KR102099585B1 - 일치가능 진공 백 조립체를 사용하는 복합재 부품의 진공 백 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 복합재 부품을 처리하기 위하여 진공 백 조립체가 사용되고 있다. 상기 진공 백 조립체는 신장가능한 브레더에 부착된 신장가능한 진공 백을 포함하여 이루어진다.

Description

일치가능 진공 백 조립체를 사용하는 복합재 부품의 진공 백 공정 {VACUUM BAG PROCESSING OF COMPOSITE PARTS USING A CONFORMABLE VACUUM BAG ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 복합재 부품의 진공 백 공정에 관한 것으로, 특히 부품의 만곡된 표면에 일치하는 신장가능한 진공 백을 사용하는 진공 백 공법에 관한 것이다.

복합재 층상 부품(composite laminate parts)은 고압 고온기를 사용하여 또는 고압 고온기 외의 공정을 사용하여 경화될 수 있다. 이러한 공정은 상기 부품을 치밀화하고 경화시키기 위하여 진공 백에 의해 적용된 열과 압력을 통상적으로 채용한다. 층상(laminate)으로부터 공기와 휘발물질을 뽑아낼 수 있도록 하기 위하여 상기 부품과 진공 백 사이에 브레더(breather)가 배치될 수 있으며, 그리하여 이러한 가스가 바람직하지 않게 갖히게 되는 것을 피하게 된다.

위에서 설명한 공정을 사용하여 복합재 층상 부품과 접착제를 경화하는 것은 많은 문제점을 노출하는데, 부품이 안쪽 굴곡과 같은 특정한 구조 및/또는 표면 만곡을 나타내기도 한다. 예를 들어, 브레더들은 부품에서 안쪽 굴곡에 일치시키는 데에 있어서 어려움이 있고, 이는 통상 "브리징(bridging)"이라 불리는 것을 초래하고, 상기 브레더와 덮고 있는 진공 백이 상기 굴곡부의 영역 위로 연결한다. 브리징은 상기 부품에 적용되는 국부적인 압축 압력을 감소시키는 바람직하지 않은 효과를 가져올 수 있다. 이 브리징의 문제에 대한 하나의 부분적인 해결책은 브리징이 일어날만한 표면 굴곡부 둘레에 개별적으로 손으로 위치시킨 다수의 조각에 브레더를 적용하는 것이다. 다른 선택으로서는, 만곡된 부품 영역에 브레더 재료를 사용하는 것을 완전히 피하는 것인데, 그러나 이런 영역에 브레더를 사용하지 않으면 상기 층상으로부터 공기나 휘발성 물질을 제거할 능력을 제한할 수 있다. 다수 조각의 브레더는 절단하고 설치하기에 많은 노동력이 필요하고, 재료 조각을 많이 나오게 한다. 어떤 적용례에서는, 브리징이 있을만한 부품의 영역에 브레더를 배치하지 않는 것은 이러한 영역에 부적절한 공기의 배출이 될 수가 있다.

어떤 구조를 갖는 부품을 진공 배깅하는 적업에 존재하는 다른 문제점은 상기 브레더 위에 진공 백을 배치하고 위치시키는 작업을 포함한다. 배깅 공정(bagging process) 동안에, 상기 부품 위로 전체 진공 백 재료가 펼쳐지고, 상기 부품의 일반적인 구조에 대략적으로 손으로 맞추어지게 된다. 상기 배깅 공정은 일반적으로 부품의 일부 영역에 과도한 백깅 재료의 국부적인 축적이 초래될 수 있다. 이러한 초과 진공 백 재료는 함께 모아서 손으로 접어 올리게 된다. 이것은, 경화공정 동안에 브레더 재료의 브리징을 감소시키기 위하여 상기 부품 위의 정확한 위치에 이러한 접어올림을 꼼꼼하게 형성시킬 필요가 있다. 예를 들어, 많은 내부 만곡부를 구비하는 부품의 경우에, 진공 백 재료에서 접어올림은 이런 만곡부의 정확한 위치에 손으로 형성되어야 한다. 만곡부 영역에 진공 백의 접어올림이 존재하면, 진공 백이 만곡부로 확장될 수 있도록 하고, 그러한 만곡부 영역에 압축 압력을 유지할 수 있게 한다. 그러나, 상기 진공 백에 각각의 접어올림을 손으로 형성할 필요가 있다는 것은 시간이 많이 소요되고 노동력도 많이 필요하게 된다. 더욱이, 상기 부품의 만곡된 영역에 진공백의 걷어올림을 사용하는 것은 바람직한 정도로 상기 공구 구멍 재료의 브리징을 감소시키지 못하게 된다.

따라서,진공 백 재료의 바람직하지 않은 브리징을 감소시키거나 제거하고, 공정비와 재료비를 절감하는, 만곡된 복합재 층상 부품을 진공 배깅처리하는 방법에 대한 필요가 있다. 또한, 부품의 내부 굴곡과 같은 표면 만곡에 일치할 수 있고 빠르고 쉽게 설치할 수 있는 진공 백 조립체에 대한 필요가 있다.

