 제8 실시예에 따른 패널 제조방법에 관한 도면.
도 46 내지 도 49는 본 발명의 제9 실시예에 따른 패널 제조방법에 관한 도면.
도 50은 본 발명의 다른 실시예에 따라 일반적인 재봉방식을 적용하여 샌드위치 패널을 제조하는 방법을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
한편, 이하의 본 발명에 따른 각각의 실시예가 참조하는 도면에서 샌드위치 패널의 상/하 면재가 형성하는 평면을 x-y평면으로 하고 면재에 수직한 축을 z축으로 설정하여 설명하였고, 이러한 가상의 z축은 실시예에서 설명되는 지지축의 길이방향에 대응될 수 있다. 또한, 면재의 수평이동 방향 또는 와이어의 삽입각도와 관련해서는 z축이 x축 또는 y축에 대해 기울어지는 방향이 시계방향인 경우에는 양의방향으로 하고 반시계방향인 경우에는 음의방향으로 하여 설명한다.
제 1 실시예
도 7은 본 발명의 제1 실시예 및 아래의 2 실시예에 따른 샌드위치 판재 제조에 사용될 수 있는 지지체의 일예를 나타내고 있다. 지지체는 장방형의 상부 및 하부 프레임과 각 프레임의 네 모서리에서 상하를 연결하는 지지축으로 구성되어 있으며 지지축과 프레임은 볼 조인트로 연결되어 있다. 볼 조인트는 적당한 정도로 고정되어 있어 외부에서 일정 이상의 힘을 가하기 전에는 현재 형태를 유지할 수 있는 것으로 예정한다. 또한 면재의 이동 또는 재봉방향에 대한 설명의 편의상 도 7에서와 같이 x, y, z 의 서로 수직한 3축 방향을 정의하였다.
먼저 상/하 프레임 각각에 면재를 부착하여 복합체를 형성한다. 도 8은 면재가 부착된 상태에서 상기 복합체를 y-z 평면상에 나타낸 것이다. 다만, 패널 제조과정에서 상/하 프레임은 면재와 일체를 이루기 때문에 설명 및 이해의 편의상 이하의 도면에서는 상/하 프레임에 대한 표시는 생략한다.
다음으로, 지지축이 x-z 면에서 시계방향으로 일정각(ψ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동시킨다(도 9). 그 다음 지지축이 y-z 면에서 반시계방향으로 일정각(θ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동 시킨 상태에서(도 10), 유연한 와이어를 상/하 면재를 관통하며 왕복하는 재봉을 한다. 이 경우, 재봉간격(yo)는 상/하 면재간 변위의 y 축 성분과 같다. x 좌표는 고정하고 y 축 방향으로 면재의 일단에서 시작하여 타단으로 재봉하여 재봉열을 형성하고, 재봉위치가 면재 끝단에 도달하면 재봉위치를 x 방향으로 일정량(xo) 이동하고 재봉 시작점을 재봉간격(yo)의 1/2 만큼 변위시켜 역방향으로 재봉을 한다. 이 경우 재봉열 간격 xo는 상/하 면재 간의 변위의 x축 성분과 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표와 재봉 시작점을 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "1차 재봉"으로 부른다.
도 11은 1차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 일단에서 오른쪽 타단으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 면재 사이에 수직 방향으로 재봉된 와이어가 배치되어 있다. 도 12는 1차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. 1차 재봉 시 다음 단계에서 면재의 평행이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다.
다음 단계에서, 먼저 지지축을 y-z 면에서 시계 방향으로 일정각(2θ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동 시킨다. 따라서 지지축이 도 10과 정확히 반대 방향으로 θ만큼 기울어진다(도 13). 그 다음, 상기 "1차 재봉"에서와 같이 재봉 공정을 반복한다. 이 경우, 면재를 관통하는 지점의 위치는 상기 "1차 재봉"에서와 같다. 이상의 재봉공정을 "2차 재봉"으로 부른다.
도 14는 "2차 재봉" 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형태를 y-z 면에서 관찰한 것이다. 도 15는 "2차 재봉"이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. "2차 재봉" 시 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상/하 면재에 각각 위와 아래로 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다. "2차 재봉" 완료 후 지지축이 y-z 면에서 반시계 방향으로 θ만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행이동 한다. 도 16은 이때의 형상을 y-z면 상에서 바라본 것으로 "1차 재봉" 및 "2차 재봉"시 투입된 와이어가 수직선(z 축 방향)부터 각각 -θ 및 +θ만큼 경사지게 배치되어 있는 것을 볼 수 있다.
