KR102474952B1 - 복합 리브 및 리브-및-시트 성형을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

복합 리브 및 리브-및-시트 성형을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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에릭 데이비슨
이든 에스코위츠
제이. 스콧 퍼킨스
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Abstract

리브-및-시트(rib-and-sheet) 구조체는 정렬된 연속 섬유를 포함하는 리브를 포함한다. 리브는 정렬된 연속 섬유로부터 압축 성형을 통해 제작되어 정렬된 연속적으로 보강된 리브를 제공한다. 일 실시형태에서, 리브-및-시트 구조체는 2 단계 압축 성형 프로세스로 생산되며, 니어 네트(near net) 형상 리브가 섬유 번들 기반 프리폼으로부터 제1 몰드에서 성형된 다음, 제2 몰드에 리브를 다음 중 하나와 함께 배치함으로써 리브-및-시트 부품이 성형된다: (i) 프리폼된 시트, (ii) 라미네이트/시트를 형성하는 플라이들, 또는 (iii) 성형 프로세스 중에 시트를 형성하는 촙(chopped) 섬유. 다른 실시형태에서, 리브-및-시트 구조체는 1 단계 압축 성형 프로세스로 제조되며, 여기서 섬유-다발 기반 프리폼, 및 (i) 프리폼된 시트, (ii) 라미네이트/시트를 형성하는 플라이들, 또는 (iii) 촙 섬유는 단일 몰드에서 결합되고 단일 단계로 성형된다.

Description

복합 리브 및 리브-및-시트 성형을 위한 방법 및 장치
관련 건의 진술
이 사건은 2018년 10월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/745,686호의 우선권을 주장하며, 이는 본원에 인용되어 포함된다.
본 발명은 섬유 복합 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합 리브 및 리브-및-시트 구조체를 생성하는 방법에 관한 것이다.
일부 구조 부품은 리브형 구조체에 의해서 전방 및/또는 후방에서 지지되는 시트로 구성된다. 리브-및-시트 아키텍처는, 강하고 강성이며 경량인 복합 재료들을 사용하여 제작되었다. 경우에 따라, 복합 재료들은 금속 또는 다른 유형의 재료와 함께 사용된다.
복합 리브-및-시트 구조체들은 일반적으로 2 단계 프로세스로 촙(chopped) 프리프레그(prepreg)로 만들어진다. 특히, 리브(들) 및 시트(들)는 개별적으로 생성되고, 예를 들어, 접착제에 의해 함께 접합된다.
본 교시에 따르면, 리브-및-시트 구조체는 정렬된 연속 섬유를 포함하는 리브를 포함한다. 리브는 정렬된 연속 섬유로부터 압축 성형을 통해 제작되어 정렬된 연속적으로 보강된 리브를 제공한다. 본 발명자들은, 촙 섬유와 대조적으로, 정렬된 연속 섬유로 만들어진 리브-및-시트 구조체가 개선된 재료 특성으로 귀결될 것이라는 점을 인식했다.
종래기술에서와 같이 리브를 시트에 접합하는 대신, 본 발명의 실시형태에서, 정렬된 연속 섬유 강화 리브는 압축 성형 프로세스에서 시트(들)에 성형된다. 종래기술에서의 접착과 대조적으로, 몰딩은 또한 본 교시에 따라 제조된 리브-및-시트 구조체의 우수한 재료 특성에 기여한다.
본 교시에 따르면, 리브-및-시트 구조체는 정렬된 연속 섬유를 포함하는 리브를 포함한다. 리브는 정렬된 연속 섬유로부터 압축 성형을 통해 제작되어 정렬된 연속적으로 보강된 리브를 제공한다. 본 발명자들은, 촙 섬유와 대조적으로, 정렬된 연속 섬유로 만들어진 리브-및-시트 구조체가 개선된 재료 특성으로 귀결될 것이라는 점을 인식했다.
종래기술에서와 같이 리브를 시트에 접합하는 대신, 본 발명의 실시형태에서, 정렬된 연속 섬유 강화 리브는 압축 성형 프로세스에서 시트(들)에 성형된다. 종래기술에서의 접착과 대조적으로, 몰딩은 또한 본 교시에 따라 제조된 리브-및-시트 구조체의 우수한 재료 특성에 기여한다.
본 발명에 따른 일 실시형태에서, 리브-및-시트 구조체는 2 단계 압축 성형 프로세스로 생산된다. 2 단계 프로세스는 섬유 번들 기반 프리폼(preform)들로부터 니어 네트(near net) 형상의 리브를 생성하는 단계, 및 다음으로 (i) 프리폼된 시트, (ii) 성형 프로세스 중에 라미네이트/시트를 형성하는 플라이(ply)들, 또는 (iii) 성형 프로세스 중에 시트를 형성하는 촙 섬유 중 어느 하나와 리브를 성형하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 리브는 제1 몰드에서 형성되고, 다음으로, 리브-및-시트 부품을 형성하기 위해 제2 몰드로 이동된다. 일부 다른 실시형태에서, 리브는 최종(리브-및-시트) 부품을 형성하기 위해서 사용되는 동일한 몰드를 사용하여 형성된다.
다른 실시형태에서, 리브-및-시트 구조체는 1 단계 압축 성형 프로세스로 제조되며, 여기서 섬유-다발 기반 프리폼, 및 (i) 프리폼된 시트, (ii) 라미네이트/시트를 형성하는 플라이들, 또는 (iii) 촙 섬유는 몰드에서 결합되고 단일 단계로 성형된다.
예시적인 실시형태에서, 리브는 시트의 주연부에 위치되는 루프(loop) 형태의 연속 구조체이다. 리브는 정렬된 연속 섬유를 포함한다. 그러나, 리브는 다른 많은 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 리브는 불연속적이고/세그먼트화된다(그러나 각각의 세그먼트에서 섬유는 연속적이고 정렬됨). 일부 추가 실시형태에서, 리브는 추가 지지 부재로 보완된다. 일부 추가 실시형태에서, 리브-및-시트 부품은 동심으로 배열된 복수의 리브를 포함한다. 이들은 다른 리브 배열체의 단지 몇 가지 비제한적인 예일뿐이다.