본 발명의 실시예는, 배깅 시간과, 배깅 취급공정, 노임비 및 재료 잔재를 감소시켜줄 수 있는 만곡된 복합재 층상 부품을 진공 배깅처리하는 방법을 제공한다. 상기 실시예는 빠르고 쉽게 배치될 수 있고, 부품 위로 느슨하게 고정될 수 있는 진공 백 조립체를 채용하고 있다. 부품 위의 정확한 위치에 진공 백 주름을 손으로 형성하는 것이 실질적으로 없어지고, 대신에, 필요한 어떠한 진공 백 주름이 부품 위의 어떠한 편리한 위치에 형성될 수 있다. 상기 진공 백 조립체는 상기 진공 백과 실질적으로 동시에 연장되는 일체의 신장가능한 브레더에 부착된 신장가능한 진공을 채용한다. 일체의 브레더를 사용하는 것은 부품의 모든 영역이 브레더 재료로 덮일 수 있게 하고, 그리하여, 개별적인 브레더 부재를 절단하고 손으로 배치할 필요성을 제거한다. 경화 동안에, 고온 고압기(autoclave)와 진공 백 압력이 열과 함께 적용될 때, 상기 브레더는 신장되고 부품의 내부 만곡과 같은 표면 특성에 일치하게 된다. 상기 브레더가 신장될 수 있는 능력은 상기 진공 백 아래에 갭이나 저압 영역을 초래할 수 있는 브레더 브리징을 실질적으로 감소시키거나 완전히 없앨 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 신장가능한 진공 백에 신장가능한 브레더를 부착함으로써 진공 백 조립체를 형성하는 단계, 및 상기 진공 백 조립체를 상기 복합재 부품 위로 밀봉하는 단계를 포함한다. 상기 진공 백 조립체는 상기 복합재 부품의 만곡부에 실질적으로 일치하도록 신장된다. 상기 브레더는 상기 진공백 조립체 위로 이격된 위치에서 상기 진공 백 조립체에 부착될 수 있다. 이 부착 공정은 상기 브레더와 상기 진공 백 사이에 양면 접착 테이프를 배치함으로써 수행될 수 있다. 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 진공 백을 신장하는 단계와, 상기 브레더를 신장하는 단계를 포함한다. 상기 브레더를 신장하는 단계와 상기 진공 백을 신장하는 단계는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 상기 브레더를 신장하는 단계는 상기 브레더가 신장되는 정도와 실질적으로 동일하게 상기 진공 백을 신장하는 단계를 포함한다. 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 진공 백에서 진공을 흡인함으로써 그리고 상기 브레더를 신장하기 위하여 진공을 사용함으로써 수행될 수 있다. 상기 신장하는 단계는 상기 브레더에 대하여 상기 진공 백을 신장시키기 위하여 고온고압기 압력을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가로 상기 진공 백 조립체에 적어도 하나의 주름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 내부 만곡 표면을 갖는 복합재 층상 부품을 고온고압기로 경화하는 방법이 제공된다. 상기 복합재 층상 부품 위로 신장가능한 브레더가 배치되고, 신장가능한 진공 백이 상기 신장가능한 브레더 위에 배치된다. 상기 신장가능한 진공 백은 상기 복합재 층상 부품 위로 밀봉되고, 상기 브레더는 상기 내부 만곡 표면에 대하여 아래로 신장되어 그 에 일치하게 된다. 상기 브레더를 배치하는 단계는 브레더 재료의 단일 시트로 실질적으로 전체 상기 부품을 덮은 것으로 실행될 수 있다. 상기 방법은 상기 부품 위로 상기 진공 백이 밀봉되기 전에 상기 브레더를 상기 진공 백에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 브레더는 상기 브레더와 상기 진공 백 사이에 접착 스트립을 배치함으로써 상기 진공 백에 부착될 수 있다. 상기 방법은 상기 브레더와 상기 진공 백의 결합에서 내부 만곡 표면 이외에 적어도 하나의 주름을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 진공 백을 밀봉하는 단계는 상기 진공 백을 상기 부품이 지지되는 툴에 밀봉함으로써 실행된다. 상기 진공 백을 신장하는 단계는 상기 진공 백을 비움으로써 그리고 상기 진공 백에 고온 고압기 압력을 적용함으로써 실행될 수 있다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 만곡부를 갖는 부품을 진공 배깅하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 신장가능한 진공 백을 신장가능한 브레더와 결합하는 단계와, 상기 신장가능한 진공 백과 신장가능한 브레더의 결합을 상기 부품의 만곡부에 실질적으로 일치되도록 신장하는 단계를 포함한다. 상기 백과 상기 브레더를 결합하는 단계는 상기 진공 백을 상기 브레더에 부착함으로써 실행된다. 상기 진공 백을 상기 브레더에 부착하는 단계는 상기 진공 백과 상기 브레더 사이에 양면 접착 테이프 스트립을 배치함으로써 실행될 수 있다. 상기 신장하는 단계는 상기 진공 백에 진공을 흡인하고 상기 진공 백에 고온 고압기 압력을 적용함으로써 실행된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신장가능한 진공 백과, 상기 신장가능한 진공 백에 부착된 신장가능한 브레더를 포함하는 진공 백 조립체가 제공된다. 상기 브레더는 브레더 재료의 실질적으로 단일체로 되어 있고, 상기 진공 백과 실질적으로 동시에 연장된다. 상기 브레더는 접착제에 의해 상기 진공 백에 부착될 수 있고, 비교적 경량이고 부직 재료(nonwoven material)를 포함할 수 있다. 상기 부직 재료는 폴리에스터가 될 수 있다. 상기 신장가능한 브레더는 적어도 50% 이상 신장될 수 있고 다공성이다.