다음 단계에서, 먼저 지지축을 x-z 면상에서 반시계 방향으로 일정각도(2ψ) 만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행 이동한다(도 17). 면재의 y축상 한쪽 단에서 재봉을 시작하여 x축 방향으로 재봉한다. 재봉 간격은 2xo로 일정하게 하고 y 좌표는 고정하고 x축 방향으로 일단에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo/2) 증가시키고 재봉 시작점을 재봉간격의 반(xo)만큼 다르게 하여 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표와 재봉시작점을 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "3차 재봉"으로 부른다.
도 18은 "3차 재봉"의 초기에 y 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 도 19는 "3차 재봉"이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. "3차 재봉" 시에도 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다. 3차 재봉 완료 후 지지축이 x-z 면에서 시계 방향으로 ψ만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행이동하여 지지축과 면재가 수직이 되도록 한다. 이에 따라 상/하 면재 상호간의 변위가 해소된다. 도 20은 이때의 형상을 x-z 면 상에서 본 것으로 1차 및 2차 재봉 시 투입된 와이어와 3차 재봉 시 투입된 와이어가 수직선(z 축 방향)부터 각각 -ψ 및 +ψ만큼 경사지게 배치되어 있는 것을 볼 수 있다.
마지막으로 상부와 하부의 면재 사이에 있는 지지축을 분리하고 양 면재 사이의 거리가 멀어지도록 서로 반대방향으로 인장하여 상기 와이어 재봉공정에서 상부 면재 위와 하부 면재 아래에 느슨하게 배열된 와이어 들과 상/하 면재 사이에 투입된 와이어 들이 직선으로 팽행하게 당겨지도록 한 상태에서 와이어와 상부 및 하부 면재와의 접촉부를 고정한다.
한편, 소정의 자체 강성을 갖는 유연한 와이어(예컨대, 금속)를 활용하여 심재를 구성하는 경우에는 와이어 자체의 강성 및 트러스의 역학적 구조에 기초하여 만족할 만한 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도를 달성할 수 있다. 만일 와이어 소재로서 일방향(uni-directional) 섬유 집합(yarn)과 같이 자체 강성이 부족한 소재를 사용하는 경우에는 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태의 와이어를 이용하여 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 수지를 분무하여 수지에 함침(impregnation) 되게 한 후 경화함으로 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 고정함으로써 단순하고 경제적이면서 고강도를 갖는 샌드위치 판재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 와이어 소재가 탄소 및 유리 섬유 다발(yarn)인 경우 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태에서 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 에폭시와 같은 액상 합성수지 본드를 분사하거나 바르거나 본드에 담근 후 경화하는 방법으로 고정할 수 있다. 도 21은 상기 과정을 통하여 제작된 샌드위치 판재를 나타내고 있다. 심재의 형상이 3차원 옥테트 트러스 2개 층이 그 쪽지점을 서로 맞대고 있는 구조를 갖는다.
제 2 실시예
먼저, 지지축을 x-z 면에서 시계 방향으로 일정각(ψ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동 시킨다 (도 22). 그 다음 지지축이 y-z 면에서 반시계방향으로 일정각(θ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동 시킨다 (도 23). 도 22와 도 23은 앞서 도 9 및 도 10과 동일하다. 유연한 와이어를 상부와 하부 면재를 관통하며 y축 방향으로 왕복하는 재봉을 한다. 이때 재봉간격 yo는 상/하 면재의 평행이동에 따른 양 면재 간의 변위의 y축 성분과 같다. x 좌표는 고정하고 y축 방향 한쪽 끝에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 x 좌표를 일정량(xo) 증가시키고 y 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. xo는 상/하 면재 간의 변위의 x축 성분과 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표를 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "1차 재봉"으로 부른다. 도 24는 1차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 면재 사이에 수직 방향으로 와이어가 배치되어 있다. 도 25는 1차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. 1차 재봉 시 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이 만큼 돌출되어 있다.
다음 단계에서, 먼저 지지축을 x-z 면에서 반시계 방향으로 일정각(2ψ) 회전하도록 상/하 면재를 서로 평행이동 시킨다. 따라서 지지축이 도 22와 정확히 반대 방향으로 ψ만큼 기울어진다(도 26). 그 다음, 상기와 같이 재봉 공정을 반복한다. 면재를 관통하는 지점의 위치는 상기와 같다. 이때 재봉간격 xo는 상/하 면재의 평행이동에 따른 양 면재 간의 변위의 x축 성분과 같다. y 좌표는 고정하고 x축 방향 한쪽 끝에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo) 증가시키고 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. yo는 상/하 면재 간의 변위의 y축 성분과 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표를 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "2차 재봉"으로 부른다. 도 27은 2차 재봉의 초기에 y 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 도 28은 2차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. 2차 재봉 시 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다.
