KR101794418B1 - Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법 - Google Patents

Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 Z-피닝 패치는 둘 이상의 결합체 접합강도를 향상시키는 패드와 패드 상에 배치되는 복수의 Z-핀들을 포함하고, 상기 Z-핀들은 상기 패드로부터 분리 가능하며, 상기 Z-핀의 일부는 상기 패드 상에 노출되고, 상기 Z-핀의 나머지 부분은 상기 패드 내부에 두께방향으로 삽입된다. 상기 패드는 판 형상을 가지는 고무로 이루어질 수 있다. 탄성체로 제작된 상기 패드와 Z-핀으로 구성된 패치는 결합체 성형공정에서, 제1 부재에 패치의 Z-핀이 삽입되어 고정되고 상기 Z-핀의 상부에 탄성체로 제작된 패드가 분리되며, 상기 패드와 Z-핀의 분리를 통하여 제1 부재 상에 돌출된 패드에 결속되어 있던 Z-핀 고정부가 제2 부재에 삽입된다. 이에 의해, 일체접합 공법을 실행할 수 있다.

Description

Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법 {Z-PINNING PATCH AND COMPOSITE CO-BONDING METHOD USING THE PATCH}
고무 패드로 제작된 Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법이 개시된다. 보다 상세하게는 결합체 프리프레그(prepreg)를 적층 성형하여 제작되는 항공우주 및 기타 경량화가 요구되는 수송기계류(자동차/고속열차/선박 등)의 복합 적층 구조물의 적층면 사이, 또는 둘 이상의 부재 간 연결부의 접합 강도를 향상시키기 위하여, 부재들의 두께방향으로 Z-핀을 배치하여 부재들을 접촉, 연결하는 Z-피닝 패치 및 방법이 개시된다.
항공우주 및 수송기구 구조부재 등의 경량화 구조물에 많이 사용되고 있는 섬유강화 결합재료는 대부분 일 방향 또는 직조된 프리프레그(prepreg)를 적층하고 열과 압력을 가하는 성형과정을 거침으로써 제작된다. 이렇게 적층 성형된 결합체 적층 구조물은 두께 방향으로는 별도의 강화재가 없기 때문에 외부의 충격 등에 의하여 쉽게 층과 층 사이가 분리되는 층간 분리 현상이 발생된다. 이 층간 분리는 구조물의 강도를 떨어뜨리기 때문에 이를 방지하기 위한 방법이 관련분야의 연구자들에 의하여 많이 연구되어 왔다. 즉, 결합체 적층 구조물의 취약한 층간 분리 특성을 보강하기 위하여 스티칭(Stitching), Z-피닝(Z-Pinning), 텍스타일(Textile), 고인성 수지(Toughened Matrix) 등의 방법에 대한 많은 연구들이 수행되어왔다.
결합체 적층 구조물의 층간 강성을 높이거나 두 결합체 적층 구조 부재 간의 연결을 위한 연구들 중 Z-피닝(Z-pinning) 방법에 대한 연구는 비교적 최근에 시작된 연구 분야이다. Z-피닝에 대하여 알려진 연구내용을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
Z-피닝 방법의 최초 개념은 미국특허등록 제4,808,461호(1989. 2. 28)에서 볼 수 있다. 상기 문헌의 핵심 개념은, 폴리비닐 계열의 폼에 핀을 두께 방향으로 박아놓고, 상부에는 얇은 스테인레스 판을 부착하고 하부에는 이형재 필름을 부착한 소위 '강화 구조'라는 것을 성형 시 적층하기 위한 결합체의 상부에 위치하고 성형함으로써 성형과정에서 고온 고압에 의하여 프리폼이 붕괴되면서 핀이 적층판 내부로 박히게 하는 것이다. 성형이 완료되면 붕괴되어 압축된 프리폼의 잔재를 제거하고 그 두께만큼 돌출된 핀들을 물리력으로 부러뜨려 제거하면 적층 구조물 내부에는 적층 두께 방향으로 핀들이 박혀 남아있기 때문에 층간 분리 성능이 강화된다. 이러한 이전의 방법은, 결합체 적층 구조물에 핀을 박기 위하여 폼에 핀이 미리 박혀있고, 외부의 진동 하중이나 성형 압력에 의하여 폼이 압축 붕괴 되면서 핀이 결합체 적층 구조물 안으로 박히는 특성을 갖는, 소위 '폼 구조('강화 구조'도 '폼 구조'의 일종으로 볼 수 있음)'를 매개체로 활용하고 있으며, 이 '폼 구조'를 그 방법의 특징으로 하고 있다. 그런데, 이러한 종래의 방법을 이용하여 '폼 구조'를 사용하는 경우에는 핀을 박고 나서 압축 붕괴된 폼을 인위적으로 제거하여야 하고, 핀의 돌출된 부분도 강제로 파단 하여 제거하여야 하기 때문에 소재의 낭비 및 공정상의 비효율이 불가피하다. 또한, 핀이 파단 되어 제거된 위치에는 일부 흠집이 발생할 수도 있고, 핀의 파단 과정에서 핀과 주변 구조물의 강도에 악영향을 주게 되는 문제점이 있다.