요약하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법이 제공되는데, 신장가능한 브레더를 신장가능한 진공 백에 부착함으로써 진공 백 조립체를 형성하는 단계; 복합재 부품 위로 상기 진공 백 조립체를 밀봉하는 단계; 및 상기 진공 백 조립체를 상기 복합재 부품의 만곡부와 실질적으로 일치되도록 신장하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 브레더를 상기 진공 백에 부착하는 단계는 상기 진공 백 조립체 위로 이격된 위치에서 상기 브레더를 상기 진공 백에 부착하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 브레더를 상기 신장가능한 진공 백에 부착하는 단계는 상기 브레더와 상기 진공 백 사이에 양면 접착 테이프를 배치함으로써 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 진공 백을 신장하고, 상기 브레더를 신장하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 진공 백을 신장하는 것과 상기 브레더를 신장하는 것은 실질적으로 동시에 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 브레더를 신장하는 것은 상기 브레더가 신장되는 양과 실질적으로 동일하게 상기 진공 백을 신장하도록 한다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 진공 백에 진공을 흡인함으로써 그리고 상기 브레더를 신장하기 위하여 진공을 사용함으로써 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에서 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 브레더에 대하여 상기 진공 백을 신장시키기 위하여 고온 고압기 압력을 사용하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 진공 백 조립체에 적어도 하나의 주름을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복합재 층상 부품 위로 신장가능한 브레더를 배치하는 단계; 상기 신장가능한 브레더 위로 신장가능한 진공 백을 배치하는 단계; 상기 복합재 층상 부품 위로 상기 신장가능한 진공 백을 밀봉하는 단계; 및 상기 브레더를 상기 복합재 층상 부품의 내부 만곡 표면에 대해 일치되도록 아래로 신장시키는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 내부 만곡 표면을 구비하는 복합재 층상 부품을 고온 고압 경화하는 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 브레더를 배치하는 단계는 상기 브레더 재료의 단일 시트로 실질적으로 전체 부품을 덮은 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 진공 백이 상기 부품 위로 밀봉되기 전에, 상기 브레더를 상기 진공 백에 부착하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 브레더를 상기 진공 백에 부착하는 단계는 상기 브레더와 상기 진공 백 사이에 접착 시트를 배치함으로써 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 내부 만곡 표면 이외의 위치에 상기 브레더와 상기 진공 백의 결합체에 적어도 하나의 주름을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 진공 백을 밀봉하는 단계는, 상기 부품이 지지되는 툴에 상기 진공 백을 밀봉함으로써 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 브레더를 신장하는 단계는, 상기 진공 백을 비워서 소개시키고 상기 진공 백에 고온 고압기의 압력을 적용함으로써 실행된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 신장가능한 진공 백을 신장가능한 브레더에 결합하는 단계; 및 상기 신장가능한 진공 백과 상기 신장가능한 브레더의 결합을 부품의 만곡부에 실질적으로 일치하도록 신장하는 단계;를 포함하는, 만곡부를 갖는 부품을 진공 배깅하는 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 신장가능한 진공 백을 신장가능한 브레더에 결합하는 단계는, 상기 진공 백을 상기 브레더에 부착하는 단계를 통해 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 진공 백을 상기 브레더에 부착하는 단계는, 상기 진공 백과 상기 브레더 사이에 양면 접착 테이프를 배치함으로써 실행된다.

바람직하게는, 상기 방법에 있어서 상기 진공 백과 상기 브레더의 결합을 신장하는 단계는 상기 진공 백에 진공을 인가하고, 상기 진공 백에 고온 고압기 압력을 적용함으로써 실행된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 신장가능한 진공 백;과 상기 신장가능한 진공 백에 부착된 신장가능한 브레더를 포함하여 이루어지는 진공 백 조립체가 제공된다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 브레더는 실질적으로 일체로 된 브레더 재료로 되어 있고, 상기 진공 백과 실질적으로 동시에 연장된다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 브레더는 상기 진공 백에 접착제에 의하여 부착된다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 상대적으로 경량이고 부직 재료로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 부직 재료는 폴리에스터로 이루진다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 적어도 50% 이상 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 진공 백 조립체에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 다공성으로 되어 있다.

본 발명의 특징, 기능 및 장점은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있고, 첨부된 도면과 발명의 상세한 설명을 참조로 더욱 자세히 알 수 있듯이 다른 실시예에 결합될 수도 있다.

