KR102201690B1 - 섬유 보강 열가소성 부품의 압축 성형 방법 및 장치 - Google Patents

섬유 보강 열가소성 부품의 압축 성형 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일체형 피팅들을 구비한 섬유 보강 열가소성 부품은 압축 성형된다. 사전-압밀된 섬유 보강 열가소성 물질의 슬러그는 유동 가능하게 될 때까지 가열되고 이어서 상기 부품 및 상기 피팅 양자 모두를 형성하기 위하여 성형기 내로 주입된다.

Description

섬유 보강 열가소성 부품의 압축 성형 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR COMPRESSION MOLDING FIBER REINFORCED THERMOPLASTIC PARTS}
항공기 및 다른 산업들에서, 다양한 부품들 및 구조물들이 복합재들 또는 경량 금속들과 복합재들의 조합으로 제조되는데, 이는 이들의 비교적 높은 강도-대-중량비들 때문이다. 윤곽들 또는 비교적 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 부품들의 경우, 부품들은 종종 열경화성 프리 프레그(pre-preg) 테이프 레이업(layup) 기술들 및 오토클레이브(autoclave) 경화법를 사용하여 제조된다. 토우(tow)들 또는 프리 프레그 테이프들의 밴드폭(bandwidth)들은 멀티-플라이 적층물을 형성하기 위해 나란히 레이업된다. 부품을 따르는 부하 입력 위치들에서 부품이 피팅들을 요구하는 이러한 적용들에서, 맞춤 금속 피팅들이 별개로 기계가공되고 그 후 복합재 적층물 부품에 체결된다. 부품의 기하학적 형상에 따라서, 때때로, "누들(noodle)들"로 지칭되는 필러들이 조인트들을 강화하기 위해 부품 내의 갭들 또는 공동들에 설치되어야만 한다.
상기 설명된 복합재 적층물 제조 프로세스는 시간 소모적이며, 노동 집약적이고 자동 섬유 배치 기계들과 같은 고가의 자본 설비를 요구한다. 또한, 이러한 복합재 적층물 부품들은 원하는 것보다 더 무거울 수 있는데 이는 국부적인 강화를 위해 요구되는 패드 업(pad-up)들이 점차적으로 형성되어야만 하고, 따라서 부가적인 플라이 재료(ply material)들의 배치를 요구하기 때문이다. 또한, 복합재 적층물 부품들은 부품이 경화된 후에 적층물 부품 내에 드릴링 또는 절단 가공된 라이트닝 홀(lightening hole)들 주위와 같은, 적층물 내의 개구들 주위에 노치 민감성을 보일 수 있다.
불연속 섬유 보강 열가소성 부품들은 다양한 형상들로 성형될 수 있지만, 부품 특징부(feature)들을 통합하기 위한 능력은 수지 유동을 제한하는 용융된 열가소성 수지의 높은 점성으로 인해 제한된다. 수지들을 유동시키는 능력은 보강 섬유들이 비교적 길고, 섬유 함량이 높으며, 요구되는 유동 거리들이 길 때 특히 제한된다. 또한, 사출 성형과 같은 성형 기술들은 섬유들을 손상시키는 경향을 가질 수 있어서, 이에 의해 성형된 부품의 강도에 영향을 미친다. 압출 성형과 같은 다른 성형 기술들은 균일한 횡단면 형상을 갖는 단일의 직선 부품의 생산으로 제한된다.
따라서, 라미나(lamina)를 레이업 하는 요구를 배제하고, 수작업(touch labor) 뿐만 아니라 고가의 자본 설비를 감소시키는, 곡선들, 윤곽들 또는 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 복합재 부품들을 제조하기 위한 방법 및 장치에 대한 요구가 있다. 고속의 생산 환경들에서 신속하고 경제적으로 제조될 수 있는 피팅들 및 통합 특징부들을 가진 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 복합재 부품들에 대한 요구가 또한 있다.
본 출원은 2013년 12월 3일 출원된 동시 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제 14/095,531호(대리인 사건 번호 제 12-1660-US-NP호), 그리고 2013년 12월 3일 출원된 동시 계류 중인 미국 특허 출원 일련번호 제 14/095,693호와 관련된다.
개시된 실시예들은 불연속 섬유들로 보강된 열가소성 수지들의 압축 성형을 사용하여 복합재 부품들을 생산하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 윤곽들, 곡선들 및/또는 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 복합재 부품들은 진공 배깅(vacuum bagging) 및 오토클레이브 프로세싱에 대한 요구 없이 제조될 수 있다. 피팅들은 부품들에 통합될 수 있으며, 이에 의해 피팅들을 별개로 제조하고 부품들에 부착하기 위한 요구를 감소시키거나 없앤다. 제조를 위한 수작업 요구 부품이 감소되고, 전체 부품 중량은 감소될 수 있다. 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 부품들은 비교적 저렴한 성형 설비를 사용하여 더 신속하고 경제적으로 제조될 수 있다. 높은 함량의 불연속 섬유들을 갖는 보강된 열가소성 부품들은 저렴하게, 그리고 성형 프로세스 동안 실질적으로 섬유들을 손상시키지 않으면서 성형될 수 있다. 긴 수지 유동 거리들이 성취될 수 있어서 부품의 길이를 따른 임의의 지점에서의 복잡한 부품 특징부들의 성형을 허용한다. 크기, 두께 및 곡률의 변경들을 포함하는, 부품들의 길이를 따라, 기하학적 형상이 변하는 횡단면들을 갖는 세장형의 보강 열가소성 부품들의 제조가 가능하다.
하나의 개시된 실시예에 따르면, 세장형의 섬유 보강 열가소성 부품의 압축 성형 방법이 제공된다. 이 방법은 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 투입(load)하는 것을 포함하는, 몰드 충전물(mold charge)을 투입하는 단계, 및 이 몰드 충전물이 유동 가능할 때까지 몰드 충전물을 가열하는 단계를 포함한다. 몰드 충전물을 투입하는 단계는 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크를 실린더 안으로 투입함으로써 수행될 수 있다. 몰드 충전물을 가열하는 단계는 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 수지의 용융 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 몰드를 가열하는 단계, 및 몰드 충전물을 부품으로 성형하는 단계를 포함한다. 몰드 충전물은 유동 가능한 몰드 충전물을 가열된 몰드 안으로 주입함으로써 부품으로 성형된다. 이 방법은 몰드 충전물이 그 형상을 유지할 수 있을 때까지 몰드를 냉각하는 단계를 더 포함하며, 그 이후에 성형된 몰드 충전물이 몰드로부터 제거될 수 있다. 냉각 단계는 플레이크들 내의 수지의 유리 전이 온도 미만인 온도로 몰드를 냉각시킴으로써 성취된다. 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 몰드 충전물을 가열하는 단계는 몰드 충전물이 유동 가능하게 되게 한다. 몰드 충전물은 사전-압밀(pre-consolidate)될 수 있고, 가열되어 유동 가능한 몰드 충전물을 가열된 몰드 안으로 주입하는데 사용되는 실린더 안으로 투입될 수 있다. 몰드 충전물은 사용 준비될 때까지 보관될 수 있는 슬러그로 사전-압밀될 수 있다. 몰드 충전물을 투입하는 단계는 슬러그를 투입하는 단계를 포함한다. 사전-압밀은 소정량의 섬유 보강 수지 플레이크들을 챔버 안으로 배치하고(place), 이 섬유 보강 플레이크들을 압축하면서 섬유 보강 플레이크들이 서로 부착될 때까지 섬유 보강 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 섬유 보강 플레이크들을 가열하고, 그 후 플레이크들이 취급될 수 있고 보관될 수 있는 바람직한 형상을 형성할 때까지 슬러그를 냉각시킴으로써 성취될 수 있다. 사용 준비가 될 때, 사전-압밀된 슬러그들은 충전물 실린더 안으로 투입되고 수지의 용융 온도로 재가열된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 통합 피팅을 갖는 열가소성 복합재 부품의 압축 성형 방법이 제공된다. 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들의 충전물은 사전-압밀되고, 충전물은 실린더 내에 배치된다. 실린더는 부품 공동 및 적어도 하나의 피팅 공동을 갖는 성형기(mold tool)와 커플링된다. 사전-압밀된 충전물은 열가소성 수지와 보강 섬유들의 유동 가능한 혼합물을 형성하기 위해 실린더 내에서 가열된다. 