(a) 리브의 구조 및(2) "접착"이 아닌 "성형"으로 인해 종래기술보다 더 양호한 기계적 특성을 가진 최종 리브-및-시트 부품을 제공하는 것 외에도, 1 단계 및 2 단계 프로세스는 모두 접착제 기반의 기존 프로세스에 비해 상당한 시간을 절약한다.
제1 예시적인 실시형태에서, 본 발명은 압축 성형을 통해 리브-및-시트 부품을 성형하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
복수의 연속 섬유 프리폼(preform)들을 형성하는 단계 - 각각의 프리폼은 제1 고분자 수지로 함침된 섬유의 다발을 포함하는 토우프레그(towpreg)의 세그먼트로 필수적으로 구성됨 -;
상기 프리폼들을 집합체로 조직화하는 단계 - 상기 집합체는 제1 형상을 가지며, 상기 집합체는 다수의 층들로 구성되며, 각각의 층은 상기 프리폼들 중 적어도 하나의 프리폼을 포함하며, 상기 층들 중 적어도 일부는 상기 제1 형상을 가짐 -;
제1 몰드에서, 상기 집합체에 상기 제1 고분자 수지를 용융시키기에 충분한 열, 및 압력을 가하여 상기 집합체를 통합시키는 단계;
프리프레그(prepreg)의 프리폼된 시트, 프리프레그의 복수의 플라이(ply)들 및 촙 섬유(chopped fiber)로 구성된 그룹으로부터 선택된 제1 재료에 열 및 압력을 가하는 단계 - 상기 열 및 압력은 통합된 집합체와 상기 제1 재료를 통합하기에 충분함 -; 및
상기 통합된 제1 재료 및 상기 통합 집합체를 냉각시켜 리브-및-시트 부품을 형성하는 단계를 포함하는 한다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 압축 성형을 통해 리브-및-시트 부품을 성형하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
몰드 캐비티에 구성요소들을 배치하는 단계 - 상기 구성요소들은
(i) 프리프레그의 프리폼된 시트, 프리프레그의 복수의 플라이들, 및 촙 섬유로 구성된 그룹으로부터 선택된 제1 재료; 및
(ii) 복수의 연속 섬유 프리폼들 - 각각의 프리폼은 단방향으로 정렬된 섬유의 다발을 포함함 -을 포함하며, 상기 연속 섬유 프리폼들을 상기 몰드 캐비티에 배치하는 것은 상기 복수의 프리폼들을 제1 형상을 갖는 집합체로 배열하는 것을 더 포함함 -;
상기 구성요소들에 열 및 압력을 가하여 상기 구성요소들을 통합하는 단계; 및
상기 구성요소들을 냉각시켜 리브-및-시트 부품을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 본 발명은 압축 성형을 통해 리브-및-시트 부품을 성형하는 방법을 제공하며, 이 방법은,
제1 몰드 캐비티에 구성요소들을 배치하는 단계 - 상기 구성요소들은
(i) 프리프레그의 프리폼된 시트, 프리프레그의 복수의 플라이들, 및 촙 섬유로 구성된 그룹으로부터 선택된 제1 재료; 및
(ii) 고분자 매트릭스의 연속 섬유로 필수적으로 구성된 리브를 포함하며, 상기 섬유의 과반의 부분은 단방향으로 정렬되며, 상기 리브는 제1 형상을 가짐 -;
상기 구성요소들에 열 및 압력을 가하여 상기 구성요소들을 통합하는 단계; 및
상기 구성요소들을 냉각시켜 리브-및-시트 부품을 형성하는 단계를 포함한다.
추가 실시형태에서, 본 발명은 리브-및-시트 부품을 제공하며, 이 부품은,
프리프레그의 프리폼된 시트, 프리프레그의 복수 겹, 및 촙 섬유로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 필수적으로 구성된 평면 시트 부분; 및
리브 부분을 포함하되, 상기 리브의 적어도 일 부분은 상기 평면 시트 부분의 주변부에 배치되며, 상기 리브 부분은 고분자 매트릭스의 연속 섬유로 필수적으로 구성된다.
본 발명의 추가 실시형태는 위에서 개시된 실시형태에서 그리고 아래의 상세한 설명에서 언급된 특징부들의 충돌하지 않는 임의의 다른 조합을 포함한다.
도 1은 종래기술의 리브-및-시트 부품을 도시한다.
도 2는 제1 예시적인 실시형태에 따른 리브-및-시트 부품의 분해도를 도시하며, 여기서 이 부품은 2 단계 프로세스로 성형된다.
도 3a는 본 교시에 따른 리브-및-시트 부품을 제조하기 위한 프리폼 차지의 제1 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 3b는 본 교시에 따른 리브-및-시트 부품을 제조하기 위한 프리폼 차지의 제2 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4는 제2 예시적인 실시형태에 따라 제조된 리브-및-시트 부품의 구성요소들을 도시하며, 여기서 부품은 1 단계 프로세스를 통해 성형된다.
도 5a는 본 발명의 실시형태와 함께 사용하기 위한 리브를 성형하기 위한 몰드를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 리브-및-시트 부품을 성형하기 위한 몰드를 도시한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 교시에 따른 리브의 대안적인 실시형태를 도시한다.
본 개시내용 및 첨부된 청구범위에서 사용하기 위한 다음 용어 및 이의 변형된 형태는 아래와 같이 정의된다:
·용어 "섬유"는 재료의 개별 가닥을 의미한다. 섬유는 직경보다 훨씬 큰 길이를 갖는다. 본원에서 사용을 위해, 섬유는 (i) 연속적인 것 또는 (ii) 짧은 것으로서 분류된다. 연속 섬유는 이들이 배치되는 몰드의 주요 특징부의 길이와 거의 동일한 길이를 갖는다. 그리고, 유사하게, 연속 섬유는 이들이 배치될 부분의 길이와 거의 동일한 길이를 갖는다. 짧은 섬유는 이들이 배치되는 몰드의 주요 특징부의 길이보다 더 짧고, 일반적으로 몰드의 사소한 특징부의 길이와 비슷한 길이에, 연속 섬유와 같은 다른 섬유와 "오버랩"을 가능하게 하는 추가 길이를 플러스한 길이를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "짧은 섬유"는 "촙 섬유" 또는 "절단된 섬유"와 구별되며, 이들은 본 기술 분야에서 일반적으로 사용된다. 본 개시내용의 맥락에서, 짧은 섬유는 프리폼에 존재하고, 그 자체로 프리폼, 몰드 및 최종 부품에서 정의된 배향을 가질 것이다. 본 기술분야에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 촙 또는 절단된 섬유는 몰드 및 최종 부품에서 임의의 배향을 갖는다. 추가로, 본원에서 사용되는 바와 같이, "짧은 섬유"의 길이는 몰드의 더 작은 특징부들(이들은 길이가 비슷할 것이다)의 길이에 기반될 것이다. 대조적으로, 촙 섬유 또는 절단된 섬유의 길이는 일반적으로 몰드/부품의 임의의 특징부의 길이와 미리 정의된 관계를 갖지 않는다.