본 발명에 따라, 진공 백 재료의 바람직하지 않은 브리징을 감소시키거나 제거하고, 공정비와 재료비를 절감하는, 만곡된 복합재 층상 부품을 진공 배깅처리하는 방법이 제공되고, 부품의 내부 굴곡과 같은 표면 만곡에 일치할 수 있고 빠르고 쉽게 설치할 수 있는 진공 백 조립체가 제공된다.

예시된 실시예의 신규한 특징은 첨부된 특허청구범위에 나타나 있다. 그러나, 바람직한 사용례, 발명의 목적과 이점과 함께 예시된 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통해 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 함께 결합된 복합재 스트링거로 보강된 복합재 스킨의 사시도를 나타낸다.
도 2는 경화를 위하여 준비 중인 스트링거와 스킨 위로 초기에 둘러처진 함께 결합된 복합재 스트링거와 스킨, 신장가능한 진공 백 조립체의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 보인 신장가능한 진공 백 조립체의 실시예의 분해도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 나타낸 신장가능한 진공 백 조립체의 평면도를 나타낸다.
도 4a는 도 4에서 선 4A-4A를 따라 취한 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 4와 유사하지만, 상기 진공 백 조립체의 다른 선택적인 실시예를 나타낸다.
도 6은 도 4와 유사하지만, 상기 진공 백 조립체의 추가의 실시예를 나타낸다.
도 7은 도 2와 유사하지만, 상기 스트링거와 스킨 위로 느슨하게 고정되고 상기 툴에 밀봉된 상기 진공 백 조립체를 나타낸다.
도 7a는 점선으로 나타내어진 블더의 신장된 부분인, 도 7에 표시된 영역을 나타낸다.
도 8은 도 7과 유사한 도면을 나타내나, 상기 스트링거와 스킨으로 늘어진 진공 백 조립체를 나타낸다.
도 9는 신장가능한 진공 백 조립체를 채용한 진공 배깅 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 10은 항공기의 생산과 서비스 방법론의 흐름도를 나타낸다.
도 11은 항공기의 블록 다이아그램을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 복합재 스트링거(20)로 보강된 복합재 스킨(28)과 같은 복합재 층상 부품을 진공 백 처리하는 실시예가 개시되어 있다. 상기 스트링거(20)와 스킨(28)은 결합 접착제(도시 안됨)를 사용하여 함께 결합되나, 고온 고압기(autoclave)를 사용하거나 고온 고압기 외부 공정을 사용하는 기술을 포함하여 진공 배깅을 요구하는 다른 결합 기술을 사용하는 것도 가능하다. 도시된 실시예에서, 각각의 스트링거(20)는 웹(26)에 의해 각각 연결된 상부 캡(22)과 하부 캡(24)를 구비하는 "I"자형 단면을 구비한다. "C"자형, "Z"자형, "L"자형, "J"자형 및 "모자"형 등에 한정되지 않고, 다른 다양한 단면 형상도 가능하다. 상기 스트링거(20)와 스킨(28)은, 아래에 자세히 설명될 실시예에 따른 진공 백 조립체를 사용하여 처리될 하나 이상의 만곡부를 갖는 복합재 부품의 다양하고 넓은 범위의 단순한 하나의 예를 보여주는 것이다.

이제 도 2를 살펴보면, 경화를 위해 준비 중인, 툴(30) 위에 배치된 부품 조립체(35)를 나타내는데, 이것은 고온 고압기(도시 안됨) 내에서 처리하는 것을 포함할 수도 있다. 상기 부품 조립체(35)는 결합선(45)을 따라 접착제에 의해 서로 결합된 I자형 복합재 스트링거(20)와 복합재 스킨(28)을 포함한다. 상기 스트링거(20)는, 상기 상하부 캡(22, 24)과 웹(26) 사이의 접합부에 각각 위치하는 4 개의 내부 만곡부(32)를 구비한다. 상기 하부 캡(24)의 양측의 스킨(28) 위에 적절한 해제 필름(34)이 놓여 있다. 측면 브레더(36)가 상기 부품 조립체(35)를 둘러싸면서 상기 툴(30) 위에 배치되어 있다.

정합가능한(conformable) 진공 백 조립체(40)가 초기에 상기 부품 조립체(35) 위로 덮여지고, 이어서 이후에 도 7을 참조하여 설명되는 것처럼, 상기 부품 조립체(35)의 구조에 느슨하게 결합된다. 상기 진공 백 조립체(40)는 내측의 신장가능한 브레더(44)에 부착된 외측의 유연성있는, 신장가능한 진공 백(42)을 포함한다. 상기 진공 백(42)의 외측 변두리(40a)는 외측 변두리(40a)가 상기 툴(30)에 밀봉될 수 있도록 하기 위하여 상기 브레더(44)를 넘어 연장될 수 있다. 상기 진공 백 조립체(40)는 상기 진공 백(42)이 상기 브레더(44)에 미리 부착된 키트로 구비될 수 있다. 상기 진공 백(42)을 상기 브레더(44)에 부착하는 것은 배깅 공정(bagging process)을 촉진하고 부품을 배깅하는 공정의 시간을 단축할 수 있다. 그러나, 다른 실시예나 적용례에서, 서로 부착되어 있지 않고, 상기 부품들(스트링거, 스킨) 위로 따로 설치되어 있는, 신장가능한 진공 백(42)과 신장가능한 브레더(44)를 사용하는 것도 가능하다.