유동 가능한 혼합물은 실린더 내의 유동 가능한 혼합물을 압축시킴으로써 부품 공동 그리고 피팅 공동 안으로 유동된다. 충전물의 사전-압밀은 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 튜브에 배치하고, 이 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들이 연화되어 서로 부착될 때까지 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 가열하고, 가열된 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 슬러그로 압축함으로써 성취될 수 있다. 슬러그는 실린더 안으로 넣어지고 실린더 내의 피스톤에 의해 압축되어 수지와 섬유들의 유동 가능한 혼합물이 성형기 안으로 주입되게 한다. 선택적으로, 피팅 공동을 갖는 몰드 모듈이 부품과 통합된 피팅을 성형하기 위해 성형기에 부착될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 부품 공동을 갖는 성형기, 그리고 이 부품 공동과 커플링되고 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들의 사전-압밀된 충전물을 함유하도록 적응되는 실린더를 포함한다. 이 장치는 또한 사전-압밀된 충전물을 수지와 보강 섬유들의 유동 가능한 혼합물로 가열하기 위한 히터, 및 실린더 내의 피스톤을 포함한다. 피스톤과 커플링되는 액추에이터는 유동 가능한 혼합물을 압축하기 위해 피스톤을 강제로 밀어 넣고 유동 가능한 혼합물을 부품 공동 안으로 강제로 밀어 넣는다. 성형기는 부품과 통합된 피팅을 성형하기 위해 몰드 피팅 공동을 갖는 몰드 모듈을 포함할 수 있다. 몰드 모듈은 성형기로부터 제거 가능할 수 있다. 부품 공동은 세장형일 수 있고 길이방향 축선을 포함할 수 있으며, 실린더는 부품 공동의 길이방향 축선과 일반적으로 축방향으로 정렬되는 길이방향 축선을 포함할 수 있다. 히터는 실린더를 가열하기 위해 실린더를 둘러싸는 복수의 가열 밴드들을 포함한다. 장치는 충전물을 일반적으로 원통형 슬러그로 사전-압밀하기 위한 공구를 더 포함할 수 있다. 상기 공구는 튜브를 포함하며, 튜브 안으로 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들이 도입될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 밴드 히터들은 튜브를 가열하기 위해 튜브 위로 슬리브 연결될 수 있다. 질량체(mass)가 질량체에 작용하는 중력 하에서 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 압축하기 위해 튜브 안으로 도입될 수 있다.
특징들, 기능들 및 이점들은 본 개시의 다양한 실시예들에서 독립적으로 성취될 수 있거나 이후의 설명 및 도면들을 참조하여 추가의 세부 사항들을 볼 수 있는 또 다른 실시예들에서 조합될 수 있다.
예시적인 실시예들의 특징으로 여겨지는 신규한 특징들이 첨부된 청구항들에 제시된다. 하지만 예시적인 실시예들, 뿐만 아니라 실시예들의 바람직한 사용 모드, 추가의 목적들 및 이점들이, 첨부된 도면들과 관련하여 읽을 때 본 개시의 예시적인 실시예에 대한 이후의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 섬유 보강 열가소성 부품들을 압축 성형하기 위한 장치의 개략적인 측면도의 예시이다.
도 2는 도 1에서 "도 2"로 표시된 영역의 예시이다.
도 3은 도 2에 도시된 장치에 배치되는 몰드 충전물의 플레이크(flake)들 중 하나의 플레이크의 예시이다.
도 4는 대체 형상을 가지는 플레이크의 예시이다.
도 5는 일체형 단부 피팅(fitting)을 가지는 섬유 보강 열가소성 I-빔(beam)의 사시도의 예시이다.
도 6은 일체형 피팅들을 가지는 섬유 보강 열가소성 중공형 빔의 사시도의 예시이다.
도 7은 섬유 보강 열가소성 T-프레임(frame)의 단부의 사시도의 예시이다.
도 8은 섬유 보강 열가소성 모자형 스트링거(hat stringer)의 단부의 사시도의 예시이다.
도 9는 섬유 보강 열가소성 부품들을 압축 성형하기 위한 장치의 사시도의 예시로서, 몰드 인서트(mold insert)를 나타내기 위하여 모듈식 성형기(modular mold tool)가 부분적으로 분해되고, 충전물 실린더를 더 잘 보여주기 위하여 밴드 히터들 중 하나의 밴드 히터의 부품들이 부분적으로 제거된 예시이다.
도 10은 도 9에 도시된 장치에 사용된 사전-압밀된 열가소성 슬러그의 사시도의 예시이다.
도 11은 도 9에 도시된 장치의 성형기 형성 부품의 분해 사시도의 예시이다.
도 12는 섬유 보강 열가소성 부품들의 압축 성형을 위한 장치의 대안적인 실시예의 개략도의 예시이다.
도 12a는 섬유 보강 열가소성 부품들을 압축 성형하기 위한 장치의 다른 대안적인 실시예의 개략도의 예시이다.
도 13은 도 10에 도시된 슬러그를 생산하기 위한 장치의 등각 투상도의 예시이다.
도 14는 섬유 보강 플라스틱 부품들을 압축 성형하기 위한 방법의 흐름도의 예시이다.
도 15는 항공기 생산 및 서비스(service) 방법의 흐름도의 예시이다.
도 16은 항공기의 블록도의 예시이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 개시된 실시예들은 불연속 섬유들로 보강되는 다양한 세장형 열가소성 수지 부품(42)들(도 5 내지 도 8) 중 어느 하나를 압축 성형하기 위한 장치(20)에 관한 것이다. 상기 장치(20)는 대략적으로(broadly) 세장형 성형기(26) 및 충전물(22)을 유지하도록 적응된 충전물 실린더(28)를 포함하며 상기 충전물은 사전-압밀된 소정 양(a quantity of)의 열가소성 복합재(TPC) 플레이크(24)들을 포함한다. 여기서 사용된 바와 같은, "플레이크(flake)들", "TPC 플레이크들" 및 "섬유 플레이크들"은 부품(42)을 보강하기에 적합한 섬유들을 함유하는 열가소성 수지의 개별 피스(piece)들, 프래그먼트(fragment)들, 슬라이스(slice)들, 레이어(layer)들 또는 질량체(mass)들을 지칭한다. 유압 모터(이에 제한되지 않음)를 포함할 수 있는 액추에이터(34)는 램 로드(ram rod; 32)에 의해 충전물 실린더(28) 내의 피스톤(30)과 커플링된다. 용융 충전물(22)이 성형기(26)의 몰드 부품 공동(27) 내로 주입되는 것을 허용하도록, 충전물 실린더(28)는 주입 포트(36)에 의해 성형기(26)의 일 단부와 커플링될 수 있다. 아래에서 논의된 다른 실시예들에서, 충전물 실린더(28)는 성형기(26)에 직접 커플링될 수 있다. 성형기(26)는 용융 충전물(22)이 몰드 부품 공동(27) 내로 주입될 때 몰드 부품 공동(27)으로부터 공기의 누출을 허용하기 위한 적어도 하나의 에어 벤트(air vent; 55)를 포함할 수 있다.
도 2는 사전-압밀된 충전물(22)을 형성하기 위해 사용된 TPC 플레이크(24)들의 그룹화 상태를 도시하며, 도 3은 TPC 플레이크(24)들 중 하나의 플레이크를 도시한다. 예시된 실시예에서, TPC 플레이크(24)들 각각은 일반적으로 직사각형의 길고 얇은 형상을 가지며, 이 형상에서 보강 섬유(35)들은 실질적으로 동일한 길이(L) 및 폭(W)을 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서, TPC 플레이크(24)들은 다른 형상들을 가질 수 있으며, 보강 섬유(35)들은 길이(L)가 다를 수 있다. 예를 들면, 도 4는 일반적으로 타원(oval) 형상을 가져서 다양한 길이(L)들을 갖는 섬유(35)들을 야기하는 TPC 플레이크(24)를 예시한다. 상이한 길이들을 가지는 섬유(35)들의 존재는 균등한 기계적 특성들을 증진하고 및/또는 부품(42)을 강화하면서 부품(42) 내에 섬유(35)들의 더 균일한 분포를 성취하는데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-압밀된 충전물(22)은 상이한 크기들 및/또는 형상들을 가지는 TPC 플레이크(24)들의 혼합물을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 섬유(35)들은 대략 최대 0.5 인치 또는 대략 1.0 인치 초과의 길이를 가질 수 있다. 플레이크(24)들 각각에서 수지-대-섬유(35)들의 비율은 상대적으로 높을 수 있어, 섬유(35)들과 용융 수지의 유동가능한 혼합물을 야기하며, 이 혼합물은 혼합물의 30 체적%를 초과하고 최대 65 체적% 또는 65 %체적을 초과할 수 있는 섬유 함량을 가진다.