다음 단계에서, 먼저 지지축을 y-z 면 상에서 시계 방향으로 일정각도(2θ) 만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행 이동한다 (도 29). 면재의 x 좌표는 고정하고 y-축상 오른쪽 끝에서 재봉을 시작하여 왼쪽 끝으로 재봉한다. 재봉 간격은 yo 로 일정하게 하고 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 x 좌표를 일정량(xo) 증가시키고 y 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표를 조절하여 역 방향으로 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "3차 재봉"으로 부른다. 도 30은 3차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 오른쪽 끝에서 왼쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 도 31은 3차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. 3차 재봉 시에도 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다.
다음 단계에서, 먼저 지지축을 x-z 면 상에서 시계 방향으로 일정각도(2ψ) 만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행 이동한다 (도 32). 면재의 y 좌표는 고정하고 x-축상 오른쪽 끝에서 재봉을 시작하여 왼쪽 끝으로 재봉한다. 재봉 간격은 xo 로 일정하게 하고 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo) 증가시키고 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표를 조절하여 역 방향으로 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "4차 재봉"으로 부른다. 도 33은 4차 재봉의 초기에 y 좌표를 고정한 채 오른쪽 끝에서 왼쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 도 34는 4차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열을 나타낸 것이다. 4차 재봉 시에도 다음 단계에서 면재의 평행 이동을 원활하게 하기 위하여 상부와 하부 면재에 각각 위와 아래로 노출된 유연한 와이어가 일정 길이만큼 돌출되어 있다. 4차 재봉 완료 후 지지축이 x-z 면에서 반시계 방향으로 ψ만큼, y-z 면에서 반시계 방향으로 θ만큼 회전하도록 상/하 면재를 평행이동하여 지지축과 면재가 수직이 되도록 한다. 이에 따라 상/하 면재 상호간의 변위가 해소된다.
마지막으로, 제1 실시예서와 마찬가지로, 상부와 하부의 면재 사이에 있는 지지축을 분리하고 양 면재 사이의 거리가 멀어지도록 서로 반대방향으로 인장하여 상기 와이어 재봉공정에서 상부 면재 위와 하부 면재 아래에 느슨하게 배열된 와이어 들과 상/하 면재 사이에 투입된 와이어 들이 직선으로 팽행하게 당겨지도록 한 상태에서 와이어와 상부 및 하부 면재와의 접촉부를 고정한다.
앞서 제1 실시예에서와 마찬가지로, 소정의 자체 강성을 갖는 유연한 와이어(예컨대, 금속)를 활용하여 심재를 구성하는 경우에는 와이어 자체의 강성 및 트러스의 역학적 구조에 기초하여 만족할 만한 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도를 달성할 수 있다. 만일 와이어 소재로서 일방향(uni-directional) 섬유 집합(yarn)과 같이 자체 강성이 부족한 소재를 사용하는 경우에는 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태의 와이어를 이용하여 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 수지를 분무하여 수지에 함침(impregnation) 되게 한 후 경화함으로 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 고정함으로써 단순하고 경제적이면서 고강도를 갖는 샌드위치 판재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 와이어 소재가 탄소 및 유리 섬유 다발(yarn)인 경우 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태에서 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 에폭시와 같은 액상 합성수지 본드를 분사하거나 바르거나 본드에 담근 후 경화하는 방법으로 고정할 수 있다. 도 35는 상기 과정을 통하여 제작된 샌드위치 판재를 나타내고 있다. 심재의 형상이 3차원 피라미드와 유사한 트러스 두 개 층이 그 꼭지점 들을 서로 마주보고 배치된 구조를 갖는다.
제 3 실시예
도 36은 본 발명의 제 3-1 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재는 전술한 제 1실시예의 변형예로서, 상/하 면재 사이의 간격은 동일하고, 각각의 재봉단계에서 재봉 간격 및 재봉열의 이격간격이 제1 실시예의 2배인 경우이다. 이 경우, 상/하 면재 사이에 와이어 심재의 형상이 3차원 옥테트 트러스 1개 층과 유사하다.
도 37은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 또 다른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3-2 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재는 전술한 제 2실시예의 변형예로서, 상/하 면재 사이의 간격은 동일하고, 각각의 재봉단계에서 재봉 간격 및 재봉열의 이격간격이 제2 실시예의 2배인 경우이다.
도 37(a)는 재봉에 의해 면재가 관통되는 지점이 재봉의 차수에 관계없이 같은 경우에 형성되는 것으로서, 상/하 면재 사이에 와이어 심재의 형상이 3차원 피라미드 트러스 1개 층과 유사하다. 도 37(b)는 2차 내지 4차 재봉에 의해 면재가 관통되는 지점이 1차 재봉 시 관통되는 지점 사이 1/2 지점에 있는 경우에 형성되는 것으로서, 상/하 면재 사이에 와이어 심재의 형상이 도 35의 3차원 트러스에서 두 개 중 하나의 트러스가 빠진 것과 유사하다.