상기 진공 백(42)은 어떠한 제한 없이, 실리콘이나 나일론과 같은 어떠한 적절한 재료로 형성될 수 있다. 상기 브레더(44)는 예를 들어, 제한 없이, 늘어나고 신장될 수 있는 다공성 브레더 재료의 일체형 시트로 이루어질 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 신장가능한 브레더(44)는 적어도 50% 이상 늘어날 수 있다. 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)는, 진공 백(42)의 외측 변두리(40a)가 상기 브레더(44)를 약간 넘어서까지 연장되는 점을 제외하고 실질적으로 동일한 크기와 외형을 가져 동시에 신장된다. 그러나, 다른 실시예에서는, 상기 브레더(44)는 신장가능한 브레더 재료의 다수 조각(도시 안됨)으로 형성될 수도 있고, 그 각각은 상기 진공 백(42)에 부착된다. 아래에서 더욱 자세히 설명할 것이지만, 경화 공정 동안에 상기 신장가능한 브레더(44)가 늘어날 수 있는 능력은 상기 브레더(44)가 상기 부품들의 만곡된 표면에 대하여 늘어날 수 있게 하고 빨려내려갈 수 있도록 하여, 브레더 브리징 현상을 감소시키거나 제거할 수 있게 된다.

상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)의 모두는 상대적으로 얇고 경량으로 되어 있어서, 예를 들어, 상기 내부 만곡부(32)와 같은 상기 부품 조립체(35)의 만곡된 구조에 일치될 수 있는 능력을 촉진하여 준다. 상기 부품 조립체(35)를 처리하기에 적절한 실시예에 있어서, 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)는 신장 공정 동안에 각각 50% 이상 늘어날 수 있다. 상기 브레더(44)는 예를 들어, 어떠한 제한 없이, 부직의(non-woven), 혼합된 데니어 폴리에스터 섬유 재료를 포함할 수 있다. 통상적으로, 상기 진공 백(42)은 상기 브레더(44)보다 더 많이 늘어날 수 있는, 유연한 나일론이나 유연한 실리콘과 같은 재료로 형성될 수 있다.

상기 진공 백(42)이 상기 브레더(44)보다 더 많이 늘어날 수 있는 적용례에서, 상기 진공 백 조립체(40)가 신장되어 상기 부품의 만곡 표면에 일치될 수 있는 정도는 상기 브레더(44)가 늘어나는 능력에 의하여 제한될 수 있다. 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)의 두께와 중량은, 신장되고 늘어나는 그들의 능력과 마찬가지로, 특별한 적용상황에 따라 달라진다. 하나의 전형적인 적용례에서, 이에 한정되지 않고 예를 들자면, I자형 복합재 스트링거(20)가 복합재 스킨(28)과 함께 결합되어 있고, 경화 동안에 고온 고압기 내에서 진공 백으로 처리되어, 3 mm 두께를 갖는 나일론 진공 백을 사용하여 그리고 약 67.82 g/m²(2 oz/yd²)의 중량을 갖고 적어도 50% 이상 연장될 수 있는, 일체로 된 부직의 폴리에스터 브레더(44)를 사용하여 적절한 결과가 얻어진다.

이제 도 3, 도 4, 도 4a를 참조하면, 상기 진공 백(42)은 적절한 수단에 의하여 표면(42a, 42b)을 따라 이격되고 선택된 위치에서 상기 브레더에 부착될 수 있다. 그러나, 어떤 실시예에서는, 전체 상기 표면(42a, 42b)을 실질적으로 지나서 상기 진공 백(42)을 상기 브레더(44)에 부착하는 것이 가능할 수도 있다. 도 3에 보인 실시예에서는, 상기 상기 표면(42a, 42b)들이, 이에 한정되는 않지만, 양면에 탄성 접착제(58, 60)의 층을 갖는, 때로 양면 접착 테이프로 지칭되는 탄성 필름(56)과 같은 적절한 신장가능한 접착제를 포함하는 시장가능한 접착제 패치(54)에 의해 부착될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 접착제 패치는 매트릭스와 같은 정상적인 배열로 배치될 수 있고, 미리 설정된 거리로 서로 이격되어 배치 될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 접착 패치(54)는 정상적으로 배치되지 않고 균일하게 배칠될 수 있으며, 서로 다양한 거리로 이격되어 배치될 수도 있다.

도 5는 상기 진공 백 조립체(40)의 다른 실시예를 나타내는데, 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)는 일정한 거리로 서로 이격되고 평행한 연속적인 접착제 스트립(64)에 으해 부착된다. 도 6에 보인 다른 실시예에서는, 상기 진공 백(42)은 서로 불규칙하게 배치된 불연속적인 접착제 스트립(66)에 의하여 상기 브레더(44)에 부착된다. 이에 한정되지 않고 용접과 같은 다른 다양한 종류의 기술이, 적용례에 따라, 상기 진공 백(42)을 상기 브레더(44)에 부착하기 위하여 사용될 수 있다. 부착 기술의 선택에 영향을 주는 요소는, 한정되지는 않지만, 덮여질 부품의 크기, 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)의 두께와 중량, 및 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)가 제조될 재료 등을 포함한다.