·용어 "양립 가능한"은, 두 개의 서로 다른 수지 재료들을 지칭하기 위해서 사용되는 경우, 두 개의 수지들이 서로 혼합되어 접합될 것이라는 점을 의미한다.
·용어 "강성"은 영률로 측정된 굽힘 저항을 의미한다.
·용어 "인장 강도"는 재료가 "네킹(necking)" 또는 그렇지 않으면 끊어짐(failing)(취성 재료의 경우) 전에 신장되거나 당겨지는 동안 견딜 수 있은 최대 응력을 의미한다.
·용어 "연속" 섬유 또는 섬유 다발은 섬유/다발이 배치되는 몰드의 주요 특징부의 길이와 거의 동일한 길이를 갖는 섬유/다발을 의미한다.
·용어 "토우(tow)"는 섬유의 다발을 의미하고, 이러한 용어들은 달리 명시되지 않는 한 본원에서 상호교환 가능하게 사용된다. 토우는 일반적으로 1K 토우, 4K 토우, 8K 토우 등 수천의 섬유 번호로 이용 가능하다.
·용어 "프리프레그"는, 수지로 함침된 모든 형태(예를 들어, 토우, 직조된 패브릭, 테이프 등)의 섬유를 의미한다.
·용어 "토우프레그(towpreg)" 또는 "프리프레그 토우(Prepreg Tow)"는 수지로 함침된 섬유 다발(즉, 토우)을 의미한다.
·용어 "프리폼"은 토우-프레그의 크기가 정해진 또는 크기가 정해지고 형상화된 부분을 의미하며, 여기서 섬유 다발의 단면은 약 0.25 내지 약 6의 종횡비(폭 : 두께)를 갖는다. 용어 "프리폼"은 다음과 같은 크기/형상을 명시적으로 제외한다 : (i) 테이프(일반적으로 약 10 내지 약 30의 종횡비(위와 같이 단면)을 가짐), (ii) 섬유 시트, 및 (iii) 라미네이트.
·용어 "리브-및-시트 부품"은 시트 및 하나 이상의 리브를 포함하며, 여기서 리브는 시트의 표면에 밀접하게 접촉되고 실질적으로 수직이다. 시트는 길이 및 폭 치수보다 훨씬 더 작은 두께 치수를 가지며, 리브는 폭 또는 높이보다 훨씬 더 큰 길이 치수를 가지며, 리브의 높이는 일반적으로 폭보다 더 크거나 동일하다.
·용어 "평면"은 2 차원 특성을 갖는 것을 의미한다. 용어 "평면"은 만곡된 평면을 포함하도록 명시적으로 의도된다. 예를 들어, 리브-및-시트 부품의 "시트" 부분은 만곡되거나 편평할 수 있다.
·"약" 또는 "실질적으로"는 명시된 수치 또는 공칭 값에 대해 +/- 20%를 의미한다.
실시예에서 또는 달리 지시된 경우를 제외하고, 예를 들어 명세서 및 청구범위에서 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식된 것으로 이해될 것이다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 당업자가 이해할 수 있은 방식으로 수득될 원하는 특성에 따라 달라질 수 있은 근사치인 것으로 이해된다. 일반적으로, 이것은 최소 +/- 20%의 변동을 의미한다.
또한, 본원에 언급된 임의의 수치 범위는 이 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 약 1의 인용된 최소 값과 약 10의 인용된 최대 값 사이의, 즉 약 1과 같거나 보다 큰 최소 값, 및 약 10과 같거나 보다 작은 최대 값을 갖는 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다.
본원에서 사용을 위한 프리폼을 형성하기 위해 크기가 정해진, 또는 크기가 정해지고 형상화된 섬유 다발은 일반적으로 천의 배수(예를 들어, 1k, 10k, 24k 등)로 수천 개의 개별 섬유를 포함한다. 이러한 섬유 번들은 일반적으로 "토우"라고 불린다. 일부 실시형태에서, 토우의 섬유는 고분자 수지로 함침된다; 이러한 재료는 "토우프레그" 또는 "프리프레그 토우"라고 한다. 도면에 도시된 토우프레그 모두는 실린더형(즉, 원형 단면을 가짐)이지만, 임의의 적절한 단면 형상(예를 들어, 타원형, 트라이로발(trilobal), 다각형 등)을 가질 수 있다.
개별 섬유는 일반적으로, 그러나 반드시 그렇지는 않지만, 1 내지 100 미크론 범위에 있는 모든 직경을 가질 수 있다. 개별 섬유는, 프로세싱을 용이하게 하거나, 결합제의 접착을 촉진하거나, 섬유의 자기 접착을 최소화하거나, 특정 특성(예를 들어, 전기적 전도도 등)을 부여하기 위해 사이징(sizing)과 같은 외부 코팅을, 한정됨 없이, 포함할 수 있다.
각각의 개별 섬유는 단일 재료 또는 다수의 재료(예를 들어, 아래 나열된 재료들)로 형성될 수 있거나, 또는 자체적으로 복합물일 수 있다. 예를 들어, 개별 섬유는 전기 전도성 재료, 전기 절연 재료, 열 전도성 재료 또는 열 절연 재료와 같은 제2 재료로 코팅된(제1 재료의) 코어를 포함할 수 있다.