이뿐만 아니라, 이와 같이 폼 구조 또는 강화 구조를 사용하여 결합체 적층 구조물에 핀을 박는 방법은, 결합체 적층 구조물의 높이가 일정하지 않은 경우에 높이에 따라 핀이 박히는 깊이가 달라지므로, 상기 선행기술에 의하여 제작된 높이가 고르지 않은 결합체 적층 구조물은 위치문헌에 따라 층간 강성이 고르지 않게 된다는 큰 문제점이 있었다. 추가적으로, 높이가 일정하지 않은 결합체 적층 구조물에 Z-피닝하는 종래의 방법은 장비의 구성이 복잡하고 과정이 매우 난해하여 적용하기 매우 어려운 문제점 또한 있었다.
일 실시예에 따른 목적은 성형되지 않은 둘 이상의 부재를 한 번에 성형 또는 접합하여 일체화 하는 방식인‘일체성형(Co-curing) 공법에 적용될 수 있는 Z-피닝 방법을, 이미 성형된 부재에 성형되지 않은 다른 부재를 추가로 성형 또는 접합하거나, 이미 성형된 부재에 또 다른 성형된 부재를 추가로 접합, 또는 성형이 완료되지 않은 부재를 시차를 두고 성형시킨 후성형되지 않은 다른 부재를 추가로 접합하는 '일체접합(Co-bonding)' 공법에도 적용할 수 있도록 하는 것이다.
일 실시예에 따른 Z-피닝 방법은 다양한 이유로 성형되지 않은 둘 이상의 부재를 한 번에 성형 또는 접합하는 일체 성형 공법을 적용하기 곤란하고, 이미 성형된 부재에 성형되지 않은 다른 부재를 추가로 성형 또는 접합하거나, 또는 성형이 완료되지 않은 부재를 시차를 두고 성형 시킨 후에 성형되지 않은 다른 부재를 추가로 접합하는 '일체접합(Co-bonding)' 공법을 필요로 하는 다양한 결합체 적층 구조물 제작 시 발생하는 접합강도, 안정성, 무게, 공정 변화 등의 문제를 해결하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 Z-피닝 패치는,
패드 및 패드 상에 배치되는 복수의 Z-핀들을 구비하고, Z-핀들은 상기 패드로부터 분리될 수 있도록 Z-핀의 일부는 패드 상에 노출되고, Z-핀의 나머지 부분은 패드 내부로 삽입된다. 상기 Z-핀은 상기 패드의 두께방향으로 삽입되어 배치된다. 또한, 상기 패드는 판 형상을 가지고, 탄성체로 이루어진다.
일 실시예에 따른 Z-피닝 패치를 이용하여 제1 부재와 제2 부재가 결합된 결합체는, 상기 Z-핀의 일부가 패드 위로 노출되고 나머지 부분이 패드 내부 삽입된 상태에서 Z-핀의 노출된 부분이 상기 제1 부재로 삽입되고, 상기 패드가 상기 Z-핀으로부터 분리되면 상기 제2 부재가 Z-핀의 나머지 부분으로 삽입되어 형성된다. 상기 제1 부재 또는 제2 부재는 상기 Z-핀이 삽입되기 전에는 반경화 수지로 제공되거나, 섬유로만 제공되어 Z-핀이 제1 부재 또는 제2 부재로 삽입 전 또는 삽입 후에 수지와 함침될 수 있다. 상기 Z-핀은 압축성형 도구에 의해 상기 제1 부재 또는 제2 부재로 삽입되어 성형된다. 상기 압축성형 도구는 상기 제1 부재 또는 제2 부재의 외측을 덮는 덮개, 및 상기 덮개에 배치되어 상기 덮개의 내부공간에 공기를 덮개 외부로 배출시키는 공기배출구를 포함한다.