도시와 설명의 편의와 간편성을 위하여, 도 3 내지 도 6은 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)가 동일한 크기를 갖는 것으로 보여 준다. 그러나, 실제 적용에서는, 상기 진공 백(42)의 외측 변두리(40a, 도 2 참조)는 상기 브레더(44)를 약간 초과하여 상기 진공 백(42)이 실란트 테이프(38)나 다른 유사한 밀봉에 의하여 상기 툴(30)에 직접 밀봉될 수 있도록 한다.

이제 도 7과 도 7a를 참조하면, 도 2에 보인 바와 같이, 상기 진공 백 조립체(40)가 상기 부품 조립체(35) 위로 덮여진 다음, 상기 진공 백 조립체(40)가 상기 부품 조립체(35)의 상하부 캡(22, 24), 상기 웹(26) 및 상기 스킨(28)과 같은 구조물 둘레에 느슨하게 고정된다. 이러한 고정 과정은 상기 부품 조립체(35)를 향해 상기 진공 백 조립체(40)를 눌러 수작업으로 수행될 수 있다.

그러나, 적용례에 따라, 적어도 부분적으로 상기 고정 과정을 수행하기 위하여, 기계 구조나 공구(도시 안됨)를 사용하는 것도 가능하다. 어떤 실시예에서는, 부품의 구조에 따라, 상기 고정 과정이 과도한 진공 백 조립체 재료의 적층이 초래될 수도 있다. 이러한 과도한 재료는 함께 모여서 상기 부품 조립체(35) 둘레의 어느 위치에 하나 이상의 주름(52)이 형성될 수가 있다. 내부 만곡부(32)에 상기 주름(52)을 위치시키는 것은 불필요하다. 도시된 실시예에서, 상기 주름(52)은 상기 웹(26)을 따라 형성되어 있다. 다른 적용례에서는, 상기 진공 백 조립체(40)에 어떠한 주름(52)을 형성하는 것은 불필요하다. 내부 만곡부(32)와 같은 어떤 만곡 표면을 갖는 부품 조립체(35)의 영역에, 상기 진공 백 조립체(40)의 고정은, 초기 고정 과정 동안에 이런 영역 위로 진공 백 조립체(40)의 어느 정도의 브리징(46)이 초래될 수 있다.

일단 상기 진공 백 조립체(40)가, 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 부품 조립체(35) 위로 느슨하게 고정되고 나면, 상기 진공 백 조립체(40)의 외측 변두리(40a)가, 상기 부품 조립체(35)를 둘러싸는 진공 체임버(33)를 형성하면서 종래의 진공 백 실란트 테이프를 구비하는 밀봉(38)에 의해 상기 툴(30)에 밀봉된다. 그러고 나서 상기 진공 배깅된 부품 조립체(35)는 고온 고압기(도시 안됨) 안에 배치되고, 상기 진공 백 조립체(40)는, 진공 백 조립체(40) 내에서 진공을 흡인하고 소개시키는 적절한 진공원(도시 안됨)과 결합된다. 열과 압력은 상기 고온 고압기에 의해 상기 부품 조립체(35)에 적용된다.

이제 특히 도 7a와 도 8을 참조하면, 내부 진공압(53)과 함께 외부의 고온 고압기 압력(55)이 상기 진공 백 조립체(40)를 가열된 부품 조립체(35)에 눌려지도록 흡인하고, 그리하여 층상 부품을 압착하게 된다. 처음에는, 상기 진공 백(42) 내에서 내부의 진공 압력(53)이 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)를 상기 부품 조립체(35)에 대하여 늘리고 눌러서 대체로 상기 부품의 구조에 일치하게 한다. 상기 진공 백 조립체(40) 내에서 상기 진공 압력(53)과 결합된 적용된 고온 고압기 압력(55)은 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)를 상기 내측 만곡부(32)의 영역에서 화살표(48)처럼 늘려서, 상기 내부 만곡부와 상기 부품 조립체(35)에 대하여 브리지 부분(46)을 동시에 누르고 흡인하게 된다. 상기 진공 백 조립체(40)가 상기 내부 만곡부(32)로 흡인될 때, 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)는 같은 양만큼 늘어나고, 실질적으로 동시에 늘어난다. 진공 백(42)이, 상기 브레더(44)보다 더 많이 늘어날 수 있는 재료로 만들어지는 적용례에서, 상기 진공 백 조립체(42)가 상기 부품 조립체(35)의 내부 만곡부(32)와 같은 표면 만곡부에 일치되는 능력은 상기 브레더(44)가 신장되고 늘어나는 정도에 의해 제한될 수 있다. 상기 고온 고압기에 의해 공급된 열은 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44) 모두를 부드럽게 하여 그들의 신장되는 능력을 향상시키게 된다. 도시고 설명된 진공 배깅 방법과 진공 백 조립체(40)는 고온 고압기를 사용하는 적용례로서 설명하였으나, 고온 고압기 외의 경화 기술을 사용하여 복합재 부품을 처리하는 것도 가능하다.