조성 측면에서, 각각의 개별 섬유는 예를 들어, 한정됨 없이, 탄소, 유리, 천연 섬유, 아라미드, 붕소, 금속, 세라믹, 고분자 필라멘트 등일 수 있다. 금속 섬유의 비제한적인 예는 강철, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 금, 은, 전술된 것 중 임의의 것의 합금, 및 형상 기억 합금을 포함한다. 용어 "세라믹"은 모든 무기 재료 및 비금속 재료를 가리킨다. 세라믹 섬유의 비제한적인 예는 유리(예를 들어, S-유리, E-유리, AR-유리 등), 석영, 금속 산화물(예를 들어, 알루미나), 알루미나 실리케이트, 규산 칼슘, 암면, 질화 붕소, 실리콘 카바이드 및 전술된 것 중 임의의 것의 조합을 포함한다. 또한, 탄소 나노튜브가 사용될 수 있다.
적합한 수지는, 대부분의 실시형태에서 열가소성이 사용되나, 열 및/또는 압력 하에서 자체적으로 접합되는 임의의 열가소성, 열경화성 또는 금속 매트릭스를 포함한다.
본 발명의 실시형태와 관련하여 유용한 예시적인 열가소성 수지는, 한정됨 없이, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 나일론, 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리카보네이트-ABS(PC-ABS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르 설폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리인산(PPA), 폴리프로필렌(PP), 폴리설폰(PSU), 폴리우레탄(PU), 폴리염화비닐(PVC)을 포함한다. 예시적인 열경화성 수지는 에폭시이다.
도 1은 만곡된(편평하지 않은) 시트(104)의 주연부 둘레에 연속적인 리브(102)를 구비하는 통상의 리브-및-시트 부품(100)을 도시한다. 종래기술에서, 이러한 리브-및-시트 부품 부분은 촙 프리프레그로 제조된다. 일부 종래기술 방법에서, 리브-및-시트는 별개의 성형 단계들에서 형성되고, 다음으로 리브-및-시트 부품을 형성하도록 접착제로 함께 접착된다. 종래기술의 리브-및-시트 부품은 또한 무작위로 배향된 촙 섬유를 사용하여 압축 성형을 통해 일 단계로 제작될 수 있으며, 전형적인 성능을 갖는다.
본 교시에 따르면, 리브-및-시트 부품(100)과 동일하게 보이는 리브-및-시트 부품은 연속 섬유 강화 리브를 사용하여 형성된다. 부품은 1 단계 또는 2 단계 프로세스를 사용하여 성형될 수 있다. 종래기술과 비교하여, 본 교시에 따라 제조된 리브-및-시트 부품은, 리브가 촙 섬유와 대조적으로 정렬된 연속 섬유로 제조되기 때문에 훨씬 더 높은 강도 및 강성을 갖는다. 더욱이, 종래기술의 리브-및-시트 부품은 리브-및-시트를 성형하는 것이 아니라 접착에 의해 만들어지므로, 이는 완전히 성형된 부품에 비해 상대적으로 열등한 특성을 나타낼 것이다.
2 단계 프로세스. 2 단계 압축 성형 프로세스의 제1 단계에 따라, 리브가 형성된다. 형성된 바와 같이, 리브는 완성된 부품의 최종("니어 네트(near-net)") 형상에 매우 가까운 형상을 가질 것이다. 제2 작동에서, 프리폼된 리브 및 프리폼된 평면(만곡된 또는 편평한) 시트 또는 2개 이상의 평면(만곡된 또는 편평한) 플라이(라미네이트 시트를 형성함), 또는 촙 섬유 프리프레그는 리브-및-시트 부품을 형성하도록 몰드 내에 배치되고 성형된다.
A. 시트.
도 2는 프로세스의 제2 단계의 실시형태에 따른 몰드에 배치된 구성요소들을 도시한다. 특히, 프리폼된 리브(202) 및 플라이들(204A 및 204B)이 몰드 캐비티에 추가된다. 리브(202)는 예를 들어, 제한 없이, 도 5a에 도시된 몰드(515)를 사용하여 형성되고, 본원에서 더 상세히 후술된다. 도 5b에 도시되고 본원에서 더 상세히 후술되는 몰드(521)는 동시에 플라이(204A 및 204B)와 함께 리브(202)를 성형함으로써 최종 부품을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 일부 다른 실시형태에서, 플라이가 아닌 프리폼된 시트 또는 촙 섬유 프리프레그가 몰드 캐비티에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 두 플라이(204A 및 204B)는 열가소성 수지를 포함하는 테이프 또는 패브릭과 같은 복합 프리프레그 재료로 구성된다. 이러한 실시형태에서, 두 개의 플라이에 사용되는 열가소성 수지는 동일하거나, 또는 다르면, 수지들이 서로 양립 가능해야 한다. 또한, 플라이들(204A 및 204B)은 상이한 유형의 섬유를 함유할 수 있고, 상이한 전체 섬유 부피 분율을 가질 수 있고/있거나 상이한 길이의 섬유를 함유할 수 있다. 각각의 플라이의 두께는 일반적으로 약 0.25 mm 미만이다. 일부 다른 실시형태에서, 리브-및-시트 부품의 "시트" 부분을 형성하기 위해 3개 이상의 플라이들이 사용된다.
일부 실시형태에서, 두 개의 플라이들 중 하나의 섬유는 두 개의 플라이들 중 나머지 하나의 섬유와 상이한 방향(들)으로 정렬된 섬유를 가질 것이다. 모든 플라이들의 섬유가 단일 축선을 따라 동일한 방향으로 배향된 플라이들을 갖는 라미네이트와 비교하여, 상이한 섬유 배향들을 갖는 플라이들을 갖는 라미네이트는 이러한 상이한 배향으로 개선된 특성을 제공한다.
보다 구체적으로, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 섬유는 길이를 따라 장력이 강하다. 테이프가 플라이들로서 사용되고(테이프는 단일 방향으로 배향된 섬유를 가짐), 두 플라이들 모두가 동일한 방향으로 배향된 섬유를 갖는 경우, 이로부터 형성된 라미네이트는 섬유가 배향되는 일 방향에서만 장력이 강할 것이다. 반면에, 두 개의 테이프 기반 플라이들의 섬유가 서로에 대해 직각으로 배향되는 경우, 이러한 두 개의 플라이들로부터 형성된 라미네이트는 두 개의 직교 방향들에서 강할 것이다. 테이프 기반 플라이들 중 하나의 섬유가 +45° 방향이고, 테이프 기반 플라이들 중 나머지 하나의 섬유가 -45° 방향인 경우(형성될 라미네이트의 장축에 대해), 라미네이트는 전단 응력(비틀림)에 저항하는 향상된 능력을 갖는다. 직조된 매트가 플라이들로서 사용되는 경우, 각각의 플라이는 두 개의 직교 방향들에서 강하다. 플라이들 중 하나가 나머지 플라이에 대해 45° 회전되는 경우, 결과적인 라미네이트는 네 개의 방향들(예를 들어, 0°, 90°, -45° 및 +45° 등)에서 장력이 강할 것이다.