일 실시예에 따른 Z-피닝 패치를 이용하여 둘 이상의 부재의 접합 강도를 향상시키는 방법은, 일부가 패드의 상부로 노출되고 나머지 부분은 패드 내부에 삽입된 Z-핀이 제공되는 단계, 상기 Z-핀의 노출된 일부가 상기 제1 부재에 삽입되는 단계, 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 제1 부재 상부로 노출되도록 상기 Z-핀이 패드로부터 분리되는 단계, 및 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 제2 부재에 삽입되는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제1 부재는 반경화 상태로 제공될 수 있고, 상기 Z-핀의 노출된 일부가 상기 제1 부재에 삽입된 후에 상기 제1 부재는 경화되거나, 제1 부재는 섬유로 제공되어 Z-핀의 노출된 일부가 제1 부재로 삽입 전 또는 삽입 후에 수지와 함침될 수 있다. 또한, 상기 제2 부재는 반경화 상태로 제공될 수 있고, 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 제2 부재에 삽입된 후에 상기 제2 부재가 경화되거나, 제2 부재는 섬유로 제공되어 Z-핀의 나머지 부분이 제2 부재로 삽입 전 또는 삽입 후에 수지와 함침될 수 있다.
결합체를 성형하는 과정에서 성형보조 구조물 또는 압축성형 도구가 적절하게 이용될 수 있다. 형성된 결합체는 부재들의 사이에 Z-핀이 배치된 형태로 상기 기술된 문제들을 해결할 수 있다.
일 실시예에 따른 Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법은 둘 이상의 부재의 결합체 접합 강도를 향상시키고 결합체 적층 구조물의 안정성을 향상시키며 연결부를 경량화하고, 또한 특별한 장비 없이 기존의 장비들을 이용하여 내부 또는 외부로부터 순차적으로 진행되는 결합체 적층 구조물들의 제작에 적용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 결합체 일체 접합 방법은, 기존의 공정을 변화해야 하는 종래의 Z-피닝 방법들과 달리 기존 공정의 변화 없이 종래의 공정 방식과 도구 및 기계로 Z-피닝 방법을 적용한 결합체를 제작할 수 있다.
구체적으로 일 실시예에 따른 Z-피닝은 종래의 Z-피닝의 패드를 대신하여 탄성체를 이용하고 분리 가능하기 때문에 부재의 중량 면에서도 개선된다. 또한, 일 실시예에 따른 Z-피닝은 탄성체로 제작되기 때문에 부재의 모양에 따라 Z-핀을 적절하게 삽입하기 용이하고, 적층 공정의 단계적인 압축 성형 시 작용하는 압력에 파손되지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 결합체 일체접합 방법은 기존의 Z-피닝의 내구성, 피로 강도, 정적 강도 등의 향상과 같은 효과를 가지고, 기존의 성형도구를 이용하여 결합체의 내구성, 피로 강도, 정적 강도 등을 증진할 수 있으며 종래의 결합체에서 발생하는 층간 분리 현상에 따른 압축강도 저하를 방지하여, 결합체를 이용한 구조의 파단을 방지하는 노력에 일조할 수 있다.
