KR102115774B1 - 진공 건전성을 가지는 복합 공구 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

복합 부품을 진공 백 처리하는 복합 공구로서, 복수의 적층된 복합재 플라이로 이루어지고, 복합 부품을 그 위에 배치하기에 적합한 전면 시트를 포함하고 있다. 가스 불투과성 베리어층이 복합재 플라이 사이에 샌드위치되어 있으며 공구를 통한 공기 누출을 차단한다.

Description

진공 건전성을 가지는 복합 공구 및 이의 제조방법{Composite tool having vacuum integrity and method of making the same}

본 개시 내용은 광범위하게 복합 부품의 진공 백 처리에 사용되는 공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 건전성을 가지는 복합 공구(composite tool)에 관한 것이다.

진공 백 처리(vacuum bag processing)은 멀티 플라이 프리프레그로 이루어진 부품 레이업의 통합 및/또는 경화를 위해 복합 부품의 제작에 보통 사용되고 있다. 부품 레이업은 공구 상에 배치되고, 진공 백이 레이업 위에 설치되며, 공구에 대해 밀봉이 된다. 진공 백은 레이업을 공구에 대해 압착하기 위해서 비워지고, 그 다음에 레이업이 통합 및/또는 형성된다. 어떤 누출이 일어날 수 있고 이것이 진공압의 손실로 이어져 가공 부품의 품질 및/또는 성능에 영향을 줄 수 있다.

복합 공구는 비교적 제조 비용이 저렴하고 중량이 가볍기 때문에 때때로 진공 백 처리를 위해서 사용된다. 하지만, 이들 복합 공구는 이따금 제작 과정에서 발생되는 공구를 통한 누출을 경험할 수 있고, 열순환(thermal cycling) 또는 취급시 발생하는 충격 손상으로 인해 사용 중에도 공구를 통한 누출을 경험할 수 있다. 이러한 문제 때문에, 복합 공구는 사용 전에 공기 누출을 시험할 수 있다. 공구를 통한 누출이 감지되었을 경우 복합 공구는 수선될 수 있지만, 그러한 수선은 항상 신뢰할 수 없고, 어떤 경우에는 적절하게 수행되지 않는다면, 그 수선 자체는 누출로 이어질 수 있다. 어떤 경우에 복합 공구에서의 누출을 열가소성 또는 유사한 테이프를 누출 구역을 커버하게 공구의 전면 시트 위에 설치하여 일시적으로 수선될 수 있다. 하지만, 이런 형식의 수선은 내구성이 있을 수 없고, 경화된 부품의 치수 정확성에 영향을 줄 수 있다.

따라서, 공구를 통한 누출을 감소 또는 제거할 수 있고, 내구성과 신로성을 모두 갖춘 복합 부품의 진공 백 처리에 사용하는 복합 공구에 대한 필요성이 요구되고 있다. 또한 상기에서 언급한 진공 건전성을 갖는 복합 공구를 제작하는 방법에 대한 필요성이 요구되고 있다.

개시한 구현예는 복합 프리프레그 부품 레이업의 진공 백 처리를 수행하는데 사용될 수 있는 진공 건전성을 갖는 복합 공구를 제공한다. 복합 공구는 어떤 균열이 발생한다고 해도 공구를 통한 누출을 차단하고 진공 밀봉을 유지하기 위해서, 공기는 통과시키지 않는, 박막과 같은 일체의 베리어층을 포함하는 멀티 플라이 복합 적층체로 이루어져 있다. 공구를 통한 누출의 제거는 바람직하지 않은 경화된 부품의 불일치성을 감소시키고 부품의 강도 및/또는 건전성을 향상시킬 수 있다. 복합 공구의 신뢰 가능한 진공 건전성은 조각난 부품을 줄이거나 제거할 수 있고, 재료와 인건비의 절감으로 이어질 수 있다. 복합 공구는 내구성이 있고, 공기 누출없이 부품 처리 중에 반복되는 열순환에 잘 견딜 수 있다.