일부 실시형태에서, 두 개의 플라이들(204A 및 204B)은 촙 섬유(즉, 촙 섬유 또는 촙 프리프레그 중 하나 또는 둘 모두로서 정의됨) 및 연속 섬유를 포함한다. 일부 실시형태에서, 플라이들 중 하나는 촙 섬유만 포함한다. 일부 추가 실시형태에서, 두 개의 플라이들은 단지 촙 섬유만을 포함한다. 그리고, 또 다른 일부 추가 실시형태에서, 플라이들 중 하나 또는 둘 모두는 단지 연속 섬유만을 포함한다.
일부 추가 실시형태에서, 플라이들(204A 및 204B) 중 하나 또는 둘 모두는 복합물 이외의 재료로 구성되며, 여기서 이 재료는 복합재 리브와 함께 공동 성형될 수 있다. 이러한 재료의 예는 제한 없이, 플라스틱, 강철 또는 알루미늄을 포함한다. 플라이들 중 하나 또는 둘 모두가 금속인 실시형태에서, 접합 표면은 바람직하게는 접합을 개선하도록 텍스처링된다. 일반적인 텍스처링 기술은 아노다이징 또는 기계적 방법을 포함한다.
도 2에서, 플라이들(204A 및 204B)은 만곡된 것으로 도시된다. 일부 다른 실시형태에서, 플라이들(또는 프리폼된 시트)은 편평하고, 성형(제2) 단계 동안 만곡된 형상으로 형성된다. 플라이들(204A 및 204B)은 하나의 축선(즉, 플라이의 측면 미드포인트)을 중심으로 만곡된 것으로 도시되지만, 플라이들은 두 개 이상의 축선을 중심으로 만곡될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 2 단계 프로세스에서, 리브는 제1 몰드(예를 들어, 도 5a의 몰드(515))에 형성되고, 최종 리브-및-시트 부품은 제2 몰드에 형성된다. 도 5b는 최종 리브-및-시트 부품을 형성하기에 적합한 몰드(521)를 도시한다.
도 5b를 참조하면, 최종 리브-및-시트 부품의 "시트" 부분을 형성할 재료는 먼저 몰드 캐비티(522)에 배치되어 바닥 표면(524)에 놓인다. 다양한 실시형태에서, 이 재료는 다음 중 하나이다: (i) 플라이들(204A 및 204B), (ii) 프리폼된 라미네이트 시트(미도시), 또는 (iii) 몰드 캐비티(522)의 바닥 표면(524) 상에 평평하게 분산된 촙 섬유(미도시).
그 다음, 리브(202)는 몰드 캐비티(522)에 배치된다. 리브는 몰드 캐비티에 배치될 때 내측 벽(526)에 접하도록 치수가 정해지고 배열된다. 수형 몰드 부분(528)이 몰드 캐비티(522)에 결합될 때, 만곡된 하부 표면(532)은 "시트" 부분을 형성하는 재료를 누른다. 리브(202)는 몰드 캐비티(522)의 내측 벽(526)과 수형 몰드 부분(528)의 벽(530) 사이에 샌드위치 된다. 그 후 몰드는 리브(202) 내의 수지 및 시트 부분을 형성할 재료 내의 수지를 용융시키기에 적합한 열을 받는다. 따라서 몰드의 내용물은 열과 압력에 의해 통합된다. 몰드(521) 및 이의 내용물은 열과 압력에서 적절한 시간이 지난 후 냉각되고, 리브-및-시트 부품은 제거된다.
B. 리브.
리브(202)에 대한 논의로 돌아가서, 이러한 리브는 연속 섬유 프리폼으로 형성된다. 이러한 프리폼은 사이징/벤딩 머신을 사용하여 형성된다. 프리폼의 형성은 일반적으로 로봇 또는 다른 적절한 메커니즘을 통해 토우프레그를 적절하게 절곡하는 것, 다음으로 토우프레그의 절곡된 부분을 원하는 길이로 절단하는 것을 포함한다. 적절하게, 절곡 및 절단의 순서는 반전될 수 있다. 이러한 프리폼들은 리브(202)를 형성하도록 성형되는 구성요소들이다.
리브(202)를 형성하기 위해서 사용되는 프리폼들은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 모든 프리폼들에 동일한 수지를 사용하는 것이 일반적으로 선호되지만, 프리폼을 구성하는 섬유 다발의 수지 및/또는 섬유에는 프리폼 대 프리폼 차이가 있을 수 있다. 서로 다른 수지가 사용하는 경우, 이들은 양립 가능해야 한다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 설명과 관련하여 뒤에서 논의되는 바와 같이, 크기 및 형상의 프리폼 대 프리폼 차이가 있을 수 있다.
리브(202)를 형성하기 위해 사용되는 프리폼들은 다음으로 도 5a의 몰드(515)와 같은 적합한 몰드에 배치된다. 프리폼들은 몰드 캐비티(518)의 벽(520)을 따라 적절한 배열(아래의 도 3a 및 도 3b의 논의 참조)로 적층된다. 수형 몰드 부분(516)이 몰드 캐비티(518)에 결합됨에 따라, 프리폼들의 집합체는 몰드 캐비티(518)의 내측 벽(520)과 수형 몰드 부분(516)의 벽(517) 사이에 샌드위치된다. 몰드를 닫음으로써 압력이 가해진다.
몰드(515)는 다음으로 프리폼들 내의 수지를 용융하기에 적합한 열을 받는다. 따라서 프리폼들을 구성하는 재료는 열과 압력에 의해 통합된다. 몰드(515) 및 이의 내용물은 열과 압력에서 적절한 시간이 지난 후 냉각되고, 수형 몰드 부분(528)이 몰드 캐비티(522)에 결합될 때, 만곡된 하부 표면(532)은 "시트" 부분을 형성하는 재료를 누른다. 리브(202)는 몰드 캐비티(522)의 내측 벽(526)과 수형 몰드 부분(528)의 벽(530) 사이에 샌드위치된다. 그 후 몰드는 리브(202) 내의 수지 및 시트 부분을 형성할 재료 내의 수지를 용융시키기에 적합한 열을 받는다. 따라서 몰드의 내용물은 열과 압력에 의해 통합된다. 몰드(515) 및 이의 내용물은 열과 압력에서 적절한 시간이 지난 후 냉각되고, 리브(202)는 제거된다.