일 실시예에 따른 Z-피닝 패치 및 이를 이용한 결합체 일체접합 방법에 의하면, 일체 성형 과정에서, 이미 성형된 부재에 추가적인 부재를 성형 또는 접합하여 일체화된 결합 구조물을 제작할 때도 이용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치의 사시도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치의 패드 내부에 인입되어있는 Z-핀의 고정부를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른, 제1 부재 상에 놓인 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치 및 성형보조 구조물과 압축성형 도구를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 제1 부재 상에 놓인 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치가 제1 부재를 관통하는 순간 및 성형보조 구조물과 압축성형 도구를 이용하여 제1 부재를 압축성형 되는 상태를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 Z-핀이 제1 부재에 삽입된 상태를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 제1 부재와 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치가 접촉된 상태와 제2 부재의 모양을 성형하기 위한 성형보조 구조물이 배치된 상태를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른, 제2 부재의 모양을 성형하기 위한 성형보조 구조물이 배치된 상태와 제1 부재와 Z-핀과 패드로 구성된 Z-피닝 패치가 접촉된 상태에서 패치의 Z-핀과 패드를 분리되는 과정을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른, 제2 부재의 모양을 성형하기 위한 성형보조 구조물이 배치된 상태와 Z-핀과 패드가 분리되어, 제1 부재에 Z-핀의 고정부가 돌출된 것을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 제2 부재가 Z-핀에 삽입되기 전의 모습과 압축성형 도구(4)가 배치된 상태를 도시한다
도 10은 압축성형 도구에 의해 제2 부재가 Z-핀에 삽입된 상태를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 Z-핀에 의해 결합된 제1 부재 및 제2 부재를 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성도구들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성도구들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 도구를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 도구를 다른 구성 도구와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 도구의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 도구가 다른 구성도구에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 도구는 그 다른 구성도 구에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 도구 사이에 또 다른 구성 도구가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
일 실시예에 따른 도 1 및 도 2를 참조하여, 일 실시예에 따른 Z-피닝 패치(1)는 패드(11) 및 복수의 Z-핀(12)을 포함할 수 있다.
패드(11)는 판 형상으로 마련될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 패드(11)는 직육면체의 판 형상을 가지고, Z-핀(12)이 삽입될 수 있는 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 패드(11)가 직육면체의 판 형상인 것으로 설명되지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 패드(11)는 원판, 사각판 형상 이외의 다각판 형상 등으로 형성될 수 있다.
또한, 패드(11)는 압축성형 방식에서 압축을 견디기에 용이하고, 플라스틱 수지 및 에폭시를 비롯한 적층 시 사용되는 부재(21, 22)들이 경화된 후 분리하기 용이한 재질, 특히 고무와 같은 탄성체로 이루어 질 수 있다.
Z-핀(12)은 Z-핀 돌출부(121) 및 Z-핀 고정부(122)를 포함한다. Z-핀 돌출부(121)는 패치(1)에 배치된 Z-핀(12)의 일부 중, 패드(11)의 상부에 위치된, 즉 외부로 노출된 부분일 수 있다. Z-핀 고정부(122)는 패치(1)에 배치된 Z-핀(12) 일부 중 나머지 부분, 즉 패드(11)에 인입되어 Z-핀(12)을 배열하고 고정하는 부분일 수 있다. 패드(11) 및 Z-핀 고정부(122)는 서로 분리가 가능할 수 있다.
Z-핀(12)은 결합체 적층 구조물에 삽입되도록 이용될 수 있고, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 끝 부분이 뾰족하게 형상될 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 Z-피닝 패치(1)를 이용하여 둘 이상의 부재가 결합된 결합체(2)의 접합강도를 향상시키는 방법에 대해 도 3 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
결합체(2)는 제1 부재(21), 제2 부재(22)를 포함하고, 추가적인 부재가 제공될 수 있다.
제1 부재(21)는 제1 첨가재(211)와 제1 구조재(212)로 구성될 수 있고, 제2 부재(22)는 제2 첨가재(221)와 제2 구조재(222)로 구성될 수 있다, 경우에 따라 추가적인 경화제가 구비될 수 있다. 또한, 제1 부재 또는 제2 부재는 반경화 상태일 수 있다. 제1 구조재(212) 또는 제2 구조재(222)는 유리섬유 또는 탄소섬유 등으로 이루어질 수 있고, 제1 첨가재(211) 또는 제2 첨가재(221)는 수지, 에폭시, 경화제 등으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제1 구조재(212) 또는 제2 구조재(222)는 섬유로 구성될 수 있고, 제1 첨가재(211) 또는 제2 첨가재(222)는 수지일 수 있다. 이때, 제1 부재(21)는 제1 구조재(212)에 Z-핀의 돌출부(121)가 삽입된 후 또는 삽입되기 전에 수지가 함침되어 경화되거나 반경화 상태에 있을 수 있다. 또는, 제2 부재는 제2 구조재(222)에 Z-핀의 고정부(122)가 삽입된 후 또는 삽입되기 전에 수지가 함침되어 경화되거나 반경화 상태에 있을 수 있다.