도 9는 앞에서 설명한 타입의 신장가능한 진공 백 조립체(40)를 채용하는 진공 배깅 방법의 단계를 넓게 도시하고 있다. 단계 68에서 신장가능한 진공 백(42)이 제공되고, 단계 70에서는, 신장가능한 브레더(44)가 제공된다. 각각의 상기 진공 백(42)과 브레더(44)는 벌크 재료로부터 필요한 크기와 형상으로 절단될 수 있다. 단계 72에서는 진공 백 조립체(40)가, 앞에서 설명한 바와 같이, 다양한 부착 기술 중의 어느 것을 사용하여 상기 신장가능한 브레더(44)를 상기 신장가능한 진공 백(42)에 부착함으로써 형성된다. 단계 74에서는, 하나 이상의 복합재 부품(20,28)이 상기 진공 백 조립체(40)로 덮여지고 이어서 진공 백 조립체(40)가 밀봉되어 상기 복합재 부품 둘레에 진공 백 체임버(33)가 형성된다.

단계 76에서는, 상기 진공 백 조립체(40)가, 내부 만곡부(32)와 같은 복합재 부품 표면 만곡부에 실질적으로 일치하게 신장된다. 상기 진공 백 조립체(40)를 신장하는 단계는 상기 브레더(44)를 신장하는 단계를 포함하고, 이렇게 하여 상기 진공 백(42)과 상기 브레더(44)가 상기 복합재 부품 표면 만곡부에 실질적으로 일치할 수 있게 된다. 이러한 신장 단계는 외부의 고온 고압기 압력(55)의 도움을 받아, 열과 내부의 진공압력(53)의 조합을 사용하여 달성된다.

본 발명의 실시예는 다양한 적용례에 사용될 수 있는데, 특히, 예컨대, 우주항공, 해상, 자동차 산업이나 부품을 압착하거나 경화하기 위하여 진공 배깅을 사용하여 처리되는 다른 적용례 등, 운송 교통 산업에 많이 적용될 수 있다. 그리하여 이제 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예는 도 10에 보인 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(78) 및 도 11에 보인 바와 같은 항공기(80)와 관련하여 사용될 수 있다. 본 발명의 항공기에 대한 적용은, 예를 들어 그러나 이에 한정되지는 않고, 복합재 부품을 경화하는 단계 또는 복합재 부품을 동시 경화하거나 동시 결합하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 본 발명은 복합재 스킨과 함께 스트링거를 진공 백 공정으로 동시 결합하기 위하여 사용될 수 있다. 전-생산 공정 동안, 상기 방법(78)은 항공기(80)의 시방서 및 설계(82)와 재료 구입(84)을 포함한다. 생산 동안에, 항공기(80)의 요소 및 소조립체 제조(86) 및 시스템 통합(88)이 일어난다. 그 다음에, 항공기(80)는 서비스(92)에 놓이기 위하여 증명과 인도(90)를 거치게 된다. 고객에 의하여 항공기가 서비스될 때, 항공기(80)는 일정한 정비 및 서비스(92)가 계획되어 있고, 이러한 정비 서비스에는 변경, 개조, 보수 등이 포함된다.

상기 방법(78)의 각 공정은 시스템 통합자, 제3자, 및/또는 오퍼레이터(예컨대, 고객)에 의하여 수행된다. 이러한 설명을 위하여, 시스템 통합자는 수의 제한없이 항공기 제조자와 대형 시스템 하도급업자를 포함하고; 제3자는 숫자의 제한없이 판매업자, 하도급업자 및 공급자를 포함하고; 오퍼레이터는 항공사, 대여업자(leasing company), 군부대, 서비스 단체 및 다른 적절한 오퍼레이터를 포함한다.

도 11에 보인 바와 같이, 상기 방법(78)에 의하여 제조된 항공기(80)는 다수의 시스템(98)과 인테리어(100)를 갖춘 비행기 본체(96)를 구비한다. 고도의 시스템(98)의 예로서는 하나 이상의 추진 시스템(102), 전기 시스템(104), 유압 시스템(106) 및 환경 시스템(108)이 포함된다. 다른 적절한 시스템도 다수 포함될 수 있다. 항공기를 예시로 설명하였으나, 본 발명의 구성은 선박, 자동차 산업과 같은 다른 산업에도 적용될 수 있다.