개시된 하나의 구현예 따르면, 진공 건전성을 가지는 복합 공구를 제공하는 것이다. 이 복합 공구는 공기 불투과성 재료로 된 베리어층을 포함하는 복합 적층체로 이루어져 있다. 복합 적층체는 제1 및 제2 세트의 복합재 플라이를 포함하고, 베리어층은 제1 및 제2 세트의 복합재 플라이의 사이에 샌드위치된 박막을 포함하고 있다. 박막은 신축성이 있고, 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나로 형성될 수 있다. 복합 적층체는 그 위에 배치되는 복합 부품을 가지기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트와 베리어층으로 밑으로 길게 연장되어 있고 공구 표면을 감싸고 있는 전면에 에지 브리더 홈을 포함하고 있다.

다른 구현예에 따르면, 복합 부품을 진공 백 처리하는데 사용하기 위한 복합 공구를 제공하기 위한 것이다. 이 복합 부품은 복합 부품을 그 위에 배치하기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트를 포함하는 복수의 복합재 플라이와 공구를 통한 공기 누출을 차단하기 위해서 상기 복합재 플라이 사이에 끼워져 있는 적어도 하나의 가스 불투과성 베리어층으로 이루어져 있다.

베리어층은 신축성의 재료로 형성되며, 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나로 형성될 수 있다. 복합재 플라이는 공구 표면을 실질적으로 둘러싸고 있는 홈을 포함한다. 홈은 플라이의 적어도 일부에서 밑으로 전면 시트를 통해서 베리어층으로 길게 연장되어 있다.

추가 구현예에 따르면, 복합 부품을 진공 백 처리하기 위하여 사용된 복합 공구를 제작하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다. 이 방법은 제1 복합 공구부를 형성하는 단계, 그 위에 진공 백 처리를 위해서 복합 부품이 배치되는 공구 표면을 가지는 제2 복합 공구부를 형성하는 단계; 공구를 통해서 공기 누출을 차단하기 위해서 상기 제1 및 제2 복합 공구부 사이에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계로 이루어진다. 제1 및 제2 복합 공구 사이에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계는 제1 복합 공구부의 표면에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계; 공기 불투과성 박막과 상기 제1 복합 공구부 위에 진공 백을 배치하여 공기 불투과성 박막을 제1 복합 공구부의 표면에 부착하는 단계; 및 진공 백을 사용하여 제1 복합 공구부의 표면에 대해 상기 공기 불투과성 박막을 압착하는 단계를 포함한다.

제1 복합 공구부를 형성하는 단계는 제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계를 포함하고, 박막을 배치하는 단계는 제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이에 박막을 레이업하는 단계를 포함한다. 제2 복합 공구부를 형성하는 단계는 박막 위에 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 복합 부품이 배치되어 있는 구역을 둘러싸는 제2 복합 공구부에 홈을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 제2 복합 공구부에 홈을 형성하는 단계는 박막의 수위까지 밑으로 제2 세트의 복합 프리프레그 플라이를 기계 가공하는 것에 의해 수행한다.

또 다른 구현예에 따르면, 진공 건전성을 가지는 복합 공구의 제작 방법을 제공하기 위한 것이다. 이 방법은 제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계; 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계; 공기 불투과성 박막을 상기 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 사이에 배치하여 공구를 통한 누출을 차단하는 단계; 및 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이와 불투과성 박막을 적층하는 단계로 이루어진다. 상기 박막 형성은 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 동시 경화하고 불투과성 박막을 가황 처리하는 것을 포함한다. 상기 방법은 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 각각을 경화하는 단계를 추가로 하여 이루어지되 박막 형성은 경화된 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 각각에 불투과성 박막을 접착적으로 접합시키는 것을 포함한다. 이 방법은 또한 진공 백 처리를 위해서 복합 레이업을 배치할 수 있는 공구의 영역을 둘러싸게 되는 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이의 전면에 홈을 형성하는 단계를 추가로 하여 이루어진다. 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계는 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이의 플라이 형성 부품에 b-등급 고무의 시트를 배치하는 단계를 포함하며, 박막 형성은 b-등급의 고무 시트를 가황처리하는 것을 포함한다.