도 3은 제1 부재 상에 놓인 Z-피닝 패치(1) 및 성형보조 구조물(3)과 압축성형 도구(4)를 도시한다. 도 3을 참조하여, 패드(11)와 패드(11)에 고정된 Z-핀(12)을 구비한 패치(1)는 제1 구조재(212) 또는 제1 첨가재(211)로 구성된 제1 부재(21) 상에 위치될 수 있다.
그 후 선택적으로, 제1 부재(21)를 다양한 형태로 성형하기 위한 성형보조 구조물(3) 또는 압축성형 도구(4)가 배치될 수 있다. 압축성형 도구(4)는 덮개 및 공기배출구로 구성되고, 덮개는 제1 부재(21) 또는 제2 부재(22)의 외측을 덮고, 공기 배출구는 덮개에 배치되어 덮개의 내부공간에 공기를 배출시킬 수 있다.
도 4는 제1 부재 상에 놓인 Z-피닝 패치(1)가 제1 부재를 관통하는 순간 및 성형보조 구조물과 압축성형 도구를 이용하여 제1 부재를 압축성형 되는 상태를 도시한다. 도 4를 참조하여, 제1 구조재(212) 또는 제1 첨가재로(211) 구성되어 제1 부재(21) 상에 Z-핀(12)과 패드(11)를 구비한 패치(1)가 배치된 도 3의 상태에서 패치(1)의 Z-핀의 돌출부(121)를 제1 부재(21)로 인입시킬 수 있다.
이 과정에서 선택적으로 성형보조 구조물(3)과 압축 성형도구(4)는 배치될 수 있다. 성형보조 구조물(3)은 제1 부재(21)가 경화될 때, 제1 부재(21)가 사용자가 원하는 형태로 성형될 수 있도록 제1 부재(21)를 지지한다. 또한, 압축성형 도구(4)는 제1 부재(21)와 제1 부재(21) 상에 배치된 패치(1)를 덮개를 이용하여 덮은 후 공기배출구를 이용하여 덮개 내부의 공기를 배출시켜서, 제1 부재(21) 및 패치(1)에 압력을 가한다. 이 압력으로 인해, 패치(1)는 제1 부재(21) 내로 인입될 수 있다.
도 5는 Z-피닝 패치의 Z-핀(12)이 제1 부재(21)에 삽입된 상태를 도시한다. 도 5를 참조하여, 압축성형 도구(4)를 이용하거나 다른 방법을 통하여, 제1 부재(21)로 패치(1)의 Z-핀 돌출부(121)가 인입되고, 그 후에 압축성형 도구(4)는 제거될 수 있다.
도 6은 제2 부재(22)의 모양을 성형하기 위한 성형보조 구조물(3)이 배치된 상태를 도시한다. 도 6을 참조하여, Z-피닝 패치(1) 및 제1 부재 상에 배치될 제2 부재(22)의 형상을 고정하고 성형하기 위하여, 제1 부재(21) 상에 성형보조 구조물(3)은 배치될 수 있다.
도 7은 Z-피닝 패치(1)가 접촉된 상태에서 Z-피닝 패치(1)의 Z-핀(12)과 패드(11)를 분리되는 과정을 도시한다. 도 7을 참조하여, 반경화 상태의 제1 부재(21)에 인입된 Z-핀의 돌출부(121)를 구비하는 Z-핀(12) 상에 배치된 패드(11)는 제1 부재(21)가 경화된 후에 Z-핀 고정부(122)와 서로 분리될 수 있다. 구체적으로, 패드(11)의 일단이 파지되어 Z-핀(12)으로부터 분리될 때, Z-핀(12)은 제1 부재(21)와의 결합력에 의해서 원위치에 있게 되고, 패드(11)만이 Z-핀(12)으로부터 분리될 수 있다. 패드(12)가 고무와 같은 탄성체로 이루어지므로, 패드(12)는 일단부에 배치된 Z-핀(12)으로부터 타단부에 배치된 Z-핀(12)으로 순차적으로 분리될 수 있다.