제 4 실시예
도 38은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재를 도시한 도면이다.
도 38에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재는 전술한 제1 및 제2 실시예의 변형예로서, 상/하 면재 사이에 평행한 평면 층을 1개 이상 추가한 것이다. 설명의 편의상 제1 및 제2 실시예의 차이를 두지 않고 같은 2차원 그림으로 나타내었다. 도 38(a)는 양 면재 사이 1/2 지점에 평면 층이 추가되어 와이어의 교차부와 일치하도록 한 것이고, 도 38(b)는 두 개의 평면 층이 양면재 사이 1/4과 3/4 지점에 추가된 것이고, 도 38(c)는 재봉간격 xo, yo가 제1 및 2 실시예의 각각 1/2배로 하고 점선과 같이 와이어 교차부와 추가된 평면 층이 일치 하도록 한 경우와 실선과 같이 추가된 평면 층이 와이어 교차부 중간에 위치하도록 한 경우를 함께 나타내고 있다. 도 38(d)는 재봉간격 xo, yo가 제1 및 2 실시예의 각각 1/3배로 하고 점선과 같이 와이어 교차부와 추가된 평면 층이 일치 하도록 한 경우와 실선과 같이 추가된 평면 층이 와이어 교차부 중간에 위치하도록 한 경우를 함께 나타내고 있다. 상기의 모든 경우 평면 층으로 상/하 면재에 비하여 두께가 얇으면서 단순 평판, 평직(plain weaving) 또는 3축 직조(dow-weaving 또는 tri-axial weaving) 된 직물, 평직 또는 3축 직조된 그물 등이 사용될 수 있다.
제 5 실시예
도 39와 도 40은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 3차원 트러스 심재를 갖는 샌드위치 판재 내의 평면층과 상/하 면재를 관통하여 투입된 와이어의 교차 형태를 도시한 도면이다.
도 39는 전술한 제1 실시예에 제 4 실시예가 적용된 2가지 형태의 구체적인 예로서 도 39(a)는 재봉 과정에서 상/하면재를 관통하여 투입된 와이어 간의 교차부와 평면 층을 구성하는 삼각형 구멍을 갖는 3축 직조 그물 내의 교차부가 서로 접촉하는 경우이고, 도 39(b)는 재봉 과정에서 상/하면재를 관통하여 투입된 와이어간의 교차부 사이의 중간지점이 평면 층을 구성하는 2차원 카고메 형태의 직조 그물 내의 교차부와 접촉하는 경우이다. 도 40은 전술한 제 2 실시예에 제4 실시예가 적용된 2가지 형태가 의 구체적인 예로서 도 40(a)는 재봉 과정에서 상/하면재를 관통하여 투입된 와이어 간의 교차부와 평면 층을 구성하는 사각형 구멍을 갖는 평직 그물 내의 교차부가 서로 접촉하는 경우이고, 도 40(b)는 재봉 과정에서 상/하면재를 관통하여 투입된 와이어간의 교차부 사이의 중간지점이 평면 층을 구성하는 평직 그물 내의 교차부와 접촉하는 경우이다.
제 6 실시예
도 41은 제 1 내지 5의 실시예에서 재봉과정에서 상/하면재를 관통하여 투입되는 와이어가 굵은 경우 적용되는 실시예를 나타내고 있다. 즉, 본 발명에서 제시되는 와이어로 구성된 3차원 트러스 형 심재에서 와이어는 상/하 면재와 면재 사이 1/2 지점에서 와이어끼리 교차하게 된다. 와이어는 압축하중을 받을 경우 약간의 편심만으로도 쉽게 좌굴(buckling)되기 때문에 굴곡이 최소화 하여야한다. 와이어 교차부에서는 필연적으로 와이어 굴곡이 발생하게 되며 특히 와이어가 굵은 경우 그 굴곡이 심해지게 된다. 도 41은 와이어가 굵은 경우 와이어 교차부에서 굴곡을 방지하기 위하여 와이어가 서로 접촉은 하되 굴곡없이 직선을 유지하도록 상/하면재 위의 와이어가 관통하는 재봉 구멍의 위치를 서로 교차하는 와이어끼리 조금씩 엇갈리게 만든 것이다.