일부 실시형태에서, 리브(202)를 형성하기 위해서 사용되는 프리폼들은 단일 "프리폼 차지(charge)"로 함께 택킹/결합될 수 있다. 함께 택킹될 때, 개별 프리폼들은 느슨하게 쌓인 프리폼들에 비해 서로에 대해 위치를 이동시킬 가능성이 훨씬 적고, 따라서 필연적으로 서로에 대한 배향을 유지한다. 또한, 전체적인 기하학적 형상으로 인해, 프리폼 차지는 몰드 내에서 자체 맞춤(즉, 적절한 위치를 설정하고 유지)되는 경향이 있다. 이는 몰드가 닫히면 배향이나 위치가 확인 가능하지 않기 때문에 유리하다. 더욱이, 프리폼 차지가 몰드와 별개인 고정구(fixture)를 사용하여 형성되는 실시형태에서, 복수의 프리폼들을 개별적으로 몰드에 추가한 다음 그 안에 이들을 배열하는 것과 비교하여, 프리폼 차지를 고정구로부터 제거하고 이를 몰드로 이동하는 것(일반적으로 로봇으로)이 비교적 용이하다.
일부 실시형태에서, 프리폼들은 연화될 때까지 가열되고 함께 눌려짐으로써 함께 택킹된다. 수지가 열가소성 수지인 경우, 가열이 필요하고, 열경화성 물질은 점착성이 있으며 일반적으로 이러한 가열 및 연화를 필요로 하지 않는다. 열가소성 프리폼이 연화되는 온도는 사용되는 특정 열가소성 수지의 열 변형 온도 이상이다. 예를 들어, 고온 공기, 열 램프, 초음파 용접, 마찰 용접, 레이저, 화학 접착제, 래싱(lashing)과 같은 기계적 방법 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 가열 기술들 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 일단 연화되면, 각각의 위에 쌓인 프리폼의 무게는 일반적으로 가열이 중단되고 재료가 냉각되면 인접한 프리폼들을 서로 택킹하기에 충분한 압력을 제공한다.
도 3a는 프리폼 차지(302A)를 도시하고, 도 3b는 프리폼 차지(302B)를 도시하며, 이들은 리브(202)를 형성하기에 적합한 프리폼의 2개의 예시적인 집합체들을 나타낸다.
프리폼 차지(302A)는, 이 실시형태에서, 직사각형 루프의 형상(즉, 리브의 최종 형상)으로 형성된 5개의 연속 섬유 프리폼들(308), 및 프리폼들(306A, 306B 및 306C) 중 각각을 두 개씩 포함하는 선형인 6개의 프리폼들을 포함한다. 선형 프리폼들은 리브(202)의 만곡된 형태를 담당하며, 최종 성형된 리브-및-시트 부품에서 시트의 곡률을 채우기 위해 포함된다.
루프로서 형성된 프리폼들(308)은 적어도 하나의 "시작"과 하나의 "끝"을 포함한다. 즉, 각각의 프리폼(308)은 토우프레그의 절곡된 세그먼트이기 때문에, 이의 이전 두 단부는 "미연결" 상태로 남아 있지만, 서로 매우 근접해 있다(도 3a에 도시되지 않음). 프리폼 차지의 각각의 "층"에서의 이러한 불연속부는 유리하게는, 인접한 아래에 놓인 층 및 위에 쌓인 층의 불연속부들이 정렬되지 않도록 서로 엇갈리게 된다. 이러한 엇갈림은 불연속부가 엇갈리지 않는 배열에 비해 상대적으로 더 양호한 최종 부품 재료 특성으로 귀결된다.
일부 실시형태에서, 도 3b에 도시된 프리폼 차지(302B)에서와 같이, 각각의 루프는 2개의 개별 프리폼들을 포함한다. 보다 구체적으로, 각각의 루프는 2개의 "L-형상" 프리폼, 즉 벤드(312A)를 갖는 L-형상 프리폼(310A), 및 벤드(312B)를 갖는 L-형상 프리폼(310B)으로 구성된다. 각각의 루프는 두 개의 프리폼들의 두 단부들 사이의 공간들인 두 개의 갭들(314)을 갖는다. 프리폼 차지(302A)와 같이, 프리폼 차지(302B)는 프리폼들(306A, 306B 및 306C) 중 각각을 두 개씩 포함하는 6개의 선형 프리폼을 포함한다.
프리폼 차지(302A)에 대한 논의와 관련하여 언급된 바와 같이, 각 층의 불연속부들은, 프리폼 차지의 각각의 연속적인 층에 대한 갭들(314)이 오프셋되도록 서로 엇갈리게 되어야 한다. 다시 말해서, 프리폼 차지의 임의의 주어진 "층"에서 갭(314)이 루프의 "코너 1" 및 "코너 3"에 위치한다면, 아래에 놓인 층 및 위에 쌓인 층의 갭은 "코너 2" 및“코너 4”에 위치될 것이다. 이것은 성형된 부품뿐만 아니라 프리폼 차지의 강도를 향상시킨다.
프리폼 차지들(302A 및 302B)은 리브(202)를 형성하기 위한 두 개의 집합체들의 실시예이다. 프리폼 차지(302A 또는 302B)에 도시된 것과 다른 형상을 갖는 프리폼이 2-단계 프로세스에 따른 리브(202)를 형성하기 위해서 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 각각의 직사각형 층을 생성하기 위해, 하나의 "U-형상" 프리폼이 하나의 선형 프리폼과 함께 사용될 수 있다. "U-형상" 프리폼은 두 개의 긴 측부 및 한 개의 짧은 측부, 또는 두 개의 짧은 측부 및 한 개의 긴 측부를 가질 수 있다. 일부 추가 실시형태에서, 루프 형상을 생성하기 위해 세 개 이상의 프리폼들이 사용된다.