도 1은 개시한 구현예에 따른 진공 건전성을 갖는 복합 공구의 사시도를 예시한 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 공구의 단면도를 예시한 것으로, 복합 부품 레이업이 공구 상에 배치되어 있고 비워지기 전의 진공 백을 나타낸 것이다.
도 2a는 도 2에 나타낸 공구의 에지의 단면도를 예시한 것으로, 에지 브리더 홈의 다른 형태를 보여주고 있다.
도 3은 도 1과 2에 나타낸 복합 공구를 제작하는 방법의 한 구현예의 단계를 광범위하게 보여주는 흐름 선도를 예시한 것이다.
도 4는 도 1과 2에 나타낸 복합 공구를 제작하는 방법의 다른 구현예의 단계를 보여주는 흐름도를 예시한 것이다.
도 5는 항공기 생산 및 서비스 순서의 흐름도를 예시한 것이다.
도 6은 항공기의 블록 선도를 예시한 것이다.

예시적인 구현예의 특징으로 생각되는 새로운 특징 들을 첨부하는 청구범위로 설정한다. 하지만, 예시한 구현예들은 바람직한 사용 모드는 물론 그의 추가 목적 및 이점들이 첨부하는 도면과 관련하여 읽을 때 본 개시 내용의 예시적인 바람직한 구현예인 다음의 상세한 설명을 참고하면 가장 잘 이해될 것이다.

도 1과 관련하여, 개시된 구현예는 진공 백 기술(vacuum bagging techniques)을 사용하여 부품을 처리하는데 이용될 수 있는 진공 건전성을 가지는 복합 공구(10)에 관한 것이다. 예를 들면, 복합 공구(10)는 오토클레이브 공정으로 또는 오토클레이브 공정 없이, 복합 프리프레그 부품 레이업(도 1에 나타내지 않음)을 통합, 형성 및/또는 경화시키는데 사용될 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 복합 공구(10)의 구조는 부품 레이업의 진공 백 처리시 진공의 감소와 가공된 부품의 품질에 영향을 줄 수 있는 공구를 통한 공기의 누출을 감소 또는 제거할 수 있다.

복합 공구(10)는 공기를 포함해서, 가스 불투과성 재료로 된 베리어층(16)을 포함하는 복합 적층체로 이루어져 있다. 베리어층(16)은 이하에서 상세히 설명하겠지만, 적당한 불투과성 박막(25)으로 이루어질 수 있으며, 제1 공구부(12)와 제2 공구부(14)와 함께 적층되어 있되 그들 사이에 샌드위치되어 있다. 제1 및 제2 공구부(12,14) 각각은 멀티 플라이(multi-ply), 섬유 강화 적층체, 예를 들면 제한 없이 탄소 섬유 에폭시 플라스틱(CFRP)으로 형성될 수 있다. 복합 공구(10)는 공구 표면(18)을 지지하는 부품을 둘러싸는 그의 최상부에 외연으로 확장하는 에지 브리더 홈(edge breather groove: 20)을 포함하고 있으며, 외연 쇼울더(22)로 진공 백(표시하지 않음)이 밀봉될 수 있다.

주목할 것은 복합 공구(10)의 상세한 내용을 설명하는 도 2이다. 예시한 실시예에서, 진공 백 처리를 위한 준비로 복합 부품 레이업(32)이 공구 표면(18)에 위치하고 있다. 신축성의 진공 백(24)이 부품 레이업(32) 위에 설치되어 있으며, 통상적인 밀봉제(28)에 의해서 외연 쇼울더(22)에 대해 그의 외연을 따라서 밀봉되어 있다. 도 2에는 나타내지 않았지만, 백(24)을 비우고 부품 레이업(32)에 대해서 아래로 백(24)이 당겨지도록 하기 위해서 진공 백(24)은 적당한 진공원과 연결되어 있다. 이로 인해서, 공구 표면(18)에 대해서 부품 레이업(32)이 압착하게 된다. 진공 백 처리에 사용되는 보통 다른 구성 부품들은 플라이 박리, 표면 브리더, 컬 플레이트(caul plates) 등(모두 표시하지 않음)에 한정됨이 없이 부품 레이업(32)의 상부, 진공 백(24) 밑에 위치할 수 있다. 에지 브리더(26)는 공구 표면(18)의 외부 에지에 지지되어 있는 부품 레이업(32)의 외연, 진공 백(24)의 밑에 위치할 수 있다. 도면에는 표시하지 않았지만, 에지 브리더 홈(20)은 진공 백(24)이 비워지고 부품 레이업(32)에 대해 아래로 당겨질 때 에지 브리더 홈(20)을 비우게 되는 진공 펌프와 연결된 비교적 빠른 흐름 진공 라인과 결합되어 있다. 진공 백(24)이 비워질 때 아래로 당겨짐으로써 에지 브리더 홈(20)이 실질적으로 개방된 상태로 유지되게 하는 것이 가능하다. 에지 브리더 홈(20)은 공구 표면의 에지가 "호흡"하도록 허용하면서 부품 레이업(32)의 전체 주위를 따라 양호한 진공압을 적용하는 진공 매니폴드로서 작용을 한다.