플레이크(24)들 내의 열가소성 수지는 비교적 높은 점성의 열가소성 수지, 이를 테면 이것으로 제한되는 것은 아니지만 단지 몇 가지만 거론하자면, PEI(polyetherimide; 폴리에테르이미드), PPS(polyphenylene sulphide; 폴리페닐린 설파이드), PES(polyethersulfone; 폴리에테르설폰), PEEK(polyetheretherketone; 폴리에테르에테르케톤), PEKK(polyetherketoneketone; 폴리에테르케톤케톤), 및 PEKK-FC(polyetherketoneketone-fc grade; 폴리에테르케톤케톤-fc 그레이드)를 포함할 수 있다. 플레이크(24)들 내의 보강 섬유(35)들은 다양한 고 강도 섬유들 중 어느 하나, 이를 테면 탄소, 금속, 세라믹 및/또는 유리 섬유들(이에 제한되지 않음)일 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 장치(20)는 적절한 가열 장치, 이를 테면 통합형 전기 저항 가열 코일(23)들 또는 유사 가열 장치(이에 제한되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이 가열 장치는 플레이크(24)들 내의 수지가 용융되어 열가소성 수지와 무작위 배향(randomly oriently) 불연속 보강 섬유(35)들의 유동 가능한 혼합물을 형성할 때까지 충전물 실린더(28) 내의 충전물(22)을 가열한다. 액추에이터(34)에 의해 구동된 피스톤(30)은 충전물(22)을 압축하기 위하여 실린더(28)를 통하여 이동하고, 수지 및 섬유(35)들의 용융 혼합물을 주입 포트(36)를 통해 성형기(26)의 몰드 부품 공동(27) 내로 강제로 유동(38)시킨다. 성형기(26)는 내부 가열/냉각 유체 통로(25)들(도 1)을 사용하여 가열 및 냉각되지만, 다른 성형 가열 기술들, 이를 테면 전기 저항 가열 또는 유도 가열이 사용될 수 있다.
선택적으로, 상기 장치(20)는 성형기(26)에 영구적으로 또는 제거 가능하게 부착되는 하나 또는 둘 이상의 몰드 모듈(40)들을 가질 수 있다. 몰드 모듈(40)들 각각은 대응하는 피팅 또는 부품(42)과 일체형인 다른 특징부, 이를 테면 아래에서 논의되는 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 부품(42)들의 특징부들을 성형하기 위한 몰드 부품 공동(27)과 커플링된 몰드 피팅 공동(29)을 포함한다. 몰드 모듈(40)들 각각은 제거되고 다른 몰드 모듈(40a)로 교체될 수 있어, 이에 의해 상이한 크기들 또는 형상들을 가진 피팅들이 부품(42)과 일체로 성형되는 것을 허용하여 국부적 설계 변경들을 수용한다.
도 5 내지 도 8은 개시된 방법 및 장치(20)를 사용하여 압축 성형될 수 있는 예시적인 세장형 부품(42)들을 예시한다. 도 5에 도시된 부품(42)은 부품의 일 단부 상에 일체로 성형된 2-러그 피팅(52)을 가지는 I-빔이다. I-빔은 상부 및 하부 캡(44, 46)들과 각각 일체로 성형된 웨브(48)를 포함한다. 비록 I-빔이 생산된 후 라이트닝 홀(50)들이 웨브(48)를 통하여 드릴링되거나 보어링될 수 있지만, 웨브(48) 내에 라이트닝 홀(50)들이 일체로 성형되는 것이 가능할 수 있다.
도 6에 도시된 부품(42)은, 일반적으로 직사각형인 횡단면 및 실질적으로 부품의 길이 전체에 걸쳐(throughout) 개방된 내부(56)를 가지는 중공형 빔이다. 피팅(58, 60, 62, 64)들은 빔의 하나의 벽(65)과 일체로 그리고 이 벽을 따라 형성된다. 도 7은 연결 웨브(70)와 일체로 형성된, 상부 및 하부 캡(66, 68)들을 포함하는 T자형 프레임을 포함하는 부품(42)을 예시한다. 상부 캡(66)은 예를 들면 패널 부재(도시 안됨)들을 수용하여 장착하도록 적응되는 T자형 프레임의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 한 쌍의 그루브(72)들을 포함한다. 도 8은 모자-타입 스트링거(hat-type stringer)를 포함하는, 또 다른 압축 성형 부품(42)을 예시한다. 모자형 스트링거는 플랜지(76)와 일체로 성형된 모자형 부분(74)을 포함한다. 비록 도 5 내지 도 8에 도시된 부품(42)들이 실질적으로 직선형이지만, 부품들 중 어느 하나는 부품들의 길이들을 따라 하나 또는 둘 이상의 곡선들 또는 윤곽들을 가질 수 있는 것이 여기서 주목되어야 한다. 더욱이, 부품(42)이 부품(42)의 길이를 따라 변하는 횡단면 형상을 가질 수 있는 것이 전술된 것으로부터 인지될 수 있다.
이제, 불연속 섬유(35)들(도 3)로 보강된 열가소성 수지 부품(42)들을 압축 성형하기 위한 장치(20)의 다른 실시예를 예시하는 도 9, 도 10, 및 도 11에 주목한다. 이러한 예에서, 액추에이터(34)는 세장형 충전물 실린더(28) 내에 수용된 피스톤(30)을 선형으로 변위하는 유압 구동 액추에이터(34)를 포함한다. 충전물 실린더(28)의 일 단부는 패스너(75)들에 의한 것과 같이 세장형 성형기(26)의 일단부에 제거가능하게 부착된다. 성형기(26)는 체결되거나 다른 방식으로 서로 클램핑되는 모듈형 도구 상부(82), 모듈형 도구 저부(84) 및 단부 캡(92) 내에 둘러 싸여진 세장형 몰드 인서트(86)를 포함한다. 충전물 실린더(28)의 길이 방향 축선은 성형기(26)의 길이 방향 축선(45)과 실질적으로 정렬된다.
복수의 밴드 히터(80)들(도 9)은 충전물(22)을 사전-압밀된 충전물(22) 내의 수지를 용융하기에 충분한 온도로 가열하기 위해 충전물 실린더(28) 위로 슬리브 연결된다. 밴드 히터(80)들은 예를 들면 "스마트 서셉터(smart susceptor)들"을 채용하는 전자-자기 유도 히터들(이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있지만, 다른 가열 장치들이 채용될 수 있다. 충전물(22)은 앞에서 설명된 타입의 TPC 플레이크(24)들을 사용하여 생산되는 열가소성 수지 및 섬유(35)들의 사전-압밀된 혼합물을 포함하는 원통형 형상의 슬러그(78)(도 10)이다. 슬러그(78)는 피스톤(30)이 후퇴된 후 충전물 실린더(28)의 개방 단부로부터 충전물 실린더(28) 내로 삽입될 수 있다.