일부 다른 실시형태에서, 각각의 루프 형상 층의 임의의 갭(들)은 프리폼 차지를 형성하기 위한 고정구 또는 몰드에 루프를 배치하기 전에 폐쇄된다. 더욱이, 루프 형상이 형성되는 방식은, 필요한 경우, 층마다 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나의 층은 프리폼 차지(302A)의 방식으로 형성될 수 있고, 인접한 층은 프리폼 차지(302B)의 방식으로 형성될 수 있다.
프리폼 차지를 형성하는 것에 대안으로서, 프리폼들은, 열과 압력에 의해 통합될 때 리브(202)가 형성되도록 적절히 느슨하게 적층될 수 있다.
1 단계 프로세스. 도 4는 단일 단계 성형 프로세스의 구성요소들을 도시한다. 1 단계 방법은 2 단계 방법과 유사하다. 그러나, 제1 성형 동작에서, 리브를 형성하는 대신, 리브의 제조와 시트의 제조(시트가 미리 형성되지 않은 경우)가 단일 몰드에서 단일 성형 단계로 동시에 수행된다. 따라서 암형 몰드의 캐비티는 프리폼들 모두를 수용하도록 충분히 깊어야 한다. 수형 몰드는 단일 단계에서 최종 부품의 모든 표면들을 형성하도록 형상화된다.
이전에 논의된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 플라이들(204A 및 204B)(테이프 또는 직조된 패브릭)은 크기에 맞게 절단되어 몰드 캐비티 내에 배치된다. 일부 다른 실시형태에서, 프리폼된 시트가 몰드 캐비티 내에 배치된다. 또 다른 일부 실시형태에서, 촙 섬유(시트를 형성하기 위함)는 몰드 캐비티 내에 평형하게 분산된다.
일부 실시형태에서, 프리폼 차지(302A 또는 302B)와 같은 프리폼 차지가 형성된다. 이것은 별개의 고정구에서 성형될 수 있고, 다음으로, 몰드에 추가될 수 있거나, 또는 이것은 몰드에서 성형될 수 있다. 대안적으로, 프리폼 차지들은, 일 프리폼 차지를 형성하기 위해 이들을 함께 택킹하지 않으면서 적절한 기하학적 형상으로 서로의 상부에 간단히 배치될 수 있다.
모든 구성요소들이 몰드 캐비티 내에 있으면, 수형 몰드가 연결되고, 성형 작업이 시작되며, 열 및 압력은 개별 재료들을 최종 부품으로 통합한다. 2 단계 프로세스에 대해 사용된 몰드(521)(도 5b)는 또한 1 단계 프로세스에 대해 사용될 수 있다. 물론, 몰드는 형성되는 리브-및-시트 부품의 실제 특성에 따라 조정되어야 한다.
단일 단계 프로세스는 효율성 이점을 갖지만, 2 단계 프로세스는 단일 단계 프로세스에서 섬유 정렬을 유지하는 것이 어려운 상황에서 바람직할 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 리브(202)와 같은 "리브"는 시트의 주연부에 있는 연속적인 루프인 것으로 도시된다. 그러나, 다른 기하학적 구조가 현재 고려되고, 본 개시내용을 고려하여 당업자에게 착상될 것이다. 이러한 대안적인 기하학적 구조 중 일부는 도 6a 내지 도 6e에 도시된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은, 일부 실시형태에서, 리브는 불연속적이거나 세그먼트화된다. 예를 들어, 도 6a의 리브-및-시트 부품(600A)에서, 리브(602A)는 연속성에 두 개의 단절부를 가지며, 갭(640)은 리브의 두 개의 짧은 측부들의 각각에 위치된다. 이것은 리브의 짧은 측부에 약간의 유연성을 제공하고 /하거나 리브를 가로 지르는 와이어 등의 통과를 허용한다.
도 6b의 리브-및-시트 부품(600B)에서, 리브(602B)는 연속성에서 네 개의 단절부를 가지며, 갭(642) 및 갭(644)은 리브의 두 개의 긴 측부들 각각에 위치된다. 이것은 리브(602B)의 하나 이상의 미리 획정된 영역이 상대적으로 유연하게 될 수 있게 한다. 예를 들어, 갭들(642 및 644) 사이의 리브의 섹션은 리브(602B)의 다른 부분보다 실질적으로 더 유연할 것이다. 리브(602B)의 각각의 세그먼트 내에서 섬유가 연속적이며(세그먼트의 길이와 동일) 서로 정렬된다는 점이 중요하다.
리브(602A 및 602B)의 갭들은 성형 프로세스의 일부로서 형성될 수 있고, 1 단계 또는 2 단계 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 그러나, 연속성 단절부들의 수가 증가함에 따라, 2 단계 방법을 사용하는 것은 점점 더 노동 집약적으로 되고, 오히려 1 단계 방법이 우선적으로 사용된다.
도 6c는 리브-및-시트 부품(600C)을 도시하며, 여기서 리브의 강도는 "외측" 루프를 지지하는 "내측" 교차 부재들의 사용을 통해 향상된다. 특히, 브레이스(648)는 부재(650A, 650B 및 652)를 포함한다. 이 브레이스는 특징적인 "십자" 교차부(654)와 "T" 교차부(656)를 보인다. 2 단계 프로세스를 적용하면, 리브(602C)의 루프 부분 및 브레이스(648)는 하나의 단계에서 형성될 수 있고, 다음으로, 제2 단계에서 시트/플라이/촙 섬유와 함께 성형될 수 있다. 대안적으로, 리브(602C) 자체는 두 개의 단계로 형성될 수 있으며, 여기서 루프 부분 및 브레이스(648)는 서로 독립적으로 형성된 다음, 최종 부품을 형성하기 위해서 시트/플라이/촙 섬유와 함께 성형될 다른 몰드에 개별적으로 추가된다.
또 다른 실시형태에서, 리브(602C)는 세 개의 단계로 형성되고, 여기서 루프 부분 및 브레이스(648)는 개별적으로 성형되고, 다음으로, 루프 및 브레이스(648)는 리브를 형성하기 위해서 함께 성형된다. 대안적으로, 리브-및-시트 부품(600C)은 비교적 복잡한 몰드를 사용하여 일 단계 방법을 통해 형성될 수 있다.