베리어층(16)을 형성하는 불투과성 박막(25)은 신축성이 있는 어떤 적당한 재료로 이루어질 수 있고, 이를 통해서 공기와 같은 가스가 통과하는 것을 차단하며, 제1 및 제2 공구부(12,14) 각각의 플라이에 적층될 수 있다. 베리어층(16)을 형성하는 박막(25)은 예를 들면, 제한없이, Viton®과 같은 탄성 중합체 고무, 신축성의 나일론 또는 신축성의 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 특정한 구현예에서, 베리어층(16)을 형성하는 박막(25)은 시트 재료로 이루어지며, 고열 진공으로 복합 공구(10)의 제작시 제1 공구부(12)의 전면에 형성된다. 박막(25)이 탄성 중합체의 고무인 경우에, 해당 고무는 제1 공구부(12) 상에서 고열 진공이 형성될 때 b-등급에 있을 수 있고, 그 후에 가황처리된다.

제1 공구부(12)의 전면에 박막(25)을 접착하기 위한 다른 기술로는, 제한하는 것은 아니지만 접착성 접합을 포함하는 것이 가능하다. 베리어층(16)의 두께는 물론 복합 공구(10)의 두께 "t" 내에서의 그의 위치는 적용 분야는 물론 복합 공구(10)를 형성하는데 사용되는 특정 재료에 따라 달라질 수 있다. 하지만, 일반적으로, 복합 공구(10)의 두께 "t"의 상부 절반 내에 위치할 수도 있지만, 제2 공구부(14)의 최상부 플라이 또는 전면 시트(18a) 밑에 최소한 여러 개의 플라이가 배치될 수 있다. 여기서는 박막(25)을 예시하였지만, 불투과성 베이러층(16)이 다른 기술을 사용하여 형성될 수 있다는 점을 알아야 한다.

열순환, 마모 및 인열, 취급시, 충격 또는 다른 원인들의 결과로 인하여 복합 공구(10)의 두께 "t"의 최소한 한 부위를 통해서 누출 경로가 발현될 수 있다. 박막(25)은 베리어층(16)으로서 기능을 하여 부품 레이업(32)에 이러한 누출 경로를 통해서 들어오는 공기가 부품 레이업(32)에 도달 및/또는 진공 백(24) 내의 진공에 도달하는 것을 차단하며, 그로 인해 진공 밀봉을 유지할 수 있다. 예를 들어, 부호 30a는 제1 공구부(12)에서의 누출 경로를 표시한 것으로, 상향으로 퍼지고 있지만, 베리어층(16)에 의해서 진행이 저지되고 차단되어 있다. 이와 유사하게, 누출 경로(30b)는 전면 시트(18a)로부터 제2 공구부(14)를 통해서 하향으로 길게 연장되어 있지만, 베리어층(16)에 의해서 차단되고 봉쇄되어 있다. 부호 30c는 다른 가능성이 있는 누출 경로를 나타낸 것으로, 공구 표면(18)으로부터 하향 및 측방으로 바깥쪽을 향해서 제2 공구부(14)의 에지(35)로 길게 연장되어 있다. 에지 브리더 홈(20)은 누출 경로(30c)를 절단함으로써 에지(35)로부터 진공 백(24)으로 공기의 누출을 차단하게 된다. 따라서, 복합 공구(10)에 형성된 누출 경로를 통해서 들어오는 일부 공기는 다른 방법으로 진공압의 손실 및/또는 경화 부품 내에서의 불일치를 초래할 수 있는 부품 레이업(32) 또는 진공 백(24) 내의 진공에 도달하는 것이 차단된다.