제 7 실시예
도 42는 제 1 내지 6의 실시예를 통하여 샌드위치 판재를 완성한 후 별도의 면재를 상부 면재의 위와 하부 면재의 아래에 각각 부착한 샌드위치 판재를 나타내고 있다. 재봉 과정을 통하여 상/하 면재 사이에 투입된 와이어는 양 면재를 서로 멀어지는 방향으로 가해지는 인장력에는 강한 저항을 갖지만 양 면재가 서로 가까워지는 방향으로 압축력이 가해질 경우에는 면재와의 접합부가 수지접착체의 강도에만 의지하기 때문에 와이어가 면재로부터 밀려나갈 가능성이 있다. 이를 방지하기 위하여 별도의 면재를 상/하면재 위아래에 부착하는 것이다. 보다 실제적인 예로서, 상/하면재와 와이어가 에폭시 수지를 함침하였으나 경화하지 않은 프리플래그 (prepreg)이고 상/하 면재에 덧댄 판재는 이미 경화된 것을 사용한 경우를 들 수 있다. 재봉과정을 통하여 모든 와이어가 투입된 후에 상/하 면재의 위아래에 경화된 얇은 판재를 덧대고 진공을 뽑아낸 채 열을 가하여 상/하 면재를 덧댄 판에 접합하면 상/하 면재에 위아래로 노출된 와이어가 차지한 공간을 제외하고 상/하 면재와 그 위아래로 덧댄 판재가 완전히 밀착한 채 경화되어 심재를 구성하는 와이어에 압축력이 가해져도 와이어가 면재로부터 밀려나는 현상이 억제된다.
제8 실시예
한편, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 패널의 제조과정에서와 같이 상/하 면재을 미리 평행하게 이동시킨 후 상/하 면재에 수직한 방향으로 와이어를 관통시켜 연결하는 방식으로 수행하되는 재봉과정은, 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 상/하 면재에 경사진 방향으로 와이어를 관통시켜 재봉하는 방식으로도 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 실시예에서와 같이 재봉과정 수행 후 상대적으로 변위된 상/하 면재의 위치를 원상으로 회복시키는 과정이나, 재봉 완료 후 판재를 최대한으로 이격시키는 과정은 불필요하다.
제8 실시예는 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 상/하 면재에 경사진 방향으로 와이어를 관통시켜 재봉하는 방식의 일예로서 제조된 샌드위치 판재의 구조는 앞서 실시예 1과 동일하다. 또한, 본 실시예에서 샌드위치 판재 제조에 사용될 수 있는 지지체의 구조, 면재와 프레임의 결합 형태는 앞서 제1 및 제2 실시예에서와 같다.
먼저, x-z 면에서 반시계방향으로 일정각(ψ, 이하 "제1각도"라 칭함) 경사지고, y-z 면에서 시계방향으로 일정각(θ, 이하 "제2각도"라 칭함) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 그 다음 유연한 와이어를 상/하 면재를 관통하며 왕복하는 재봉을 한다. 이 경우, 재봉간격(yo)는 y-z 면상에서 상기 제2각도에 따른 상/하부 면재 각각의 와이어 관통부 상호간의 변위(이하"제2 변위"라 칭함)와 같다. x 좌표는 고정하고 y 축 방향으로 면재의 일단에서 시작하여 타단으로 재봉하여 재봉열을 형성하고, 재봉위치가 면재 끝단에 도달하면 재봉위치를 x 방향으로 일정량(xo) 이동하고 재봉 시작점을 재봉간격(yo)의 1/2 만큼 변위시켜 역방향으로 재봉을 한다. 이 경우 재봉열 간격 xo는 z-x 면상에서 상기 제1 각도에 따른 상/하부 면재 각각의 와이어 관통부 상호간의 변위(이하"제1 변위"라 칭함)와 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표와 재봉 시작점을 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "1차 재봉"으로 부른다.
도 43은 1차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 일단에서 오른쪽 타단으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 면재 사이에 수직 방향으로 경사지게 재봉된 와이어가 배치되어 있다. 1차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제1 실시예에서의 도 12와 동일하다.
다음 단계에서, x-z 면에서 반시계방향으로 일정각(ψ) 경사지고, y-z 면에서 반시계방향으로 일정각(θ) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 따라서 와이어 삽입각도가 y-z면에서 도 43과 정확히 반대 방향으로 θ만큼 기울어진다. 그 다음, 상기 "1차 재봉"에서와 같이 재봉 공정을 반복한다. 이 경우, 면재를 관통하는 지점의 위치는 상기 "1차 재봉"에서와 같다. 이상의 재봉공정을 "2차 재봉"으로 부른다.
도 44는 "2차 재봉" 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형태를 y-z 면에서 관찰한 것이다. "2차 재봉"이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제1 실시예에서의 도 15와 동일하다. "1차 재봉" 및 "2차 재봉"시 투입된 와이어가 수직선(z 축 방향)부터 각각 +θ 및 -θ만큼 경사지게 배치되어 있는 것을 볼 수 있다.