도 11은 성형기(26)의 부가 상세들을 예시하며 여기에서 몰드 인서트(86)는 도 5에 도시된 I-빔 부품(42)을 압축 성형하도록 특별히 적응된다. 몰드 인서트(86)는 I-빔 부품(42)의 형상과 일치하는 세장형 몰드 공동을 함께(collectively) 형성하는 한 쌍의 측부 몰드 인서트(88)들, 및 상부 및 저부 인서트(88)들을 포함한다. 몰드 인서트(86)는 상부, 저부 및 한 쌍의 측부 피팅 인서트(90)들을 더 포함하며 이들은 단부 피팅(52)의 형상에 대응하는 몰드 피팅 공동(29)(도 1 참조)을 함께 형성한다. 몰드 인서트(86)의 컴포넌트들은 각각 모듈형 상부 및 저부(82, 84), 그리고 단부 캡(92)에 의해 조립체로서 결합된다(hold together). 모듈형 도구 상부 및 저부(82, 84)는 플랜지(85)들을 포함하고 이 플랜지들에 충전물 실린더(28)가 패스너(75)(도 9)들에 의해 부착될 수 있다. 성형기(26)는 일체형 가열 코일들 또는 내부 가열/냉각 유체 통로들(25)(도 1 참조)에 의한 것과 같은, 다양한 기술들 중 어느 하나를 이용하여 자체 가열될 수 있거나 유도 가열될 수 있다. 성형기(26)는 성형기의 길이를 따라 다수의 에어 벤트(55)들을 포함할 수 있으며 이 에어 벤트들은 충전물(22)이 몰드 공동 내로 주입될 때 몰드 공동과 연통되어 몰드 공동으로부터의 공기의 누출을 허용한다.
도 9 내지 도 11에 도시된 장치(20)의 실시예는 세장형인 섬유 보강 플라스틱 수지 부품들을 압축 성형하도록 특히 적절하게 적응된다. 몰드 인서트(86)에 의해 형성된 몰드 부품 공동(27)과 충전물 실린더(28)의 길이 방향 축선들의 정렬은 최소 유동 저항으로, 몰드 부품 공동(27)의 길이 전체에 걸쳐 그리고 그 내부로 용융 수지 및 섬유(35)들의 자유 유동을 촉진한다. 더욱이, 충전물 실린더(28)의 사용 및 몰드 부품 공동(27)과 충전물 실린더의 동축 정렬은 몰드 부품 공동(27) 내로의 수지 및 섬유들의 실질적으로 방해받지 않는 선형 유동을 용이하게 하며, 이러한 선형 유동은 특히 섬유(35)들이 비교적 긴 길이들을 가지는 경우, 파손 또는 변형에 의한 섬유(35)들의 열화(degradation) 가능성을 감소시킨다.
도 9를 참조하면, 사용 중, 하나 또는 둘 이상의 사전-압밀된 슬러그(78)들이 충전물 실린더(28) 내에 배치된다. 몰드 인서트(86)는 열가소성 수지를 용융하기에 충분한, 전형적으로 대략 650℉ 내지 750℉의 바람직한 성형 온도로 가열된다. 충전물 실린더(28)는 슬러그(78)를 플레이크(24)들 내의 수지의 용융 온도로 가열하기 위하여 밴드 히터(80)들에 의해 가열된다. 용융된 슬러그(78)는 열가소성 수지와 섬유(35)들의 유동가능한 혼합물을 형성한다. 액추에이터(34)는 충전물 실린더(28)를 통하여 피스톤(30)을 구동하여, 용융된 수지와 섬유(35)들의 유동가능한 혼합물을 몰드 인서트(86)의 공동 내로 강제로 밀어 넣는다. 충전물(22)은 개별적으로 충전물 실린더(28) 내로 투입되는 사전-압밀된 슬러그(78)들을 포함할 수 있지만, 충전물(22)은 또한 사전-압밀될 수 있거나 사전-압밀되지 않을 수 있는 느슨한 섬유 보강 열가소성 플레이크(24)들을 포함할 수 있다는 것을 여기서 주목하여야 한다.
피스톤(30)에 의한 충전물 실린더(28) 내의 슬러그(78)의 압축은 슬러그(78)를 압축하여, 유동가능한 수지/섬유 혼합물이 몰드 인서트(86) 내로 주입되어 몰드 부품 공동(27) 및 임의의 몰드 피팅 공동(29)들의 모든 부품들 전체에 걸쳐 유동하게 한다. 예열될 수 있거나 예열되지 않을 수 있는 부가 슬러그(78)들은 몰드 공동(27, 29)들을 채우기 위해 요구되는 소정량의 재료를 공급하기 위하여 성형 사이클 동안 충전물 실린더(28) 내로 삽입되어 용융될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 일 군의 슬러그(78)들이 오븐(도시 안됨) 내에 배치될 수 있고 슬러그들의 용융 온도 근처로 예열될 수 있다. 이어서 예열된 슬러그(78)들은 하나씩 오븐으로부터 제거되어(removed) 몰드 부품 공동(27) 및 피팅 공동(29)들이 완전히 채워질 때까지 거의 연속적인 방식으로 충전물 실린더(28) 내로 투입될 수 있다. 용융된 열가소성 수지가 결정화되어 완전히 압밀될 때까지 몰드 공동(27, 29)들 내에서 온도 및 압력이 유지된다. 압축 가스의 인가 또는 다른 공지된 기술들을 사용하여 성형기(26)의 냉각이 수행될 수 있다.
성형될 부품(42)의 형상 및 복잡성에 따라, 성형기(26) 상의 둘 이상의 위치에서 용융된 섬유 보강 수지를 몰드 부품 공동(27) 내로 주입하는 것이 가능하거나 필요할 수 있다. 예를 들어, 도 12를 참조하면, 만곡형 성형기(26)는 일반적으로 L자 형상의 복합재 부품(도시 안됨)을 압축 성형하기 위하여 레이디어스(radius) 섹션(26C)에 의해 연결되는 일반적으로 수직인 두 개의 레그(26a, 26b)들을 포함한다. 일부 경우들에서, 성형기(26)의 레이디어스 섹션(26c)은 성형기(26)의 일 단부(94)에서만 주입되는 경우 용융된 수지/섬유 혼합물의 유동에 대해 약간의 저항이 존재할 수 있다. 따라서, 바람직한 수지/섬유 혼합물 유동은 두 개의 세트들의 액추에이터(34), 충전물 실린더(28) 및 슬러그(78)들 형태의 개별 충전물들을 사용하여, 성형기(26) 상의 두 개의 위치(94, 96)들에서 수지/섬유 혼합물을 주입함으로써 성취될 수 있다.
도 12a는 대안적인 형태의 장치(20)를 예시하며, 이 장치에서 액추에이터(34) 및 실린더/슬러그(28, 78)는 몰드 부품 공동(27)의 길이 방향 축선(99)에 대해 횡단하는 축선(97)을 따라 배열되며, 수지 주입이 몰드 부품 공동(27)의 두 개의 마주하는 단부(94)들 사이의 중간 위치(96)에서 발생한다. 일부 실시예들에서, 중간 주입 위치(96)는 몰드 부품 공동(27)의 마주하는 단부(94)들 사이의 대략 중간점에 있을 수 있다. 장치(20)의 이러한 실시예에서, 두 개의 단부(94)들의 중간에 있는 위치(96)에서 몰드 부품 공동(27) 내로 수지를 주입함으로써, 수지 유동이 분할되어 몰드 부품 공동(27) 내에서 반대 방향들로의 유동(101)이 유발된다. 중간 위치(96)에서 몰드 부품 공동(27) 내로 수지를 주입하는 것은 충전물(22)이 유동하는데 요구되는 전체 길이를 감소시키는데, 이는, 부품, 이를 테면 도 5에 도시된 빔(42)이 긴 길이를 가지는 경우 바람직할 수 있다. 중간 위치(96)에서 몰드 부품 공동(27) 내로 수지를 주입하는 것은 또한, 자신의 마주하는 단부들에 도 5에 도시된 피팅(52)과 같은 피팅을 가지는 세장형 부품(42)의 성형을 용이하게 할 수 있다. 더욱이, 축선(97, 99)들이 서로에 대해 횡단하는, 도 12a에 도시된 장치(20)의 배열은 장치(20)의 전체 길이 "L"를 감소시키고, 작업 현장 공간을 줄일 수 있는 보다 치밀한(compact) 설계를 초래한다.