본 실시형태에서, 2 단계 방법은 1 단계 방법보다 더 양호한 특성을 갖는 부품을 생산할 수 있다는 점이 중요하다. 이러한 개선된 특성에 대한 가능성은 브레이스(648)를 형성하기 위해서 사용되는 프리폼들 중 일부(예를 들어, 부재(650A, 650B)를 형성하는 것 및 부재(652)의 일 단부)가 루프 부분을 형성하는 프리폼들과 겹치도록 배열될 수 있어 섬유가 최종 부품에서 오버랩될 수 있기 때문에 발생된다. 그러나, 1 단계 방법을 사용하는 경우 섬유 정렬의 일부 손실이 있을 가능성이 있기 때문에, 예를 들어, 제1 단계에서 리브/브레이스들만 성형한 다음 제2 단계에서 전체 리브-및-시트 부품을 성형하는 경우, 이는 회피될 수 있다.
도 6d는 리브-및-시트 부품(600D)을 도시하며, 여기서 "트러스"(658)는 리브(620D)의 루프 부분 내에 형성된다. 트러스는 루프의 짧은 측부에 평행하게 정렬되고 루프의 긴 측부를 지지하는 부재들(660A 및 660B) 및 교차 부재들(662A 및 662B)을 포함한다. 물론, 트러스 구성은 매우 견고한 구조체를 생성하는 능력으로 잘 알려져 있다.
도 6e는 리브-및-시트 부품(600E)을 도시하며, 여기서 다수의 리브들(본 실시예에서 두 개의 리브들(602E-1 및 602E-2))은 동심 또는 끼워진 방식으로 배열된다. 이러한 배열체는, 예를 들어 부품의 시트 부분 상에 있는 배열체인 특정 구성요소들을 격리하는 데 유리하다. 예를 들어, 내측 리브(602E-2)는 금속을 포함하고, 리브의 다른 측부 상에 있는 구성요소로부터 발산되는 전자기장으로부터 내측 리브 중 하나 상의 구성요소를 쉴드하는 패러데이 케이지로서 기능할 수 있다.
개시내용이 몇 가지 실시형태를 설명하고 있다는 점, 본 발명의 많은 변형예가 이 개시내용을 읽은 후 본 기술분야에서 숙련된 자들에 의해서 용이하게 고안될 수 있다는 점, 및 본 발명의 범위가 다음의 청구항에 의해서 결정될 것이라는 점이 이해될 것이다.

Claims (23)

  1. 압축 성형을 통해 리브-및-시트(rib-and-sheet) 부품을 성형하는 방법에 있어서,
    제1 몰드의 제1 몰드 캐비티에 제1 형상을 갖는 프리폼 차지(preform charge)를 배치하는 단계 - 상기 프리폼 차지는 서로 접착된 복수의 연속 섬유 프리폼들의 집합체이고, 각각의 프리폼은 단방향으로 정렬된 섬유의 다발 및 열가소성 고분자 수지(thermoplastic polymer resin)를 포함함 - ;
    상기 제1 몰드에서, 상기 열가소성 고분자 수지를 용융시키기에 충분한 열 및 상기 프리폼 차지를 상기 제1 형상을 갖는 리브로 완전히 통합시키기에 충분한 압력을 상기 프리폼 차지에 가함으로써 상기 프리폼 차지를 압축 성형하는 단계;
    상기 제1 몰드에서 또는 별도의 제2 몰드에서, 프리프레그(prepreg)의 프리폼된 시트, 프리프레그의 복수의 플라이(ply)들 및 촙 섬유(chopped fiber)로 구성된 그룹으로부터 선택된 제1 재료를 압축 성형하는 단계 - 상기 압축 성형을 통해 가해진 열 및 압력은 상기 리브와 상기 제1 재료를 통합하기에 충분함 -; 및
    상기 통합된 제1 재료 및 상기 리브를 냉각시켜 리브-및-시트 부품을 형성하는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형상은 루프(loop)를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 연속 섬유 프리폼들을 형성하는 단계; 및
    상기 프리폼들을 상기 제1 형상을 갖는 상기 집합체로 조직화하는 단계 - 상기 집합체는 다수의 층들로 구성되며, 각각의 층은 상기 프리폼들 중 적어도 하나의 프리폼을 포함하며, 상기 층들 중 적어도 일부는 상기 제1 형상을 가짐 -;
    를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리브는 불연속적인, 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 형상을 갖는 상기 층들 중 적어도 일부는 내부에 갭(gap)을 갖고, 상기 갭을 갖는 상기 층들은 중첩 관계로 서로 직접적으로 인접하며, 상기 프리폼들을 조직화하는 단계는 상기 인접한 층의 상기 갭을 오프셋(offset)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 형상을 갖는 상기 층들 중 적어도 일부에 대해, 상기 제1 형상은 두 개의 "L" 형상 프리폼들로 형성되는 루프 형상인, 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 프리폼들의 집합체를 함께 택킹(tacking)시켜 상기 제1 형상을 갖는 상기 프리폼 차지를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 프리폼들을 집합체로 조직화하는 단계는,
    상기 프리폼들을 상기 제1 형상으로 조직화하도록 물리적으로 적응된 고정구(fixture) 내에서 상기 프리폼들을 집합체로 조직화하는 단계;
    상기 프리폼들의 집합체를 함께 택킹시켜 상기 제1 형상을 갖는 프리폼 차지를 형성하는 단계; 및
    상기 고정구로부터 상기 프리폼 차지를 제거하고 이를 상기 제1 몰드에 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 몰드에서 상기 프리폼 차지를 압축 성형하는 단계는,
    상기 완전히 통합된 프리폼 차지를 냉각시키는 단계; 및
    이어서 상기 리브를 상기 제2 몰드에 배치하는 단계;를 포함하되,
    상기 제1 재료의 상기 압축 성형은 상기 제2 몰드에서 수행되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 몰드는 상기 리브-및-시트 부품의 주연부에 상기 리브의 적어도 일 부분을 배치하도록 구성되는, 방법.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항, 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 재료 및 상기 프리폼 차지는 상기 제1 몰드에서 동시에 압축 성형되는, 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형상은 둘레 부분 및 안쪽 부분을 포함하고, 상기 둘레 부분은 루프(loop)를 정의하며, 상기 안쪽 부분은 상기 둘레 부분 내부에 배치되어 상기 둘레 부분과 교차하는 하나 이상의 부재를 포함하는, 방법.
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