도 2a는 복합 공구(10)의 다른 구현예를 예시한 것으로, 에지 브리더 홈(20)이 제2 공구부(14)의 에지(35)(도 2 참조) 쪽으로 측방으로 바깥 방향으로 길게 연장되어 있으며, 외연 쇼울더(22)가 제거되어 있다. 이 구현예에서, 진공 백(24)은 박막(25)의 노출된 외부 에지(25a)에 대해 밀봉제(28)로 직접 밀봉되어 있다. 이 실시예에서와 같이, 밀봉제(28)가 박막(25)과 직접 접촉하는 경우에, 박막(25)은 불투과성 뿐만 아니라 밀봉제(28)와의 상용성이 있어야 하며, 복합체를 제작할 때 사용하는 용매에 대해서 내구성과 내성이 있어야 한다.

도 3은 도 1과 2에 나타낸 복합 공구를 제작하기 위한 방법의 한 구현예를 예시한 것이다. 단계(34)를 시작으로, 첫째로 제1 복합 공구부(12)를 형성한다. 둘째로, 별도로 복합 공구부(14)를 단계(36)에서 형성한다. 단계(34,36) 각각은 공구 또는 다른 기판과 같은 적당한 기판 위에 복수의 섬유 강화 복합재 플라이를 레이업할 수 있다. 단계(38)에서, 베리어층(16)을 형성하는 불투과성 박막(25)을 제1 및 제2 복합 공구부(12,14) 사이에 배치하여 공구(10)를 통해서 공기 누출을 차단한다. 제1 및 제2 복합 공구부(12,14) 사이에 베리어층(16)을 배치하는데 여러 가지 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 복합 공구부(12)를 레이업하고, 앞에서 언급한 바와 같이 탄성 중합체의 재료, 나일론 또는 실리콘으로 이루어질 수 있는 공기 불투과성 박막(25)을 진공 백을 사용하여 제1 공구부(12)의 표면에 대해 상기 시트가 압착되도록 제1 공구부(12) 위에 고열 진공으로 형성시킬 수 있다. 이 고열 진공 형성 공정은 박막(25)이 제1 공구부(12)에 접착될 때 제1 공구부(12)와 본질적으로 면대면 접촉을 보장하는 도움을 주게 된다. 도 3은 제1 공구부의 형성단계(34)가 제2 공구부 형성단계(36) 이전에 있는 것을 보여주고 있지만, 일반적인 실제 구현예에서는 공구(10)가 공구 표면(18) 뒤에서 제작될 수도 있다. 따라서, 제2 공구부(14)를 레이업하고 그 다음에 베리어층(16)을 제2 공구부(14) 위에 레이업할 수 있다. 그 다음에 제1 공구부(12)를 베리어층(16) 위에 레이업하고, 에지 브리더 홈(20)을 제2 공구부(14)에서 기계가공할 수 있다.

한 구현예에서, 제1 복합 공구부(12)는 박막(25)이 그 위에 고열 진공으로 형성되기 이전에 사전 경화할 수 있으며, 다른 구현예에서는, 제1 복합 공구부(12)를 박막(25)이 그 위에 고열 진공으로 형성될 때 경화하지 않고, 이 경우에, 제1 복합 공구부(12)와 박막(25)을 경화와 가황을 동시에 실시할 수 있다. 이와 유사하게, 복합 공구부(12,14) 중 어느 하나 또는 둘 모두 불투과성 박막(25)이 그들 사이에 적층될 때 경화하거나 경화하지 않을 수 있다. 순서가 다른 레이업, 박막(25)과 함께 제1 및 제2 공구부(12,14)의 조립 및 경화도 가능하다.

도 4는 복합 공구(10)를 제작하는 방법의 다른 구현예를 예시한 것이다. 단계(40)를 시작으로, 첫째는 제1세트의 복합재 프리프레그 플라이를 적당한 표면, 예를 들면 공구 또는 다른 기판에 레이업한다. 다음에 단계(42)에서, 불투과성 박막(25)을 복합재 프리프레그 플라이의 제1세트의 뒷면 상에 고열 진공으로 형성한다. 단계(44)에서, 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 제1 세트의 플라이 위에 레이업한다. 단계(46)에서, 제1 및 제2 세트의 플라이를 진공으로 불룩하게 하고 및 경화시킨다. 단계(48)에서 복합 공구(10)를 탈형하고, 다음에 단계(50)에서, 복합 공구(10)의 표면을 기계 가공으로 적당하게 제조하고 원하는 표면 가공을 위해 표면을 사포로 문지른다. 최종적으로, 단계(52)에서, 복합 공구(10)의 외부 에지(35)로 길게 연장되는 누출 경로를 절단하기 위해서 에지 브리더 홈을 제1 세트의 플라이를 통해서 기계가공을 한다.