사전-압밀된 TPC 플레이크들의 슬러그(78)들은 수 개의 기술들 중 어느 하나의 기술을 사용하여 생산될 수 있다. 도 13은 슬러그(78)들을 제조하기 위한 하나의 기술 및 도구(95)를 예시한다. 챔버, 이를 테면 튜브(98)는 TPC 플레이크(24)들의 충전물(22)로 채워진다. 예를 들면 세라믹 밴드 히터들(이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 밴드 히터(102)들은 플레이크(24)들을 플레이크(24)들 내의 수지의 용융 온도로 가열하기 위해 튜브(98) 위로 슬리브 연결된다. 이러한 용융 온도에 도달하면, 플레이크(24)들 내의 수지는 함께 유동한다. 다른 기술들, 이를 테면 오븐(도시 안됨) 내에 튜브(98)를 배치하는 기술이 플레이크(24)들을 수지의 용융 온도로 가열하기 위해 사용될 수 있다. 플레이크(24)들의 부분들이 서로 부착되어 냉각될 때 이의 형상을 유지할 수 있는 질량체(슬러그(78))를 형성하도록, 플레이크(24)들의 부분들 만을 용융하는 것이 가능할 수 있다. 원통형 형상의 압축 질량체(100)는 튜브(98) 내로 삽입된다. 플레이크(24)들이 수지의 용융 온도로 가열되었을 때, 질량체(100)는 중력 또는 인가된 축방향 부하를 통하여 플레이크(24)들을 압축하여, 충전물(22)로부터 공기를 제거하고 플레이크(24)들 내의 융용 수지가 함께 유동하게 한다.
질량체(100)에 의해 압축되어 유지되는 동안, 플레이크(24)들은 냉각되는 것이 허용되어, 섬유(35)들이 분산되어 있는 수지가 단일 질량체, 즉 슬러그(78)로 사전-압밀되거나, 개별 플레이크(24)들이 사용 준비가 될 때까지 서로 부착되어 취급 및 보관될 수 있는 형상을 유지하도록 사전-압밀되게 된다. 튜브(98) 상의 단부 캡(106)은 튜브(98)로부터 슬러그(78)의 인출을 허용하도록 제거될 수 있다. 용융된 플레이크(24)들을 사전-압밀하도록 충전물(22)에 필요한 압력을 인가하기 위해 다른 기술들이 채용될 수 있다. 예를 들면, 질량체(100)는 필요한 압축력을 충전물(22)에 인가하기 위하여 튜브(98) 내에 배치되는 스프링-장전식 피스톤을 포함할 수 있다. 사전-압밀된 슬러그(78)들은 사용 준비가 될 때까지 상온에서 보관되고 유지될 수 있다.
지금부터 섬유 보강 열가소성 수지 부품(42)을 특히 복잡한 형상들 및/또는 피팅들을 가지는 세장형 부품(42) 상에서 압축 성형하는 방법의 전체 단계들을 대략적으로 예시하는 도 14에 주목한다. 단계 106에서, 전형적으로 롤(roll)들의 형태의 벌크 TPC 테이프는 비교적 좁은 플레이크(24)들로 잘라져(chopped) 가느다랗게 쪼개진다(slit). 단계 108에서, TPC 플레이크(24)들은 앞에서 설명된 기술들을 사용하여 슬러그(78)들로 사전-압밀된다. 단계 110에서, 예열될 수 있거나 예열되지 않을 수 있는 슬러그(78)는 충전물(22)로서 충전물 실린더(28) 내로 투입된다. 단계 112에서, 충전물 실린더(28) 내의 슬러그(78)는 다양한 기술들 중 어느 하나의 기술, 이를 테면 수지를 효과적으로 재 용융하는, 슬러그 내의 수지의 용융 온도로의 유도 가열 기술을 사용하여 가열될 수 있다. 대안적으로, 복수의 슬러그(78)들은, 하나 또는 둘 이상의 그룹들로, 사용 준비가 될 때까지 슬러그들을 오븐(도시 안됨) 내에 배치함으로써, 수지의 용용 온도로 가열될 수 있다. 단계 113에서, 부품(42)의 형상 및 기하학적 형상에 따라, 하나 또는 둘 이상의 몰드 모듈(40)들은 요구에 따라, 성형기(26)에 부착될 수 있다. 단계 114에서, 성형기(26)는 적어도 수지의 용융 온도로 가열되고 충전물 실린더(28)에 부착되며, 단계 116에서, 압력이 충전물(22)에 인가되어, 용융된 열가소성 수지와 보강 섬유(35)들의 유동가능한 혼합물이 성형기(26) 내로 유동하게 한다. 단계 118에서, 주입 전에 수지 용융 온도로 재가열되는 부가 슬러그(78)들은 전체 몰드 공동(27, 29)들을 채우기 위해 필요에 따라 충전물 실린더(28) 내로 하나씩 연속적으로 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로 슬러그(78)를 연속적으로 삽입함으로써, 복수의 슬러그(78)들은 용융된 수지/섬유 혼합물을 몰드 공동(27, 29)들 내로 거의 연속적으로 유동시키기 위해 사용될 수 있다. 이에 따라, 비교적 대형 몰드는 일련의 슬러그(78)들을 사용하여 채워질 수 있다.
단계 120에서, 채워진 성형기(26)는 열가소성 수지의 결정 성장 및 압밀을 위해 요구된 온도로 유지된다. 이어서, 단계 122에서, 성형기(26)는 부품(42)이 취급될 수 있고 이어서 충전물 실린더(28)로부터 분리될 수 있을 때까지 신속하게 냉각된다. 일반적으로, 성형기(26)는 수지의 유리 전이 온도 미만인 온도로 냉각된다. 성형기(26)가 충전물 실린더(28)로부터 분리된 후, 상이한 성형기(26)가 부가 부품(42)들을 압축 성형하기 위하여 충전물 실린더(28)에 부착될 수 있다. 성형기(26)가 단계 122에서 냉각된 후, 분해될 수 있고, 부품(42)이 제거될 수 있고, 성형기(26)가 다른 성형 작업을 위한 준비로 세척 및 재조립될 수 있다.
개시물의 실시예들은 다양한 잠재적 적용 분야들에서의 사용, 특히 예를 들면, 항공 우주, 해양, 자동차 적용 분야들을 포함하는 운송 산업 및 복합재 부품들 및 컴포넌트들, 특히 복잡한 특징부들 또는 피팅들을 가지는 복합재 부품들 및 컴포턴트들이 사용될 수 있는 다른 적용 분야에서의 사용을 발견할 수 있다. 이에 따라, 지금부터 도 15 및 도 16을 참조하면, 개시물의 실시예들은 도 15에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(126) 및 도 16에서 도시된 바와 같은 항공기(128)의 맥락(context)에서 사용될 수 있다. 개시된 실시예들의 항공기 적용 분야들은 단지 몇가지만 거론하자면 예를 들면 빔들, 스트링거들, 행거들 및 스티프너들(이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 사전-제작 동안, 예시적인 방법(126)은 항공기(128) 및 자재 조달(132)의 사양 및 설계(130)를 포함할 수 있다. 제작 중에, 항공기(128)의 컴포넌트 및 부조립체 제조(134) 그리고 시스템 통합(136)이 발생한다. 그 후, 항공기(128)는 운항(in service; 140) 중에 있도록 인증 및 납품(138)될 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(128)는 정기 유지 보수 및 서비스(142)될 예정이며, 이는 또한 수정, 재구성, 재단장, 등을 포함할 수 있다.
방법(126)의 프로세스들 각각은 시스템 통합 사업자, 제 3 자, 및/또는 조작자(예를 들면, 고객)에 의해 실행되거나 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적을 위해, 시스템 통합 사업자는 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요-시스템 하도급 업체들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 제 3 자는 임의의 수의 판매자들, 하도급 업체들, 및 공급자들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 그리고 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업(military entity), 서비스 기구(service organization) 등일 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 예시적인 방법(126)에 의해 생산된 항공기(128)는 복수의 시스템(146)들 및 인테리어(148)를 구비한 기체(144)를 포함할 수 있다. 높은 수준의 시스템(146)들의 예들은 추진 시스템(150), 전기 시스템(152), 유압 시스템(154) 및 환경 시스템(156) 중 하나 또는 둘 이상을 포함한다. 임의의 개수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 비록 항공 우주의 예가 도시되었지만, 개시의 원리들은 해양 및 자동차 산업들과 같은, 다른 산업들에 적용될 수 있다.