다음 단계에서, x-z 면에서 시계방향으로 일정각(ψ) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 이 경우 y-z 면에서 와이어 삽입각도는 x-y 면에 대해 수직하다. 면재의 y축상 한쪽 단에서 재봉을 시작하여 x축 방향으로 재봉한다. 재봉 간격은 2xo로 일정하게 하고 y 좌표는 고정하고 x축 방향으로 일단에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo/2) 증가시키고 재봉 시작점을 재봉간격의 반(xo)만큼 다르게 하여 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표와 재봉시작점을 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "3차 재봉"으로 부른다.
도 45는 "3차 재봉"의 초기에 y 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 1차 및 2차 재봉 시 투입된 와이어와 3차 재봉 시 투입된 와이어가 수직선(z 축 방향)부터 각각 +ψ 및 -ψ만큼 경사지게 배치되어 있는 것을 볼 수 있다. "3차 재봉"이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 는 제1 실시예에서의 도 19와 동일하다.
마지막으로 상기 와이어 재봉공정에서 상/하 면재 사이에 투입된 와이어와 상부 및 하부 면재와의 접촉부를 고정한다.
한편, 소정의 자체 강성을 갖는 유연한 와이어(예컨대, 금속)를 활용하여 심재를 구성하는 경우에는 와이어 자체의 강성 및 트러스의 역학적 구조에 기초하여 만족할 만한 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도를 달성할 수 있다. 만일 와이어 소재로서 일방향(uni-directional) 섬유 집합(yarn)과 같이 자체 강성이 부족한 소재를 사용하는 경우에는 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태의 와이어를 이용하여 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 수지를 분무하여 수지에 함침(impregnation) 되게 한 후 경화함으로 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 고정함으로써 단순하고 경제적이면서 고강도를 갖는 샌드위치 판재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 와이어 소재가 탄소 및 유리 섬유 다발(yarn)인 경우 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태에서 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 에폭시와 같은 액상 합성수지 본드를 분사하거나 바르거나 본드에 담근 후 경화하는 방법으로 고정할 수 있다.
상기 과정을 통하여 제작된 샌드위치 판재는 제1 실시예서의 도 21과 동일하다. 심재의 형상이 3차원 사면체 트러스 2개 층이 그 쪽지점을 서로 맞대고 있는 구조를 갖는다.
제 9 실시예
제9 실시예는 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 상/하 면재에 경사진 방향으로 와이어를 관통시켜 재봉하는 방식의 또 다른 일예로서 제조된 샌드위치 판재의 구조는 앞서 실시예 2와 동일하다. 또한, 샌드위치 판재 제조에 사용될 수 있는 지지체의 구조, 면재와 프레임의 결합 형태는 앞서 제1, 제2 및 제8 실시예에서와 같다.
먼저, x-z 면에서 반시계 방향으로 일정각(ψ, 이하 "제1각도"라 칭함) 경사지고, y-z 면에서 시계방향으로 일정각(θ, 이하 "제2각도"라 칭함) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 유연한 와이어를 상부와 하부 면재를 관통하며 y축 방향으로 왕복하는 재봉을 한다. 이때 재봉간격 yo는 y-z 면상에서 상기 제2각도에 따른 상/하부 면재 각각의 와이어 관통부 상호간의 변위(이하"제2 변위"라 칭함)와 같다. x 좌표는 고정하고 y축 방향 한쪽 끝에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 x 좌표를 일정량(xo) 증가시키고 y 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. xo는 z-x 면상에서 상기 제1 각도에 따른 상/하부 면재 각각의 와이어 관통부 상호간의 변위(이하"제1 변위"라 칭함)와 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표를 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "1차 재봉"으로 부른다. 도 46은 1차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 1차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제2 실시예에서의 도 25와 동일하다.
다음 단계에서, x-z 면에서 시계방향으로 일정각(ψ) 경사지고, y-z 면에서 시계방향으로 일정각(θ) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 이에 따라, 와이어 삽입각도가 도 46과 정확히 반대 방향으로 ψ만큼 기울어진다. 그 다음, 상기와 같이 재봉 공정을 반복한다. 면재를 관통하는 지점의 위치는 상기와 같다. 이때 재봉간격 xo는 상기 제1변위와 같다. y 좌표는 고정하고 x축 방향 한쪽 끝에서 시작하여 반대쪽으로 일직선으로 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo) 증가시키고 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. yo는 상기 제2변위와 같다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표를 조절하여 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "2차 재봉"으로 부른다. 도 47은 2차 재봉의 초기에 y 좌표를 고정한 채 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 2차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제2 실시예에서의 도 28과 동일하다.