개시 내용의 구현예들은 다양한 잠재적인 적용 분야에서 용도를 찾을 수 있다. 특히, 운송 산업계, 예를 들면 항공 우주, 해운, 자동차 및 복합 부품의 오토클레이브 경화가 사용될 수 있는 다른 분야가 포함된다. 도 5 및 도 6과 관련하여, 개시 내용의 구현예들은 도 5에 나타낸 바와 같은 항공기 제작 및 서비스 방법(54) 및 도 6에 나타낸 바와 같은 항공기(56)의 상황에 사용될 수 있다. 개시한 구현예의 항공기 적용에는, 예를 들면, 제한 없이 다양한 복합 부품의 생산에 사용되는 복합 공구, 예를 들어 이에 한정되는 것은 아니지만, 기체(72)의 형성 부품, 기내 시스템(74) 및/또는 항공기(56)의 실내(76)를 포함한다. 사전 생산, 예시적인 방법(54)에는 항공기(56)의 사양 및 설계(58), 자재 조달(60)이 포함될 수 있다. 생산 시, 구성 부품 및 하위 부품 제작(62) 및 항공기(56)의 시스템 통합(64)이 이루어진다. 그 다음에 항공기(56)는 인증 및 납품(66)을 거친 후에 운행 중(68) 상태로 배치된다. 소비자에 의한 운행 중에, 항공기(56)는 정기적인 유지 관리 및 서비스(70)가 되도록 계획되며, 여기에는 개조, 재구성, 개장 등이 포함될 수 있다.

방법(54)의 각 공정은 시스템 통합기, 제3자, 및/또는 운영자(예, 고객)에 의해서 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적에 대해, 시스템 통합기는 제한 없이 다수의 항공기 제작사와 주시스템 하청업자를 포함하며; 제3자는 제한 없이 다수의 판매자, 하청업자, 및 공급업자를 포함하고; 운영자는 항공사, 리스 회사, 군수업체, 서비스 기관 등이 포함된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 예시적인 방법(54)에 의해서 생산되는 항공기(56)는 복수의 시스템(74)과 실내(76)를 갖는 기체(72)를 포함할 수 있다. 고수준의 시스템(74)의 예로는 하나 이상의 추진 시스템(78), 전기 시스템(80), 유압 시스템(82), 환경 시스템(84)을 포함한다. 다수의 다른 시스템이 포함될 수도 있다. 항공 우주의 실시예를 나타내었지만, 개시의 원리는 해양 및 자동차 산업과 같은 다른 산업에도 적용될 수 있다.