여기서 구현된 시스템들 및 방법들은 생산 및 서비스 방법(126)의 단계들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 단계들 동안 채용될 수 있다. 예를 들면, 생산 프로세스(134)에 대응하는 컴포넌트들 또는 부조립체들은 항공기(128)가 운항 중에 있는 동안 생산된 컴포넌트들 또는 부조립체들과 유사한 방식으로 제작 또는 제조될 수 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 조합은 예를 들면, 항공기(128)의 실질적인 조립의 신속 처리 또는 비용의 감소에 의해 생산 단계(134 및 136)들 동안 활용될 수 있다. 유사하게는, 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이의 조합 중 하나 또는 둘 이상은 항공기(128)가 운항 중인 때에, 예컨대 그리고 제한 없이, 유지 보수 및 서비스(142)에 활용될 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들의 설명은 예시 및 설명의 목적들로 제시되었으며, 개시된 형태의 실시예들만을 포괄하거나 그에 제한되도록 의도된 것은 아니다. 많은 수정들 및 변형들이 당업자들에게 명백할 것이다. 게다가, 상이한 예시적인 실시예들은 다른 예시적인 실시예들에 비해 상이한 장점들을 제공할 수 있다. 선택된 실시예 또는 실시예들은 실시예들의 원리들, 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 그리고 고려되는 특별한 용도에 적합한 것으로서 다양한 수정들을 갖는 다양한 실시예들에 대한 개시물을 당업자들이 이해할 수 있도록 하기 위해서 선택 및 설명된다. 또한, 개시물은 아래의 항목들에 따른 실시예들을 포함한다.
항목 1. 세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법으로서,
몰드 충전물을 투입하는 단계로서, 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 투입하는 단계를 포함하는, 단계;
상기 몰드 충전물이 유동가능하게 될 때까지 상기 몰드 충전물을 가열하는 단계;
몰드를 가열하는 단계;
상기 유동가능한 몰드 충전물을 상기 가열된 몰드 내로 주입함으로써 상기 몰드 충전물을 부품으로 성형하는 단계; 및
상기 성형된 몰드 충전물이 자신의 형상을 유지할 수 있을 때까지 상기 몰드를 냉각하는 단계를 포함한다.
항목 2. 항목 1의 방법에 있어서, 상기 몰드를 냉각하는 단계는 상기 몰드를, 상기 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 유리 전이 온도 미만인 온도로 냉각시키는 단계를 포함한다.
항목 3. 항목 1의 방법에 있어서, 상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
항목 4. 항목 1의 방법에 있어서,
상기 몰드 충전물을 투입하는 단계는 상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 실린더 내로 투입하는 단계를 포함하고,
상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 실린더를 가열하는 단계를 포함하고, 그리고
상기 유동가능한 몰드 충전물을 주입하는 단계는 상기 실린더를 통하여 피스톤을 강제로 밀어 넣음으로써 수행된다.
항목 5. 항목 1의 방법에 있어서,
상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 슬러그로 사전-압밀(pre-consolidating)하는 단계를 더 포함하며, 그리고
상기 몰드 충전물을 투입하는 단계는 상기 슬러그를 투입하는 단계를 포함한다.
항목 6. 항목 5의 방법에 있어서, 상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 사전-압밀하는 단계는:
상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크를 챔버 내로 배치하는 단계,
상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 가열하는 단계, 및
상기 챔버 내의 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 슬러그 내로 압축하는(compacting) 단계를 포함한다.
항목 7. 항목 6의 방법에 있어서, 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 압축하는 단계는 상기 챔버 내의 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 상에 웨이트(weight)를 배치함으로써 수행된다.
항목 8. 항목 5의 방법에 있어서, 상기 사전-압밀 단계는 상기 슬러그가 추후 사용을 위해 취급되고 보관될 수 있을 때까지 상기 슬러그를 냉각하는 단계를 포함한다.
항목 9. 항목 8의 방법에 있어서, 상기 냉각 단계는 상기 슬러그가 바람직한 형상을 유지하게 하도록 상기 슬러그를 상기 슬러그 내의 수지의 유리 전이 온도 미만으로 충분히 냉각하는 단계를 포함한다.
항목 10. 항목 8의 방법에 있어서, 상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 슬러그를 재가열하는 단계를 포함한다.
항목 11. 항목 5의 방법에 있어서,
상기 슬러그를 투입하는 단계는 상기 슬러그를 실린더 내로 투입하는 단계를 포함하고,
상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 실린더를 가열하는 단계를 포함하고, 그리고
상기 유동가능한 몰드 충전물을 주입하는 단계는 상기 실린더를 통하여 피스톤을 강제로 밀어 넣음으로써 수행된다.
항목 12. 항목 10의 방법에 있어서, 상기 슬러그를 투입하는 단계 및 상기 유동가능한 몰드 충전물을 주입하는 단계는 상기 몰드가 열가소성 수지와 섬유들의 혼합물로 채워질 때까지 반복된다.
항목 13. 적어도 하나의 일체형 피팅을 가지는 열가소성 복합재 부품을 압축 성형하는 방법으로서,
섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들의 충전물을 사전-압밀하는 단계,
상기 사전-압밀된 충전물을 실린더 내에 배치하는 단계;
부품 공동 및 적어도 하나의 피팅 공동을 가지는 성형기와 상기 실린더를 커플링하는 단계;
상기 실린더 내의 사전-압밀된 충전물을 가열함으로써 열가소성 수지와 보강 섬유들의 유동가능한 혼합물을 형성하는 단계; 및
상기 실린더 내의 유동가능한 혼합물을 압축함으로써 상기 부품 공동과 상기 피팅 공동 내로 상기 유동가능한 혼합물을 유동시키는 단계를 포함한다.
항목 14. 항목 13의 방법에 있어서, 상기 충전물을 사전-압밀하는 단계는;
소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 튜브 내로 배치하는 단계,
상기 섬유 보강 열가소성 플레이크들을 가열하는 단계, 및
상기 튜브 내에서 상기 가열된 섬유 보강 열가소성 플레이크들을 슬러그로 압축하는 단계를 포함한다.
항목 15. 항목 14의 방법에 있어서,
상기 사전-압밀된 충전물을 상기 실린더 내에 배치하는 단계는 상기 슬러그를 상기 실린더 내로 삽입하는 단계, 및
상기 유동가능한 혼합물을 유동시키는 단계는 상기 유동가능한 혼합물을 압축하기 위하여 상기 실린더를 통하여 피스톤을 강제로 밀어 넣는 단계를 포함한다.
항목 16. 항목 13의 방법에 있어서,
상기 피팅 공동을 가지는 몰드 모듈을 성형기에 부착하는 단계를 더 포함한다.
항목 17. 섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치에 있어서,
부품 공동을 가지는 성형기;
상기 부품 공동과 커플링되고 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들의 사전-압밀된 충전물을 함유하도록 적응된 실린더;
상기 사전-압밀된 충전물을 수지와 보강 섬유들의 유동가능한 혼합물로 가열하기 위한 히터;
상기 실린더 내의 피스톤; 및
상기 유동가능한 혼합물을 압축하고 상기 유동가능한 혼합물을 상기 부품 공동 내로 강제로 밀어 넣도록 상기 피스톤을 강제로 밀어 넣기 위해 상기 피스톤과 커플링되는 액추에이터를 포함한다.
항목 18. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 성형기는 상기 부품과 일체로 피팅을 성형하기 위한 몰드 피팅 공동을 가지는 몰드 모듈을 포함한다.
항목 19. 항목 18의 장치에 있어서, 상기 몰드 모듈은 상기 성형기로부터 제거될 수 있다.
항목 20. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 부품 공동은 세장형이고 길이 방향 축선을 포함하며,
상기 실린더는 상기 부품 공동의 길이 방향 축선과 일반적으로 축방향으로 정렬되는 길이 방향 축선을 포함하며, 상기 부품 공동의 단부에서 상기 부품 공동과 커플링된다.
항목 21. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 히터는 상기 실린더를 가열하기 위해 상기 실린더를 둘러싸는 복수의 가열 밴드들을 포함한다.
항목 22. 항목 17의 장치에 있어서,
상기 충전물을 일반적인 원통형 슬러그로 사전-압밀하기 위한 도구(tool)을 더 포함한다.