다음 단계에서, x-z 면에서 시계방향으로 일정각(ψ) 경사지고, y-z 면에서 반시계방향으로 일정각(θ) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. x 좌표는 고정하고 y-축상 오른쪽 끝에서 재봉을 시작하여 왼쪽 끝으로 재봉한다. 재봉 간격은 yo 로 일정하게 하고 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 x 좌표를 일정량(xo) 증가시키고 y 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 x 좌표를 조절하여 역 방향으로 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "3차 재봉"으로 부른다. 도 48은 3차 재봉의 초기에 x 좌표를 고정한 채 오른쪽 끝에서 왼쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 y-z 면에서 관찰한 것이다. 3차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제2 실시예에서의 도 31과 동일하다.
다음 단계에서, x-z 면에서 반시계방향으로 일정각(ψ) 경사지고, y-z 면에서 반시계방향으로 일정각(θ) 경사지도록 와이어 삽입각도를 변경한다. 면재의 y 좌표는 고정하고 x-축상 오른쪽 끝에서 재봉을 시작하여 왼쪽 끝으로 재봉한다. 재봉 간격은 xo 로 일정하게 하고 재봉하다가 그 끝에 이르면 재봉을 잠시 멈추고 y 좌표를 일정량(yo) 증가시키고 x 축과 평행하면서 역 방향으로 재봉을 한다. 반대쪽 끝에 이르면 상기와 같이 y 좌표를 조절하여 역 방향으로 재봉하는 과정을 반복한다. 이상의 재봉공정을 "4차 재봉"으로 부른다. 도 49는 4차 재봉의 초기에 y 좌표를 고정한 채 오른쪽 끝에서 왼쪽 끝으로 1회 재봉한 후의 형상을 x-z 면에서 관찰한 것이다. 4차 재봉이 완료된 후 상부 면재 위에서 관찰한 와이어의 배열 형태는 제2 실시예에서의 40과 동일하다.
마지막으로, 제 8 실시예에서와 마찬가지로 상부와 하부의 면재 사이에 있는 지지축을 분리하고 양 면재 사이의 거리가 멀어지도록 서로 반대방향으로 인장하여 상기 와이어 재봉공정에서 상/하 면재 사이에 투입된 와이어 들이 직선으로 팽행하게 당겨지도록 한 상태에서 와이어와 상부 및 하부 면재와의 접촉부를 고정한다.
앞의 제8 실시예에서와 마찬가지로, 소정의 자체 강성을 갖는 유연한 와이어(예컨대, 금속)를 활용하여 심재를 구성하는 경우에는 와이어 자체의 강성 및 트러스의 역학적 구조에 기초하여 만족할 만한 무게대비 압축, 전단, 굽힘 강도를 달성할 수 있다. 만일 와이어 소재로서 일방향(uni-directional) 섬유 집합(yarn)과 같이 자체 강성이 부족한 소재를 사용하는 경우에는 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태의 와이어를 이용하여 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 수지를 분무하여 수지에 함침(impregnation) 되게 한 후 경화함으로 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 고정함으로써 단순하고 경제적이면서 고강도를 갖는 샌드위치 판재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 와이어 소재가 탄소 및 유리 섬유 다발(yarn)인 경우 수지 등의 결합재를 미리 함침시킨 반 경화상태에서 3차원 트러스 형태를 형성한 후 경화시키거나, 3차원 트러스 형태 형성 후 별도의 에폭시와 같은 액상 합성수지 본드를 분사하거나 바르거나 본드에 담근 후 경화하는 방법으로 고정할 수 있다.
상기 과정을 통하여 제작된 샌드위치 판재는 제2 실시예에 따른 도 35와 동일하다. 심재의 형상이 3차원 피라미드와 유사한 트러스 두 개 층이 그 꼭지점 들을 서로 마주보고 배치된 구조를 갖는다.
이상의 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명은 본 발명의 기술적 개념에 대한 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 기술적 개념을 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
예컨대, 각각의 재봉단계에서 사용하는 복수의 와이어는 물리적으로 분리되거나 하나의 연속된 와이어로 구성하는 것도 가능하다.
또한, 실시예상에서 언급된 면재 고정수단으로서의 프레임 및 프레임 이격수단으로서의 지지봉은 다른 수단으로 대체하는 것도 가능하다.