도 8은, Z-핀(12)과 패드(11)가 분리되어, 제1 부재(21)에 Z-핀의 고정부(122)가 돌출되는 것을 도시한다. 도 8을 참조하여, Z-피닝 패치(1)의 패드(11)는 Z-핀 고정부(122)와 서로 분리되고, 제1 부재(21) 내에는 Z-핀 돌출부(121)가 남아있게 된다. 이때, 패드(11)가 있던 위치에는 패드(11)에 삽입/고정되어있던 Z-핀 고정부(122)가 돌출될 수 있다. 도 9는 제2 부재(22)가 Z-핀(12)에 삽입되기 전의 모습과 압축성형 도구(4)가 배치된 상태를 도시한다. 도 9를 참조하여, 제1 부재(1) 및 돌출된 Z-핀 고정부(122)상에 제2 부재(22)가 배치되고, 선택적으로 성형보조 구조물(3)이 이용되어서, 제2 부재(22)는 사용자가 원하는 형태로 성형될 수 있도록 지지될 수 있다. 또한 선택적으로, 제2 부재(22)를 압축 성형하기 위한 압축성형 도구(4)는 추가 배치될 수 있다.
도 10은, 압축성형 도구(4)에 의해 제2 부재(22)에 Z-핀(12)이 삽입된 상태를 도시한다. 도 10을 참조하여 사용자가 Z-핀의 고정부(122)가 제2 부재(22)에 인입되도록 압축성형 도구(4)를 이용하거나 다른 방법으로 인입시킨 상태를 도시하며, 이때 선택적으로 배치된 사용자가 원하는 형태로 성형할 수 있는 성형보조 구조물(3)을 통하여 형태를 유지시킬 수 있고, 또한, 선택적으로 배치된 압축성형 도구(4)들은 제1 부재(21)와 제2 부재(22)를 덮개로 덮은 후 공기배출구로 덮개 내부의 공기를 배출시켜서, 제1 부재(21), 제2 부재(22) 및 Z-핀 고정부(122)에 압력을 가할 수 있다. 이러한 압력으로 인해, Z-핀 고정부(122)는 제2 부재(22)내로 인입될 수 있다.
도 11은, Z-핀에 의해 결합된 제1 부재 및 제2 부재를 도시한다. 도 11을 참조하여, Z-핀은 제1 부재의 내부 및 제2 부재의 내부에 삽입되어 제1 부재 및 제2 부재를 고정, 결속시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기 기술된 일 실시예에 따른 Z-피닝 패치 및 Z-피닝 패치를 이용한 결합체 일체접합 방법은 결합체 접합 강도를 향상시키고 또한, 결합체 적층 구조물의 안정성을 향상시키며, 접합 연결부를 경량화 하고, 특별한 장비 없이 기존의 장비들을 이용하여 내부 또는 외부로부터 순차적으로 진행되는 결합체 적층 구조물들의 제작에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 도구 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 패치
11 : 패드
12 : Z-핀
121 : Z-핀 돌출부
122 : Z-핀 고정부
2 : 결합체
21 : 제1 부재
211 : 제1 첨가재
212 : 제1 구조재
22 : 제2 부재
221 : 제2 첨가재
222 : 제2 구조재
3 : 성형보조 구조물
4 : 압축성형 도구

Claims (13)

  1. 탄성을 구비하는 패드; 및
    상기 패드 상에서 서로 이격되게 배치되는 복수의 Z-핀들;
    을 포함하고,
    상기 패드에서 돌출되도록, 복수 개의 상기 Z-핀의 일부 부분은 상기 패드 상에 노출되고, 상기 Z-핀의 나머지 부분은 상기 패드 내부에 삽입되게 제공되며,
    상기 Z-핀의 노출된 상기 일부 부분은 반경화 상태로 제공되는 제1 부재로 인입되어 고정되며, 상기 제1 부재가 경화된 후, 상기 제1 부재에 인입된 상기 Z-핀의 상기 나머지 부분은 상기 패드의 굽힘에 의해 상기 패드와 분리되어서 상기 제1 부재 상에 돌출되는,
    결합체의 접합 강도를 향상시키기 위하여 일체접합을 구현하는, Z-피닝 패치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Z-핀은 상기 패드의 두께 방향으로 삽입되어 배치되는, Z-피닝 패치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패드는 판 형상을 가지는, Z-피닝 패치.