항목 23. 항목 22의 장치에 있어서, 상기 도구는:
소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들이 내부로 도입될 수 있게 하는 튜브,
상기 튜브를 가열하기 위해 상기 튜브 위로 슬리브 연결되는 적어도 하나의 밴드 히터, 및
질량체 상에 작용하는 중력 하에서 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 압축하기 위해 상기 튜브 내로 도입되도록 적응된 질량체를 포함한다.
항목 24. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 성형기는 상기 부품 공동과 커플링되고 상기 부품 공동 내로 강제로 밀어 넣어지는 상기 유동가능한 혼합물에 의해 변위되는 상기 부품 공동 내의 공기의 누출을 허용할 수 있는 적어도 하나의 에어 벤트를 포함한다.
항목 25. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 부품 공동은 상기 부품 공동의 길이를 따라 적어도 하나의 윤곽을 갖는다.
항목 26. 항목 17의 장치에 있어서, 상기 부품 공동은 상기 부품 공동의 길이를 따라 형상이 변화하는 횡단면을 갖는다.

Claims (15)

  1. 세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법으로서,
    몰드 충전물을 투입하는 단계로서, 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 투입하는 단계를 포함하는, 단계;
    상기 몰드 충전물이 유동가능하게 될 때까지 상기 몰드 충전물을 가열하는 단계;
    길이 방향 축선을 갖는 몰드를 가열하는 단계;
    상기 유동가능한 몰드 충전물을 상기 가열된 몰드 내로 주입함으로써 상기 몰드 충전물을 부품으로 성형하는 단계; 및
    상기 성형된 몰드 충전물이 자신의 형상을 유지할 수 있을 때까지 상기 몰드를 냉각하는 단계를 포함하고,
    상기 몰드 충전물을 투입하는 단계는 상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 실린더 내로 투입하는 단계를 포함하고,
    상기 실린더는 상기 몰드의 길이 방향 축선과 일반적으로 축방향으로 정렬되는 길이 방향 축선을 포함하며, 상기 몰드와 커플링되는, 세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드를 냉각하는 단계는 상기 몰드를, 상기 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 유리 전이 온도 미만인 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 가열하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 실린더를 가열하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 유동가능한 몰드 충전물을 주입하는 단계는 상기 실린더를 통하여 피스톤을 강제로 밀어 넣음으로써 수행되는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 슬러그로 사전-압밀하는 단계를 더 포함하며, 그리고
    상기 몰드 충전물을 투입하는 단계는 상기 슬러그를 투입하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 사전-압밀하는 단계는:
    상기 소정 양의 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크를 챔버 내로 배치하는 단계,
    상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 내의 수지의 용융 온도로 가열하는 단계, 및
    상기 챔버 내의 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 슬러그로 압축하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들을 압축하는 단계는 상기 챔버 내의 상기 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들 상에 웨이트(weight)를 배치하는 단계에 의해 수행되는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 사전-압밀하는 단계는 상기 슬러그가 추후 사용을 위해 취급되고 보관될 수 있을 때까지 상기 슬러그를 냉각하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 상기 슬러그가 바람직한 형상을 유지하게 하도록 상기 슬러그를 상기 슬러그 내의 수지의 유리 전이 온도 미만으로 충분히 냉각하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 슬러그를 재가열하는 단계를 포함하는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러그를 투입하는 단계는 상기 슬러그를 실린더 내로 투입하는 단계를 포함하고,
    상기 몰드 충전물을 가열하는 단계는 상기 실린더를 가열하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 유동가능한 몰드 충전물을 주입하는 단계는 상기 실린더를 통하여 피스톤을 강제로 밀어 넣음으로써 수행되는,
    세장형 섬유 보강 열가소성 부품을 압축 성형하는 방법.
  12. 섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치로서,
    부품 공동을 가지는 성형기;
    상기 부품 공동과 커플링되고 섬유 보강 열가소성 수지 플레이크들의 사전-압밀된 충전물을 함유하도록 구성된 실린더;
    상기 사전-압밀된 충전물을 수지와 보강 섬유들의 유동가능한 혼합물로 가열하기 위한 히터;
    상기 실린더 내의 피스톤; 및
    상기 유동가능한 혼합물을 압축하고 상기 유동가능한 혼합물을 상기 부품 공동 내로 강제로 밀어 넣도록 상기 피스톤을 강제로 밀어 넣기 위해 상기 피스톤과 커플링되는 액추에이터를 포함하고,
    상기 부품 공동은 세장형이고 길이 방향 축선을 포함하며, 그리고
    상기 실린더는 상기 부품 공동의 길이 방향 축선과 일반적으로 축방향으로 정렬되는 길이 방향 축선을 포함하며, 상기 부품 공동의 단부에서 상기 부품 공동과 커플링되는,
    섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 성형기는 상기 부품과 일체로 피팅을 성형하기 위해 몰드 피팅 공동을 가지는 몰드 모듈을 포함하는,
    섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치.
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 성형기는 상기 부품 공동과 커플링되고 상기 부품 공동 내로 강제로 밀어 넣어지는 상기 유동가능한 혼합물에 의해 변위되는 상기 부품 공동 내의 공기의 누출을 허용할 수 있는 적어도 하나의 에어 벤트를 포함하는,
    섬유 보강 플라스틱 수지 부품을 압축 성형하기 위한 장치.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10161354B2 (en) * 2016-07-18 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Composite combustion engine
US20180345604A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Arris Composites Llc Aligned fiber reinforced molding
JP6884480B2 (ja) * 2017-09-21 2021-06-09 株式会社日本製鋼所 繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形品の成形方法および成形装置
JP6757767B2 (ja) * 2018-05-08 2020-09-23 石川樹脂工業株式会社 繊維強化成形品の成形方法
CN109080076B (zh) * 2018-06-26 2023-09-15 安徽昊方机电股份有限公司 一种新型bmc材料的注塑装置
DE102018007162A1 (de) * 2018-09-11 2019-03-07 Daimler Ag Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines FVK-Bauteils sowie FVK-Bauteil
US20200114596A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 Arris Composites Inc. Preform Charges And Fixtures Therefor
KR102343442B1 (ko) * 2018-12-19 2021-12-27 (주)엘엑스하우시스 인조대리석의 제조방법
WO2021224808A1 (en) * 2020-05-05 2021-11-11 Vikas Verma A band heater assembly for a molten-resin-conveying barrel used in plastic processing machinery
US20220072743A1 (en) * 2020-06-26 2022-03-10 The Research Foundation For The State University Of New York Thermoplastic components, systems, and methods for forming same
JP2022108601A (ja) * 2021-01-13 2022-07-26 トヨタ自動車株式会社 成形加工方法
CN112848082B (zh) * 2021-02-04 2022-11-18 佛山市顺德区毅丰塑料模具有限公司 一种高寿命的方便脱模注塑模具
US11904510B2 (en) * 2022-02-10 2024-02-20 The Boeing Company Continuous compression molding machines and methods of continuous compression molding a consolidated thermoplastic matrix composite material
WO2023154914A2 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 Hubbell Incorporated Utility cover and lightweight underground enclosure made with long fiber composite material and method of manufacturing thereof
GB2618308A (en) * 2022-03-15 2023-11-08 Texon Man Limited A method of manufacturing a stiffener material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003503233A (ja) 1999-06-28 2003-01-28 旭ファイバーグラス株式会社 長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びそれによる製造物
JP2013510013A (ja) * 2009-11-06 2013-03-21 ザ・ボーイング・カンパニー 圧縮成形法及び同成形法により成形される強化熱可塑性部品

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2949054A (en) 1954-07-19 1960-08-16 Glastic Corp Threaded shaft of glass fiber reinforced plastic
US2954586A (en) 1955-01-17 1960-10-04 George W Wacker Method and apparatus for injection molding
US3646610A (en) 1969-03-10 1972-02-29 True Temper Corp Fiber glass reinforced golf shaft
US4029841A (en) 1975-02-14 1977-06-14 General Electric Company Injection molding process
US4370390A (en) 1981-06-15 1983-01-25 Mcdonnell Douglas Corporation 3-D Chopped-fiber composites
US4433652A (en) 1982-06-11 1984-02-28 Standard Oil Company Composite valve and process
US4623290A (en) 1983-02-28 1986-11-18 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Externally threaded fiber-reinforced plastic member and a method of producing the same
US4717302A (en) 1984-06-18 1988-01-05 Tiodize Company, Inc. Composite fastener
US4824314A (en) 1985-02-19 1989-04-25 Northrop Corporation Composite fastener system and manufacturing method thereof
US4752201A (en) * 1985-04-15 1988-06-21 Trans Plastics, Inc. Apparatus for injection molding fiber-reinforced thermoset plastic articles