어떤 하나 이상의 단계의 생산 및 서비스 방법(54) 중에 여기서 구현된 시스템과 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면, 생산 공정(62)에 해당하는 구성 부품 또는 하위 부품은 항공기(56)가 운행 중인 동안에 생산된 구성 부품 및 하위 부품과 유사한 방식으로 제작 또는 제조될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 구현예, 방법 구현예 또는 이들의 조합이 예를 들면, 실질적으로 항공기의 신속한 조립 또는 항공기 비용의 절감을 위해 생산 단계(62,64) 중에 이용될 수 있다. 이와 유사하게, 하나 이상의 장치 구현예, 방법 구현예 또는 이들의 조합이 유지 관리 및 서비스(70)를 위해 항공기(56)의 운행 중에 제한 없이 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 제1 태양에 따르면 이하와 같이 요약된다.
A1. 공기 불투과성 재료로 된 베리어층을 포함하는 복합 적층체로 이루어진 진공 건전성을 가지는 복합 공구이다.
A2. 또한, 단락 A1의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 복합 적층체는 제1 및 제2 세트의 복합재 플라이를 포함하고,
상기 베리어층은 상기 제1 및 제2 세트의 복합재 플라이의 사이에 샌드위치된 박막을 포함한다.
A3. 또한, 단락 A2의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 박막은 신축성이 있다.
A4. 또한, 단락 A3의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 박막은 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나이다.
A5. 또한, 단락 A1의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 복합 적층체는
그 위에 배치되는 복합 부품을 가지기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트, 및
상기 베리어층으로 밑으로 길게 연장되어 있고 상기 공구 표면을 감싸고 있는 상기 전면에 있는 에지 브리더 홈을 포함한다.
A6. 또한, 단락 A1의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 적층체는 제1 및 제2 공구부를 포함하고,
상기 공기 불투과성의 재료의 베리어층은 상기 제1 및 제2 공구부 사이에 샌드위치되어 있다.
본 발명의 추가 태양에 따르면,
B1. 복합 부품을 그 위에 배치하기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트를 포함하는 복수의 복합재 플라이; 및
공구를 통한 공기 누출을 차단하기 위해서 상기 복합재 플라이 사이에 끼워져 있는 적어도 하나의 가스 불투과성 베리어층으로 이루어진 복합 부품을 진공 백 처리에 사용하기 위한 복합 공구를 제공한다.
B2. 또한, 단락 B1의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 베리어층은 신축성의 재료로 형성된다.
B3. 또한, 단락 B2의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 신축성의 재료는 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나이다.
B4. 또한, 단락 B1의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 복합재 플라이는 상기 공구 표면을 실질적으로 둘러싸고 있는 홈을 포함한다.
B5. 또한, 단락 B4의 복합 공구를 제공하며, 여기서, 상기 홈은 상기 플라이의 적어도 일부에서 밑으로 전면 시트를 통해서 베리어층으로 길게 연장되어 있다.
C1. 제1 복합 공구부를 형성하는 단계;
그 위에 진공 백 처리를 위해서 복합 부품이 배치되는 공구 표면을 가지는 제2 복합 공구부를 형성하는 단계;
공구를 통해서 공기 누출을 차단하기 위해서 상기 제1 및 제2 복합 공구부 사이에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계로 이루어진 복합 부품의 진공 백 처리를 위해 사용되는 복합 공구의 제작 방법이다.
C2. 또한, 단락 C1의 방법을 제공하며, 여기서, 상기 제1 및 제2 복합 공구 사이에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계는
상기 제1 복합 공구부의 표면에 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계;
상기 공기 불투과성 박막과 상기 제1 복합 공구부 위에 진공 백을 배치하여 상기 공기 불투과성 박막을 제1 복합 공구부의 표면에 부착하는 단계; 및
상기 진공 백을 사용하여 상기 제1 복합 공구부의 표면에 대해 상기 공기 불투과성 박막을 압착하는 단계를 포함한다.
C3. 또한, 단락 C1의 방법을 제공하며, 여기서, 상기 제1 복합 공구부를 형성하는 단계는
제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계를 포함하고,
상기 박막을 배치하는 단계는 상기 제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이에 박막을 레이업하는 단계를 포함하며,
상기 제2 복합 공구부를 형성하는 단계는 상기 박막 위에 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계를 포함한다.
C4. 또한, 단락 C3의 방법을 제공하며, 여기서, 공구 표면을 둘러싸는 제2 복합 공구부에 홈을 형성하는 단계를 추가로 한다.
C5. 또한, 단락 C4의 방법을 제공하며, 여기서, 상기 제2 복합 공구부에 홈을 형성하는 단계는 박막의 수위까지 밑으로 제2 세트의 복합 프리프레그 플라이를 기계 가공하는 것에 의해 수행한다.
D1. 제1 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계;
제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 레이업하는 단계;
공기 불투과성 박막을 상기 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 사이에 배치하여 공구를 통한 누출을 차단하는 단계; 및
제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이와 불투과성 박막을 적층하는 단계로 이루어지는 진공 건전성을 가지는 복합 공구의 제작 방법이다.
D2. 또한, 단락 D1의 방법을 제공하며, 여기서, 상기 박막 형성은 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이를 동시 경화하고 불투과성 박막을 가황 처리한다.
D3. 또한, 단락 D1의 방법을 제공하며, 여기서, 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 각각을 경화하는 단계를 추가로 하여 이루어지되
상기 박막 형성은 경화된 제1 및 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이 각각에 불투과성 박막을 접착적으로 접합시키는 것을 포함한다.
D4. 또한, 단락 D1의 방법을 제공하며, 여기서, 진공 백 처리를 위해서 복합 레이업을 배치할 수 있는 공구의 영역을 둘러싸게 되는 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이의 전면에 홈을 형성하는 단계를 추가로 하여 이루어진다.
D5. 또한, 단락 D1의 방법을 제공하며, 여기서, 공기 불투과성 박막을 배치하는 단계는 제2 세트의 복합재 프리프레그 플라이의 플라이 형성 부품에 b-등급 고무의 시트를 배치하는 단계를 포함하고,
상기 박막 형성은 b-등급의 고무 시트를 가황처리하는 것을 포함한다.