여기서 고려된 장치와 방법은 상기 방법(78)의 하나 이상의 단계 동안에 적용될 수 있다. 예를 들어, 생산 공정(86)에 상응하는 요소와 소조립체는 상기 항공기(80)가 운항 서비스 중에 있는 동안, 생산된 구성요소와 소조립체와 유사한 방식으로 제작되거나 생산될 수 있다. 추가로, 하나 이상의 장치의 구성, 방법 실시예 또는 이들의 결합이, 예를 들어, 실질적으로 항공기(80)의 조립을 촉진하고 또는 항공기의 비용을 감소시킴으로써, 구성요소와 소조립체 제조(86)와 시스템 통합(88) 동안에 사용될 수 있다. 유사하게, 복수의 장치 실시예, 방법 실시예 또는 이들의 결합이, 예를 들어 또는 제한없이, 항공기(80)가 서비스 중에, 또는 유지와 정비 서비스(94)에도 사용될 수 있다.

여기서 사용되는 바와 같이, "적어도 하나"라는 구절은,아이템의 리스트로 사용될 때, 거론된 아이템 중의 하나 이상의 다른 조합이 사용될 수 있고, 각 아이템의 하나만 필요할 수도 있다. 예를 들어, "아이템 A, B 및 C 중의 적어도 하나"는 예컨대, 어떤 제한없이, 아이템 A, 또는 아이템 A와 아이템 B를 포함할 수 있다. 또한 이 실시예는 아이템 A, 아이템 B 및 아이템 C, 또는 아이템 B와 아이템 C를 포함할 수 있다. 상기 아이템은 특별한 대상, 물건이나 카테고리가 될 수 있다. 다시 말하면, 적어도 하나는 아이템의 어떠한 조합을 의미하고 리스트로부터 복수의 아이템이 사용될 수 있으며, 리스트의 모든 아이템이 사용되어야 하는 것이 요구되는 것은 아니다.

다른 바람직한 실시예에 대한 설명은 예시와 설명을 위한 목적으로 제시된 것이지, 개시된 형태의 실시예로 한정하려는 의도가 아님을 밝혀둔다. 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게는 다양한 변형이나 개량이 자명할 것이다. 추가로 다른 바람직한 실시예는 또다른 바람직한 실시예와 비교하여 다른 장점을 제공할 수 있을 것이다. 선택된 실시예는 실시예의 원리, 실제적인 적용을 최적으로 설명하기 위하여, 그리고 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 실시예에 대한 발명을 이해할 수 있게 하기 위하여 설명되고 선택되었다.

20: 스트링거 22: 상부 캡
24: 하부 캡 26: 웹
28: 스킨 30: 툴(tool)
35: 부품 조립체 40: 진공 백 조립체
42: 진공 백 44: 브레더

Claims (15)

1. 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법으로서,
   신장가능한 브레더를 신장가능한 진공 백에 접착함으로써 진공 백 조립체를 형성하는 단계;
   상기 복합재 부품 위로 상기 진공 백 조립체를 밀봉하는 단계; 및
   상기 복합재 부품의 만곡부에 일치하도록 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계;를 포함하고,
   상기 브레더를 상기 진공 백에 접착하는 단계는,
   행렬(matrix)이 규칙적으로 배열되도록 배치되는 신장가능한 접착제 패치에 의해서 또는 서로 불규칙하게 배치되는 불연속적인 접착제 스트립에 의해서 상기 브레더를 상기 진공 백에 접착하는 단계를 더 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 브레더를 상기 진공 백에 접착하는 단계는 상기 브레더를 상기 진공 백 사이에 양면 접착 테이프를 배치함으로써 실행되는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는 상기 진공 백을 신장하는 단계; 및
   상기 브레더를 신장하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 진공 백을 신장하는 단계와 상기 브레더를 신장하는 단계는 동시에 이루어지는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
5. 제3항에 있어서, 상기 브레더를 신장하는 단계는 상기 진공 백을 신장하는 단계를 포함하되, 상기 브레더가 신장되는 양과 동일하게 신장하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는,
   상기 진공 백에서 진공을 흡인하는 단계; 및
   상기 브레더를 신장하기 위하여 상기 진공 백을 사용하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
7. 제3항에 있어서, 상기 진공 백 조립체를 신장하는 단계는, 상기 브레더에 대하여 상기 진공 백을 신장하기 위하여 고온 고압기 압력을 사용하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공 백 조립체에 적어도 하나의 주름을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 적어도 하나의 만곡부를 갖는 복합재 부품을 진공 백 처리하는 방법.
   
9. 신장가능한 진공 백; 및
   상기 신장가능한 진공 백에 부착된 신장가능한 브레더;를 포함하고,
   상기 신장가능한 브레더는, 행렬(matrix)이 규칙적으로 배열되도록 배치되는 신장가능한 접착제 패치에 의해서 또는 서로 불규칙하게 배치되는 불연속적인 접착제 스트립에 의해서 상기 신장가능한 진공 백에 부착되는 진공 백 조립체.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 브레더 재료의 일체형으로 되어 있고 상기 진공 백과 동시에 연장하도록 되어 있는, 진공 백 조립체.
    
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 경량이고 부직(nonwoven) 재료로 이루어져 있는, 진공 백 조립체.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 부직(nonwoven) 재료는 폴리에스터로 이루어져 있는, 진공 백 조립체.
    
13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 신장가능한 브레더는 적어도 50% 이상 늘어날 수 있게 되어 있는, 진공 백 조립체.
    
14. 삭제
15. 삭제

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