DE3726921A1 (de) * 1987-02-10 1988-08-18 Menzolit Gmbh Halbzeug und verfahren und vorrichtung zum herstellen formhaltigen halbzeugs aus thermoplast
DE3726922A1 (de) 1987-02-10 1988-08-18 Menzolit Gmbh Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen faserverstaerkter thermoplastmasse fuer die formteilherstellung
US4983451A (en) 1987-08-05 1991-01-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Carbon fiber-reinforced carbon composite material and process for producing the same
GB8806915D0 (en) 1988-03-23 1988-04-27 Blatchford & Sons Ltd Moulding compound & method of manufacturing compound
US4925719A (en) 1988-04-08 1990-05-15 Centrite Corp. Reinforced polymeric composites
US4937032A (en) 1988-05-31 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Method for molding a composite with an integrally molded rib
US4987175A (en) 1988-11-21 1991-01-22 Battelle Memorial Institute Enhancement of the mechanical properties by graphite flake addition
JP2773261B2 (ja) * 1988-11-21 1998-07-09 東レ株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法
JP2507565B2 (ja) * 1988-11-24 1996-06-12 東レ株式会社 熱可塑性樹脂と補強繊維との複合板
US5061423A (en) 1989-09-21 1991-10-29 United Technologies Corporation Injection molding of fiber reinforced articles
US5056257A (en) 1989-11-27 1991-10-15 Wellesley Research Associates, Inc. Fish hook construction
US5057257A (en) 1990-02-20 1991-10-15 Quantum Composites, Inc. Method of transfer molding fiber-reinforced resin bolt products
US5062415A (en) 1990-09-17 1991-11-05 Sttop Industries, Inc. Cervical traction orthotic device
US5090857A (en) 1991-01-31 1992-02-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Metallic threaded composite fastener
US5292215A (en) 1992-10-07 1994-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Metal bolt with a composite core for enhancement
CA2164302A1 (en) * 1993-10-18 1995-04-27 Jean-Pierre Ibar Method and apparatus for injection molding
JPH07314441A (ja) * 1994-05-25 1995-12-05 Kobe Steel Ltd 加熱押出方法及びその装置
CA2207985C (en) 1994-12-19 2007-11-27 Amsler, Peter Process for manufacturing components made of fiber-reinforced thermoplastic materials and components manufactured by this process
US5688426A (en) 1995-06-07 1997-11-18 The Boeing Company Hybrid metal webbed composite beam
US5753164A (en) * 1995-08-30 1998-05-19 The Budd Company Automated thermoset molding method
JPH09225954A (ja) * 1996-02-26 1997-09-02 Mitsui Toatsu Chem Inc 圧縮成形方法
US5876540A (en) 1996-05-31 1999-03-02 The Boeing Company Joining composites using Z-pinned precured strips
US6106752A (en) 1996-09-24 2000-08-22 The Goodyear Tire & Rubber Company Use of injection molding to orient short fibers in desired directions
JPH10202682A (ja) * 1997-01-29 1998-08-04 Press Kogyo Co Ltd ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シートの圧縮成形時における同時穴加工用成形型
FR2770802B1 (fr) 1997-11-13 2000-02-11 Duqueine Procede de moulage d'une piece composite, structure composite employee dans ce procede et manivelle obtenue selon ce procede
JP3006609B2 (ja) * 1999-01-08 2000-02-07 住友化学工業株式会社 繊維強化熱可塑性樹脂成形品の製造方法
GB2349600B (en) 1999-05-06 2003-12-10 Rover Group A method of producing a biodegradable composite component
US6521152B1 (en) 2000-03-16 2003-02-18 Honeywell International Inc. Method for forming fiber reinforced composite parts
US6460310B1 (en) 2000-09-26 2002-10-08 Graftech Inc. Composite I-beam having improved properties
JP2002344011A (ja) 2001-05-15 2002-11-29 Sony Corp 表示素子及びこれを用いた表示装置
JP4258377B2 (ja) 2001-12-06 2009-04-30 東レ株式会社 繊維強化複合材料およびその製造方法
US6924021B1 (en) 2002-07-03 2005-08-02 Trek Bicycle Corporation Complex-shaped carbon fiber structural member and its method of manufacture
GB0222753D0 (en) 2002-10-02 2002-11-06 Carbon Fibre Technology Ltd Method of production of advanced composite materials
US20070149080A1 (en) 2004-03-30 2007-06-28 Nobuo Asahara Preform, frp, and processes for producing these
US7198739B2 (en) 2004-05-25 2007-04-03 Honeywell International Inc. Manufacture of thick preform composites via multiple pre-shaped fabric mat layers
WO2006044315A2 (en) 2004-10-13 2006-04-27 Fulcrum Composites, Inc. Composite article
US7527759B2 (en) 2005-04-13 2009-05-05 The Boeing Company Method and apparatus for forming structural members
DE102005034621B3 (de) 2005-07-19 2007-01-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbundstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur
US9102103B2 (en) 2006-02-02 2015-08-11 The Boeing Company Thermoplastic composite parts having integrated metal fittings and method of making the same
US7807005B2 (en) 2006-02-02 2010-10-05 The Boeing Company Fabrication process for thermoplastic composite parts
US8333858B2 (en) 2006-02-02 2012-12-18 The Boeing Company Method for fabricating curved thermoplastic composite parts
US8491745B2 (en) 2007-02-03 2013-07-23 The Boeing Company Method and material efficient tooling for continuous compression molding
EP1849588B1 (en) 2006-04-27 2011-06-01 AKsys GmbH Method of manufacture of a composite part
WO2008038429A1 (en) 2006-09-28 2008-04-03 Toray Industries, Inc. Fiber-reinforced plastic and process for production thereof
CA2675274C (en) 2007-01-12 2015-10-27 The Nordam Group, Inc. Aircraft window erosion shield
WO2008149615A1 (ja) 2007-06-04 2008-12-11 Toray Industries, Inc. チョップド繊維束、成形材料、および、繊維強化プラスチック、ならびに、これらの製造方法
US7871553B2 (en) 2007-09-21 2011-01-18 The Boeing Company Process for forming curved thermoplastic composite material
US8465241B2 (en) 2007-10-31 2013-06-18 The Boeing Company Composite fasteners containing multiple reinforcing fiber types
AT506489B1 (de) * 2008-02-14 2010-12-15 Erema Verfahren und vorrichtung zum spritzgiessen von kunststoffmaterial
JP5688515B2 (ja) 2008-03-27 2015-03-25 ゴードン ホールディングス、インク．Ｇｏｒｄｏｎ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ， Ｉｎｃ． 複合材料で被覆した基質および成形可能な複合材料
US7896599B2 (en) 2008-08-21 2011-03-01 Douglas Stephen Hybrid composite-metal male fastener
US10821653B2 (en) 2010-02-24 2020-11-03 Alexander M. Rubin Continuous molding of thermoplastic laminates
JP5460387B2 (ja) 2010-03-10 2014-04-02 本田技研工業株式会社 多軸射出成形装置
US9180631B2 (en) 2011-07-22 2015-11-10 The Boeing Company Molded-in insert and method for fiber reinforced thermoplastic composite structure
US10603821B2 (en) 2012-01-23 2020-03-31 The Boeing Company Narrow flake composite fiber material compression molding
US9302434B2 (en) * 2013-12-03 2016-04-05 The Boeing Company Thermoplastic composite support structures with integral fittings and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003503233A (ja) 1999-06-28 2003-01-28 旭ファイバーグラス株式会社 長繊維強化熱可塑性樹脂成形体の製造方法及びそれによる製造物
JP2013510013A (ja) * 2009-11-06 2013-03-21 ザ・ボーイング・カンパニー 圧縮成形法及び同成形法により成形される強化熱可塑性部品

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