또한, 각각의 재봉단계에서 하나의 와이어가 상/하 면재 사이를 왕복하는 것이 아니라 일반적인 재봉과정에서와 같이 윗실과 밑실이 서로 얽히는 형태로 재봉과정이 수행될 수 있다(도 50참조). 이 경우, 앞서 실시예에서와 같이 각각의 재봉단계에서 하나의 와이어를 이용하여 와이어가 상/하 면재의 관통부를 따라 계속하여 왕복 재봉하는 경우에는 마찰 저항이 재봉거리에 비례하여 증가하고 초기에 형성된 와이어 관통부의 구경이 의도하지 않게 넓어질 수 있는 문제를 보완할 수 있어 유리하다.
따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 본 발명의 범위 또는 이들의 균들물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.

Claims (12)

  1. 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 패널의 제조방법으로서,
    상기 상/하 면재를 일정한 간격을 두고 평행하게 배치하는 단계; 상기 상/하 면재를 수평방향으로 상호 평행이동시킨 후 복수의 유연한 와이어로 상/하 면재에 수직하게 관통시켜 왕복 연결하는 단계를 수회 반복하여 수행하는 재봉단계; 및 상기 상/하 면재의 상대적 변위를 해소한 후 양 면재를 평행상태를 유지한 상태에서 수직한 방향으로 최대한 이격시킨 다음, 면재와 와이어를 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 패널 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재봉단계는,
    (a) 상/하 면재를 관통하는 가상의 z-방향 수직축을 지지축으로 하여 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 제1각도 경사지고 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계;
    (b) 제1 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1 각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되고, 서로 인접한 재봉열의 단부는 y 방향으로 상기 제2 변위의 1/2 만큼 변위시키는 방법으로 수행되는 제1 재봉단계;
    (c) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 양의 방향으로 상기 제2각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계;
    (d) 제2 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 재봉단계에서와 동일하게 하여 상기 제1 재봉단계에서와 동일한 방법으로 수행되는 제2 재봉단계;
    (e) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 상기 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키고, 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 음의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; 및
    (f) 제3 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1 변위 간격의 2배이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 제2 변위의 1/2 간격만큼 상호 이격되고, 서로 인접한 재봉열의 단부는 x 방향으로 상기 제1변위 만큼 변위시키는 방법으로 수행되는 제3 재봉단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각각의 재봉단계에서 재봉간격 및 재봉열의 이격간격이 2배인 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재봉단계는,
    (a) 상/하 면재를 관통하는 가상의 z-방향 수직축을 지지축으로 하여 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 제1각도 경사지고 y-z 면상에서 y축 음의 방향으로 제2각도 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계;
    (b) 제1 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1 각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제1 재봉단계;
    (c) 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 음의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계;
    (d) 제2 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 재봉단계에서와 동일하게 하고, x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제2 재봉단계;
    (e) 상기 지지축이 y-z 면상에서 y축 양의 방향으로 상기 제2각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계;
    (f) 제3 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 y축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 및 제2 재봉단계에서와 동일하게 하고, y축 방향의 재봉 간격은 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 x축 방향으로 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제3 재봉단계;
    (g) 상기 지지축이 x-z 면상에서 x축 양의 방향으로 상기 제1각도의 2배만큼 경사지도록 상기 상/하 면재를 상대적으로 평행이동시키는 단계; 및
    (h) 제4 와이어를 이용하여 상기 상/하 면재를 x축 방향으로 왕복 재봉하되, 이 경우 면재에 대한 와이어의 관통 위치를 상기 제1 내지 제3 재봉단계에서와 동일하게 하고, x축 방향의 재봉 간격은 상기 제1각도에 따른 면재의 제1변위 간격이고, 각각의 연속 와이어 재봉열은 y축 방향으로 상기 제2각도에 따른 면재의 제2변위 간격만큼 상호 이격되는 방법으로 수행되는 제4 재봉단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 재봉단계에서 재봉간격 및 재봉열의 이격간격이 2배인 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상/하 면재 사이에 하나 이상의 판재가 부가된 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 재봉단계에서 상기 상/하 면재에서의 와이어 관통위치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 면재와 와이어를 고정시킨 후 상기 상/하 면재의 적어도 하나에 보강판을 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 와이어는 하나의 연속된 와이어인 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어는 금속 또는 섬유재인 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 와이어는 섬유재이고, 와이어와 면재 접촉부, 와이어 자체, 와이어 교차부를 동시에 접착제를 이용하여 경화 및 고정시키는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
  12. 상/하 면재 사이에 트러스 구조의 심재를 구비한 패널의 제조방법으로서,
    상기 상/하 면재를 일정한 간격을 두고 평행하게 배치하는 단계; 상기 상/하 면재를 고정시킨 상태에서 복수의 유연한 와이어로 상/하 면재에 경사지게 관통시켜 왕복 연결하는 단계를 수회 반복하여 수행하는 재봉단계; 및 면재와 와이어를 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 패널 제조방법.
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