다른 예시적인 구현예의 설명이 예시 및 설명의 목적으로 제시되어 있지만 개시된 형태에서 포괄적이거나 그 구현예로 한정하고자 하는 의도는 아니다. 많은 변형 및 변화가 이 기술분야의 통상의 기술자들에게는 명백할 것이다. 또한, 다른 예시적인 구현예들은 다른 예시적인 구현예들과 비교해서 다른 이점을 제공할 수 있다. 선택된 구현예 또는 구현예들은 구현예의 원리, 실제적인 적용을 잘 설명하고, 이 기술분야의 통상의 기술자가 아니라도 다양하게 변형된 여러가지 구현예에 대한 개시 내용이 고려된 특정 이용에 대해 적절한 것으로서 이해할 수 있도록 하기 위해서 선택 및 설명한 것이다.

10: 복합 공구,
12: 제1 공구부,
14: 제2 공구부,
16: 베리어층,
18: 공구 표면,
18a: 전면 시트,
20: 에지 브리더 홈,
22: 쇼울더,
24: 진공 백,
25: 불투과성 박막,
25a: 외부 에지,
26: 에지 브리더,
28: 밀봉제
30a, 30b, 30c: 누출 경로,
32: 복합 부품 레이업,
35: 외부 에지

Claims (21)

1. 하기를 포함하는 진공 건전성을 가지는 복합 공구:
   제1 및 제2 세트의 복합재 플라이, 및 공기 불투과성 재료로 된 베리어층을 포함하고, 상기 베리어층은 상기 제1 및 제2 세트의 복합재 플라이의 사이에 샌드위치된 박막을 포함하는 것인 복합 적층체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 박막은 신축성이 있는 복합 공구.
4. 제3항에 있어서, 상기 박막은 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나인 복합 공구.
5. 제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합 적층체는 그 위에 배치되는 복합 부품을 가지기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트, 및
   상기 베리어층으로 밑으로 길게 연장되어 있고 상기 공구 표면을 감싸고 있는 상기 전면에 있는 에지 브리더 홈을 포함하는 복합 공구.
6. 제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합 적층체는 제1 및 제2 공구부를 추가로 포함하고, 상기 공기 불투과성의 재료의 베리어층은 상기 제1 및 제2 공구부 사이에 샌드위치되어 있는 복합 공구.
7. 복합 부품을 그 위에 배치하기에 적합한 공구 표면을 가지는 전면 시트를 포함하는 복수의 복합재 플라이; 및
   공구를 통한 공기 누출을 차단하기 위해서 상기 복합재 플라이 사이에 끼워져 있는 적어도 하나의 가스 불투과성 베리어층을 포함하는 복합 부품을 진공 백 처리에 사용하기 위한 복합 공구.
8. 제7항에 있어서, 상기 베리어층은 신축성의 재료로 형성된 복합 공구.
9. 제8항에 있어서, 상기 신축성의 재료는 고무, 나일론 및 실리콘 중에서 하나인 복합 공구.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복합재 플라이는 상기 공구 표면을 실질적으로 둘러싸고 있는 홈을 포함하는 복합 공구.
11. 제10항에 있어서, 상기 홈은 상기 플라이의 적어도 일부에서 밑으로 전면 시트를 통해서 베리어층으로 길게 연장되어 있는 복합 공구.
12. 삭제
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