  4. 제1 부재와 제2 부재 사이에는 접합력을 증대시키기 위한 Z-핀이 제공되고, 상기 Z-핀은 일부가 탄성체로 구성된 패드 위로 노출되며 나머지 부분이 상기 패드 내부에 삽입된 상태에서 상기 Z-핀의 노출된 부분이 반경화 상태의 상기 제1 부재로 삽입되고, 상기 제1 부재가 경화되어 상기 Z-핀의 일부가 상기 제1 부재에 고정된 후에, 상기 패드가 굽힘에 의해 상기 Z-핀과 분리되면 상기 Z-핀의 나머지 부분은 반경화 상태의 상기 제2 부재로 삽입되어서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 일체접합으로 결합되는, 결합체.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 Z-핀은 압축성형 도구에 의해 상기 제1 부재 또는 제2 부재로 삽입되어 성형되고,
    상기 압축성형 도구는,
    상기 제1 부재 또는 제2 부재의 외측을 덮는 덮개; 및
    상기 덮개에 배치되어 상기 덮개의 내부공간에 공기를 덮개 외부로 배출시키는 공기배출구;
    를 포함하는, 결합체.
  8. 둘 이상의 부재의 접합강도를 향상시키는 방법에 있어서,
    일부는 탄성체로 구성되는 패드의 상부로 노출되고 나머지 부분은 상기 패드 내부에 삽입되는 Z-핀이 제공되는 단계;
    상기 Z-핀의 노출된 일부가 반경화된 제1 부재에 삽입되는 단계;
    상기 제1 부재가 경화된 후, 상기 패드의 굽힘에 의해 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 제1 부재 상부로 노출되도록 상기 Z-핀이 패드로부터 분리되는 단계; 및
    상기 Z-핀의 나머지 부분이 제2 부재에 삽입되는 단계;
    를 포함하는 제1부재와 제2부재가 일체접합되는, 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 부재는 반경화 상태로 제공되고, 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 제2 부재에 삽입된 후에 제2 부재의 경도가 변화되는, 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 부재는 섬유로 구성되고, 상기 Z-핀의 나머지 부분이 상기 섬유에 삽입된 이후에 수지가 함침되어 경화되거나, 섬유에 수지가 함침된 후에 Z-핀의 나머지 부분이 삽입되고 수지가 경화되는, 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 부재 또는 제2 부재로의 상기 Z-핀의 삽입을 위해 압축성형 도구가 제공되고,
    상기 압축성형 도구가 상기 Z-핀의 나머지 부분이 삽입된 제1 부재 또는 제2 부재를 압축성형 도구로 감싸고, 제1 부재 또는 제2 부재를 압축 성형하는, 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4034061A4 (en) * 2019-09-25 2023-10-18 Free Form Fibers, LLC NON-WOVEN FABRICS IN MICRO-MATTS AND COMPOSITE OR HYBRID MATERIALS AND COMPOSITES REINFORCED THEREWITH
KR102414563B1 (ko) * 2021-01-20 2022-06-30 주식회사 에스컴텍 Z핀을 포함하는 복합재 구조물 성형방법 및 이를 이용해 제조된 복합재 구조물
KR102654231B1 (ko) * 2023-12-29 2024-04-03 주식회사 에스컴텍 인서트 대상품이 결합된 복합소재 및 그의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040023581A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Bersuch Larry R. Z-pin closeout joint and method of assembly

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808461A (en) * 1987-12-14 1989-02-28 Foster-Miller, Inc. Composite structure reinforcement
CA2161547A1 (en) * 1993-04-30 1994-11-10 Joseph Santin Boyce A reinforced joint for composite structures and method of joining composite parts
US5549771A (en) * 1994-12-23 1996-08-27 Brooker; David A. Fabrication of body containing lengths of fiber embedded therein
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040023581A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Bersuch Larry R. Z-pin closeout joint and method of assembly

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